CN110596083A - 一种检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的试剂和卡 - Google Patents

一种检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的试剂和卡 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的试剂和卡，通过4‑甲基伞形酮酯包合在具有疏水空间的分子中，提高了其稳定性。将本发明一些实例的4‑甲基伞形酮酯试剂，在水性溶液中可以稳定存在，同时也可以和胆碱酯酶反应水解，这使得其可以作为显色剂，应用于有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的快速检测。

Description

一种检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的试剂和卡
技术领域
本发明涉及农药残留快速检测领域，具体涉及一种检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的试剂和卡。
背景技术
有机磷和氨基甲酸酯类农药能够与胆碱酯酶的酶活中心结合，与底物竞争结合位点，从而抑制胆碱酯酶活性。利用胆碱酯酶水解2,6-二氯靛酚乙酸酯游离显色基由红色变为蓝色的颜色变化过程，根据颜色变化程度判断酶受抑制程度。目前市场上流通的农药速测卡基本上都是基于该显色原理。国标GB/T 5009.199-2003中的酶抑制率法利用胆碱酯酶分解底物乙酰胆碱后分解产物与显色剂5,5-二硫代双(2-硝基苯甲酸)反应，产生黄色物质，并在412nm处测得吸光值随时间的变化值，从而求得抑制率。两种方法都是利用颜色变化来判定酶抑制情况，容易受到果蔬提取液中的色素如叶绿素、叶黄素的干扰，产生误判。酶抑制率法更是需要分步加入多种检测试剂，在批量检测过程中常常有漏加试剂现象而造成检测无效。
目前根据国标GB/T 5009.199-2003及食药标准KJ201710，酶抑制率法和检测卡法都需要预反应10-15min，使农药与酶活性中心作用后进行反应显色，检测结果易受果蔬提取液中的色素及氧化还原物质的干扰。
利用量子点进行荧光法检测农药残留目前仍存在诸多难题，如样品前处理复杂繁琐、量子点制备消耗诸多化学品且成本昂贵、检测过程更容易受到样品中干扰物质的影响等。
4-甲基伞形酮具有荧光，而其酯，如乙酸酯、丁酸酯等不具有荧光。因此，当4-甲基伞形酮的酯在酶的作用下水解产生4-甲基伞形酮，反应体系的荧光会发生变化，进而可以表现酶的活性。
4-甲基伞形酮的乙酸酯和丁酸酯本身的稳定性较差，加入到水中或检测缓冲液中容易自降解生成4-甲基伞形酮而显示出荧光强度。因此，虽然4-甲基伞形酮乙酸酯或4-甲基伞形酮丁酸酯可以在胆碱酯酶的作用下水解生成4-甲基伞形酮，理论上可以应用于胆碱酯酶活性的检测，但是实际上去因为在检测环境下易自降解且降解迅速而应用受限，目前未有报导显示4-甲基伞形酮乙酸酯或4-甲基伞形酮丁酸酯作为酶活指示剂用于农药残留检测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用4-甲基伞形酮荧光特性的农药残留快速检测试剂及检测卡。
本发明所采取的技术方案是：
本发明的第一个方面，提供：
一种在水溶液中稳定的4-甲基伞形酮酯试剂，4-甲基伞形酮酯容纳在具有内部疏水空间的分子中。
在本发明的一些4-甲基伞形酮酯试剂的实例中，所述具有内部疏水空间的分子选自杯芳烃、环糊精或瓜环及其衍生物。
在本发明的一些4-甲基伞形酮酯试剂的实例中，所述4-甲基伞形酮酯包括4-甲基伞形酮乙酸酯或4-甲基伞形酮丁酸酯。
本发明的第二个方面，提供：
一种在水溶液中稳定的4-甲基伞形酮酯试剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将4-甲基伞形酮酯和具有内部疏水空间的分子溶解在无水溶剂中，充分混合反应；
