CN104458883A

CN104458883A - 一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法

Info

Publication number: CN104458883A
Application number: CN201410717871.5A
Authority: CN
Inventors: 杨秋慧; 徐国华; 陈程; 黄南概
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-11-30
Filing date: 2014-11-30
Publication date: 2015-03-25

Abstract

本发明提供一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法，是应用纳米石墨烯修饰电极来实现的，本方法包括以下步骤：电极的预处理；电化学传感器界面的构建；对毒死蜱标准品进行检测，建立标准曲线；蔬菜样品的处理；用差分脉冲伏安法检测样品，根据毒死蜱标准曲线计算出蔬菜中毒死蜱的含量。本发明具有具有响应快、检测的时间短，仪器的成本低，操作简单，选择性好，受干扰物的影响能力强；灵敏度、准备度高，检出限低的优点，符合我国农药残留快速检测技术发展，能满足国际化对蔬菜农药残留量检测的要求。

Description

一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法

技术领域

本发明建立一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法，属于农药残留检测技术领域。

背景技术

毒死蜱是一种高效、低毒、低残留的广谱性有机磷杀虫剂，其化学名称为 O，O-二乙基-O-(3，5，6- 三氯-2- 吡啶基 ) 硫代磷酸酯，在世界范围内应用于粮食、蔬菜、水果及经济作物的害虫防治，主要用于防治多种作物上的螟虫、黏虫、介壳虫、蚜虫、棉铃虫、蓟马、叶蝉和螨类等害虫。毒死蜱是1965年由美国陶氏益农化学公司开发的硫代磷酸酯类杀虫剂，40多年来已成为一种久盛不衰的最大吨位的有机磷农药，现在已被认为是防治水稻害虫中取代甲胺磷、对硫磷、甲基对硫磷、磷胺、水胺硫磷等高毒有机磷农药的最好选择，也是安全农产品农药残留监控的重要品种，在粮食等作物上引起的残留问题已有所报道，而且，环境样品中发现毒死蜱残留的情况也日趋严重，对人们的健康构成了潜在的威胁。毒死蜱在我国蔬菜残留量的限量标准是 1mg/kg，而日本制定毒死蜱的残留限量标准时，将从我国进口量较大的菠菜中的毒死蜱残留量定为 0.01mg/kg，欧洲的标准也达到 0.05mg/kg。这些都对我国出口食品、农产品产生了不利的影响，随着人们对毒死蜱残留的毒性与环境风险的日益关注，因此，需要建立一种简便、快速、准确和高效的农药残留检测的方法。

近年来，有机磷农药的检测方法得到迅速发展，世界各国的专家都加速开展快速、灵敏、准确、简便的检测方法的研究，根据有机磷农药的化学特性和毒理学性质，检测有机磷农药的分析方法主要有波谱法、色谱法。

波谱法需要特殊的显色剂，灵敏度、准确度不高，试验干扰因素多，稳定性差、样品消耗多且不受体系浊度和颜色影响。

测定毒死蜱的色谱法包括气相色谱（GC)、高效液相色谱（HPLC)、气相色谱-质谱联用（GC-MS)和高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS)技术，这些分析方法存在检测时间长、响应慢、连续性差、仪器成本高、容易受干扰物影响等缺陷。

发明内容

本发明目的在于克服上述方法存在的缺陷，本发明基于纳米石墨烯电化学传感器提供一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：

一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法，包括以下步骤：

（1）电极的预处理

取玻碳电极在抛光毛垫上抛光，先用0.3 μm的α-Al₂O₃粉末抛光3～5min，再用0.05 μm的α-Al₂O₃粉末抛光3～5 min，依次用硝酸(浓硝酸与水体积比为1:1,)、无水乙醇和二重蒸馏水超声清洗各5 min,采用电化学测试电极表面干净以及光滑程度是否已达到可以修饰电极的要求，以Ag/AgCl 作为参比电极，铂电极作为对电极，玻碳电极为工作电极，使用电化学工作站在0.1 mol/L (K₃Fe(CN)₆+KCl)溶液中进行循环伏安(CV)测试，扫描范围为-1～1V，扫描速率0.1V·S^-1，灵敏度1×10^-5，扫描1圈后，若阴阳极峰形对称，说明玻碳电极经处理后已达到清洁光滑的要求，则用二次蒸馏水清洗自然风干后备用；

