基于生物传感器技术检测蔬菜中农药残留的研究.doc

扮巯窹 学位论文版权使用授权书删 隣咝苑段直鹞物传感器检测农药残留的报道尚不多见。相比于琍具有来源广、制备 江苏大学硕士学位论文他农药传感器的制备及农药检测中，具有良好发展前景。 乔鷓时鷗衑，絚甎僦癵甌 曲 江苏大学硕士学位论文够，鷖遝：畆耐、，们馻谢，瓵鬿鷈護蛳瓼，鴄甌， 掷唷第二章基于乙酰胆碱酯酶生物传感器的制各及其在农药残留检测中的应用 江苏大学硕士学位论文饱和浓度的确定及传感器的酶动力学特征第三章基于多酚氧化酶，碳纳米球生物传感器的制备及应用试验部分 疌衅鱁表征隒质量比对传感器响应电流影响 江苏大学硕士学位论文第五章结论与展望结论展望创新点参考文献致谢攻读硕士期间发表的学术论文 农药是农业生产过程一种特殊的农业生产资料。它在对农作物抗害虫与杂草时发挥重要作用。推进我国农业现代化进程，并节省大量劳动力。然而，如果不按照严格的规范施用农药，将会给环境和人体健康带来非常严重的负面影响。社会在进步、人民生活水平在不断提高、群众消费观念逐渐转变，人们对食品安全问题更加关注。农药残留作为危及食品安全的重要化学危害因素日益受到国家和根据防治对象分类根据防治对象不同农业生产中使用量较多的主要有：杀虫剂，如滴滴涕、对硫磷、呋喃丹等；杀菌剂，如霜脲锰锌等；杀线虫剂，如卤代烃、异硫氰酸酯等；除草剂，是用来控制杂草生长或消灭杂草的药剂，如除草通等；杀鼠剂，如黄磷、碳酸钡等。此外，还有一些植物生长调节剂，如生长素、赤霉素、乙烯、细胞分裂素等。根据原料来源分类 江苏大学硕士学位论文每天人体都从食物中摄取营养素满足自身生命活动需要。中国营养学会推荐人体每天需要将近锏氖卟怂谻的主要来源就是蔬菜水果。蔬菜水果上面有一些农药残留。这样我们每天摄入的水果蔬菜上面的农药残留都会在人体累积下来。食用少量的残留农药，人体自身会降解。所以，不会引起急性中毒。但是，如果长期食用没有清洗干净带有残留农药的水果蔬菜。农药残留似美国进行访问。访问过程中，除了探讨转基因食品是否安全问题，一些美国教授 还提出长期食用喷洒农药的水果蔬菜容易诱发癌症等疾病。尤其针对草甘膦，教授指出每年大量草甘膦被施用在农作物上面，长期食用草甘膦喷洒的农作物对人体健康的危害如同吸毒一样，毒素在体内慢慢积累，当达到一个上限，就会引发喷洒在农作物上的农药只有一小部分落到作物或杂草上。大部分农药是落入土壤或水域中。这些残留在土壤中的农药分子，不会直接对人畜产生危害。但它是农药的贮存库和污染源，可以被农作物根系吸收，也可逸失大气中，可被雨水或灌溉水带入河流或渗入地下水。克百威、莠去津、乐果等在水中溶解度较大的农药，更易被雨水淋溶而污染地下水。有的地区地下水温低、微生物活动弱，被近年来，农药、抗生素和激素等外源物质在农作物增产创收方面使用越来越广泛。一方面，农药在农作物生长周期中大规模施用。另一方面，农药残留监管部门检查力度不够。这些原因必将导致农产品中的农药残留量超标，影响消费者的实用安全。严重时会造成消费者致病、发育不正常，甚至直接导致中毒死亡。农药残留超标也会影响农产品的贸易，成为制约和限制我国农产品出口的重大隐患。因此，为了保障消费者合法权益、增强农产品市场竞争力、加强环境保护、建设环境友好型社会等，对农产品中农药残留进行科学检测具有重要意义。色谱及色谱联用技术的原理简单，操作方便。在全部色谱分析的对象中，约的物质可用气相色谱分析。气相色谱法是农药残留检测的标准方法。气相色谱法使用高灵敏度的检测 江苏大学硕士学位论文畂癵緂，定量限为鹇緂，符合农药残留测定要求。仪将样品混合物的进行分离。把分开的样品组分再送入质谱仪中进行质谱分析。气相色谱对混合物进行分离和定量分析：质谱按照分离时间的顺序对每个组分进行质谱分析。对于质谱而言，气相色谱具有质谱的进样与分离系统；对于气相色谱而言，质谱是气相色谱的鉴定器与分析器。