CN103773834A - 一种利用CdTe量子点荧光强度检测有机磷农药的方法 - Google Patents

Abstract

利用CdTe量子点荧光强度检测有机磷农药的方法，属于分析化学技术领域。其特征在于利用CdTe量子点的荧光增强作用和酶抑制的比色方法检测蔬菜中有机磷农药的残留量，检测步骤包括：碲化镉量子点水溶液的合成和纯化；利用连续比色法观察含有不同浓度的甲胺磷的CdTe体系，运用CdTe量子点的荧光增强作用和酶抑制的比色方法检测有机磷农药。该方法可简单、快速、灵敏的检测有机磷农药中的甲胺磷，并且有很高的灵敏度，为以后的研究、生产、监管等提供了方便。

Description

一种利用CdTe量子点荧光强度检测有机磷农药的方法

技术领域

利用CdTe量子点的荧光强度快速检测有机磷农药的方法，属于分析化学技术领域。 

背景技术

有机磷农药主要用作农业杀虫剂，少数品种用作杀菌剂、除草剂和脱叶剂。本类农药杀虫效果好，残效期较短，但对温血动物具有一定毒性，毒性与化学结构有关。多数属于中等毒和低毒，少数属于高毒类。有机磷农药通式如下： 

上式中R₁和R₂多数为甲基和乙基，X为烷氧基、芳香基、卤素或杂环取代基团。 

有机磷农药可以和乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase，AChE)活性中心丝氨酸上的羟基结合，抑制AChE的活性，使AChE失去对乙酰胆碱的水解能力，造成组织中乙酰胆碱的积聚，引起胆碱能受体活性紊乱，这会引起呼吸麻痹甚至死亡。 

有机磷农药在工农业生产中广泛应用，但农药的长期大量使用所带来的农药残留问题却成为影响人类健康与环境安全的重大隐患。 

2010年1月25日至2月5日，武汉市农业局在抽检中发现来自海南省的5个豇豆样品水胺硫磷农药残留超标，消息一出，全国震惊。随后，国内多个城市发现海南“毒豇豆”，查出的“毒豇豆”是有机磷农药中的水胺硫磷、甲胺磷、三唑磷等超标，这些高毒农药早已被我国农业部门禁止在蔬菜和水果上使用。2010年4月份，青岛又出现有机磷超标的“毒韭菜”。 

目前，有机磷农药的检测手段主要包括液相色谱法(HPLC)、气相色谱-质谱法(GC-MS)、液相色谱-质谱法(LC-MS)等。尽管这些方法灵敏度高，这些方法需要昂贵的设备，测定时间较长，成本高，需要专业技术人员操作，不适合现场快速检测。因此需要建立一种快速、简单、灵敏的方法检测食品中的有机磷农药。 

国标中对蔬菜中甲胺磷的检出限量为0。 

发明内容

本发明的目的是提供一种利用CdTe量子点的荧光强度快速检测有机磷农药的方法，以快速、简单、灵敏的检测食品中有机磷农药的残留量。 

技术问题：利用CdTe量子点的荧光强度快速检测有机磷农药的方法基于以下原理： 

原理图见说明书附图(图6)。 

在CdTe中加入碘化硫代乙酰胆碱(ATI)后，荧光强度会增高。 

正价的碘化乙酰硫代胆碱(ATI)被用作AChE的底物。 

加入AChE后，AChE催化乙酰硫代胆碱的水解产生硫代胆碱，使体系的荧光强度减弱。 

有机磷农药的存在能不可逆地抑制AChE的催化活性，从而抑制体系荧光降低。 

本发明的技术方案： 

包括以下步骤：CdTe量子点水溶液的合成和纯化；利用连续比色法观察含有不同浓度的甲胺磷的CdTe体系，运用CdTe量子点的荧光增强作用和酶抑制的比色方法检测有机磷农药。 

