CN109406482A - 一种检测呋虫胺的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测呋虫胺的方法：利用接枝巯基化合物制备的疏水基底等为材料。把不同浓度的呋虫胺溶液与纳米金胶混合，离心分离，并利用激光拉曼光谱仪进行测试，得到呋虫胺的SERS光谱图。获取一定波数的呋虫胺拉曼光谱吸收强度与浓度之间的关系，建立拉曼光谱吸收强度与呋虫胺浓度之间的数学关系。利用激光拉曼光谱仪对未知浓度的呋虫胺溶液进行测试，依据一定波数下呋虫胺拉曼光谱吸收强度与呋虫胺浓度之间的数学关系推算出呋虫胺的浓度。本发明解决了目前呋虫胺检测费用昂贵，试样需要多步分离等问题，具有易于操作，灵敏度高，能节省大量经济与时间成本的优点，有着广泛的应用前景。

Description

一种检测呋虫胺的方法
技术领域
本发明属于检测的技术领域，具体涉及一种检测呋虫胺的方法。
背景技术
呋虫胺，化学名1-甲基-2-硝基-3-(四氢-3-呋喃甲基)胍，是最新一代超级烟碱类杀虫剂。它是由日本三井化学公司研发的，2002年上市。作用机理是：它进入昆虫体内后，主要作用于昆虫的乙酰胆碱受体，阻断昆虫正常的神经传导。呋虫胺具有触杀、胃毒、茎叶部和根部内吸性强、速效高、持效期长4-8周(理论持效性43天)、杀虫谱广等特点。近些年来的研究发现，呋虫胺对蜜蜂有较高的毒性，还可能通过植物体内运输进入到花粉等，进而引起传粉昆虫的死亡。
农药为世界范围内的粮食作物的丰收提供了可靠的保障，是现代农业生产中不可缺少的。但是在带来巨大好处的同时，大量使用农药特别是有机农药，导致了严重的农药残留，对人体健康带来了巨大威胁。近些年来，食品安全问题引起了公众的关注，因为它对人体健康有着巨大危害，同时对环境也会造成巨大污染。所以，为保护环境，保证人体健康免受危害，探索一种灵敏、迅速、便捷的测试食物中农药残留的新手段成为重中之重。
食物中农药残留检测的传统方法主要有：质谱分析、毛细管电泳、色谱分析、免疫分析法等，这些方法的可靠性都很高，但都比较费时，且由于样品前期处理过程复杂等原因，造成分析成本相对来说较高，步骤复杂、导致难以推广以及标准化。彭莎等人在《高效液相色谱测定水稻和稻田中呋虫胺残留分析法的建立》(DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2013.07.009；《湖南农业科学》,2013(7):79-81)测出的呋虫胺的线性范围为0.05mg/kg-5mg/kg,即2.5×10-7-2.5×10-5mol/L。拉曼光谱可以很好的反映分子的结构信息，拉曼增强光谱的发现极大的降低了探测物质的浓度，从而扩大了拉曼光谱的应用范围；但目前并未发现利用拉曼检测呋虫胺的方法。
发明内容
为了克服上述存在的现有检测呋虫胺存在的费用高、预处理复杂、耗时长的问题，本发明提供一种利用SERS的方法，能够检测出痕量的呋虫胺，该方法具有易于操作，灵敏度高，能节省大量经济与时间成本的优点。同时可以广泛应用于食品、药品、环境等领域中样品的检测。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种检测呋虫胺的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)铜片的预处理；
(2)铜片上镀纳米银；
(3)接枝巯基化合物
将步骤(2)制备的镀纳米银金属铜片在巯基化合物的乙醇溶液中浸泡12-24小时，取出后，再用乙醇冲洗，即得检测用基底材料；
(4)纳米金胶的制备
准确移取50mL1.0×10-4g/mL的HAuCl4溶液于200mL的烧杯中，放在集热式恒温磁力搅拌器内，设定反应温度为90-120℃；强烈搅拌下加热至沸腾，加入0.5mL质量分数为1％-4％的柠檬酸三钠溶液，保持沸腾15-25min，自然冷却后进行离心，取下层金黄色沉淀，即为制备的纳米金胶；
(5)标准曲线的检测
配制5-7个不同浓度梯度的呋虫胺水溶液作为待测物，把不同梯度浓度的呋虫胺标准溶液与等体积的步骤(4)获得镀纳米银金属铜片的纳米金胶均匀混合，离心分离，收集沉淀部分，放在步骤(3)制备的基底材料上，并利用激光共聚焦拉曼光谱仪进行测试，得到呋虫胺的SERS光谱图；
取步骤(4)制备的纳米金胶单独进行拉曼光谱测试，得到纳米金胶本底拉曼信号；
