(精选)酶生物传感器在农药残留检测中的应用

酶生物传感器在农药残留检测中的应用

王梓伊20206312生物技术4班

摘要：农药残留是在农业生产中施用农药后一部份农药或农药的分解参悟直接或间接残余于、、、、中和和中的现象〔1〕。农药残留是现代农业中农药的大规模大量利用的带来的不良后果。对人体的危害极大，会直接危害中枢神经系统、呼吸系统、代谢系统等，在体内蓄积会致使慢性疾病，量大时可直接致死。酶传感器是生物传感器的一种在农药残留的检测中具有检测时刻段、样品前处置简单、灵敏度高特异性强等很多可代替的优势〔2〕。

关键词：酶；生物传感器；农药残留；检测

农药包括杀虫剂、除草剂、生长调剂剂、灭菌剂，是现代农业中的重要生产资料，防治重大病虫害，保障农业丰收，确保粮食供给方面有不可替代的作用。农药生产应用上具有高效、迅速避免病虫害，增进植物生长或按使植物按人们的意愿生长，除草剂除草高效、省时省力的特点。能够说它和优良的品种，其他先进的栽培技术一路制造了咱们此刻的粮食、果蔬的极大丰硕，知足咱们的食物及畜禽的饲料需求〔3〕。

鉴于这些优势农药深受农人的喜爱乃至依托。我国目前关于农药的利用没有明确的规定，而随着农药的利用病虫害的抗逆性慢慢提高，农药的利用量愈来愈大农人环保意识薄弱，在农业生产中不注意药量操纵及停药期。可随着农药的大面积施用和治理不标准等因素的缘故，农药残留问题愈来愈严峻。而残留在农产品中的农药将会直接对人体造成损害。如有机磷农药能够直接危害人体的神经中枢、呼吸系统、循环系统。农药在体内蓄积或在体内代谢后产生有害物质引发慢性疾病致畸致癌〔4〕，有报导称农药可引发心血管疾病，造成男性不育，儿童性早熟。农药进入生态环境中杀死有利生物，进入食物链后沿食物链蓄积。农药杀死大量的生物使部份物种的数量急剧下降致使生态失衡。目前我国利用最多的农药要紧有有机磷类及氨基甲酸醋类农药〔5〕。

酶生物传感器的大体原理：当酶电极浸入被测溶液，待测底物进人酶层的内部并参与反映，大部份酶反映都会产生或消耗一种可被电极测定的物质，当反映达到稳态时，电活性物质的浓度能够通过电位或电流的转变反映〔6〕。酶生物传感器理论最先显现于1962年，由Clark提出的以氧为中继体的电催化原构造酶传感器的假想提出以后，1967年Updik和

Hicks第一次研制出以铂电极为基体的葡萄搪氧化酶电极，用于定量检测血清中葡萄糖含量〔7〕。

用于农药的酶生物检测器要紧有基于酶抑制原理和基于酶水解原理两种。与传统的分析方式相较，生物传感器具有如下特点〔8〕（1）:检测样品一样不需要预处置，也不需另加其它试剂。样品中被测组分的分离和检测能够同时完成;能够实现持续在线监测，容易实现自动化测量;响应快，样品用量少，而且可反复多次利用;不要求样品的清楚度;另外，传感器连同测定仪的本钱远低于大型分析仪器，便于推行普及。

这种生物传感器主若是基于对胆碱醋酶的抑制作用，检测果蔬中有机磷类和氨基甲酸醋类农药，但抑制多为不可逆抑制，再生困难。目前，研究报导较多的是乙酞胆碱醋类。乙酞胆碱醋酶普遍存在于动物的组织和血液、昆虫组织和植物中。其要紧功能是可快速将乙酞胆碱水解为胆碱和乙酸，保证胆碱能的有效传递〔9〕。有机磷类及氨基甲酸醋类农药可专一性的与乙酞胆碱醋酶结合，抑制该酶的活性，从而阻止乙酰胆碱的水解。当酶被抑制，氧化电流的大小能准确反映酶被抑制的程度，从而检测出农药残留的浓度。