（2）电化学传感器界面的构建

准确称取1mg氧化石墨烯粉末于5mL离心管，加入20μLNafion试剂，再加入1mL无水乙醇，超声2h，取出静止一段时间后得到稳定、分散良好的黑色悬浮液，用微量进样器取4μL悬浮液滴涂于预处理好的玻碳电极表面，室温下晾干即制得石墨烯修饰电极，不用时，放在4℃冰箱中保存备用；

（3）对毒死蜱标准品进行检测，建立标准曲线

以 Ag/AgCl 作为参比电极，铂电极作为对电极，修饰有氧化石墨烯的玻碳电极作为工作电极，在每次测定前溶液先通入纯N₂ 5 min，使用电化学工作站在PBS溶液中进行循环伏安法扫描至电极稳定，将工作电极置于含有不同浓度毒死蜱在PBS缓冲溶液中，以差分脉冲伏安法测定毒死蜱的峰电流大小，以毒死蜱标准品DPV峰电流值与其浓度之间关系，绘制标准曲线；

（4）蔬菜样品的处理

称取蔬菜样品，添加到含有无水硫酸钠的离心管中，再加入乙酸乙酯溶液，进行超声提取和离心处理，得到蔬菜清液；

（5）样品的检测

以 Ag/AgCl 作为参比电极，铂电极作为对电极，修饰有氧化石墨烯的玻碳电极作为工作电极，在每次测定前溶液先通入纯N₂ 5 min，使用电化学工作站在PBS溶液中进行循环扫描至电极稳定，将工作电极置于加有蔬菜清液的PBS缓冲溶液中富集，通过差分脉冲伏安法测定蔬菜清液在PBS缓冲溶液（浓度、pH值与步骤（3）相同）的峰电流值，进而根据预先确定毒死蜱标准品DPV峰电流值与其浓度之间关系的线性回归方程得出蔬菜中毒死蜱的含量。

进一步地，所述的PBS缓冲溶液含有NaHP0₄和NaH₂P0₄。

进一步地，毒死蜱标准品纯度达到99.0%（阿拉丁试剂有限公司)，无水乙醇的纯度达99.5%。

进一步地，所述的Nafion试剂为5％（w/w）Nafion 117。

进一步地，所用的玻碳电极的直径φ=3.0 mm。

进一步地，使用的电化学工作站为CHI600D（上海辰华仪器有限公司）工作站。

进一步地，修饰电极在PBS缓冲溶液中富集40s再用差分脉冲法测定。

进一步地，蔬菜样品的处理过程中，超声提取的时间为 10～30min，离心处理的转速为 5000～10000r/min，离心处理时间为 5～10min。

与现有技术相比，本发明取得的有益效果：

1.本发明基于纳米石墨烯电化学传感器提供一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法，该方法具有响应快、检测的时间短，仪器的成本低，操作简单，选择性好，受干扰物的影响能力强的优点。

2.所使用的毒死蜱和无水乙醇药品纯度都很高，药品中含有的杂质极少，使得测定结果更精确。

3.所使用玻碳电极的直径φ=3.0 mm，该电极对电流的阻抗能力小，电极的成本也相对较低，使用的CHI600D电化学工作站内含快速数字信号发生器，高速数据采集系统，电位电流信号滤波器，多级信号增益，iR降补偿电路以及恒电位仪、恒电流仪，电位范围为±10V，电流范围为±250mA。电流测量下限低于50pA。可直接用于超微电极上的稳态电流测量。

4.本发明方法具有灵敏度、准备度高，检出限低的优点，符合我国农药残留快速检测技术发展和国际化要求。

附图说明

图1为纳米石墨烯修饰电极在不同浓度毒死蜱DPV图。

图2为毒死蜱的DPV峰电流与其浓度之间的标准曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明，但本发明不仅限于实施例。

本发明提供一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法，其具体是应用纳米石墨烯电化学传感器来实现的。

