[发明专利]一种检测农药残留的酶生物传感器制备方法

说明书

技术领域

本发明提供一种用于检测农药残留的酶生物传感器制备方法，属于生物传感器技术领域。

背景技术

农药是农业生产中用以防治农业病虫害的化学生物药剂，其在世界农业生产中有着不可替代的作用。但同时，由于农药的大量使用和不合理使用所引起的农药污染和残留问题及其产生的危害后果是严重的，已引起了各国政府和公众的广泛关注。为了保护消费者的安全和健康，提高我国农产品的质量安全，增强国际竞争力，我国政府开始大力发展农药的各种检测技术，加强对农产品产地的实时监测。由于我国生产和使用的杀虫剂绝大多数品种为有机磷和氨基甲酸酯类农药，所以农药残留检测的重点也在有机磷和氨基甲酸酯类农药上。

目前，对农药残留检测的方法主要是常规仪器分析法，包括色谱法、高效液相色谱法、毛细管电泳法、薄层色谱法及直接光谱分析法。这些方法虽然分析精度高，定量准确，也是国家规定的标准检测方法。但是这些方法由于其样品预处理复杂繁琐，仪器昂贵且不易携带，需要专业技术人员操作，操作费时，需要试样量较多，在连续监测及现场测定中受到限制，不能满足环境检测中大量样品的快速检测需要。因此，发展一种能够克服上述缺陷，且高灵敏的、对农药及其代谢物、降解物、转化物有特异性响应的检测技术对国民健康和经济发展无疑具有重要意义。

发明的目的在于提供一种能克服上述缺陷，而且体积小、成本低、响应时间快、灵敏度高的检测农药残留的酶传感器制备方法。

其技术方案为：一种检测农药残留的酶生物传感器制备方法，其特征在于：电流型乙酰胆碱酯酶传感器的组装过程为将多壁碳（MWNTs）用壳聚糖（CHIT）溶解，形成MWCNTs-CHIT复合物，将此复合物滴涂到玻碳电极（GCE）上，接着在修饰有上述复合物的电极上滴涂纳米金胶（AuNPs），然后滴涂聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）和乙酰胆碱酯酶（AChE），并且重复三次PDDA/AChE的修饰过程，得到(PDDA-AChE)₃/AuNPs/MWCNTs-CHIT/GCE传感器。

所述的一种检测农药残留的酶生物传感器制备方法，其特征在于：玻碳电极 (d=3mm) 的清洗，乙酰胆碱酯酶传感器敏感界面的构建及其过程表征，乙酰胆碱酯酶传感器工作曲线的建立，乙酰胆碱酯酶传感器性能的检测，乙酰胆碱酯酶传感器对实际样品的检测。

所述的一种检测农药残留的酶生物传感器制备方法，其特征在于：所制备的电流型乙酰胆碱酯酶传感器的工作曲线为：毒死蜱农药的浓度在0.8-20 μg/L时，I% =1.6376c+14.23；毒死蜱农药的浓度在20-300 μg/L时，I%=0.1394c+46.213。乙酰胆碱酯酶传感器性能检测包括准确性、稳定性、重复性、可再生性，以及乙酰胆碱酯酶传感器对果蔬实际样品回收率的测定。

其制备原理为：由于有机磷类或氨基甲酸酯类农药可以与乙酰胆碱酯酶进行较高的特异性结合，因此常用乙酰胆碱酯酶作为检测有机磷类或氨基甲酸酯类农药的分子识别元件。乙酰胆碱酯酶生物传感器是将乙酰胆碱酯酶固定在电极表面，酶催化底物乙酰胆碱水解生成胆碱和乙酸。农药在结构上与底物乙酰胆碱有些类似，它可以和乙酰胆碱的活性中心有效结合，抑制乙酰胆碱酯酶的活性。胆碱是一种电活性物质，能在一定电位下发生氧化反应，通过伏安扫描过程中硫代胆碱氧化峰大小的变化可以测定农药残留的浓度。通过比较有无农药时酶促反应电流信号的变化得到农药对酶的抑制率，该抑制率与农药的浓度成对应关系，进而可测得有机磷或氨基甲酸酯类农药的含量。

本发明采用多壁碳-壳聚糖复合物、纳米金胶修饰玻碳电极，并利用层层自组装方法固定多层聚二烯丙基二甲基氯化铵和乙酰胆碱酯酶。多壁碳具有良好的导电性、电化学稳定性和生物兼容性，一直被广泛应用于生物传感器，利用壳聚糖溶解多壁碳，提高了多壁碳的溶解性和溶液的稳定性。同时纳米金胶具有比表面积大，导电性好，生物兼容性好等特点，且其金键可以和乙酰胆碱酯酶中的氨基以金氨键结合，提高乙酰胆碱酯酶的固定效果。另外聚二烯丙基二甲基氯化铵和乙酰胆碱酯酶之间通过静电吸附作用，层层自组装修饰电极，提高了乙酰胆碱酯酶的固定量。用上述方法制备的乙酰胆碱酯酶传感器，检测农药的精度更高，范围更广，检测限更低，可实现小型、便捷、适用于现场检测的目的。采用本发明制成的电流型乙酰胆碱酯酶生物传感器可以在蔬果采收、上市前，进行农药残留的快速测定，直接对农药残留是否超标进行定量检测，为农产品安全生产及消费提供农药残留检测的技术支撑。