一种有机磷农药残留量检测的电化学传感器及其检测方法技术

本发明专利技术公开了一种有机磷农药残留量检测的电化学传感器及其检测方法。所述的电化学传感器表面修饰有纳米金颗粒，并通过Au‑S键将巯基乙甲胺磷酰胺分子自组装连接到纳米金表面。本发明专利技术利用乙酰胆碱酯酶能够和有机磷类农药发生强烈结合作用的原理，提供了一种无需酶促反应、检测时间短、可用于有机磷单独检测和总量检测的电化学检测方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于食品安全检测和分析
，涉及一种可用于有机磷农药残留量检测的电化学检测传感器及其检测方法。
技术介绍
我国是个人口大国、农业大国，每年进出口的农产品产量居世界首位，有机磷农药具有杀虫谱较宽、杀虫方式多样化、品种多、药效高、易降解、残留时间短、针对性强等特点，已成为了我国使用范围最广、使用量最大的一类杀虫剂，给我国带来了巨大的经济效益。但在另一方面，也给食品安全、生态系统等带来了巨大的危害。据最近报道的几宗有机磷中毒事件，忠县发生有机磷农药中毒事件导致3人死亡，11人入院；青岛出现的甲拌磷严重超标毒韭菜事件，导致11人中毒；武汉5.23有机磷事件导致多位患者出现急性中毒；江门市的甲胺磷急性中毒事件；安徽省祁门县某中学的18名学生因食用含有有机磷农药的青菜而中毒。近年来有机磷农药中毒事件频繁发生，带来了严重的社会影响，国家对有机磷农药使用的监管和要求已日益严格。国家对每种农药都规定了其最大残留限量(MRL)，这是各级检验检疫部门判定农产品是否合格的最基础的标准，然而在农药使用过程中广泛存在着“鸡尾酒”法，即同时使用多种作用相近的农药达到同一目的。这种方法既可以达到较好的实用效果，同时又可以避免采用单一一种农药而使其含量超过MRL而被判为不合格产品。但是，作用相近的多种农药虽然每一种都未超标，但其总量却有可能是超标的，从对人体和环境的影响效果来看，仍然是有一定危害并且需要引起重视的。有机磷类农药的危害性主要是由于有机磷容易与人体中的乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性中心结合，抑制AChE的催化活性，失去催化乙酰胆碱(Ach)水解的能力，从而使胆碱在人体内聚集，引起神经传导功能的絮乱，出现一系列中毒症状。如果农作物中存在多种有机磷类农药，虽然其中每一种的含量都低于国家规定的MRL值，但由于对AChE的抑制作用是可以加和的，因此仍然会有引起中毒的危险。目前用于有机磷残留检测的方法主要有气相色谱-质谱联用法、液相色谱-质谱联用法、高效液相色谱法以及酶抑制法等。色谱类分析方法需要大型分析仪器，过程操作繁琐，不能实现现场检测；酶抑制法则由于仪器小型化、检测时间短等优势在有机磷快速检测领域占有一席之地。然而，由于所使用的酶来源多样，其选择性和活性都大有差异，给实际检测的重复性和可靠性带来了不利的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有机磷农药残留量的电化学检测传感器。所述的传感器可用于有机磷农药残留量的单独检测和总量检测。本专利技术的另一目的在于提供一种有机磷农药残留量检测的电化学方法。所述检测方法快速、高效、灵敏度高、稳定性好。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种有机磷农药残留量检测的电化学传感器，包括基底电极，其特征在于，所述电化学传感器的基底电极表面沉积有纳米金颗粒，巯基乙甲胺磷酰胺通过Au-S修饰在基底电极表面沉积的纳米金颗粒上。优选地，所述基底电极为玻碳电极。所述电化学传感器采用如下方法制备：首先将经过打磨、抛光和超声清洗的基底电极浸入氯金酸溶液中，采用恒电位法将氯金酸电化学还原为纳米金颗粒，并沉积于基底电极表面；再将巯基乙甲胺磷酰胺(TMA)溶液滴涂在基底电极表面、晾干，通过自组装巯基乙甲胺磷酰胺以Au-S键修饰到电极表面沉积的纳米金颗粒上；最后用巯基己醇溶液封闭纳米金颗粒表面的剩余活性位点。所述巯基乙甲胺磷酰胺(TMA)结构如下式所示，本专利技术实施例中采用以下方法制备：将N-溴代琥珀酰亚胺(NHS)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)溶于磷酸缓冲溶液(PBS)室温搅拌，然后加入到巯基乙酸溶液中搅拌，最后再加入甲胺磷的盐酸溶液中搅拌反应；旋蒸溶剂后析出固体，即制得所述的TMA。一种有机磷农药残留量的电化学检测方法，包括以下步骤：(1)电化学传感器的制备：先将经过打磨、抛光和超声清洗的玻碳电极浸入氯金酸溶液中，以恒电位电化学还原法将氯金酸还原为纳米金颗粒，并沉积于玻碳电极表面，使用PBS缓冲溶液清洗玻碳电极并晾干；再将巯基乙甲胺磷酰胺(TMA)溶液滴涂在玻碳电极表面、晾干；最后用巯基己醇溶液封闭玻碳电极表面纳米金颗粒表面的剩余活性位点；制得电化学传感器；(2)标准溶液的配制：配制一组包括空白标样在内的含有不同已知浓度的有机磷农药样品的PBS缓冲溶液为标准溶液，其中含有相同浓度的乙酰胆碱酯酶(AChE)；(3)工作曲线的建立：将步骤(1)中制备的电化学检测传感器分别浸入步骤(2)中配制的标准溶液中孵育，孵育后用PBS缓冲溶液冲洗电化学检测传感器，再将冲洗后的电化学检测传感器置于含有K3[Fe(CN)6]的PBS缓冲溶液中进行方波伏安法(SWV)扫描，记录响应电流；空白标样的响应电流为I0，含有有机磷标准样品的响应电流为Ix，响应电流的增加值ΔI等于Ix与I0之差的绝对值；将所述ΔI与标准溶液中有机磷农药的浓度C绘制成ΔI-C工作曲线，采用线性回归法得到ΔI-C线性回归方程；(4)有机磷农药残留量的检测：将待测样品配制为含有与步骤(2)相同浓度的乙酰胆碱酯酶(AChE)的PBS缓冲溶液，按照与步骤(3)相同的方法对所述电化学传感器进行孵育和方波伏安法(SWV)扫描，记录响应电流；根据响应电流的增加值ΔI和ΔI-C线性回归方程，计算得到有机磷化合物残留量。