电位型有机磷农药传感器的制备及对硫磷的测试.doc

电位型有机磷农药传感器的制备及对硫磷的测试本文来源：工控商务网（/）基于有机磷农药对碱性磷酸酶活性的抑制作用，制备了1种电位型有机磷农药传感器，并对溶液中对硫磷的含量进行了测试，结果表明，在8.58*10-62.24*10-3mol/l的浓度范围内，其电位响应值与对硫磷浓度呈良好线性关系，回归方程为y=-26.418x+58.225,R2=0.996,检测下限为4.29*10-6mol/l，该传感器具有制备简单，成本低廉，检测迅速，一致性较好，寿命较长等优点，具有一定的应用前景。近年来，食品安全问题愈来愈受到人们的广泛关注，农产品中的农药残留是一个亟待解决的食品安全问题之一。以往对农药残留的检测方法主要有气相色谱法、液相色谱法以及与各种光谱联用技术等。这些方法不仅费用高，耗时多，而且需要专业人员操作，生物传感器技术具有响应速度快，操作简单，灵敏准确等突出优点，是近年来备受关注的研究领域，已越来越广泛的应用于有机磷及氨基甲酸酯类农药的检测，尤其是以检测乙酰胆碱酯酶的催化活性为基础的抑制型酸传感器和有机磷不解酶为基础的直接酶传感器已得到广泛应用，然而大部分酶抑制法所用到的酶均为AChE6-7,这种酶价格十分昂贵，并且由于有机磷农药对AchE是抑制是不可逆的，因此基于这类原理制备的酶传感器一般只能一次性使用，成本很高。为了降低检测成本，根据碱性磷酸酶（ALP）催化底物3-吲哚氧基磷酸酯（3-IP）水解生成H2O2，而H2O2又作为辣根过氧化物酶（HRP）的一种底物，在HRP催化作用下氧化邻苯二胺（OPD），进而引起电极电位变化的原理，制备了1种电位型双酶有机磷农药生物传感器，对溶液中对硫磷的含量进行了测试，结果表明，在8.58*10-62.24*10-3mol/l的浓度范围内，其电位响应值与对硫磷浓度呈良好线笥关系，回归方程为y=-26.418x+58.225,R2=0.996, 检测下限为4.29*10-6mol/l，该传感器具有制备简单，成本低廉，检测迅速，一致性较好，寿命较长等优点，具有一定的应用前景。1 实验部分1.1 仪器与试剂MIA-3微机化多功能离子分析器；pHS-3C型精密酸度计；HRP修饰石墨电极作为指示电极，饱和甘汞电极作为参比电极。碱性磷酸酶（ALP）；辣根过氧化物酶（HRP）；邻苯二胺；3-吲哚酚磷酸酯（3-IP）；50%对硫磷乳油。所用试剂均为分析纯；所有溶液配制用水均为超纯水。1.2 HRP/Nano Au/POPD修饰石墨电极的制备将石墨电极打磨至光亮，用超纯水清洗干净。取10ml 40mol邻苯二胺溶液于小烧杯中，组装三电极系统（石墨电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，铂电极作为对电极），在石墨电极表面电聚合邻苯二胺。然后将此修饰电极浸入10ml纳米金溶胶中，在电极表面上电沉积一层纳米金，制备好的电极用超纯水冲洗，并用氮气吹干。最后用微量进样器取辣根过氧化物酶4ul涂于修饰电极表面，晾干后再用超纯水冲洗，并用氮气吹干，即制成HRP/Nano Au/POPD修饰石墨电极。1.3实验方法在50ml烧杯中加入一定量的邻苯二胺溶液（由0.1mol/L pH=9.80 Tris-HCI 配制）作为检测的底特溶液。加入15ul 10U/ml AlP和一定量的对硫磷，搅拌下抑制15min。安装好指示电极（HRP/Nano Au/POPD修饰石墨电极）和参比电极（饱和甘汞电极），待电位示数稳定后，加入0.5ml 3mol/L 3-IP溶液，记录电位随时间的变化曲线。