乙酰胆碱酯酶生物传感器法测定蔬菜水果中有机磷农药残留
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附1:扬州市蔬菜、水果农药残留快速检测操作指南(试行2011)本指南仅适用于蔬菜、水果有机磷和氨基甲酸酯类农药残留量的快速检测。
一、抽样及预处理1、抽样同一批次同一品种随机抽取适量样品作为检样,其中叶菜类取不同植株叶片(至少8片~10片叶子)为样本,瓜果类、根类、茎类从表皮至果肉1厘米~1.5厘米处取样。
一份检验,一份备查。
2、预处理(1)、检样应做好标记,并及时记录;(2)、取待检样,擦净表面泥土,切或剪成1厘米左右碎片。
二、检测方法——丁酰胆碱酯酶抑制率法或乙酰胆碱酯酶抑制率法1、试剂、器具及仪器- 1 -(1)缓冲液、显色剂、底物、丁酰胆碱酯酶等试剂按说明书的要求进行配置和贮存。
(2)样品杯、试管、滴管、洗瓶、移液枪或移液管、不锈钢剪刀、比色皿、擦镜纸。
(3)农药残留快速检测仪。
(4)天平或台秤(精确度0.1g)。
(5)冰箱。
(6)恒温装置按仪器使用说明书要求配备。
2、仪器性能(1)稳定性:仪器预热10分钟后,数字显示值漂移在3分钟内不超过0.04(V)。
(2)透射比准确度:±1.0%。
(3)工作环境温度:5~40℃。
(4)测定精度:≤5%。
(5)检测通道:8通道。
(6)测量范围:0.00%~100.00%(抑制率)。
(7)检出下限:0.1~3.0mg/kg。
(8)检测时间:30分钟以内(含前处理)。
- 2 -3、操作步骤(1)开机后设置或检查仪器工作(显色反应时间3分钟),并校准预热仪器。
(2)称取处理好的2g(非叶菜类称取4g)样品放入样品杯中,加入20mL缓冲液,振荡1 ~2分钟进行提取,静置3 ~5分钟后取出上清液待用。
(3)空白对照:在小试管内加入50uL酶液、3mL缓冲液、50uL显色剂,于37~38℃下放置30分钟后再加入50uL底物,立即倒入比色皿中上机测试。
(4)样品测试:在小试管内加入50uL酶液、3mL样品提取液、50uL显色剂,于37~38℃下放置30分钟后加入50uL底物,立即倒入比色皿中上机测试。
粮食中有机磷农药残留检测技术概述我国是一个农业大国,同时也是人口大国。
国家以人为本,人以食为天。
保证粮食的安全供应,一直是政府最为关注的头等大事。
粮食安全是一个亘古不变的课题,它包括粮食的数量安全、供给安全、质量安全三方面的内容。
为了确保粮食数量安全,粮食从种植、生产到储藏各个阶段都要使用农药防治虫害,致使粮食中农药残留,一直影响着消费者的食用安全。
因此,粮食中农药残留污染问题是关系人民生命安全、健康的切身问题,并影响到我国对外农业贸易的发展,越来越受到社会的关注和科学工作者的高度重视。
有机磷农药作为一类高效、广谱、易于被降解的杀虫剂正被广泛地用于粮食生产与储藏过程中,是化学防治最常用的选择。
有机磷农药占杀虫剂的70%。
有机磷农药的使用对粮食的生产起了推动作用,在世界范围内每年可减少许多因农作物病、虫危害造成的产值损失。
但是农作物和粮食上大量使用有机磷农药后,其残留对人、动物和环境产生严重的危害。
长期食用有机磷残留超标的粮食,将引起人体急性毒性和慢性毒性,包括致突变、致畸、致癌和对繁殖及下一代的影响。
尽管有机磷农药属非持久性农药,但大量使用必然会对环境产生负面影响。
在某些环境条件下也可以转化为某种持久性的有机污染物。
因此,加强研究快速、可靠、灵敏、实用的有机磷农药残留分析技术,不仅是控制有机磷农药残留对人体健康的危害和保证粮食食用安全的基础,更是使法规的落实更加便捷有效,促进我国产粮和储粮安全的必要之举。
