可攜式螢光探針農藥殘留檢測儀的製作方法
2023-05-27 23:05:36
專利名稱：可攜式螢光探針農藥殘留檢測儀的製作方法
技術領域：
本發明專利涉及微量檢測技術領域，是一種蔬菜和水果中農藥殘留檢測儀器，特別是可攜式的，基於螢光探針技術的用於現場檢測蔬菜和水果中有機磷和氨基甲酸酯類農藥殘留量的儀器。
背景技術：
長期以來農藥的大面積使用和濫用，使得我國蔬菜和水果等農產品中的農藥殘留現象相當嚴重，加上我國的蔬菜和水果等農產品大多為散戶種植，因而農藥的超標使用和濫用不易控制。隨著人們對食品安全要求的提高，急需開發價格適中、具有高檢測靈敏度且適合在現場使用的果菜中農藥殘留的檢測儀器。
目前蔬菜和水果等產品中農藥殘留的檢測方法主要有氣相色譜法、液相色譜法及氣相色譜/質譜法等。這些大型儀器的檢測結果準確可靠，但存在儀器價格昂貴，檢測成本高，需要複雜的樣品前處理，操作人員需經專業培訓等不足，難以用於現場檢測。雖然國內目前已開發的各種類型的農藥殘留速測儀(卡)在很大程度上滿足了當前有機磷和氨基甲酸酯類農藥快速檢測的需要，但是其最小檢測限大都在ppm級。應注意的是，我國目前的農藥殘留最高限量標準與歐盟標準相差很大(如樂果就相差50倍)，降低農藥殘留最高限量標準是必然趨勢。另外，採用顯色法的速測儀易受果菜中葉綠素等基質幹擾而常顯色不明顯，造成結果判斷困難，從而出現漏檢現象。
發明內容
本發明的目的是，面向我國基層農殘檢測部門和生產大戶，提供一種現場檢測蔬菜和水果等農產品中有機磷和氨基甲酸酯類農藥殘留量的速測儀器。以呋喃丹為標準物質，其最小檢測限優於5ppb。
為達到上述目的，本發明的技術解決方案是提供一種可攜式螢光探針農藥殘留檢測儀，由光學單元、檢測與數據處理系統和電源三部分組成，其光學單元由光源、濾光片、檢測器、光電管組成；光源所發光的光路上依序設有激發光濾光片和光電管，在激發光濾光片和光電管之間的光路一側，垂直方向設置有螢光濾光片，螢光濾光片後，同軸線上設有檢測器，檢測器與放大器電連接電源分別與光源和檢測器電連接；光電管和放大器分別與數據處理單元電連接，數據處理單元設有顯示器；樣品池置於激發光濾光片和光電管軸線與螢光濾光片和檢測器軸線的正交點上。
所述的農藥殘留檢測儀，其工作過程為由光源發出的激發光，經過激發光濾光片，進入置有經過處理的樣品液的樣品池，樣品液中有螢光探針，在激發光的照射下樣品池中的螢光探針發出螢光，經過螢光濾光片濾除雜散光後進入檢測器，檢測器的輸出信號，經放大器後進入數據處理單元，進而由顯示器顯示出檢測結果；從樣品池透射的激發光進入光電管，其輸出信號也進入數據處理單元，該信號用於補償電源和光源信號的波動。
所述的農藥殘留檢測儀，其所述光源為發光二極體，檢測器為光電倍增管，樣品池為四通螢光池。
所述的農藥殘留檢測儀，其所述激發光濾光片為395nm，螢光濾光片為530nm。
所述的農藥殘留檢測儀，利用特殊的螢光探針指示殘留在果菜汁中的有機磷和氨基甲酸酯類農藥抑制膽鹼酯酶活性，而引起的酸鹼值pH變化率不同來間接測定農藥殘留量。
所述的農藥殘留檢測儀，其檢測前需做下列準備a)製作所要檢測農藥的標準樣品濃度-抑制率曲線；b)配製溶液，包括磷酸緩衝溶液，螢光探針溶液和酶溶液。