2)去除溶剂，得到稳定的4-甲基伞形酮酯试剂。
在本发明的一些制备方法的实例中，所述4-甲基伞形酮酯包括4-甲基伞形酮乙酸酯或4-甲基伞形酮丁酸酯。
在本发明的一些制备方法的实例中，所述具有内部疏水空间的分子选自杯芳烃、环糊精或瓜环及其衍生物。
在本发明的一些制备方法的实例中，所述无水溶剂选自甲醇、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺。
本发明的第三个方面，提供：
一种快速检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的试剂盒，包括胆碱酯酶和显色剂，所述显色剂为本发明第一个方面提供的4-甲基伞形酮酯试剂，或按本发明第二个方面提供的制备方法制备得到4-甲基伞形酮酯试剂。
本发明的第四个方面，提供：
一种快速检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的检测卡，包括胆碱酯酶和显色底物片，所述显色底物片上固定的所述显色剂为本发明第一个方面提供的4-甲基伞形酮酯试剂，或按本发明第二个方面提供的制备方法制备得到4-甲基伞形酮酯试剂。
本发明的第五个方面，提供：
一种快速检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的方法，包括如下步骤：
1)获取待测样液；
2)取待测样液与胆碱酯酶混合，得混合物；
3)将所述混合物和显色剂接触反应，根据显色反应结果，确定所述有机磷和氨基甲酸酯类农药残留情况；
其中，所述显色剂为本发明第一个方面提供的4-甲基伞形酮酯试剂，或按本发明第二个方面提供的制备方法制备得到4-甲基伞形酮酯试剂。
本发明的有益效果是：
本发明一些实例的4-甲基伞形酮酯试剂，在水性溶液中可以稳定存在，同时也可以和胆碱酯酶反应水解，这使得其可以作为显色剂，应用于有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的快速检测。
本发明的一些实例，可以快速检测出有机磷和氨基甲酸酯类农药残留。
具体实施方式
本发明的第一个方面，提供：
一种在水溶液中稳定的4-甲基伞形酮酯试剂，4-甲基伞形酮酯容纳在具有内部疏水空间的分子中。
4-甲基伞形酮酯和具有内部疏水空间的分子以可以容纳所有4-甲基伞形酮酯分子为准。具有内部疏水空间的分子可以稍过量，以更好地容纳4-甲基伞形酮酯。
在本发明的一些4-甲基伞形酮酯试剂的实例中，所述具有内部疏水空间的分子选自杯芳烃、环糊精或瓜环及其衍生物。也可以使用其他在水溶液中稳定的具有内部疏水空间的分子。
在本发明的一些4-甲基伞形酮酯试剂的实例中，所述4-甲基伞形酮酯包括4-甲基伞形酮乙酸酯或4-甲基伞形酮丁酸酯。
本发明的第二个方面，提供：
一种在水溶液中稳定的4-甲基伞形酮酯试剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将4-甲基伞形酮酯和具有内部疏水空间的分子溶解在无水溶剂中，充分混合反应；
2)去除溶剂，得到稳定的4-甲基伞形酮酯试剂。
所述无水溶剂可以是各种可以有效溶解4-甲基伞形酮酯的溶剂，优选溶度较大的无水溶剂。
在本发明的一些制备方法的实例中，所述4-甲基伞形酮酯包括4-甲基伞形酮乙酸酯或4-甲基伞形酮丁酸酯。
在本发明的一些制备方法的实例中，所述具有内部疏水空间的分子选自杯芳烃、环糊精或瓜环及其衍生物。
在本发明的一些制备方法的实例中，所述无水溶剂选自甲醇、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺。
本发明的第三个方面，提供：
一种快速检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的试剂盒，包括胆碱酯酶和显色剂，所述显色剂为本发明第一个方面提供的4-甲基伞形酮酯试剂，或按本发明第二个方面提供的制备方法制备得到4-甲基伞形酮酯试剂。