早在20世纪50年代乙酞胆碱醋酶就已用于检测农药残留。如朱铃〔9〕Ca )等研制的胆碱氧化酶生物传感器，用来检测氨基甲酸酷类农药西维因，其线性范围为25- 801ug/ L，最低检测限为151ug/ L。张贤珍〔10〕0.5 ug/ml范围内具有良好线性关系。张淑平〔11〕等以孔径0. 45 um的硝酸纤维膜为固定化载体，制备的乙酞胆碱醋酶传感器与国家标准法别离检测喷洒了相同量农药的果蔬样品中的农药残留，喷洒10. 0 mg/L的氨基甲酸醋类农药甲蔡威和10. 0 mg/L的有机磷农药甲胺磷。生物传感器法检测的结果别离是6. 56mg/L 和7. 27mg/L，较GC法稍低，但检测时刻仅需30min，较GC法的120min明显更具应用前景。魏福祥等利用乙酞胆碱醋酶生物传感器技术，以苹果、黄瓜为样品，采纳标准加入法进行分析，测定蔬菜水果中有机磷农药残留。该方式对马拉硫磷和甲基对硫磷的检出限别离为4. 80 × 10-11、2. 93× 10-10mol/L。

生物传感器上经常使用的水解酶有:有机磷酸水解酶(OPH)、酸性磷酸水解酶(OPAA)和对硫磷酸水解酶(PH)。报导较多的是有机磷水解酶。有机磷酸水解酶(OPH)能够水解有机磷农药，产生质子、乙醇等产物。这些产物会向相关装置提供能够检测的信号，换能器再将这些信号转换成可定量分析的光或电信号，从而检测有机磷农药的浓度。目前，国内关于该类传感器的报导较少，国外较多。Walker等人开发了一种可用于检测中甲基对硫磷的浓度的聚

合胶体晶体水凝胶光学传感器〔12〕。有机磷水解酶(OPH)与甲基对硫磷发生反映后，可产生必然的质子从而引发水凝胶晶格和稳固性的转变。该传感器确实是通过检测这种转变从而测得甲基对硫磷的浓度。该传感器甲基对硫磷的检测下限可降低至0. 2 umol/L。Zourob等人利用pH灵敏聚合物和有机磷酶构造了一个能够检测水凝胶中有机磷杀虫剂的磁电传感器〔13〕。通过检测有机磷水解酶催化有机磷农药水解引发的pH转变测得农药残留的浓度。该传感器可成功的将对氧磷和对硫磷的检测下限降低到1×10-7和8. 5 ×10-7 mol/L〔14〕。

由于酶催化的的特异性单酶传感器只能测定特定的物质，因此能够在一个生物传感器上偶联几种酶来增加可测分析物的数量。多酶传感器的例子之一确实是糖原磷酸化酶与一个碱性磷酸酶、变旋酶、葡萄糖氧化酶相结合以测定无机磷酸盐。结合多种酶以后，分析物的数量就能够够增加，如固定酪氨酸酶和漆酶以后就能够检测多种酚类化合物。还有一些学者研制成功了一些新型的传感器。Starodu等别离利用乙酞胆碱醋酶和丁酞胆碱醋酶制成的两种传感器用于多种农药的测定〔15〕。LeaPogacnik一样利用上述两种酶制成光热传感器，对含有有机磷或氨基甲酸醋的农药进行测定，成效超级好。

3生物传感器在农药残留分析中的展望

伴随着农药科技的不断进展，新型农药不断的涌现出来。这种农药中的活性成份的化学结构加倍复杂，分析起来加倍困难。生物传感器作为一种新手腕，在农药残留监测分析中具有极为重要的意义。但是，由于技术条件等各方而的限制，很多生物传感器在实验室模拟利用成效超级好，但当应用到工业中时就会显现稳固性、精准度和可信度等诸多方而的问题。为了取得更靠得住的生物传感器，关键在于有足够的高活性的酶或更多的特异性的抗原或抗体固定在固相平板上，而且尽可能的将基膜做薄一些。目前生物传感器已经在美国等国家被普遍应用于农药残留检测上。我国近几年也加速了步伐，加大了对生物传感器研究和应用的力度，生物传感器的应用具有广漠的前景。传统酶生物传感器的效率低，作用的目标物质比较单一。本钱低、稳固性好、灵敏度高、特异性强的多酶偶联;将酶生物传感器与其他仪器集成。采纳新的固定化技术提高酶电极的稳固性、灵敏性是以后的进展趋势。

化学农药在农业有害生物操纵中的作用及科学评判。

〔1〕曾显光.李阳.牛小俊化学农药在农业有害生物操纵中的作用及科学评判农业科学与治理 2002.23（6）30-31

〔2〕王彦华王鸣华张久双等农药剂型进展概况农药 2007.05 46（5）300-404