有机磷农药检测方法的方便性、可靠性和灵敏性,是检测方法的关键,也是现在众多学者研究和关注的重点。
目前,有机磷农药残留常用检测方法主要有两种:一种是现场快速检测,另一种是实验室定量检测。
两者各有所长。
1现场快速检测现场快速检测是农药残留检测方法中一项迫切需要的技术。
快速检测具有快捷、简单、方便和成本低等优点,适合一些准确度与精密度要求不是很高的检测。
快速检测对于蔬菜的现场检测和质量控制有很重要的意义。
引言:果蔬是大家日常生活的必需品,食用绿色无公害的果蔬能够帮助大家减少疾病的发生。
而果蔬中的农药残留浓度的快速检测一直评价果蔬质量的一个重要指标。
1、酶电极的的设计酶电极的三电极系统:在电化学分析检测中,常用的有二电极系统、三电极系统。
二电极系统由参比电极和工作电极组成,主要在检测回路中通过的电流很小时使用。
而当检测回路中通过的电流较大时,或者电解液的电阻率很大时,将会使电极的电位变得不稳定,这样变引入了辅助电极。
三电极系统中绝大部分的电流都通过辅助电极与工作电极形成回路,这样仅有及其微小的电流流过参比电极,此时参比电极的电位比较稳定,用于检测系统中工作电极的电位。
在电化学分析检测时,工作电压加在辅助电极和工作电极的两端,由于辅助电极的电位不稳定,选取的参考电势是参比电极上的电势,所以检测回路检测到的是参比电极和工作电极之间的电压差,并不等于工作电压。
2微弱电流信号放大设计由于此电流型酶电极生物传感器产生的电信号极其的微弱,而且三电极系统要求有精度很高的mv级工作电压,所以我们必须针对此生物传感器的特点,设计专用的工作电压供电模块和微弱电信号放大模块,来更好的控制反应产生的电流的强弱,提高微弱电流信号的放大精度,最精确的反映电流信号的变化趋势。
2.1 微弱电流信号放大的总体设计电路检测的过程是用恒电位电路给酶电极提供一个恒定的工作电压,酶电极与待检测液发生电化学反应,经过一定滞后期产生待检测的约为几uA~几十uA的微弱电流信号。
根据乙酰胆碱酯酶生物传感器与待测液体反应产生微弱电流的的特点,设计如下微弱信号检测放大采集电路。
此微弱电流信号经过I—V变换,,再经过差分放大电路进行放大,最后通过低通滤波器、屏蔽的接地等抗干扰措施后滤除工频干扰和噪声后,输出的在0~5V 范围内的电压信号。
此信号便可以直接用于其它仪器的测量分析,可以用数据采集板卡接入PC 机,对其分析处理,也可以用单片机做成小型的便携式农药残留浓度检测仪。
传感器技术在有机磷农药残留检测中的应用【摘要】快速有效地检测农产品中有机磷农药残留是目前急需解决的问题。
本文分析了传感器技术在多种有机磷农残检测手段中的应用和存在的不足,特别是近年来发展迅猛的生物传感器技术呈现的多样化特点。
目前仍然缺乏一种简便、高效、快速、无损的检测技术,这已经成为当前研究者关注的热点。
【关键词】有机磷农药;传感器;检测1.引言有机磷农药是20世纪30年末问世的第二代人工合成农药,具有广谱、高效、品种多和残毒期短等特点,经常被用作杀虫剂喷洒在果树和蔬菜上。
如果残留在水果和蔬菜上的有机磷或环境中的有机磷进入到有机体内,大部分会对生物体内胆碱酯酶有抑制作用,使其失去分解乙酰胆碱的能力,造成乙酰胆碱积累,引起神经功能紊乱,从而导致肌体的损害。
因此,对农产品中的有机磷残留进行快速、高效的检测具有重要意义。
以理化方法为主的波谱法、色谱法、色质联用法等传统检测手段,操作复杂,耗时长。
在国内外近年来开展的快速、高效的检测方法研究中,传感器技术特别是生物传感器技术得到广泛应用,起到了重要作用。
