戊唑醇分子印迹传感器制备及其农药残留检测的电学传感机理分析

以甲基丙烯酸为功能单体,戊唑醇(tebuconazole,TEB)为模板分子,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,应用电化学聚合法制备了分子印迹电化学传感器(TEB-MIP/F-CNTs/GCE)。利用循环伏安法(cyclic voltammetry,CV)和交流阻抗法(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)对新型传感器进行了表征,并用差分脉冲伏安法(differential pulse voltammetry,DPV)考察了新型传感器对戊唑醇的检测性能。结果表明:戊唑醇分子印迹电化学传感器具有一定特异性;传感器表观表面积比裸电极显著提高;新型传感器具有良好的印迹效果,相较于其他结构类似的三唑类化合物(如苯醚甲环唑),TEB-MIP/F-CNTs/GCE对戊唑醇表现出高效的识别能力,具有专一性和强选择性,且在C_(TEB)≤2.0×10~(-6)mol/L范围内传感器峰电流与C_(TEB)存在定量关系;数据模拟分析得到传感器的电学阻抗谱等效电路模型为R_1(CPE_1(R_2(CPE_2(R_3)))),计算各电极/传感器的等效电路中各元件参数,证明该模型能有效地模拟传感器检测戊唑醇的传感机理。该研究结果可为三唑类农药残留仿生免疫检测方法的建立提供技术支撑。     

农药残留检测用新型碳纳米管固载酶生物传感器的制备及其电学传感性能分析

采用滴涂法、自组装法及化学键合法制备了基于碳纳米管(CNTs)修饰的乙酰胆碱酯酶(AChE)生物传感器,采用循环伏安法(CV)、计时电流法(CA)、交流阻抗法(EIS)和扫描电镜(SEM)对生物传感器的电化学性能和表面形貌进行表征,通过采用该生物传感器对异丙威(氨基甲酸酯类农药)进行分析的结果,考察了其检测性能,研究了各生物传感器的动力学性质及电化学行为,并构建了新型固载酶生物传感器的等效电路模型。结果表明:各生物传感器表观表面积比裸电极显著提高,其电子传递速率遵循以下顺序逐渐降低:乙酰胆碱酯酶(AChE)/壳聚糖(CS)/功能化碳纳米管(F-CNTs/GCE)生物传感器AChE/F-CNTs/GCE生物传感器CS/双醛纤维素固载酶(DAC-AChE)/F-CNTs/GCE生物传感器,各传感器表观电子传递速率常数分别为:k s AChE/CS/F-CNTs/GCE=0.24 s-1,k s AChE/F-CNTs/GCE=0.23 s-1和k s CS/DAC-AChE/F-CNTs/GCE=0.22 s-1。获得生物传感器电学阻抗谱等效电路模型为R1(CPE1(R2(CPE2(R3)))),计算得到等效电路模型中各具体元件参数,证明该有效电路能有效模拟生物传感器检测异丙威的传感机理。该研究结果可为农药残留检测用生物传感器分析机理研究提供有益参考。     

西草净分子印迹电化学传感器的制备及应用

为了解决大型检测仪器在检测过程中的局限性，利用分子印迹技术，以西草净为模板分子、甲基丙烯酸为功能单体，采用原位引发聚合法，在玻碳电极表面进行热聚合成膜，制备出西草净分子印迹电化学传感器，并将其用于样品中西草净含量的检测。采用循环伏安法 (CV) 对印迹电极的电化学性能进行了测试，并使用超高效液相色谱-串联质谱法 (UPLC-MS/MS) 对测试结果进行验证。结果表明:在滴涂量为10 μL、60 ℃下热聚合制备出的西草净电化学传感器 (SMT-MIP/GCE) 具有良好的选择性、重复性和稳定性，其线性范围为0.5~1 μmol/L(1) 和2~30 μmol/L(2)，对应的线性关系分别为I₁ = ?3.33 c+39.03，I₂= ?0.75 c+35.52，相关系数分别为r₁ = 0.985，r₂ = 0.997，检出限 (LOD) 分别为LOD₁ = 0.13 μmol/L和LOD₂ = 0.89 μmol/L。将所建立的西草净分子印迹电化学检测方法用于烟叶添加样品提取液中西草净的检测，该印迹电极能够在8 min内完成对烟叶添加样品提取液中西草净的吸附，回收率为76%~88%，相对标准偏差为2.7%~7.6%，该方法能够初步满足烟草中西草净快速检测的需求。     