(1)CdTe量子点水溶液的合成和纯化 

首先称量0.0256g Te粉和0.0386g NaBH4加入到三口烧瓶中，用高纯水配制pH=11的NaOH溶液100mL，向其中通入10min N₂，装于一恒压滴定漏斗①中，用高纯水配制浓度为4×10^-3mol／L的CdCl₂溶液100mL，加入67μLTGA，用1mol／L的NaOH溶液调节pH=11，向其中通入10min N₂，将得到的澄清透明溶液装于另一恒压滴定漏斗②中，将整个装置与真空、N₂系统连接起来，经历几次抽真空和通N₂的步骤除去体系中的O₂；略微加热，打开漏斗①，加入3～5滴水，电磁搅拌，引发反应，待Te粉基本反应完全后(溶液为红色并且黑色粉末消失)，将①中的水全部加入，得到透明浅红色溶液，再将②中溶液全部加入，整个过程都进行N₂保护；溶液全部加入后继续搅拌10min，撤去N₂保护，将得到的混合溶液用50％的微波功率输出加热进行晶体生长反应；得到的产物加入等体积的异丙醇洗涤，并离心除去过量前体，最后将其再分散在200mL的纯净水中。 

(2)利用连续比色法观察含有不同浓度的甲胺磷的CdTe体系，运用CdTe量子点的荧光增强作用和酶抑制的比色方法检测有机磷农药 

配制以下混合溶液：向含有1mLCdTe量子点(稀释五倍的CdTe制备液)和1mL水，0.6ml100uM碘化乙酰硫代胆碱(ATI)的体系中，分别加入200μL不同浓度的甲胺磷溶液标准品和0.2mL1000mU／mL的乙酰胆碱酯酶，于25℃下培养30min，CdTe量子点荧光强度将随着农药浓度的不同而不同；根据(F₅₄₂-F_control)／F_control与甲胺磷的浓度建立标准曲线，其中F_control等于F_{(CdTe-ATI-AChE)542}。 

所用甲胺磷标准品浓度依次为：0.5μg／mL，1μg／mL，1.5μg／mL，2μg／mL，2.5μg／mL，3μg／mL。线性范围为0.5μg／mL-3.0μg／mL。 

本发明的有益效果：本发明制备了CdTe量子点，并建立了一个简单、快速、灵敏的信号法，能够快速检测有机磷农药，为今后的监管提供了方便。 

附图说明

图1不同体系的荧光光谱图：(a)CdTe QDs，(b)CdTe-ATI，(c)CdTe-ATI-AChE，(d)CdTe-ATI-AChE-methamidophos.CdTe QDs，3.0×10^-7mol·L^-1；ATI，100μM；AChE，1000mU／mL；methamidophos，1.8μg／mL.λex=400nm 

图2不同浓度(10uM-1000uM)的ATI对CdTe量子点荧光影响的光谱图：A：10μM，20μM，30μM，40μM，50μM，60μM，70μM，100μM，200μM，500μM，800μM，1000μM；B：10μM，20μM，30μM，40μM，50μM，60μM，70μM，80μM，90μM，100μM. 

图3含有不同浓度的AChE(300mU／mL，400mU／mL，500mU／mL，600mU／mL，700mU／mL，800mU／mL，900mU／mL,1000mU／mL)的CdTe-ATI体系. 

图4甲胺磷的标准曲线图。以(F₅₄₂-F_control)／F_control与甲胺磷的浓度建立标准曲线，其中F_control等于F_{(CdTe-ATI-AChE)542}，即以CdTe-ATI-AChE体系为参照. 