2.常用传感器检测技术2.1 电子鼻(气敏传感器)检测技术电子鼻因模拟嗅觉系统而得名,是模仿生物鼻的一种电子系统,是二十世纪90年代发展起来的分析、识别和检测复杂嗅觉及大多数挥发性气体成分的仪器。
电子鼻主要是由气敏传感器阵列和模式识别系统两部分组成。
气敏传感器相当于人类嗅觉系统中的嗅觉细胞,是电子鼻检测性能优劣的基础。
单个气敏传感器的功能十分有限,目前还没有发现只对某种气体单一敏感的传感器材料,单个传感器对不同的响应可能会有变化,但它不具备自动识别气体种类和数量的能力。
因此由具有光谱响应特性、高灵敏度、对不同气体(气味)灵敏度不同的气敏传感器组成传感器阵列,利用其交叉敏感性,来提高电子鼻的检测性能。
利用信号预处理方法滤除模式采集过程中引入的噪声和干扰,提高信噪比,同时消除信号的模糊和失真,人为增强有用信号。
基于氮掺杂多孔碳的乙酰胆碱酯酶传感器检测残留农药甲拌磷吴建宏;吕冰婧;卫伟【摘要】以制备的新型氮掺杂多孔碳为载体,玻碳电极(GC)为工作电极,构建了乙酰胆碱酯酶(AChE)传感器,用于有机磷农药甲拌磷的检测研究.在1.0 mmol/L底物氯化乙酰胆碱溶液中的差分脉冲扫描结果表明,AChE/GC电极上的峰电流为0.195 8μA,而AChE/氮掺杂多孔碳/GC电极上的峰电流为0.841 4μA,说明氮掺杂多孔碳材料可有效固定AChE,提高检测灵敏度.采用AChE/氮掺杂多孔碳/GC电极对不同浓度甲拌磷进行测定,在6.0×10-10~1.2×10-6g/L浓度范围内,抑制率与甲拌磷浓度的负对数呈良好的线性关系(r2 =0.998 5).按照抑制率为10%计算,检出限为5.8×10-12 g/L.采用加标回收法检测菠菜汁样品中的甲拌磷,回收率为91.7%~97.4%.【期刊名称】《分析测试学报》【年(卷),期】2016(035)007【总页数】4页(P897-900)【关键词】甲拌磷;氮掺杂多孔碳;乙酰胆碱酯酶;氯化乙酰胆碱【作者】吴建宏;吕冰婧;卫伟【作者单位】华东石油技师学院,江苏扬州225129;东南大学化学化工学院,江苏南京211189;东南大学化学化工学院,江苏南京211189【正文语种】中文【中图分类】O657.1;F767.2甲拌磷属于内吸性有机磷杀虫剂,因高效、低价而在农业生产中广泛应用。
近年来的大规模过量和不规范使用,导致甲拌磷在环境和农产品中的残留量日益增加[1]。
环境中残留的甲拌磷可被氧化成更高毒性的氧化物,具有较长的残效期,对人类健康造成潜在威胁。
残留在农产品中的甲拌磷可通过食物链进入人体,在体内抑制胆碱酯酶活性,造成神经生理功能紊乱,短期内接触或大量接触会引起急性中毒,严重时将出现肺水肿、脑水肿、昏迷、呼吸麻痹等症状,甚至导致迟发性猝死。
因此,对甲拌磷残留进行检测具有重要意义。
生物传感器在食品安全检测中的应用在当今社会,食品安全问题备受关注。
人们对于所摄入食物的质量和安全性要求越来越高,这也促使了各种检测技术的不断发展和创新。
生物传感器作为一种新兴的检测技术,因其快速、灵敏、特异性强等优点,在食品安全检测领域展现出了广阔的应用前景。
一、生物传感器的工作原理要理解生物传感器在食品安全检测中的应用,首先需要了解其工作原理。
生物传感器通常由生物识别元件和物理化学换能器两部分组成。
生物识别元件可以是酶、抗体、核酸、微生物等,它们能够特异性地识别目标分析物。
物理化学换能器则将生物识别过程中产生的信号转换为可测量的电信号、光信号或热信号等。
以酶生物传感器为例,当目标物质与酶发生反应时,会导致酶的活性发生变化,进而产生一系列的生化反应。