所述的農藥殘留檢測儀，其所述磷酸緩衝溶液配製方法為用5mmol/L NaH2PO4和5mmol/L Na2HPO4水溶液配製500ml的5.0mmol/LpH 7.5磷酸緩衝液，內含有12μmol/L MgCl2和45μmol/L NaCl；螢光探針溶液配製方法為含1.8mg/ml螢光探針的甲醇(色譜純)溶液；酶溶液配製方法為以磷酸緩衝液配製含0.25mg/ml乙醯膽鹼酯酶溶液。
所述的農藥殘留檢測儀，其檢測操作如下a)取適量蔬菜和水果，擠出其汁液。用NaOH或HCl水溶液將該汁液的酸鹼值pH值調節至7.5；b)離心分離，取60μl上層清液加入60μl的0.25mg/ml的乙醯膽鹼酯酶溶液，混合搖勻，在25℃下避光抑制10min；c)取60μl上述混合液於盛有2ml的5mmol/L磷酸緩衝液的樣品池中，然後加入50μl的0.16mol/L的乙醯膽鹼氯；d)將樣品池置於激發光濾光片和光電管軸線與螢光濾光片和檢測器軸線的正交點上；e)測定樣品池中樣品的反應曲線的斜率，進而計算抑制率；f)然後，根據事先獲得的標準樣品的抑制率-農藥濃度校正曲線，獲得果菜汁液中有機磷和氨基甲酸酯類農藥相當於標準樣品的濃度。
所述的農藥殘留檢測儀，其在步驟c)的磷酸緩衝液中，含有1.6μmol/L螢光探針。
所述的的農藥殘留檢測儀，其所述螢光探針，為2-丁基-6-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯並「de」喹啉-1，3-二酮。
本發明依據以下原理實現有機磷和氨基甲酸脂類農藥可以和膽鹼脂酶活性中心絲氨酸上的羥基結合，使膽鹼脂酶磷醯化或氨基甲醯化，阻止了底物乙醯膽鹼和膽鹼脂酶的結合，從而抑制酶活性，降低酶催化底物反應的速率，從而降低醋酸生成速率，引起pH值變化減小。由於不同pH值下共存螢光探針發出的螢光強度不同，因而pH值變化不同，所引起的螢光強度變化率亦不同，檢測螢光強度變化率，即可間接測定農藥殘留量。
本發明提供的可攜式螢光探針農藥殘留檢測儀利用螢光探針技術檢測果菜中的農藥殘留，因而具有高的有機磷和氨基甲酸酯類農藥的檢測靈敏度，以呋喃丹為標準物質時，其最小檢測限低於5ppb。本發明具有較快的檢測速度，操作方便、檢測靈敏度高、色素等基質幹擾小、可用於現場檢測等優點。
圖1是本發明的儀器結構框圖；圖2是呋喃丹的校正曲線圖。
具體實施例方式
本發明依據的原理是有機磷農藥和氨基甲酸脂類農藥可以和膽鹼脂酶活性中心絲氨酸上的羥基結合，使膽鹼脂酶磷醯化或氨基甲醯化，阻止了底物乙醯膽鹼和膽鹼脂酶的結合，從而抑制酶活性，降低酶催化底物反應的速率，從而降低醋酸生成速率，引起pH值變化減小；由於不同pH值下共存螢光探針發出的螢光強度不同，因而pH值變化不同，所引起的螢光強度變化率亦不同，檢測螢光強度變化率，即可間接測定農藥殘留量。
如圖1所示，本發明的可攜式螢光探針農藥殘留檢測儀，主要由光學單元、檢測與數據處理系統和電源三部分組成。光學單元由光源1、濾光片2和3、檢測器4、光電管8組成。光源1為發光二極體，其光路上依序設有激發光濾光片2和光電管8，在激發光濾光片2和光電管8之間的光路一側，垂直方向設置有螢光濾光片3，螢光濾光片3後，同軸線上設有檢測器4，檢測器4為光電倍增管，檢測器4與放大器5電連接。電源9分別與光源1和檢測器4電連接。
光電管8和放大器5分別與數據處理單元6電連接，數據處理單元6設有顯示器7。