石墨烯修饰玻碳电极应用于甲基对硫磷的快速测定

为了研究有机磷农药-甲基对硫磷(MP)的快速检测方法,用石墨烯(GR)-壳聚糖(CS)复合物修饰玻碳电极(GCE),用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)研究了MP的电化学行为,与GCE电极相比,发现其氧化还原电流信号明显增强,表明修饰电极对MP具有较强的吸附作用,并能够加速电子传递。对缓冲溶液的pH、富集时间及纳米粒子的负载量等实验条件进行了优化,在最佳条件下,发现氧化峰电流与MP浓度在0.01~4μg/mL范围内呈现良好的线性关系,线性方程为I(μA)=-1.146 7-3.564.6c(μg/mL)(R~2=0.996 3),检测下限为2.7ng/mL(S/N=3),该修饰电极具有良好的重现性和稳定性。将该修饰电极应用于实际样品分析,加标回收率为95.1%~102.5%。     

海南芒果中农药多残留分析

为掌握海南省芒果中农药的多残留情况及其对慢性膳食摄入风险的贡献大小,采集海南省主产区芒果样品178份,分别采用气相色谱及超高效液相色谱-串联质谱方法测定了样品中农药的残留情况,并计算了芒果中所检出农药对我国不同人群慢性膳食摄入风险的贡献份额 (R)。结果表明:甲氧基丙烯酸酯类和新烟碱类农药的残留检出率最高 (> 80.00%)。根据我国制定的相关最大残留限量 (MRL) 标准,以下农药残留量均存在超标现象,其中吡唑醚菌酯共有39份样品超标,吡虫啉34份,噻虫胺5份,苯醚甲环唑2份,灭多威和多效唑各1份;71.91%的样品同时含有2种及2种以上单个农药残留,最多者同时检出了8种单个农药残留;同时检出2种及2种以上甲氧基丙烯酸酯类或新烟碱类农药的样品比例分别为23.03%和16.30%;嘧菌酯/吡唑醚菌酯、吡虫啉/吡唑醚菌酯、吡虫啉/嘧菌酯是最常见的农药多残留组合。本研究所检出农药的R值均远远低于1,说明通过芒果摄入的农药残留对整个慢性膳食摄入风险的贡献极小。     

分子印迹传感器技术在农药检测中的应用

介绍了非共价型分子印迹聚合物的聚合过程及应用;综述了近年来分子印迹传感器在不同种类农药检测中的研究进展。目前,印迹传感器技术可用于莠去津、敌草净、2,4-滴、草甘膦、对硫磷、氯霉素等农药的检测,对大部分农药检测限可达μmol/L级。随着分子印迹和微电子技术的发展,印迹传感器技术作为一种新的农药检测方法,具有广阔的发展前景。     

采用纳米修饰双酶电极生物传感器检测有机膦与氨基甲酸酯类农药

同时固定乙酸胆碱酯酶(AChE)及胆碱氧化酶(ChOx)于组装在丝网印刷电极表面的Fe3O4/Au纳米复合微粒上,构建了一类新颖的快速测定有机磷和氨基甲酸酯类农药的双酶传感器(AChE-ChOx/Fe3O4/Au SPCEs)。该双酶传感器电流响应在乙酸胆碱浓度为0.5 ~12.5 mmol/L之间呈良好线性关系(R2=0.998)。其对克百威(氨基甲酸酯类农药)和敌敌畏(有机磷类农药)的检测范围在0.05 ~1.00 μg/mL之间均呈良好线性关系(R2＝0.977),检测下限均可达0.01 μg/mL。应用于实际样品白菜的添加回收率在95％ ~110％之间,与传统的生化法相比具有良好相关性。此外该传感器成本低、制备容易、可抛弃,有望用于氨基甲酸酯和有机磷类农药的现场大规模筛测。     