在具体应用时，毒死蜱在石墨烯电化学传感器上会发生电化学行为，用差分脉冲伏安法测定，石墨烯修饰电极在不同浓度毒死蜱结果如图1所示，毒死蜱的DPV峰电流与其浓度之间的标准曲线如图2所示，在 1.0×10^-9～2.0×10^-7mol/L浓度范围内呈线性关系，线性回归方程为：ip(μA)= 27.108 +0.06429C (nmol/L)，根据测得蔬菜中毒死蜱的DPV峰电流，即可进而确定毒死蜱的含量。需要说明的是，以上的线性回归方程是采用所制得的石墨烯电化学传感器，通过预先实验测定多组电流与浓度数据后再归纳得出的，线性回归方程受到石墨烯电化学传感器制备过程中的诸多因素的影响，例如：采用的电压、PBS缓冲溶液的浓度、PBS缓冲溶液的pH值等参数影响，制备过程采用的每一组参数均可对应测定出一个线性回归方程，因此线性回归方程并不是唯一确定的，以上给出的线性回归方程是根据下述实验步骤得出的结果，DPV峰电流与浓度的相关性系数达0.9920，检出限为8.0×10^-10mol/L 。本发明所使用的石墨烯电化学传感器检测蔬菜中农药残留的方法，包括以下步骤：

（1）电极的预处理

取玻碳电极(直径φ=3.0 mm)在抛光毛垫上抛光，先用0.3 μm的α-Al₂O₃粉末抛光3～5min，再用0.05 μm的α-Al₂O₃粉末抛光3～5 min，依次用硝酸(浓硝酸与水体积比1：1)、无水乙醇和二重蒸馏水超声清洗各5 min,使用CHI600D电化学工作站测试电极表面干净以及光滑程度是否已达到可以修饰电极的要求，三电极系统指的是以Ag/AgCl 作为参比电极，铂电极作为对电极，玻碳电极为工作电极，使用电化学工作站在0.1 mol/L (K₃Fe(CN)₆+KCl)溶液中进行循环伏安(CV)测试，扫描范围为-1～1V，扫描速率0.1V·S^-1，灵敏度1×10^-5，扫描1圈后，若阴阳极峰形对称，说明玻碳电极经处理后已达到清洁光滑的要求，则用二次蒸馏水清洗自然风干后备用。

（2）电化学传感器界面的构建

准确称取1mg氧化石墨烯粉末于5mL离心管，加入20μLNafion试剂，所用Nafion试剂为5％（w/w）Nafion 117，再加入1mL无水乙醇（纯度99.5%），超声2h，取出静止一段时间后得到稳定、分散良好的黑色悬浮液，用微量进样器取4μL悬浮液滴涂于预处理好的玻碳电极表面，室温下晾干即制得石墨烯修饰电极，不用时，放在4℃冰箱中保存备用。

（3）对毒死蜱标准品进行检测，建立标准曲线

配置1.0×10^-4 mol/L毒死蜱标准溶液(储备液)，毒死蜱的纯度达到99.0%，以 Ag/AgCl 作为参比电极，铂电极作为对电极，修饰有氧化石墨烯的玻碳电极作为工作电极，在每次测定前溶液先通入纯N₂ 5 min，使用CHI600D电化学工作站在PBS溶液中进行循环伏安法扫描至电极稳定，其中所用的PBS溶液由NaHP0₄和NaH₂P0₄组成，浓度为0.2 mol/L，pH值为7.9，将工作电极置于含有不同浓度毒死蜱在PBS缓冲溶液中，毒死蜱的浓度分别为 1.0×10^-9、5.0×10^-9、1.0×10^-8、5.0×10^-8、1.0×10^-7、2.0×0^-7 mol/L ，在 0～0.6V电压下以差分脉冲伏安法测定毒死蜱的峰电流大小，测定结果如图1所示，根据测定结果，用origin软件绘制标准曲线如图2所示，毒死蜱标准品DPV峰电流值与其浓度之间关系，在1.0×10^-9～2.0×10^-7mol/L浓度范围内呈线性关系，线性回归方程为：ip(μA)= 27.108 +0.06429C (nmol/L)，DPV峰电流与浓度的相关性系数可达 0.9920，检出限为8.0×10^-10mol/L 。