本發明的可攜式螢光探針農藥殘留檢測儀，是通過以下方式實現檢測由光源1(發光二極體)發出的激發光，經過幹涉濾光片——激發光濾光片(395nm)2，進入置有經過處理的樣品液的樣品池(10mm四通螢光池)10。樣品發出530nm的螢光，經過幹涉濾光片——螢光濾光片(530nm)3濾除雜散光後進入檢測器(光電倍增管)4。光電倍增管4的輸出信號，經放大器5後進入數據處理單元6，進而由顯示器7顯示出檢測結果。從樣品池10透射的激發光進入光電管8，其輸出信號也進入數據處理單元6，該信號用於補償電源和光源等信號的波動。電源9提供光源1和檢測器4等所需電壓。
先以某種農藥為標準樣品(如呋喃丹)，配製不同濃度的農藥標準溶液，然後用本發明的可攜式螢光探針農藥殘留檢測儀檢測，根據所測定的標準樣品濃度-抑制率曲線，如圖2所示，來獲得蔬菜和水果等農產品中有機磷和氨基甲酸酯類農藥相當於標準樣品的含量(濃度)。
本發明可攜式螢光探針農藥殘留檢測儀的檢測操作如下1、製作所要檢測農藥的標準樣品濃度-抑制率曲線。
2、溶液配製2.1磷酸緩衝溶液用5mmol/L NaH2PO4和5mmol/L Na2HPO4水溶液配製500ml的5.0mmol/L pH 7.5磷酸緩衝液，內含有12μmol/L MgCl2和45μmol/L NaCl。
2.2螢光探針溶液含1.8mg/ml螢光探針的甲醇(色譜純)溶液，螢光探針為2-丁基-6-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯並「de」喹啉-1，3-二酮。
2.3酶溶液以磷酸緩衝液配製含0.25mg/ml乙醯膽鹼酯酶溶液。
3、操作步驟a)取適量蔬菜和水果，擠出其汁液。用NaOH或HCl水溶液將該汁液的酸鹼值pH值調節至7.5。
b)離心分離，取60μl上層清液加入60μl的0.25mg/ml的乙醯膽鹼酯酶(235U/mg)溶液，混合搖勻，在25℃下避光抑制10min。
c)取60μl上述混合液於盛有2ml的5mmol/l(pH＝7.5)磷酸緩衝液(含有1.6μM螢光探針)的樣品池中，然後加入50μl的0.16mol/L的乙醯膽鹼氯。
d)將樣品池置於激發光濾光片和光電管軸線與螢光濾光片和檢測器軸線的正交點上；
e)測定樣品池中樣品的反應曲線的斜率，進而計算抑制率。
f)然後，根據事先獲得的標準樣品的抑制率-農藥濃度校正曲線，獲得果菜汁液中有機磷和氨基甲酸酯類農藥相當於標準樣品的濃度。
如表1所示，幾種蔬菜和水果的加標實測結果。在各種蔬菜和水果中添加不同濃度的呋喃丹農藥，測定其回收率，％RSD為三次測定結果的相對標準偏差。
表1
權利要求
1.一種可攜式螢光探針農藥殘留檢測儀，由光學單元、檢測與數據處理系統和電源三部分組成，其特徵在於光學單元由光源、濾光片、檢測器、光電管組成；光源所發光的光路上依序設有激發光濾光片和光電管，在激發光濾光片和光電管之間的光路一側，垂直方向設置有螢光濾光片，螢光濾光片後，同軸線上設有檢測器，檢測器與放大器電連接；電源分別與光源和檢測器電連接；光電管和放大器分別與數據處理單元電連接，數據處理單元設有顯示器；樣品池置於激發光濾光片和光電管軸線與螢光濾光片和檢測器軸線的正交點上。
2.如權利要求1所述的農藥殘留檢測儀，其特徵在於工作過程為由光源發出的激發光，經過激發光濾光片，進入置有經過處理的樣品液的樣品池，樣品液中有螢光探針，在激發光的照射下樣品池中的螢光探針發出螢光，經過螢光濾光片濾除雜散光後進入檢測器，檢測器的輸出信號，經放大器後進入數據處理單元，進而由顯示器顯示出檢測結果；從樣品池透射的激發光進入光電管，其輸出信號也進入數據處理單元，該信號用於補償電源和光源信號的波動。