图5不同PH值(4，5，6，7，8，9，娃哈哈纯净水)对CdTe-ATI-AChE体系的影响图。 

图6利用CdTe量子点的荧光强度快速检测有机磷农药的方法原理图。 

具体实施方式

CdTe量子点的合成和纯化 

材料／试剂：Te粉，NaBH4和TGA购置于国药试剂 

方法：首先称量0.0256g Te粉和0.0386g NaBH4加入到三口烧瓶中，用高纯水配制pH=11的NaOH溶液100mL，向其中通入10min N2，装于一恒压滴定漏斗①中，用高纯水配制浓度为4×10-3mol／L的CdCl2溶液100mL，加入67μL TGA，用1mol／L的NaOH溶液调节pH=11，向其中通入10min N2，将得到的澄清透明溶液装于另一恒压滴定漏斗②中，将整个装置与真空、N2系统连接起来，经历几次抽真空和通N2的步骤除去体系中的O2；略微加热，打开漏斗①，加入3～5滴水，电磁搅拌，引发反应，待Te粉基本反应完全后(溶液为红色并且黑色粉末消失)，将①中的水全部加入，得到透明浅红色溶液，再将②中溶液全部加入，整个过程都进行N2保护；溶液全部加入后继续搅拌10min，撤去N2保护，将得到的混合溶液用50％的微波功率输出加热进行晶体生长反应；得到的产物加入等体积的异丙醇洗涤，并离心除去过量前体，最后将其再分散在200mL的纯净水中。 

结果：CdTe量子点的荧光光谱在530nm处有最大峰，这与文献报道相一致。 

[0033]由于底物ATI的浓度对CdTe量子点的荧光强度有影响，所以需要研究反应体系中底物ATI浓度变化的影响。 

材料／试剂：CdTe量子点；碘化乙酰硫代胆碱购自Sigma-Aldrich。 

方法：A：在十二个离心管(2.0mL)中分别依次加入CdTe量子点1mL，娃哈哈纯净水0.5mL，含有不同浓度(10μM，20μM，30μM，40μM，50μM，60μM，70μM，100μM，200μM，500μM，800μM，1000μM)的碘化硫代乙酰胆碱200ul，测定荧光吸收光谱；B：在十个离心管(2.0mL)中分别依次加入CdTe量子点1mL，娃哈哈纯净水0.5mL，含有不同浓度(10μM，20μM，30μM，40μM，50μM，60μM，70μM，80μM，90μM，100μM)的碘化硫代乙酰胆碱的磷酸盐缓冲液(PBS，10mM，pH=8.0)200ul，作用于量子点，测定荧光吸收光谱。 

结果：在一定浓度范围内，随着ATI浓度的增加，对CdTe的荧光影响增强。但是，当浓度增大到一定时，对量子点荧光强度的影响几乎不变。所以实验选取ATI的浓度为100uM。 

由于实验所用的体系受到酶浓度的影响，所以需要研究反应体系酶浓度变化的影响。 

材料／试剂：CdTe量子点；碘化乙酰硫代胆碱和乙酰胆碱酯酶(500U／mg)购自Sigma-Aldrich。 

方法：在四个离心管(2.0mL)中分别依次加入CdTe量子点1mL，娃哈哈纯净水0.5mL，含有100μM碘化乙酰硫代胆碱200μL，再依次加入不同浓度的AChE(300mU／mL，400mU／mL，500mU／mL，600mU／mL，700mU／mL，800mU／mL，900mU／mL,1000mU／mL)20μL，然后将混合物在25℃下培养30min，测荧光吸收光谱。 

结果：结果表明，最适酶浓为1000mU。 

由于实验所有的体系受到PH值得影响，所以需要研究体系PH变化的影响。 

材料／试剂：CdTe量子点；不同PH的PBS溶液；碘化乙酰硫代胆碱和乙酰胆碱酯酶(500U／mg)购自Sigma-Aldrich； 

方法：分别向CdTe-ATI-AChE体系中加入不同PH值(4，5，6，7，8，9)的PBS溶液和娃哈哈纯净水，测荧光吸收光谱。 

结果：说明pH值对整个体系是有影响的，而水对该体系的荧光强度是基本没有影响的，此外，酶的活性也由pH决定。因此，最终选择娃哈哈纯净水作为溶剂。 

该方法用于甲胺磷检测 

材料／试剂：CdTe量子点；碘化乙酰硫代胆碱，乙酰胆碱酯酶(500U／mg)和甲胺磷标准品购自Sigma-Aldrich。 

方法：(1)利用CdTe量子点荧光强度变化的方法检测有机磷农药：向制备好的检测甲胺磷的体系中分别加入200μL不同浓度的甲胺磷溶液标准品和0.2mL1000mU／mL的乙酰胆碱酯酶，于25℃下培养30min，CdTe量子点荧光强度将随着农药浓度的不同而不同。 