用纳米金胶本底拉曼信号作为内标对呋虫胺标准溶液表面增强拉曼光谱进行强度归一化，建立呋虫胺表面增强拉曼光谱谱线相对强度-浓度标准对照工作曲线图；
(6)检测未知样品浓度
将未知浓度的待测定的呋虫胺溶液与等体积的步骤(4)获得的纳米金胶均匀混合，然后利用激光拉曼光谱仪进行测试，并进行谱峰强度归一化处理得到未知浓度的呋虫胺表面增强拉曼光谱谱图；通过公式算出呋虫胺的浓度。
进一步的，步骤(1)的具体步骤为：把铜片剪成2cm×5cm长方形小铜片，浸泡在丙酮、乙醇和超纯水中各超声10min，最后将铜片浸泡在0.1-0.5mol/L的HNO3内来去掉表面的氧化膜；将上述处理后铜片用超纯水冲洗干净，室温晾干。
进一步的，步骤(1)的具体步骤为：将铜片在0.02-0.04mol/L的SnCl2和0.02-0.04mol/L的盐酸混合溶液中浸泡1min，室温干燥后；将铜片在0.01-0.05mol/L的AgNO3和质量分数为0.1％-0.4％聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液内浸泡1min，室温干燥；重复以上步骤四个周期，最后将铜片在SnCl2溶液中浸泡1min，用超纯水冲洗。
进一步的，步骤(3)中的巯基化合物的浓度为1.0×10-3-×10-35mol/L。
进一步的，步骤(3)中所述的巯基化合物为正丁硫醇、正十二硫醇、正十八硫醇中的一种或者两种混合物。
进一步的，5-7个不同浓度梯度的呋虫胺水溶液浓度在10-3-10-13mol/L间。
本发明具有如下有益效果：
与现有表面增强拉曼基底相比，本发明的优点在于：本发明制备的基底材料，具有超疏水作用，能够起到浓缩的作用，与传统方法相比，具有更高的灵敏度，本发明的灵敏度为10-13mol/L，是现有技术的100倍，检测成本只要液相-质谱联用仪器测定方法的五十分之一。液质联用仪的灵敏度小于10-10mol/L，检测费一个样要300元以上，而表面增强拉曼光谱检测成本只要6元以下。
附图说明
图1为实施例1中测得的不同浓度呋虫胺的的表面增强拉曼光谱图；
图2为实施例1中测得不同浓度呋虫胺的的表面增强拉曼光谱在1641cm-1波数处吸收峰强度与浓度之间关系的标准工作曲线图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进进一步说明，实施例只用于解释本发明，并不会对本发明构成任何限定。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1
(1)铜片的预处理
把铜片剪成2cm×5cm长方形小铜片，浸泡在丙酮、乙醇和超纯水中各超声10min，最后将铜片浸泡在0.1mol/L的HNO3内来去掉表面的氧化膜；将上述处理后铜片用超纯水冲洗干净，室温晾干。
(2)铜片上镀纳米银
将步骤(1)制备好的铜片在0.02mol/L的SnCl2和0.02mol/L的盐酸混合溶液中浸泡1min，室温干燥后；将铜片在0.01mol/L的AgNO3和质量分数为0.1％聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液内浸泡1min，室温干燥；重复以上步骤四个周期，最后将铜片在SnCl2溶液中浸泡1min，用超纯水冲洗。
(3)接枝巯基化合物
制备的镀纳米银金属铜片在1.0×10-3mol/L的正丁硫醇溶液中浸泡12小时，取出后，再用乙醇冲洗，即得检测用基底材料。
(4)纳米金胶的制备
准确移取50mL1.0×10-4g/mL的HAuCl4溶液于200mL的烧杯中，放在集热式恒温磁力搅拌器内，设定反应温度为90℃；强烈搅拌下加热至沸腾，加入0.5mL质量分数为1％-4％的柠檬酸三钠溶液，保持沸腾15min，自然冷却后进行离心，取下层金黄色沉淀，即为制备的纳米金胶；
(5)标准曲线的检测
将呋虫胺(溶剂为水)，配制浓度梯度为10-3mol/L、10-5mol/L、10-7mol/L、10-9mol/L、10-11mol/L和10-13mol/L的溶液作为待测物，把不同梯度浓度的呋虫胺标准溶液与等体积的步骤(4)获得镀纳米银金属铜片的纳米金胶均匀混合，离心分离，收集沉淀部分，放在步骤(3)制备的基底材料上，并利用激光共聚焦拉曼光谱仪进行测试，得到呋虫胺的SERS光谱图；
取步骤(4)制备的纳米金胶单独进行拉曼光谱测试，得到纳米金胶本底拉曼信号；
