纳米金可视化快速检测五氟磺草胺农药残留研究

In recent years, the colorimetric detection using gold nanoparticles (AuNPs) based on design of unique surface functional visual sensor has aroused more and more attention. Penoxsulam, as a new acetolactate synthase inhibitor herbicide, can be widely used for effective control of several weeds in rice cultivation. However, up to now there are few reports on the colorimetric detection of penoxsulam or other pesticide residues using AuNPs. Development of the colorimetric detection of penoxsulam residue by AuNPs is still a great challenge. In this research, a highly selective and sensitive method is developed for colorimetric detection of penoxsulam residue using AuNPs functionalized with melamine. Considering that penoxsulam has electron withdrawing groups (carbon-fluorine bonds, sulfonyl group, triazole groups) and melamine has electron donating groups (amino groups), we assume that there may be some special hydrogen bonding interactions between penoxsulam and AuNPs functionalized with melamine. Therefore, the presence of the penoxsulam could induce the aggregation of AuNPs through hydrogen-bonding interaction, resulting in a color change from ruby red to royal purple. The distinct change in color and optical properties even could be monitored by naked eyes. The proposed method is convenient, low-cost and highly sensitivity. This work would be helpful for the rapid and on-site detection of penoxsulam or other pesticide residues.

近年来基于表面功能化设计的纳米金可视化检测方法，因其操作简单、灵敏准确以及结果可视等优点，引起了人们越来越多地关注。五氟磺草胺作为水稻田用除草剂中杀草谱最广的农药品种，在全球范围内被广泛使用。然而，迄今为止尚无针对五氟磺草胺或其它农药分子的纳米金可视化检测方法，发展纳米金可视化快速检测农药残留仍然是一个巨大的挑战。本项目拟设计一种纳米金可视化快速检测五氟磺草胺农药残留方法，通过五氟磺草胺中碳氟键、磺酰基、三唑环等典型的吸电子基团与表面修饰三聚氰胺的纳米金粒子上给电子基团氨基之间氢键相互作用，使纳米金的状态从分散变到聚集，同时颜色发生变化，从而实现快速可视化检测。这种方法具有制备简单、成本低廉、容易保存、直观灵敏等优点。成功建立这种新型的纳米金可视化快速检测方法，不但可以为五氟磺草胺农药残留的现场快速检测提供有益的方法参考，并且可为其他农药残留的可视化快速检测提供新的借鉴和思路。

近年来基于表面功能化设计的纳米金可视化检测方法，因其操作简单、灵敏准确以及结果可视等优点，引起了人们越来越多地关注。五氟磺草胺作为水稻田用除草剂中杀草谱最广的农药品种，在全球范围内被广泛使用。然而，迄今为止尚无针对五氟磺草胺或相关农药的纳米金可视化检测方法，发展纳米金可视化快速检测农药残留仍然是一个巨大的挑战。. 本项目利用纳米金具有非常高的摩尔消光系数（大约为10^8—10^10 mol^-1 L cm^-1），以及优越的距离依赖型的光学性质，通过详细研究不同修饰物浓度、pH、加样顺序、反应时间等不同反应条件对方法的检测限、回收率及特异性的影响，建立了一种基于氢键识别作用的纳米金可视化快速检测五氟磺草胺农药残留新方法。同时还建立了五氟磺草胺在稻田水、土壤、稻杆、稻壳和稻谷共5种基质中的样品前处理及色谱定量分析方法，在0.02—5 mg/kg 的添加水平下，五氟磺草胺在上述基质中的平均回收率为71.4%—96.6%，相对标准偏差为1.4%—9.3%，相关定量方法可用于衡量纳米金可视化检测方法的稳定性和准确性。红外光谱结果表明，基于氢键特异性识别原理，建立的纳米金可视化快速检测方法，可以通过五氟磺草胺中碳氟键、磺酰基、三唑环等典型的吸电子基团与修饰三聚氰胺的纳米金表面给电子基团氨基之间的氢键相互作用，使纳米金的状态从分散变到聚集，同时使纳米金溶液的颜色从起初的宝石红色变为蓝紫色，从而实现了五氟磺草胺的肉眼可视化快速检测。该方法检测限低至2.6×10^-10 mol/L，并已成功应用于稻田水等实际样中五氟磺草胺的加标检测。相比传统方法，该方法具有制备简单、成本低廉、容易保存、直观灵敏等优点。本项目建立的新型纳米金可视化快速检测方法不但可以为五氟磺草胺农药残留的现场快速检测提供有益的方法参考，并且通过拓展研究还可为其他农药残留的可视化快速检测提供新的借鉴和思路。