（4）蔬菜样品的处理

称取10g菠菜样品，添加到含有5g无水硫酸钠的50mL离心管中，再加入25mL乙酸乙酯溶液，进行超声提取和离心处理，超声提取的时间为 20min，离心处理的转速为 5000r/min，离心处理时间为 5min，得到菠菜清液。

（5）样品的检测

以 Ag/AgCl 作为参比电极，铂电极作为对电极，修饰有氧化石墨烯的玻碳电极作为工作电极，在每次测定前溶液先通入纯N₂ 5 min，使用电化学工作站在PBS溶液中进行循环扫描至电极稳定，将工作电极置于加有菠菜清液的PBS缓冲溶液中富集，通过差分脉冲伏安法测定清液在PBS溶液（浓度、pH值与步骤（3）相同）的峰电流值，进而根据预先确定毒死蜱标准品DPV峰电流值与其浓度之间关系的线性回归方程得出菠菜中毒死蜱的含量。

Claims

1.一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）电极的预处理

取玻碳电极在抛光毛垫上抛光，先用0.3 μm的α-Al₂O₃粉末抛光3～5min，再用0.05 μm的α-Al₂O₃粉末抛光3～5 min，依次用硝酸、无水乙醇和二重蒸馏水超声清洗各5 min,自然风干后备用；

（2）电化学传感器界面的构建

准确称取1mg氧化石墨烯粉末，加入20μLNafion试剂，再加入1mL无水乙醇，超声2h，取出静止一段时间后得到稳定、分散良好的黑色悬浮液，用微量进样器取4μL悬浮液滴涂于预处理好的玻碳电极表面，室温下晾干即制得石墨烯修饰电极，不用时，放在冰箱中保存备用；

（3）对毒死蜱标准品进行检测，建立标准曲线

以 Ag/AgCl 作为参比电极，铂电极作为对电极，修饰有氧化石墨烯的玻碳电极作为工作电极，在每次测定前溶液先通入纯N₂ 5 min，使用电化学工作站在PBS溶液中进行循环扫描至电极稳定，将工作电极置于含有不同浓度毒死蜱在PBS缓冲溶液中富集，用差分脉冲伏安法测定毒死蜱的峰电流大小，以毒死蜱标准品DPV峰电流值与其浓度之间关系，绘制标准曲线；

（4）蔬菜样品的处理

（5）样品的检测

以 Ag/AgCl 作为参比电极，铂电极作为对电极，修饰有氧化石墨烯的玻碳电极作为工作电极，在每次测定前溶液先通入纯N₂ 5 min，使用电化学工作站在PBS溶液中进行循环扫描至电极稳定，将工作电极置于加有蔬菜清液的PBS缓冲溶液中富集，通过差分脉冲伏安法测定蔬菜清液在PBS溶液的峰电流值，进而根据预先确定毒死蜱标准品DPV峰电流值与其浓度之间关系的线性回归方程得出蔬菜中毒死蜱的含量。

2.根据权利要求1所述的一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法，其特征在于：所述的PBS缓冲溶液含有NaHP0₄和NaH₂P04。

3.根据权利要求1所述的一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法，其特征在于：所述的毒死蜱标准品纯度达到99.0%，无水乙醇的纯度达99.5%。

4.根据权利要求1所述的一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法，其特征在于：所述的Nafion试剂为5％Nafion 117。

5.根据权利要求1所述的一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法，其特征在于：所述的玻碳电极的直径φ=3.0 mm。

6.根据权利要求1所述的一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法，其特征在于：使用的电化学工作站为CHI600D工作站。

7.根据权利要求1所述的一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法，其特征在于：修饰电极在PBS缓冲溶液中富集40s再用差分脉冲法测定。

8.根据权利要求1所述的一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法，其特征在于：蔬菜样品的处理过程中，超声提取的时间为 10～30min，离心处理的转速为 5000～10000r/min，离心处理时间为 5～10min。