基于复合纳米微粒修饰和磁性分离富集的一次性有机磷农药酶传感器

在Fe3O4/Au微粒上固定乙酰胆碱酯酶(AChE),制得磁性复合粒子Fe3O4/Au/AChE。通过磁力将其吸附于涂覆了碳纳米管(CNTs)/纳米ZrO2/普鲁士蓝(PB)/Nafion(Nf)复合膜的丝网印刷碳电极(SPCEs)表面,制得一次性有机磷农药(OPs)酶传感器。采用扫描电镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRFS)表征传感器的制备过程,采用循环伏安法(CV)和示差脉冲伏安法(DPV)研究了传感器的电化学性质。利用OPs对AChE的抑制作用,以硫代乙酰胆碱(ATCh)为底物,对乐果进行了检测。在pH=7.5的0.1 mol/L硝酸钾溶液中,乐果浓度的对数与酶电极的抑制率(A)在1.0×10-6~1.0×10-2 mg/L间呈良好的线性关系,检测限为5.6×10-7 mg/L,用于实际样品白菜检测时的添加回收率在88% ~105%之间,与气相色谱法(GC)所得结果一致。该传感器采用复合纳米粒子修饰电极表面,具有较高的比表面活性,响应迅速,检测限低;ZrO2可特异性地富集样品中的OPs,磁性纳米颗粒包被AChE可实现磁场分离和电极表面更新,且具有高灵敏度、低样品量、一次使用可抛弃、便携式等特点,可用于蔬菜等农产品中痕量OPs的快速、简便、准确检测。     

有机磷农药残留分子印迹聚合物研究现状与展望

为解决有机磷农药在土壤及水体中的残留污染问题,分子印迹技术在该类农药残留检测中的应用研究已得到迅速发展。文章就有机磷农药分子印迹聚合物 (molecularly imprinted polymers,MIPs) 的研究背景、分子印迹技术基本原理及分类、计算化学在筛选优化虚拟模板及功能单体中的应用,以及有机磷农药残留MIPs的制备与应用研究等内容进行了综述。MIPs因具有结构可预测、特异识别和应用普遍的特性,可广泛用于光学传感、化学传感、电化学传感、光电传感、质量敏感传感、仿生催化及样品前处理等众多领域。可通过Discovery Studio、HyperChem及Gaussian 3种分子模拟软件对 (虚拟) 模板、功能单体以及二者所形成的加合物进行计算模拟以获得最低能量的优势构象,通过计算加合物的结合能来优化筛选 (虚拟) 模板和功能单体。将计算化学与实验研究相结合,相信在未来几年,有机磷农药残留MIPs有可能在原位显色传感、农产品农药残留高通量筛查及计算机自动化检测等领域得到长足发展。     

我国棉蚜对吡虫啉和氟啶虫胺腈抗性水平监测与交互抗性分析

为了解我国不同地区棉蚜Aphis gossypii对吡虫啉和氟啶虫胺腈的抗性现状,对代表性棉区棉蚜田间种群进行抗药性监测,同时通过构建具有R81T及V62I单突变和R81T-V62I共同突变的棉蚜烟碱型乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptor,nAChR）蛋白模型,与吡虫啉和氟啶虫胺腈进行分子对接,分析这些突变在吡虫啉和氟啶虫胺腈抗性中的作用,并分析吡虫啉和氟啶虫胺腈之间是否存在交互抗性。结果显示,不同地区棉蚜对吡虫啉产生了高水平抗性,抗性倍数为174.70~56 409.18,对氟啶虫胺腈产生了低至中等水平抗性,抗性倍数为7.35~44.63,说明不同地区的棉蚜对氟啶虫胺腈的敏感度高于吡虫啉,且吡虫啉抗性和氟啶虫胺腈抗性间不存在相关性。R81T、V62I单突变和R81T-V62I共同突变导致吡虫啉与棉蚜nAChR的亲和力降低,对氟啶虫胺腈与棉蚜nAChR的结合无明显影响。R81T及V62I单突变和R81T-V62I共同突变导致棉蚜对吡虫啉产生靶标抗性,但是对氟啶虫胺腈的抗性无明显影响,这些突变不会导致吡虫啉与氟啶虫胺腈产生靶标突变的交互抗性。     