本发明的第四个方面，提供：
一种快速检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的检测卡，包括胆碱酯酶和显色底物片，所述显色底物片上固定的所述显色剂为本发明第一个方面提供的4-甲基伞形酮酯试剂，或按本发明第二个方面提供的制备方法制备得到4-甲基伞形酮酯试剂。
检测的卡的使用方法可以参照现有检测卡的使用方法。
本发明的第五个方面，提供：
一种快速检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的方法，包括如下步骤：
1)获取待测样液；
2)取待测样液与胆碱酯酶混合，得混合物；
3)将所述混合物和显色剂接触反应，根据显色反应结果，确定所述有机磷和氨基甲酸酯类农药残留情况；
其中，所述显色剂为本发明第一个方面提供的4-甲基伞形酮酯试剂，或按本发明第二个方面提供的制备方法制备得到4-甲基伞形酮酯试剂。
下面结合实例，进一步阐述本发明内容。
实施例1
1)取10mg4-甲基伞形酮乙酸酯溶于10mL甲醇，并加入0.05％杯芳烃，形成荧光底物溶液；
2)取一瓶配制好的胆碱酯酶，其酶活性为0.5U；
3)使用时先将100μL胆碱酯酶加入到2.5mL样品提取液中，抑制10-15min后，加入100μL荧光底物溶液，在450nm处测得2min内荧光值的增加值。
同时做空白对照，计算得到酶抑制率。
酶抑制率计算公式：
式中：
ΔR0───对照溶液反应2min荧光值的变化值；
ΔRt───样品溶液反应2min荧光值的变化值。
实施例2
1)将打有圆形孔的层析滤纸固定在底板上；
2)将11mm圆形滤纸浸泡含有0.08％瓜环和0.1％4-甲基伞形酮乙酸酯的荧光底物溶液，干燥后固定在22×50mm层析滤纸上的圆形孔处；
3)在层析滤纸距离圆形孔边缘30mm处埋设0.1U胆碱酯酶，干燥并封上上盖膜，组装得到荧光法农药速测卡。
实施例3
取10mg4-甲基伞形酮乙酸酯溶于10mL甲醇，并分别加入0.05％的环糊精、杯芳烃、瓜环，形成三种荧光底物溶液。
对比例1
取10mg4-甲基伞形酮乙酸酯溶于10mL甲醇，形成荧光底物溶液。
荧光法农残速测卡使用方法如下：
1)取3g蔬菜，剪成约1cm2的碎片后放入样品瓶中，加入10mLpH7.2的Tris-盐酸缓冲液，充分震荡后静置2min；
2)取农药速测卡将埋设有酶的一端插入提取液中2s后取出，等待样品液往上迁移并与荧光底物反应，3min后用荧光检测器读取荧光底物片上的荧光值；
3)同时做一片空白对照，根据荧光值计算得到酶抑制率。
或
1)取3g蔬菜，剪成约1cm2的碎片后放入样品瓶中，加入10mLpH7.2的Tris-盐酸缓冲液，充分震荡后静置2min；
2)取2.5mL提取液于试管中，加入100μL酶液，抑制10min后加入100μL荧光底物，倒入比色皿，用荧光检测器读取2min内荧光值的变化值；
3)同时做空白对照，代入公式计算得到酶抑制率。
检测例1：如上述操作步骤，用实施例1农残速测试剂对无农药残留的蔬菜和克百威加标蔬菜进行检测，试验结果如表1所示：
表1、农残速测试剂的检测结果
组别 2min荧光值变化值 抑制率
生菜 2.6 7.14％
小白菜 2.5 10.71％
生菜+0.02ppm克百威 1.2 57.14％
小白菜+0.02ppm克百威 1.3 53.57％
对照组 2.8 /
检测例2：
1)取3g蔬菜，剪成约1cm2的碎片后放入样品瓶中，加入10mLpH7.2的Tris-盐酸缓冲液，充分震荡后静置2min；
2)取农药速测卡将埋设有酶的一端插入提取液中2s后取出，等待样品液往上迁移并与荧光底物反应；
3)3min后用荧光检测器读取荧光底物片上的荧光值；
4)同时做一片空白对照，根据荧光值计算得到酶抑制率。
如上述操作步骤，用实施例2农残速测卡对无农药残留的蔬菜和克百威加标蔬菜进行检测，试验结果如表2所示：