这些反应会引起溶液中某些物质的浓度或性质发生改变,如酸碱度、氧气含量、电导率等。
换能器能够感知这些变化,并将其转化为电信号输出,从而实现对目标物质的检测。
二、生物传感器在食品安全检测中的具体应用1、农药残留检测农药的广泛使用虽然在一定程度上提高了农作物的产量,但也带来了潜在的食品安全风险。
生物传感器可以快速检测食品中的农药残留,如有机磷农药、氨基甲酸酯类农药等。
例如,基于乙酰胆碱酯酶的生物传感器,当样品中存在有机磷农药时,会抑制乙酰胆碱酯酶的活性,从而导致电流信号的变化,实现对农药残留的定量检测。
2、兽药残留检测动物源性食品中可能存在的兽药残留也是食品安全的一个重要关注点。
生物传感器能够检测出如抗生素、激素等兽药残留。
例如,利用免疫生物传感器,通过抗体与兽药的特异性结合,实现对兽药残留的高灵敏度检测。
3、重金属检测重金属污染对食品安全构成了严重威胁。
一些生物传感器利用微生物、蛋白质或核酸等与重金属离子的相互作用,实现对重金属的检测。
例如,基于 DNA 适配体的生物传感器,可以特异性地识别并结合重金属离子,从而产生检测信号。
4、食品添加剂检测食品添加剂在食品生产中被广泛使用,但过量或不当使用可能对人体健康造成危害。
分光光度法检测蔬菜中有机磷农药残留的研究摘要:酶抑制原理的分光光度法是当前较简便、合理、快速检测农药残留的一种方法。
不同种类的酶会严重影响该方法的灵敏度,于是人们通过筛选多种动物来源的胆碱酯酶来提高分光光度法的灵敏度。
鉴于此,利用酶抑制分光光度法快速检测蔬菜中有机磷的农药残留这一问题进行了研究,结果表明该方法具有较好的实用性。
关键词:乙酸胆碱酯酶;有机磷农药;分光光度法;蔬菜农药残留通常检测蔬菜中有机磷的农药残留普遍采用方法有免疫分析法、质谱联用法、气相色谱法、波谱法和高效液相色谱法等,尽管这些方法能够比较准确地检测出蔬菜中有机磷农药的残留量,但是由于传统的农药残留检测方法成本高、耗时长、有较大的抗体制备难度,因此不能很好地满足现场快速检测农药残留的需要[1-2]。
相对而言,酶抑制分光光度检测法则不需要昂贵的仪器设备,能有效为有机磷农药的检测提供一条简便、快速的途径,对大量样品筛选或现场检测非常适用。
1材料与方法1.1主要仪器和试剂在WFJ-7200型分光光度计上进行分光光度法试验,溶液的酸度用PHS-3C型酸度计测定。
备好乙酞硫代胆碱(AsCh)和二硫代二硝基苯甲酸(DTNB),农药是50%对硫磷乳油、40%辛硫磷乳油和40%氧化乐果乳油,以丙酮为溶剂分别配制成1 000 mg/L的储备液,可以根据所标示的有效成分计算农药浓度。
1.2酶的提取在砍掉鸡的头后,立刻将鸡脑取出,并用pH值为7.5的磷酸盐缓冲溶液(0.001 moL/L)将鸡脑的余血冲洗干净,然后将鸡脑捣破弄碎,均匀成浆;随后将0.7%的1.0 mL曲拉通X-100倒入,待均匀搅拌之后,放到离心管中以2 500 r/min离心速度持续5 min,并重复离心3次,取出上清液便可以作为酶源。
以上过程一般均在0~4 ℃进行操作。
1.3酶活性的测定分别将上面提取的酶原液依次稀释2、4、8、16、32、64倍,取稀释后的酶液0.5 mL,倒入6支干净的试管中,分别加入1.0 mL浓度为1.0 mmoL/L的乙酞硫代胆碱(AsCh)溶液,在温度为27 ℃的水浴中温育10 min之后,加入浓度为 1.0 mmoL/L的二硫代二硝基苯甲酸(DTNB)磷酸盐缓冲溶液2.0 mL,以0.001 moL/L磷酸盐缓冲溶液(pH值7.2)在412 nm处作空白,对其吸光度进行测量,重复3次。