3.如權利要求1或2所述的農藥殘留檢測儀，其特徵在於所述光源為發光二極體，檢測器為光電倍增管，樣品池為四通螢光池。
4.如權利要求1或2所述的農藥殘留檢測儀，其特徵在於所述激發光濾光片為395nm，螢光濾光片為530nm。
5.如權利要求1所述的農藥殘留檢測儀，其特徵在於是利用特殊的螢光探針指示殘留在果菜汁中的有機磷和氨基甲酸酯類農藥抑制膽鹼酯酶活性，而引起的酸鹼值pH變化率不同來間接測定農藥殘留量。
6.如權利要求1所述的農藥殘留檢測儀，其特徵在於檢測前需做下列準備a)製作所要檢測農藥的標準樣品濃度-抑制率曲線；b)配製溶液，包括磷酸緩衝溶液，螢光探針溶液和酶溶液。
7.如權利要求6所述的農藥殘留檢測儀，其特徵在於所述磷酸緩衝溶液配製方法為用5mmol/L NaH2PO4和5mmol/L Na2HPO4水溶液配製500ml的5.0mmol/L、酸鹼值pH 7.5磷酸緩衝液，內含有12μmol/LMgCl2和45μmol/L NaCl；螢光探針溶液配製方法為含1.8mg/ml螢光探針的甲醇溶液；酶溶液配製方法為以磷酸緩衝液配製含0.25mg/ml乙醯膽鹼酯酶溶液。
8.如權利要求1所述的農藥殘留檢測儀，其特徵在於檢測操作如下a)取適量蔬菜和水果，擠出其汁液。用NaOH或HCl水溶液將該汁液的酸鹼值pH值調節至7.5；b)離心分離，取60μl上層清液加入60μl的0.25mg/ml的乙醯膽鹼酯酶溶液，混合搖勻，在25℃下避光抑制10min；c)取60μl上述混合液於盛有2ml的5mmol/L磷酸緩衝液的樣品池中，然後加入50μl的0.16mol/L的乙醯膽鹼氯；d)將樣品池置於激發光濾光片和光電管軸線與螢光濾光片和檢測器軸線的正交點上；e)測定樣品池中樣品反應曲線的斜率，進而計算抑制率；f)然後，根據事先獲得的標準樣品的抑制率-農藥濃度校正曲線，獲得果菜汁液中有機磷和氨基甲酸酯類農藥相當於標準樣品的濃度。
9.如權利要求8所述的的農藥殘留檢測儀，其特徵在於在步驟c)的磷酸緩衝液中，含有1.6μmol/L螢光探針。
10.如權利要求2、5、6、7或9所述的的農藥殘留檢測儀，其特徵在於所述螢光探針，為2-丁基-6-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯並「de」喹啉-1，3-二酮。
全文摘要
本發明可攜式螢光探針農藥殘留檢測儀，涉及微量檢測技術領域，是基於螢光探針技術的用於現場檢測蔬菜和水果中有機磷和氨基甲酸酯類農藥殘留量的儀器。該檢測儀，由光學單元、檢測與數據處理系統和電源三部分組成，其光學單元由光源、濾光片、檢測器、光電管組成；光源所發光的光路上依序設有激發光濾光片和光電管，在激發光濾光片和光電管之間的光路一側，垂直方向設置有螢光濾光片，螢光濾光片後，同軸線上設有檢測器，檢測器與放大器電連接；電源分別與光源和檢測器電連接；光電管和放大器分別與數據處理單元電連接，數據處理單元設有顯示器。本發明最小檢測限優於5ppb，體積小、檢測快、操作方便、靈敏度高、基質幹擾小、可用於現場檢測。
文檔編號G01N1/28GK1727879SQ20041007113
公開日2006年2月1日 申請日期2004年7月29日 優先權日2004年7月29日
發明者陳吉平, 張紀秀, 車迅, 黃威東, 郭榮波 申請人:中國科學院大連化學物理研究所