用纳米金胶本底拉曼信号作为内标对呋虫胺标准溶液表面增强拉曼光谱进行强度归一化，建立呋虫胺表面增强拉曼光谱谱线相对强度-浓度标准对照工作曲线图，得到公式为：y＝-3698.8x+2077.9。
(6)检测未知样品浓度
将浓度为10-9mol/L呋虫胺溶液与等体积的步骤(4)获得的纳米金胶均匀混合，然后利用激光拉曼光谱仪进行测试，并进行谱峰强度归一化处理得到未知浓度的呋虫胺表面增强拉曼光谱谱图；通过上述公式算出呋虫胺的浓度为9.98*10-10mol/L。
实施例2
(1)铜片的预处理
把铜片剪成2cm×5cm长方形小铜片，浸泡在丙酮、乙醇和超纯水中各超声10min，最后将铜片浸泡在0.3mol/L的HNO3内来去掉表面的氧化膜；将上述处理后铜片用超纯水冲洗干净，室温晾干。
(2)铜片上镀纳米银
将步骤(1)制备好的铜片在0.03mol/L的SnCl2和0.03mol/L的盐酸混合溶液中浸泡1min，室温干燥后；将铜片在0.03mol/L的AgNO3和质量分数为0.3％聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液内浸泡1min，室温干燥；重复以上步骤四个周期，最后将铜片在SnCl2溶液中浸泡1min，用超纯水冲洗。
(3)接枝巯基化合物
制备的镀纳米银金属铜片在3.0×10-3mol/L的正十二硫醇溶液中浸泡12小时，取出后，再用乙醇冲洗，即得检测用基底材料。
(4)纳米金胶的制备
准确移取50mL1.0×10-4g/mL的HAuCl4溶液于200mL的烧杯中，放在集热式恒温磁力搅拌器内，设定反应温度为90-120℃；强烈搅拌下加热至沸腾，加入0.5mL质量分数为1％-4％的柠檬酸三钠溶液，保持沸腾15-25min，自然冷却后进行离心，取下层金黄色沉淀，即为制备的纳米金胶；
(5)标准曲线的检测
将呋虫胺(溶剂为水)，配制浓度梯度为10-3mol/L、10-5mol/L、10-7mol/L、10-9mol/L、10-11mol/L和10-13mol/L的溶液作为待测物，
把不同梯度浓度的呋虫胺标准溶液与等体积的步骤(4)获得镀纳米银金属铜片的纳米金胶均匀混合，离心分离，收集沉淀部分，放在步骤(3)制备的基底材料上，并利用激光共聚焦拉曼光谱仪进行测试，得到呋虫胺的SERS光谱图；
取步骤(4)制备的纳米金胶单独进行拉曼光谱测试，得到纳米金胶本底拉曼信号；
用纳米金胶本底拉曼信号作为内标对呋虫胺标准溶液表面增强拉曼光谱进行强度归一化，建立呋虫胺表面增强拉曼光谱谱线相对强度-浓度标准对照工作曲线图；公式为：y＝-1268.2x+6254.7。
(6)检测未知样品浓度
将浓度为10-9mol/L呋虫胺溶液与等体积的步骤(4)获得的纳米金胶均匀混合，然后利用激光拉曼光谱仪进行测试，并进行谱峰强度归一化处理得到未知浓度的呋虫胺表面增强拉曼光谱谱图；通过公式算出呋虫胺的浓度为9.96*10-10mol/L。
实施例3
(1)铜片的预处理
把铜片剪成2cm×5cm长方形小铜片，浸泡在丙酮、乙醇和超纯水中各超声10min，最后将铜片浸泡在0.5mol/L的HNO3内来去掉表面的氧化膜；将上述处理后铜片用超纯水冲洗干净，室温晾干。
(2)铜片上镀纳米银
将步骤(1)制备好的铜片在0.04mol/L的SnCl2和0.04mol/L的盐酸混合溶液中浸泡1min，室温干燥后；将铜片在0.05mol/L的AgNO3和质量分数为0.4％聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液内浸泡1min，室温干燥；重复以上步骤四个周期，最后将铜片在SnCl2溶液中浸泡1min，用超纯水冲洗。
(3)接枝巯基化合物
制备的镀纳米银金属铜片在3×10-3mol/L的正十八硫醇溶液中浸泡12小时，取出后，再用乙醇冲洗，即得检测用基底材料。
(4)纳米金胶的制备
准确移取50mL1.0×10-4g/mL的HAuCl4溶液于200mL的烧杯中，放在集热式恒温磁力搅拌器内，设定反应温度为100℃；强烈搅拌下加热至沸腾，加入0.5mL质量分数为1％-4％的柠檬酸三钠溶液，保持沸腾25min，自然冷却后进行离心，取下层金黄色沉淀，即为制备的纳米金胶；
(5)标准曲线的检测
将呋虫胺(溶剂为水)，配制浓度梯度为10-3mol/L、10-5mol/L、10-7mol/L、10-9mol/L、10-11mol/L和10-13mol/L的溶液作为待测物，
