一种有机磷检测的方法及其设备技术

本发明专利技术属于污染物检测领域，具体涉及一种有机磷检测的方法及其设备。本方法从硫代胆碱与铁氰根离子的静电吸引作用出发，构建了一种电化学传感系统用于检测有机磷的含量。首先将纳米金沉积到经处理后的玻碳电极表面，然后利用Au‑S共价键的作用使乙酰硫代胆碱(ATCh)在乙酰胆碱酯酶(AChE)作用下水解后产生的硫代胆碱组装到电极表面。将完成组装的电极在含有较低离子浓度的铁氰化钾溶液中进行电化学测定。本方法可实现对有机磷农药残留进行快速检测，该检测方法具有灵敏度高和特异性强等优点。本检测方法可以应用于农副产品的现场检测的实践操作中。

A method and equipment for organophosphorus detection

【技术实现步骤摘要】
一种有机磷检测的方法及其设备
本专利技术属于污染物检测领域，具体涉及一种有机磷检测的方法及其设备。
技术介绍
我国土地资源丰富，是一个农业生产大国。随着当代经济不断发展，科技不断地进步，为了减轻农民在劳作上的人力，农药的使用越来越普遍。其中，有机磷农药(OrganophosphorusPesticides，简称OPs)由于具有较高的有效性和持久性，是应用最广泛的农药品种之一。但是，由于农药的过量使用，未被有效利用的OPs大量残留在农产品、土壤及水体中，造成严重的环境污染问题。同时，OPs作为一种神经毒素，能够抑制中枢神经系统中乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase,AChE)的活性，阻碍乙酰胆碱(Acetylcholine，简称ACh)的催化水解途径，造成乙酰胆碱的含量不断积累，进而阻断神经递质传递，进而对人体产生极大的危害。因此，除了防止农药的滥用而外，建立有效的OPs残留的检测方法对保护环境和维护人体健康都具有重大意义。在现有技术中，OPs残留检测方法主要有气相色谱法、高效液相色谱法、气色谱/质谱联用技术和酶联免疫法等。现代的仪器分析方法检测OPs，虽然具有较高的灵敏度和准确性，但存在样品预富集及预处理过程繁琐、分析时间长、成本高、仪器昂贵复杂等缺点，不能满足快速分析等要求。酶联免疫法检测虽然迅速高效，但检测成本高，不能对批量产品实时实地检测。亟需开发一种灵敏度高、检测迅速、特异性强、对样品无需特殊前处理的OPs检测方法，以满足对OPs残留检测的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有机磷检测的方法，本法利用有机磷农药的靶点分子乙酰胆碱酯酶制备酶传感器，可实现对有机磷农药残留进行快速检测，该检测方法具有灵敏度高和特异性强等优点。为解决上述技术问题，本专利技术技术方案如下：一种有机磷检测的方法，包括以下步骤：步骤(1)包括待测组装液的配制：使用待测样品处理乙酰胆碱酯酶溶液，然后加入乙酰硫代胆碱溶液，经酶促反应后获得待测组装液；步骤(2)制备表面覆盖有纳米金颗粒的纳米金电极；步骤(3)包括待测组装电极的制备：使用待测组装液处理纳米金电极，使纳米金颗粒吸附硫代胆碱，获得待测组装电极；步骤(4)包括电化学响应信号的检测：使用循环伏安法或者差分脉冲伏安法检测待测组装电极的电化学响应信号，并且使用含有铁氰根离子的溶液作为浸泡待测组装电极的检测底液。采用上述技术方案，技术原理如下：硫代乙酰胆碱能够在乙酰胆碱酯酶存在的条件下水解产生硫代胆碱。在有机磷农药(或有机磷)存在的条件下，有机磷农药能够抑制乙酰胆碱酯酶的活性，从而阻止硫代胆碱的产生。纳米金电极置于标准组装液或待测组装液中一段时间，使水解产生的硫代胆碱通过Au-S键，组装在纳米金电极表面。没有有机磷农药时，电极表面能够组装大量的硫代胆碱，存在有机磷农药时，硫代胆碱的组装量随着有机磷农药浓度的增加而下降。将组装了硫代胆碱的电极(标准组装电极或待测组装电极)置于含有较低离子强度的铁氰根离子溶液中进行电化学测定，此时硫代胆碱上的阳离子能够通过静电吸引而使铁氰根离子靠近电极表面，并使电极表面的电位梯度保持不变，从而在低离子浓度下产生较大的电流值。因此，在电极表面组装的硫代胆碱的量越多，所测得的电化学信号越大。在检测有机磷农药时，有机磷农药的浓度越大，组装在电极表面的硫代胆碱的量越少，所测得的电化学信号越小，由此构建了一个信号减小型的电化学传感系统用于有机磷的检测。先使用使有机磷农药和乙酰胆碱酯酶充分作用，乙酰胆碱酯酶活性受到抑制(抑制程度与有机磷农药得浓度相关)，然后使乙酰胆碱酯酶与氯化乙酰硫代胆碱充分反映，生成硫代胆碱(硫代胆碱的生成量与乙酰胆碱酯酶活性程度相关)。