三种新烟碱类杀虫剂在土壤中的残留降解及影响因子

建立了吡虫啉、啶虫脒和噻虫嗪在土壤中的高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）检测方法。样品经乙腈提取和QuEChERS法净化后,采用HPLC-MS/MS检测,外标法定量,在0.01~1.0 mg/kg添加水平下,3种新烟碱类杀虫剂在土壤中的回收率在89%~103%之间,相对标准偏差（RSD）在1.3%~10.3%之间,定量限均为0.01 mg/kg。采用建立的方法,在室内模拟条件下,研究了土壤微生物、温度、土壤含水量及农药初始浓度对土壤中吡虫啉、啶虫脒和噻虫嗪降解的影响。结果表明:土壤微生物是影响农药残留降解的首要因素,灭菌处理土壤中农药残留降解速率明显低于非灭菌土壤。此外,环境温度、土壤含水量、初始浓度等因素也会对农药残留降解产生不同影响,土壤含水量为最大持水量的60%左右时降解最快,半衰期分别为15.6、7.2和25.8 d;农药初始浓度越高,降解速度越慢;在5~35℃范围内,随着温度的升高,降解速度加快。     

分子印迹传感技术在农药残留检测中的应用研究进展

传统的大型仪器检测及免疫检测等农药残留检测方法存在周期长、成本高、操作复杂等局限性。近年来随着分子印迹技术和微电子技术的发展,分子印迹传感技术作为一种新的农药残留检测方法,因其具有快速、实时、操作简便、灵敏度高及特异性好等优点,目前已被应用于多数种类杀虫剂及部分除草剂和植物生长调节剂的残留检测,显示出了广阔的发展前景。文章从原理和方法方面综述了分子印迹传感技术与电化学、光学以及质量敏感技术联用在农药残留检测领域的研究应用进展,并对该技术的未来发展趋势和应用前景进行了展望。     

叶菜中三种新烟碱类农药的残留吸附动力学和复合效应初探

采用乙腈提取,QuEChERS方法净化,超高压液相色谱仪检测的方法,动态监测3种新烟碱类农药单一及混合使用后青菜中吡虫啉、啶虫脒及噻虫嗪的残留量变化,并进行吸附动力学分析。结果表明,青菜中3种农药的残留量随时间延长增加,不同处理组分别在24~48h达到残留量最高值,之后残留量缓慢降低并趋于稳定。经卡方检验分析,3种农药在青菜中的吸附行为更符合准一级动力学模型,且决定系数R2大部分大于0.9。3种农药混合使用时存在相互作用,相较于农药的单独使用,混用能够提高各自在青菜中的吸附速率。吡虫啉与啶虫脒之间存在相互促进作用,混合使用后各自的残留量和峰值均提高。但两者与噻虫嗪存在抑制作用,混用后青菜中噻虫嗪的最高残留量降低。该研究为农药复合残留风险评估和田间混合施药提供了基础数据。     

氟啶虫胺腈对麦蚜的防治效果

测定了河南许昌、山东汶上、江苏邗江3地两种麦蚜对吡虫啉、啶虫脒和氟啶虫胺腈的抗性水平,并在3地开展了田间防效试验。室内抗性监测结果表明,禾谷缢管蚜种群对吡虫啉处于敏感至低水平抗性状态(抗性倍数0.30~7.00倍),对氟啶虫胺腈处于敏感状态;麦长管蚜种群对吡虫啉、氟啶虫胺腈都处于敏感状态。田间试验结果表明,在河南许昌、山东汶上、江苏邗江3地试验田50%氟啶虫胺腈WG对麦蚜田间防治效果药后3d为81.6%~88.0%,药后7d为79.2%~89.7%,明显优于对照药剂10%吡虫啉WP、5%啶虫脒WP的防治效果。结合室内抗药性监测和田间防治效果,说明氟啶虫胺腈作为新型杀虫剂品种,可作为轮换或替代药剂用于麦蚜的抗性治理。     