(2)检测甲胺磷的体系为：向含有1mL CdTe量子点(稀释五倍的CdTe制备液)和1mL水，0.6ml100uM碘化乙酰硫代胆碱(ATI)的体系，即CdTe-ATI-AChE体系。 

(3)所用甲胺磷标准品浓度依次为：0.0μg/mL、0.5μg／mL、1μg／mL、1.5μg／mL、2μg／mL、2.5μg/mL、3μg／mL，添加到CdTe-ATI-AChE体系中，测荧光吸收光谱。 

结果：根据(F₅₄₂-F_control)／F_control与甲胺磷的浓度建立标准曲线，其中F_control等于F_{(CdTe-ATI-AChE)542}，线性范围为0.5μg／mL-3.0μg/mL。 

Claims (3)

1.一种利用CdTe量子点荧光强度检测有机磷农药的方法，其特征在于利用CdTe量子点的荧光增强作用和酶抑制的比色方法检测蔬菜中有机磷农药的残留量，包括以下步骤：碲化镉量子点水溶液的合成和纯化；利用连续比色法观察含有不同浓度的甲胺磷的CdTe体系，运用CdTe量子点的荧光增强作用和酶抑制的比色方法检测有机磷农药。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述CdTe量子点的制备步骤如下：

首先称量0.0256g Te粉和0.0386g NaBH4加入到三口烧瓶中，用高纯水配制pH＝11的NaOH溶液100mL，向其中通入10min N₂，装于一恒压滴定漏斗①中，用高纯水配制浓度为4×10^-3mol/L的CdCl₂溶液100mL，加入67μLTGA，用1mol/L的NaOH溶液调节pH＝11，向其中通入10minN₂，将得到的澄清透明溶液装于另一恒压滴定漏斗②中，将整个装置与真空、N₂系统连接起来，经历几次抽真空和通N₂的步骤除去体系中的O₂；略微加热，打开漏斗①，加入3～5滴水，电磁搅拌，引发反应，待Te粉基本反应完全后(溶液为红色并且黑色粉末消失)，将①中的水全部加入，得到透明浅红色溶液，再将②中溶液全部加入，整个过程都进行N₂保护；溶液全部加入后继续搅拌10min，撤去N₂保护，将得到的混合溶液用50％的微波功率输出加热进行晶体生长反应；得到的产物加入等体积的异丙醇洗涤，并离心除去过量前体，最后将其再分散在200mL的纯净水中。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述利用连续比色法观察含有不同浓度的甲胺磷的CdTe体系，运用CdTe量子点的荧光增强作用和酶抑制的比色方法检测有机磷农药步骤如下：

配制以下混合溶液：向含有1mL CdTe量子点(稀释五倍的CdTe制备液)和1mL水，0.6ml100uM碘化乙酰硫代胆碱(ATI)的体系中，分别加入200μL不同浓度的甲胺磷溶液标准品(a，0μg/mL；b，0.5μg/mL；c，1μg/mL；d，1.5μg/mL；e，2μg/mL；f，2.5μg/mL；g，3μg/mL)和0.2mL1000mU/mL的乙酰胆碱酯酶，于25℃下培养30min，CdTe量子点荧光强度将随着农药浓度的不同而不同；

根据(F₅₄₂-F_control)/F_control与甲胺磷的浓度建立标准曲线，其中F_control等于F_{(CdTe-ATI-AChE)542}，线性范围为0.5μg/mL-3.0μg/mL。

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