自从基于金纳米粒子(AuNPs)的比色检测方法建立后,近年来其在生物分析和环境污染物检测方面的应用备受关注。
农药乐果能通过带负电性的酰胺键结合在AuNPs表面,从而降低模拟酶的催化活性减少ox-TMB的生成,据此,来自江苏大学食品与生物工程学院的邹小波、石海军和黄晓玮等人建立了一种便捷、快速、可视化的比色农药检测方法。
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AuNPs表征结果
扫描电镜的结果显示AuNPs 的平均直径为25 nm,种子液生长法制备的AuNPs在波长540 nm 和735 nm 处有2 个吸收峰,在波长540 nm 处的吸收峰是电子沿长轴方向的共振引起的短波横向表面等离子体共振吸收峰,在波长735 nm处的峰是电子沿短轴方向的共振引起的长波纵向表面等离子体共振吸收峰;根据长轴的峰的位置确定AuNPs的轴向比为1.35。
02
检测机理
通过傅里叶变换红外光谱的变化推断乐果可能是通过酰胺键结合到AuNPs表面的CTAB上,降低AuNPs周围由H2O2产生的羟自由基局部浓度,从而抑制AuNPs的过氧化物酶活性。
03
模拟酶催化活性分析
及实验条件优化
AuNPs反应的最佳条件是pH 4.0、温度35 ℃、TMB浓度1 mmol/L和H2O2浓度10 mmol/L。因为在pH值为4的条件下,溶液中H+有利于H2O2配位在AuNPs表面产生自由基,促进催化反应的进行;模拟酶在广泛的温度范围内保持良好的催化性能;适量浓度的双氧水有利于催化反应的进行,但当浓度过高时,会抑制TMB显色且容易发生非特异性反应产生黑色沉淀;作为显色底物的TMB在浓度升高时有利于催化反应的进行。
04
抑制率标准曲线的建立和特异性
分子结构中含有酰胺键的乐果和乙酰甲胺磷的抑制率远高于其他4 种没有酰胺键的农药,所以该方法能特异性的检测乐果这一类带有带酰胺键的农药。
05
茶叶样本中乐果的检测结果
数据表明在茶叶实际样本中乐果农药的回收率范围为91.36%~102.56%,相对标准偏差小于5%。结果表明该方法可以准确的在实际样品中分析乐果农药残留。
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AuNPs的稳定性
在室温贮存15 d,吸光度保持0.32,催化活性基本无影响;在室温贮存30 d,吸光度为0.3,依然具有良好的催化性能;贮存75 d 后,AuNPs基本失活。实验结果表明AuNPs在贮存过程中能保持良好的稳定性。AuNPs在贮存75 d后粒子由直径25 nm团聚成直径400 nm的球状大颗粒子,团聚现象可能是造成AuNPs酶催化活性降低的原因。
结 论
以金晶种生长法制得平均直径为25 nm表面带正电性球形AuNPs,这种AuNPs具有明显的过氧化物模拟酶的活性;优化反应条件实验得出在pH 4.0、温度35 ℃、四甲基联苯胺浓度1 mmol/L和H2O2浓度10 mmol/L时模拟酶具有最强的催化活性;通过比色分析法实现对有机磷农药检测,实验发现乐果在1~80 mmol/L浓度范围与显色抑制率呈良好的线性关系,相关系数R2为0.985,检出限为1.39 mmol/L,在茶叶样本中的加标回收率在91.36%~102.56%之间;AuNPs在室温条件下贮存1 个月能保持良好的催化活性;通过傅里叶变换红外光谱的变化推断乐果是通过酰胺键连接AuNPs;该方法对环境污染物检测具有潜在的应用价值。