基于酶-分子印迹聚合物双识别的农药残留传感器的制备及其应用研究

In this proposal, we tend to prepare a sensor based on the combination of enzyme and molecularly imprinted polymer (MIP) for fast and accurate pesticide residue analysis in complicated samples. Molecularly imprinted polymer, which has selective recognition ability, is utilized to reduce interferences from sample matrix. And the direct detection is based on enzyme inhibition method. The substances of this proposal are: preparation of molecularly imprinted membrane (MIM); immobilization of acetylcholinesterase on MIM; mechanism of dual recognition from MIP and acetylcholinesterase; application of the proposed sensor in pesticide residue analysis in agricultural products. The proposed sensor combines the high selectivity of molecular imprinting technique and simpleness of enzyme inhibition method. It can be applied for fast and accurate pesticide residue analysis in complicated samples. The proposed sensor recognizes target analytes with selectivity, leading to less false positive or false negative results with better repeatability and accuracy. The proposed technique enriches the theories of molecule recognition and gives out new idea for rapid pesticide residue analysis.

为了实现复杂样品中农药残留的快速、准确检测，本研究项目拟研制基于酶和分子印迹聚合物双识别的传感器。利用分子印迹聚合物对目标分子的选择性识别能力降低样品基质干扰，利用酶抑制法实现目标物的直接测定。研究内容包括：分子印迹膜的制备；乙酰胆碱酯酶在分子印迹膜上的固定化；分子印迹聚合物和酶双识别的作用机理探讨；传感器在农产品农药残留分析中的应用。 基于酶-分子印迹聚合物双识别的农药残留传感器结合了分子印迹技术的高选择性和酶抑制技术的简便，可实现复杂样品中农药残留的快速、准确检测。传感器选择性识别样品基质中的目标物，减少了酶抑制法假阳性、假阴性现象。提高了方法的重现性和准确度，丰富了分子识别的理论和为农残快速检测提供了新的思路。

基于酶抑制原理的有机磷和氨基甲酸酯类农药残留快速检测方法存在抗干扰性不足，容易出现假阳性/假阴性等问题。本项目结合了分子印迹聚合物的高选择性和酶抑制技术的简便性，将乙酰胆碱酯酶固定化在分子印迹膜上，开展了分别以克百威、涕灭威、敌敌畏、对硫磷为模板分子的分子印迹-酶双识别传感器的研制及其应用研究，实现了蔬菜、水果中农药残留的快速、准确检测。 .(1) 采用表面修饰法，在底材滤纸上固载了分子印迹聚合物，得到分别以克百威、涕灭威、敌敌畏、对硫磷为模板分子的分子印迹膜；采用溶剂挥发的物理固载方法，在洗脱了模板分子的印迹膜上涂覆了乙酰胆碱酯酶，完成4种分子印迹-酶双识别传感器的构建。对传感器进行了扫描电镜、能谱、红外光谱等物理化学性质表征。.(2) 双识别传感器选择性吸附目标农药。通过观察显色的变化，实现农药残留的在线定性检测。研究了双识别传感器的选择性识别能力、抗干扰性、存放稳定性等，建立了农药的快速检测方法。克百威、涕灭威、敌敌畏为模板分子的传感器的检出限均为0.05 mg/kg，对硫磷的为0.50 mg/kg，灵敏度满足中国农残速测国家标准的要求。识别性能研究结果表明，双识别传感器的灵敏度高于非印迹-酶传感器，能选择性识别目标农药及其结构类似物，对阿维菌素、吡虫啉、杀虫双和丙环唑表现出良好的抗干扰能力。传感器具有较好的稳定性，存放1个月后灵敏度无明显变化。.(3) 将传感器应用于小白菜、黄瓜、苹果中目标农药的快速检测。分别将以克百威和敌敌畏为模板分子的双识别传感器与商品化的速测卡进行对比，以液相色谱-串联质谱法验证。本方法的假阳性率和假阴性率均低于商品化农残速测卡，在抗干扰性和准确度方面具有优势。本方法与LC-MS/MS法有较好的符合性，准确度令人满意，适用于实际样品中农药残留的快速定性筛查。本项目丰富了分子识别的理论，为农残快速检测提供了新的思路与技术。