再将生成的硫代胆碱组装到纳米金电极上，形成待测组装电极，通过检测待测组装电极上的电化学响应信号的变化，来获知待测样品中的有机磷的浓度信息，实现对有机磷的快速检测。有益效果：(1)本检测方法结合了酶抑制法和生物传感器法，将OPs检测的关键酶AChE和电化学检测方法结合，实现了对OPs的检测。专利技术人发现并巧妙地利用了硫代胆碱与铁氰根离子的静电吸引作用，成功构建了一种简单高效、灵敏便捷、经济实惠的酶抑制电化学生物传感设备和检测方法，实现了对OPs类农药的高灵敏的测定。(2)该方法具有线性范围好、检测限低、准确度高和特异性好等优点。电化学传感技术以其相对简单的检测程序和方便的实验条件，为OPs类农药的残留量的检测提供了一种新的方法，在农副产品的现场检测中具有潜在应用前景。使用本法检测的甲基对硫磷(一种OPs)浓度范围为0.1μg/L-100μg/L，在此范围内，电化学响应信号OPs浓度的对数值呈线性关系，并且本法的检测限为0.046μg/L。由此可见，本检测方法和相应的设备具有线性范围广和检测限低的特点，可用于多种场景的现场检测。(3)使用本法进行OPs的检测，不用对样品进行特殊前处理，无需特殊设备，样品制作方法简单。(4)本检测方法的对有机磷类农药有较强的特异性和选择性，经实验验证，不做任何前处理的情况下非有机磷物质对本检测方法产生的干扰较小。(5)现有技术中，利用AChE对OPs进行检测，通常都是将AChE固定在检测电极上，但是AChE作为一种大分子蛋白质，被固定在电极上之后，其蛋白质构象受到影响，进一步导致了其催化活性的改变和不稳定，造成了检测结果的不准确。本技术方案未将AChE固定在电极上，而是通过电极吸附其催化产物硫代胆碱，来实现检测。硫代胆碱为稳定的小分子物质，使得检测结果更为准确。进一步，步骤(1)还包括标准组装液系列的配制；所述标准组装液系列包括若干标准组装液，标准组装液的配置方法为：使用含有机磷农药的标准溶液处理乙酰胆碱酯酶溶液，再加入乙酰硫代胆碱溶液，经酶促反应后获得标准组装液；所述标准溶液中的有机磷农药的浓度为已知，标准溶液的数量为若干，且有机磷农药在若干标准溶液中的浓度相异；步骤(3)还包括标准组装电极的制备：使用标准组装液处理纳米金电极，一个纳米金电极对应一份标准组装液，使纳米金颗粒吸附硫代胆碱，获得若干标准组装电极；步骤(4)还包括有机磷农药浓度的获取：使用循环伏安法或者差分脉冲伏安法分别检测若干标准组装电极的电化学响应信号，并且使用含有铁氰根离子的溶液作为浸泡标准组装电极的检测底液；建立电化学响应信号和标准溶液中有机磷农药浓度的标准曲线；根据待测组装电极的电化学响应信号和标准曲线，获取待测样品溶液中有机磷农药的浓度。采用上述技术方案，利用标准组装液系列中OPs浓度的差异，找到OPs浓度和电化学信号之间的关系，绘制和建立反应电化学响应信号和标准溶液中有机磷农药浓度之间关系的标准曲线，通过标准曲线可以获知待测样品中的OPs的具体浓度数值，实现定量检测。进一步，在步骤(3)中，在35～40℃条件下，使用标准组装液或待测组装液处理纳米金电极的时长大于或等于30min。采用上述技术方案，采用上述组装时间和温度，纳米金颗粒可以和硫代本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机磷检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤(1)包括待测组装液的配制：使用待测样品处理乙酰胆碱酯酶溶液，然后加入乙酰硫代胆碱溶液，经酶促反应后获得待测组装液；/n步骤(2)制备表面覆盖有纳米金颗粒的纳米金电极；/n步骤(3)包括待测组装电极的制备：使用待测组装液处理纳米金电极，使纳米金颗粒吸附硫代胆碱，获得待测组装电极；/n步骤(4)包括电化学响应信号的检测：使用循环伏安法或者差分脉冲伏安法检测待测组装电极的电化学响应信号，并且使用含有铁氰根离子的溶液作为浸泡待测组装电极的检测底液。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机磷检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)包括待测组装液的配制：使用待测样品处理乙酰胆碱酯酶溶液，然后加入乙酰硫代胆碱溶液，经酶促反应后获得待测组装液；
步骤(2)制备表面覆盖有纳米金颗粒的纳米金电极；
步骤(3)包括待测组装电极的制备：使用待测组装液处理纳米金电极，使纳米金颗粒吸附硫代胆碱，获得待测组装电极；
步骤(4)包括电化学响应信号的检测：使用循环伏安法或者差分脉冲伏安法检测待测组装电极的电化学响应信号，并且使用含有铁氰根离子的溶液作为浸泡待测组装电极的检测底液。