表2、农残速测卡的检测结果
组别 3min荧光值变化值 抑制率
菜心 1.4 6.67％
菠菜 1.2 20％
菜心+0.02ppm克百威 0.6 60％
菠菜+0.02ppm克百威 0.5 66.67％
对照组 1.5 /
从表1、2可知，本发明的荧光底物及其配制而成的检测试剂或卡可用于对有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的检测，测试例中除了克百威外，其他四种KJ201710提到的农药：敌敌畏、敌百虫、灭多威、丙溴磷的检出限亦可满足。
荧光底物稳定性测试实验
在比色皿中加入2.5mLpH7.2的Tris-盐酸缓冲液，再分别加入100μL实施例3和对比例1中的荧光底物溶液，分别测量1min、3min内的荧光值变化值；
另取2.5mLTris-盐酸缓冲液于试管中，37℃水浴10min后分别加入100μL实施例3和对比例1中的荧光底物溶液，分别测量1min、3min内的荧光值变化值。具体结果如表3所示：
表3荧光底物稳定性测试结果
由表3可知，对比例1的荧光底物4-甲基伞形酮乙酸酯在缓冲液中不能稳定存在，极易降解；而实施例3的4-甲基伞形酮酯试剂可稳定存在，并可耐受一定温度而不会发生自水解。

Claims (10)

1.一种在水溶液中稳定的4-甲基伞形酮酯试剂，其特征在于：4-甲基伞形酮酯容纳在具有内部疏水空间的分子中。
2.根据权利要求1所述的4-甲基伞形酮酯试剂，其特征在于：所述具有内部疏水空间的分子选自杯芳烃、环糊精或瓜环及其衍生物。
3.根据权利要求1或2所述的4-甲基伞形酮酯试剂，其特征在于：所述4-甲基伞形酮酯包括4-甲基伞形酮乙酸酯或4-甲基伞形酮丁酸酯。
4.一种在水溶液中稳定的4-甲基伞形酮酯试剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将4-甲基伞形酮酯和具有内部疏水空间的分子溶解在无水溶剂中，充分混合反应；
2)去除溶剂，得到稳定的4-甲基伞形酮酯试剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述4-甲基伞形酮酯包括4-甲基伞形酮乙酸酯或4-甲基伞形酮丁酸酯。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述具有内部疏水空间的分子选自杯芳烃、环糊精或瓜环及其衍生物。
7.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述无水溶剂选自甲醇、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺。
8.一种快速检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的试剂盒，包括胆碱酯酶和显色剂，其特征在于：所述显色剂为权利要求1～3任一项所述的4-甲基伞形酮酯试剂，或按权利要求4～7所述制备方法制备得到的4-甲基伞形酮酯试剂。
9.一种快速检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的检测卡，包括胆碱酯酶和显色底物片，其特征在于：所述显色底物片上固定的所述显色剂为权利要求1～3任一项所述的4-甲基伞形酮酯试剂。
10.一种快速检测有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的方法，包括如下步骤：
1)获取待测样液；
2)取待测样液与胆碱酯酶混合，得混合物；
3)将所述混合物和显色剂接触反应，根据显色反应结果，确定所述有机磷和氨基甲酸酯类农药残留情况；
其中，所述显色剂为权利要求1～3任一项所述的4-甲基伞形酮酯试剂，或按权利要求4～7所述制备方法制备得到的4-甲基伞形酮酯试剂。
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