这样气质联用既发挥了气相色谱仪与质谱仪各自的优势，也弥补了各自的不足。检测方法具有灵敏度高、样品用量少、分析速度快等优点，是科研工作中广泛采用的分析方法。采用不仅能够提高分离分析效率，关键在于它能解决某些利用其他分析检测 检出限分别为，检测周期短。对实际样品检测的回收率 江苏大学硕士学位论岁二。目前，应用于农药残留检测的生会探索出更多具有可行性的生物传感器用于农药残留检测。固定在电极表面制备酶生物传感器。利用酶催化底物反应直接或间接测定农药含斐鱿薹直鹞传感器具有良好的灵敏度与稳定性，能够将其用于食品中马拉硫磷、毒死蜱、久留检测。 拉津农药残留。米粒子构建疉疉赖氨酸生物传感器检 我国是一个农业大国，人口大国，农业对于国民经济及人民生活至关重要。我们生活所需的粮食、蔬菜、水果都是重要的农产品。然而，近来年，为了达到农业上的增产、增收，使用大量农药作用于农作物。农药喷洒在农作物上，不能自行降解，残留在作物表面，流入餐桌、流入市场。农药分子不易降解，很多农药残留在土壤中，流入河流中，污染环境，而且短时期内农药分子不会降解。危害人类健康和环境安全，破坏生态平衡，也不利于国民经济发展，因此，亟需探索更多能够实时、快速、在线检测农药残留的方法。传统的农药残留检测方法虽然准确度和灵敏度较高，但是由于传统检测方法需要昂贵仪器、样品前处理方法繁琐、需要专业人员操作、检测费用比较高，限 测农药残留已相继问世。试验探索多酚氧化酶生物传感器在农药残留检测中的应 江苏大学硕士学位论文马疌霩七宜 公司，葡萄糖、戊二醛等均购自镇江市华东器化玻有限公司。 蒸馏水中搅拌至充分溶解，配笰喂痰谋籆包埋。然后将其转移到另外一个与上述电解池溶液中，测定孵育后的峰电流。抑制前后峰 侬厶一厶疘电解池溶液中，测定其峰电流；钚曰指绰蔙公式如下【】：结果与讨论大量的碳纳米聚集在一起，为的固定提供了载体，增大了的固定量。 江苏大学硕士学位论文疓生物传感器的阻抗表征，疓珹疌 时获得电化学响应信号最好。图溶液浓度对传感器电流影响仕 圉短膜厚度对传感器电流的影响支持电解质溶液的优化 图支持电解质溶液值与传感器响应电流关系农药孵育时间的优化择最佳孵育时间。优化结果如图所示，以呋喃丹为例，在“疞的呋喃丹溶液中孵育不同时间后，随着孵育时间的延长，抑制率逐渐升高，当孵育时间达到以后，随着孵育时间延长，抑制率变化不再明显，逐渐趋于稳定水平。曲时活性已经被溶液中农药充分抑制。所以最佳孵育 江苏大学硕士学位论文图孵育时间对传感器电流的影响 主毫莲图不同底物浓度畉曲线，插图为底物的标准曲线疌 騟甀： 分别采用安培法测定不同浓度农药抑制前后齅底物的响应电流。结果如图所示，农药抑制后传感器的响应电流值明显减小。农药分子与乙酰胆薹薯芒图不同浓度呋喃丹抑制前后传感器猼曲线，其中，疓 打颉緍线性范围是，线性范围 江苏大学硕士学位论文仃购自当地超市的甘蓝、生菜、油菜三种蔬菜样品，经过三次清洗洗去表面农药残留。然后分别对每种蔬菜样品喷洒一定浓度呋喃丹农药与杀螟松农药。经预处理得到含有农药残留的蔬菜样品。同时分别对三种蔬菜样品做空白对照试验。通过对三种实际蔬菜样品的检测来确定疓传感器的实际应用特性，结果如表所示。分别以呋喃丹和杀螟松计，该传感器对实际样品中呋喃与，结果表明 巧展现良好稳定性，能够用其进行多次重复测定。 江苏大学硕士学位论文结论本章研究制备了一种疓传感器并将其用于蔬菜中杀螟松及呋重要作用，这种规模的碳纳米球在传感器制备领域具有良好应用前景。试验过程溶液、支持电解质溶液值、农药抑制时间 引言多酚氧化酶生物传感器用于农药残留检测具有重要意义。 江苏大学硕士学位论文 尤蒸馏水，搅拌至充分溶解，配制围下熏蒸制钚裕档蚉对底物儿茶酚反应的催化效率【删。因而根据抑制腰一，獭 实际应用价值。叶红外光谱测试。