2 结果与讨论2.1最佳反应条件的确定2.1.1 反应时间的确定 利用上述实验方法确定反应的时间，随着反应的进行，电位逐渐增大并趋于稳定，当进行到30min 后电位变化已经很不明显，帮选择反应进行到30min 时的电位值为响应信号。2.1.2 ALP用量对电位响应的影响 在反应体系中分别加入不同量的10U/mL ALP溶液，传感器的电位响应值会随着酶用量的增加而增大，当加入15uL ALP时，电位响应值达到最大之后趋于稳定，因此实验选择15uL为最佳的ALP用量。2.1.3 3-IP用量对电位响应的影响 3-IP浓度的大小对ALP活性影响很大，从而影响传感器的响应性能，在反应体系中，随着3-IP加入量的不断增大，传感器的电位响应值也越来越大，直到加入量为0.5ml时电位趋于稳定，所以选择最佳3-IP的加入量为0.5ml。2.1.4 最佳pH的确定溶液的pH值对酶的活性影响很大，pH值过高或过低均会使酶的活性降低，从而对反应产生影响。分别用不同pH Tris-HCI缓冲溶液配制的邻苯二胺溶液作为反应底物溶液，并分别测定其电位响应值，由实验结果可知，随着pH的增大，电位呈现先下降后上升的趋势，当pH为9.8时电位响应达到最大，之后趋于稳定，此时对于ALP来说有较大的抑制空间，而且pH为9.8时电位达到稳定的速度最快，帮本实验选择缓冲溶液最佳pH为9.8。2.1.5 最佳抑制时间的选择 抑制时间能显著影响对硫磷对ALP活性的抑制程序,用对硫磷将ALP分别抑制不同的时间,测定体系的电位响应值,结果表明,随着抑制时间的不断增加,电位响应值越来越小,当抑制时间为15min时，抑制作用达到最大，因此本实验选择最佳抑制时间为15min。2.2 对硫磷的检测在最佳实验条件下，检测对硫磷农药的结果如图1所示。图中由上到下的六条曲线分别是对硫磷浓度为0.00858，0.0854，0.419，0.818，1.56，2.24mol/L时反应体系的电位随着时间变化曲线，由曲线1可见，电位呈现先下降后上升的趋势，这是因为3-IP在ALP的催化作用下生成中间产物，而3-IP和它水解的中间产物在溶液中带有不同的电荷，改变了电极表面的电荷分布，从而引起电位的变化。当中间产物浓度超过一定值时，两个中间产物分子会在氧气的存在下聚合为靛青，并放出H2O2 ,而固定在电极表面上的HRP催化H2O2氧化溶液中的OPD，因此导致电极电位迅速上升。随着体系中对硫磷浓度的逐渐增大，ALP被抑制的程序越来越强，导致一定反应时间内体系电位响应值越来越低，以反应进行到30min时的电位响应值对硫磷浓度作图，即为检测对硫磷的工作曲线（图2）。该方法检测对硫磷回归方程为y=-26.418x+58.225,R2=0.996,线性范围为8.58*10-62.24*10-3mol/l，检测下限为4.29*10-6mol/l。2.3 传感器的精密度、寿命及重现性用同一支电极检测同学度的对硫磷6次，其电位响应值的相对标准偏差RSD=2%，可见该传感器的精密度较高，数据的重现性较好。相同条件下制作5支不同的HRP修饰石墨电极，分别用其检测同浓度的对硫磷，其电位响应值的相对标准偏差RSD=2%，说明电极间的致性较好。用同一支电极在15d内检测对硫磷3次，电位响应值下降为原来的81%，30d内检测7次，电位响应值下降为原来的61.5%，说明该电极具有较好的稳定性。3 结论与展望 本文提出的电位型有机磷农药酶传感器 ，应用POPD-Nano Au方法固定酶分子，所形成的酶膜均为牢固，可重复多次使用，利用双酶体系的协同催化作用将反应信号放大，为检测微量农药残留奠定了坚实基础，这种酶传感器设计新颖，成本低具有较好的应用前景，一般来说，一些重金属离子对酶具有抑制作用。因此，下一步工作要对一些重金属离子的干扰问题进行研究。转载请注明：来自工控商务网 （/） 详细请参考：/n-i-894