基于荧光探针技术检测30种农兽药及其二元、三元组合对CYP3A4酶的联合毒性

在农业生产中混合使用多种农药或兽药越来越普遍,但因药剂联合毒性效应的不确定性而对人体健康产生严重威胁。本文基于酶抑制法原理,利用荧光探针 NEN (N-乙基-1,8-萘二甲酰亚胺) 直接检测CYP3A4酶的活性,建立了广谱筛查混合农兽药联合毒性效应的方法,并以常用的30种农兽药及其典型的23种二元和26种三元组合为研究对象,检测了农兽药混合物对CYP3A4酶的联合毒性效应,其中标准质量浓度根据食品安全国家标准规定的农兽药最大残留限量确定。结果表明:3种质量浓度梯度下对CYP3A4酶均具有协同作用的混合农兽药组合有克百威 + 多菌灵、克百威 + 吡虫啉、啶虫脒 + 烯酰吗啉、吡虫啉 + 多菌灵、氯氰菊酯 + 啶虫脒 + 烯酰吗啉、克百威 + 啶虫脒 + 多菌灵、吡虫啉 + 啶虫脒 + 多菌灵、吡虫啉 + 啶虫脒 + 烯酰吗啉、毒死蜱 + 啶虫脒 + 多菌灵和联苯菊酯 + 啶虫脒 + 多菌灵。当单一农兽药对CYP3A4酶活性的抑制率较高时,与其他农兽药混合后联合毒性效应呈拮抗作用,而当单一农兽药对酶活性的抑制率低于2%时,则与其他农兽药混合后联合毒性效应呈现不确定性。农兽药组合在低浓度下对CYP3A4酶的联合毒性往往存在较强的协同作用,但随着浓度的升高,联合毒性效应从协同变为拮抗作用。分析农兽药与CYP3A4酶之间的构效关系可知,含有芳氯基团的数量与对酶活性的抑制程度成正相关,含有3个芳氯及以上基团的农兽药对CYP3A4酶活性的抑制作用最为显著,抑制率在30%以上,如百菌清、毒死蜱、甲基毒死蜱、咪鲜胺等;含有2个芳氯或“强吸电子基团 + 1个芳氯”基团的农兽药,对CYP3A4酶活性的抑制作用较强,抑制率在18%以上,如苯醚甲环唑、哒螨灵和异菌脲等。具有氨基甲酸酯基团的农兽药单独作用于CYP3A4酶毒性较小或几乎没有毒性时,与其他农兽药混合后显示较强的协同作用。本研究建立的检测方法为广谱筛查混合农兽药联合毒性提供了新思路,检测结果可为进一步在细胞和动物水平制订农兽药混剂的风险评估方案提供依据。     

吡虫啉和啶虫脒在两种叶菜上残留的原始沉积行为及其影响因素

叶菜上农药原始沉积行为受作物形态、农药种类及其剂型、施用方式等多种因素的影响,是评估农药残留的重要指标。以吡虫啉和啶虫脒为目标农药,以菠菜和生菜作为靶标作物,通过农药施用后的原始沉积行为,以及兑水量、叶面积指数和农药剂型对农药沉积的影响,初步揭示了农药原始沉积规律。结果表明：施药后0.5～8 h内其沉积量无显著差异,综合考虑,选择施药后2 h时测定其原始沉积量;两种农药在菠菜和生菜中主要沉积在叶片表面,沉积量占比均在87%以上,在根和土壤中的沉积量较少;农药施药剂量相同而兑水量不同,则原始沉积量存在显著差异,随着兑水量的增加,沉积量逐渐减少;菠菜和生菜中农药沉积量与叶面积指数呈负相关;原始沉积量与剂型也有相关性,在施药剂量相同时,吡虫啉在菠菜、生菜中原始沉积量最高均为可湿性粉剂,沉积量分别为0.66和0.77 mg/kg;啶虫脒在菠菜中原始沉积量最高为乳油和可湿性粉剂,沉积量均为0.65 mg/kg,生菜中原始沉积量最高为可湿性粉剂,沉积量为0.37 mg/kg。研究结果认为,农药剂型、兑水量和叶面积指数均会影响叶菜表面农药原始沉积量,该结果可为叶菜中农药合理安全施用和农药残留管控提供...