结果如图，对比隒的红外光谱图，在涑鱿置飨哉穸濉中含有酰胺键，疌衅鱁表征疓及疌淖杩蛊追直鹞 江苏大学硕士学位论文肞疓生物传感得的邻苯二醌的氧化还原反应电流减小。草甘膦溶液孵育前后测得的底物的电流 一竺竺塑图隒质量比对传感器响应电流影响 增大而增大；当滴涂在修饰电极上的酶溶液体积高于癓时，传感器的响应电图膜厚度与传感器响应电流的关系支持电解质溶液对传感器响应电流影响酶活性受溶液的值影响，因而，支持电解质溶液的也会影响试验中，分别取值的 图支持电解质溶液优化农药孵育时间对传感器响应电流影响草甘膦农药抑制时间的长短也会对传感器的响应电流产生影响。孵育时间过。摹妥点图草甘膦抑制时间的优化 江苏大学硕士学位论文儿撼迦芤褐胁獾肈疞儿茶酚溶液中测得撸籧直鹗侵妇肛疞，肛疞，“疞，。该传感器对草甘膦检测的线性范围觳庀孪轔疞，能够将其用于食品中草甘膦残留的检蔓舀 江苏大学硕士学位论文图不同含量草甘膦抑制曲线仃他一些检测方法，为蔬菜中农药残留检测探索出一种新方法。表蔬菜样品中草甘膦检测结果巧 江苏大学硕士学位论文中采緂。多酚氧化酶传感器法检 极表面滴涂呋喃丹抗体，纳米金粒子良好的生物相容性使呋喃丹抗体牢固的吸附 江苏大学硕士学位论文所制备的篈疉獹传感器检测呋喃丹农药残留。呋喃丹抗体与溶液中的呋喃丹结合，在电极表面形成共轭生物膜，阻碍电极表面电子传递速度，使电极的阻抗增大。电极阻抗增大，电极表面电子传递速度低，用其测定底物铁氰化钾溶液氧化还原反应电流减小。在一定范围内，疉疉獹传感器与呋喃丹接触前后底物氧化还原反应电流减小值与呋喃丹农药残留含量呈线性关系。因此，根据呋喃丹抗体与呋喃丹分子结合前后氧化还原反应峰电流的变化值，可计算出溶液中呋喃丹含量，达到检测溶液中农药残留含量的目的。整个传感器制备过程可以概括为四步：电极清洗、海藻酸钠溶液滴涂、纳米，静置 萃取液。在超声波清洗机中超声分别对传感器制备过程中的各电极裸獹、间后的疉獹进行循环伏安测定。将电极浸入呋 缸珹珹岬疭疓蒫舰疭疓，阻抗谱表征法 江苏大学硕士学位论文修饰电极抗体浓度优化、“痳、电流随着抗体浓度增大而增大，高于斗幽后，传感器响应信号随抗体浓度图制备修饰电极抗体浓度优化删 图呋喃丹与呋喃丹抗体反应溶液值优化孵育时间优化孵育不同时间后测定底物氧化还原反应电流值。结果如图所示，在鎛内，随着孵育时间延长，农药分子与呋喃丹抗体充分结合，修饰电极阻抗逐渐增大，孵育前后底物氧化还原反应电流差值增大；当孵育时间达到药分子与呋喃丹抗体基本结合，修饰电极阻抗不再发生明显变化，孵育前后底物氧化还原反应电流差值趋于稳定水平。所以，该实验选择 “疞 图不同浓度呋喃丹溶液孵育后传感器电流响应施 仃 江苏大学硕士学位论文巧癿修饰电极，促进了电极表面电子传递速度。对纳米金沉积时间等试验条件进行优器对呋喃丹检测的线性范围緂，研究中采用白组装际蔬菜样品检测的加标回收率良好。能够将其用于蔬菜中呋喃丹残留检测，为农药残留检测技术开辟新途径。 结论为底物，对杀螟松和呋喃丹进行检测。试验中对一些影响传感器性能的一些因素进行优化。结果表明：在痬珹隒质量比，在农药抑制时间 电子传递速度。以作交联剂，在不影响呋喃丹抗体生物活性的条件下将大量抗体固定在电极表面。所制备的传感器与溶液中的呋喃丹农药分子接触后，呋喃丹抗体与呋喃丹农药分子在电极表面形成共轭生物膜，阻碍电极表面电子传递速度，电极阻抗增大，测得的底物铁氰化钾氧化还原反应的电流值减小。根据响应电流的差值，计算溶液中呋喃丹浓度。对试验中的一些试验条件进行优化。在纳，结合时间蜭斐鱿展望文中的三种生物传感器虽然可以用于农药残留的检测，但是不可以用于多种农药的同时检测。在未来的研究中，可将化学计量学知识与生物传感器知识相结合，实现对多种农药同时检测。目前，将化学计量学与电化学结合对农药残留进行检测主要是针对农药残留检测的直接电化学方法。关于将化学计量学与酶传感器