所述有机磷农药残留量电化学检测方法，还可以对有机磷残留量的总量进行检测，进一步包括以下步骤：(5)有机磷农药残留总量检测：将步骤(3)中得到的不同有机磷检测对应的ΔI-C线性回归方程行进拟合(对步骤(3)中得到的不同有机磷对应的ΔI-C线性回归方程的斜率、截距分别求取平均值)，得到有机磷残留量总量检测的工作曲线；将待测样品配制为含有与步骤(2)相同浓度的乙酰胆碱酯酶(AChE)的PBS缓冲溶液，按照与步骤(3)相同的方法对所述电化学传感器进行孵育和方波伏安法(SWV)扫描，记录响应电流；根据响应电流的增加值与有机磷残留总量之间的工作曲线，计算得到有机磷农药残留总量。所述的有机磷农药包括但不限于倍硫磷、敌百虫、敌敌畏、毒死蜱、对硫磷、二嗪磷、甲胺磷、甲基嘧啶磷、乐果、辛硫磷和氧化乐果。本专利技术基于乙酰胆碱酯酶(AchE)和有机磷农药发生强烈的相互作用的原理，被结合到所述的电化学传感器上，从而改变电化学传感器的电化学响应信号，实现有机磷残留的检测。本专利技术的电化学传感器及其检测方法，无需酶促反应、检测时间短，可用于有机磷单独检测和总量检测。本专利技术所述的电化学传感器及检测方法可用于植物源性食品如蔬菜、水果，以及环境中的有机磷残留量的单独检测和总量检测。本专利技术提供的电化学传感器单独检测一种有机磷农药时的检测限为0.19～0.77ng/mL，线性范围为1～1500ng/mL；用于不同种类有机磷农药总量检测时，线性范围在50～1000ng/mL范围内，总量检测结果的相对误差小于10％。有益效果：本专利技术利用乙酰胆碱酯酶能够和有机磷类农药发生强烈结合作用的原理，提供了一种无需酶促反应、检测时间短、可用于有机磷单独检测和总量检测的电化学传感器及其检测方法。本专利技术所述电化学传感器采用化学修饰法制备，大大增强了传感器的稳定性及重复性，使得不同种类有机磷农药单独检测时的工作曲线极为接近，因而降低了总量检测工作曲线拟合时带来的误本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机磷农药残留量检测的电化学传感器，包括基底玻碳电极，其特征在于，所述电化学传感器的基底电极表面沉积有纳米金颗粒，巯基乙甲胺磷酰胺通过Au‑S键修饰在所述的纳米金颗粒表面。

【技术特征摘要】
1.一种有机磷农药残留量检测的电化学传感器，包括基底玻碳电极，其特征在于，所述电化学传感器的基底电极表面沉积有纳米金颗粒，巯基乙甲胺磷酰胺通过Au-S键修饰在所述的纳米金颗粒表面。2.根据权利要求1所述的一种有机磷农药残留量检测的电化学传感器，其特征在于，所述电化学传感器采用如下方法制备：首先将经过打磨、抛光和超声清洗的玻碳电极浸入氯金酸溶液中，采用恒电位法将氯金酸电化学还原为纳米金颗粒，并沉积于基底电极表面；再将巯基乙甲胺磷酰胺溶液滴涂在基底电极表面、晾干，通过自组装将巯基乙甲胺磷酰胺以Au-S键修饰到电极表面沉积的纳米金颗粒上；最后用巯基己醇溶液封闭纳米金颗粒表面的剩余活性位点。3.根据权利要求1或2所述的一种有机磷农药残留量检测的电化学传感器，其特征在于，所述巯基乙甲胺磷酰胺采用以下方法制备：将N-溴代琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶于磷酸缓冲溶液室温搅拌，然后加入到巯基乙酸溶液中搅拌，最后再加入甲胺磷的盐酸溶液中搅拌反应；旋蒸溶剂后析出固体，即制得所述巯基乙甲胺磷酰胺。4.一种有机磷农药残留量的电化学检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：(1)电化学传感器的制备：先将经过打磨、抛光和超声清洗的玻碳电极浸入氯金酸溶液中，以恒电位电化学还原法将氯金酸还原为纳米金颗粒，并沉积于玻碳电极表面，使用磷酸缓冲溶液(PBS)清洗玻碳电极并晾干；再将巯基乙甲胺磷酰胺溶液滴涂在玻碳电极表面、晾干；最后用巯基己醇溶液封闭玻碳电极表面纳米金颗粒表面的剩余活性位点，制得电化学传感器；(2)标准溶液的配制：配制一组包括空白标样在内的含有不同已知浓度的有机磷农药样品的PBS缓冲溶液为标准溶液，其中含有相同浓度的乙酰胆碱酯酶；(3)工作曲线的建立：将步骤(1)中制备的电化学检测传感器分别浸入步骤(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵波，邵科峰，周斌华，张帆，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32