2.根据权利要求1所述的一种有机磷检测的方法，其特征在于，步骤(1)还包括标准组装液系列的配制；所述标准组装液系列包括若干标准组装液，标准组装液的配置方法为：使用含有机磷农药的标准溶液处理乙酰胆碱酯酶溶液，再加入乙酰硫代胆碱溶液，经酶促反应后获得标准组装液；所述标准溶液中的有机磷农药的浓度为已知，标准溶液的数量为若干，且有机磷农药在若干标准溶液中的浓度相异；
步骤(3)还包括标准组装电极的制备：使用标准组装液处理纳米金电极，一个纳米金电极对应一份标准组装液，使纳米金颗粒吸附硫代胆碱，获得若干标准组装电极；
步骤(4)还包括有机磷农药浓度的获取：使用循环伏安法或者差分脉冲伏安法分别检测若干标准组装电极的电化学响应信号，并且使用含有铁氰根离子的溶液作为浸泡标准组装电极的检测底液；建立电化学响应信号和标准溶液中有机磷农药浓度的标准曲线；根据待测组装电极的电化学响应信号和标准曲线，获取待测样品溶液中有机磷农药的浓度。


3.根据权利要求2所述的一种有机磷检测的方法，其特征在于，在步骤(3)中，在35～40℃条件下，使用标准组装液或待测组装液处理纳米金电极的时长大于或等于30min。


4.根据权利要求2所述的一种有机磷检测的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述检测底液中的铁氰根离子由铁氰化钾提供，且检测底液中还含有氯化钾。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢顺碧，唐英，彭琴，滕柳梅，张进，
申请(专利权)人：重庆文理学院，
类型：发明
国别省市：重庆;50