把不同梯度浓度的呋虫胺标准溶液与等体积的步骤(4)获得镀纳米银金属铜片的纳米金胶均匀混合，离心分离，收集沉淀部分，放在步骤(3)制备的基底材料上，并利用激光共聚焦拉曼光谱仪进行测试，得到呋虫胺的SERS光谱图；
取步骤(4)制备的纳米金胶单独进行拉曼光谱测试，得到纳米金胶本底拉曼信号；
用纳米金胶本底拉曼信号作为内标对呋虫胺标准溶液表面增强拉曼光谱进行强度归一化，建立呋虫胺表面增强拉曼光谱谱线相对强度-浓度标准对照工作曲线图；得到公式为：y＝-2952.7x+2618.2。
(6)检测未知样品浓度
将浓度为10-9mol/L呋虫胺溶液与等体积的步骤(4)获得的纳米金胶均匀混合，然后利用激光拉曼光谱仪进行测试，并进行谱峰强度归一化处理得到未知浓度的呋虫胺表面增强拉曼光谱谱图；通过公式算出呋虫胺的浓度为9.95*10-10mol/L。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种检测呋虫胺的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）铜片的预处理；
（2）铜片上镀纳米银；
（3）接枝巯基化合物
将步骤（2）制备的镀纳米银金属铜片在巯基化合物的乙醇溶液中浸泡12-24小时，取出后，再用乙醇冲洗，即得检测用基底材料；
（4）纳米金胶的制备
准确移取50mL1.0×10-4g/mL的HAuCl4溶液于200mL的烧杯中，放在集热式恒温磁力搅拌器内，设定反应温度为90-120℃；搅拌加热至沸腾，加入0.5mL质量分数为1%-4%的柠檬酸三钠溶液，保持沸腾15-25min，自然冷却后进行离心，取下层金黄色沉淀，即为制备的纳米金胶；
（5）标准曲线的检测
配制5-7个不同浓度梯度的呋虫胺水溶液作为待测物，把不同梯度浓度的呋虫胺标准溶液与等体积的步骤（4）获得镀纳米银金属铜片的纳米金胶均匀混合，离心分离，收集沉淀部分，放在步骤（3）制备的基底材料上，并利用激光共聚焦拉曼光谱仪进行测试，得到呋虫胺的SERS光谱图；
取步骤（4）制备的纳米金胶单独进行拉曼光谱测试，得到纳米金胶本底拉曼信号；
用纳米金胶本底拉曼信号作为内标对呋虫胺标准溶液表面增强拉曼光谱进行强度归一化，建立呋虫胺表面增强拉曼光谱谱线相对强度-浓度标准对照工作曲线图；
（6）检测未知样品浓度
将未知浓度的待测定的呋虫胺溶液与等体积的步骤（4）获得的纳米金胶均匀混合，然后利用激光拉曼光谱仪进行测试，并进行谱峰强度归一化处理得到未知浓度的呋虫胺表面增强拉曼光谱谱图；通过公式算出呋虫胺的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种检测呋虫胺的方法，其特征在于，步骤（1）的具体步骤为：把铜片剪成2cm×5cm长方形小铜片，浸泡在丙酮、乙醇和超纯水中各超声10 min，最后将铜片浸泡在0.1-0.5 mol/L的HNO3内去掉表面的氧化膜；将经过上述处理后的铜片用超纯水冲洗干净，室温晾干。
3.根据权利要求1所述的一种检测呋虫胺的方法，其特征在于，步骤（2）的具体步骤为：将步骤（1）制备好的铜片在0.02-0.04 mol/L的SnCl2和0.02-0.04 mol/L的盐酸混合溶液中浸泡1min，室温干燥后；将铜片在0.01-0.05 mol/L的AgNO3和质量分数为0.1%-0.4%聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液内浸泡1min，室温干燥；重复以上步骤四个周期，最后将铜片在SnCl2溶液中浸泡1min，用超纯水冲洗。
4.根据权利要求1所述的一种检测呋虫胺的方法，其特征在于：步骤（3）中的巯基化合物的浓度为1.0×10-3-5×10-3mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种检测呋虫胺的方法，其特征在于：步骤（3）中所述的巯基化合物为正丁硫醇、正十二硫醇、正十八硫醇中的一种或者两种混合物。
6.根据权利要求1所述的一种检测呋虫胺的方法，其特征在于：5-7个不同浓度梯度的呋虫胺水溶液浓度在10-3-10-13mol/L间。
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