1. 研究背景

食品安全是一項需要重點關(guān)注的民生工程。目前，我國的食品安全問題仍以農(nóng)獸藥殘留、致病菌、非法添加劑等為主。其中，農(nóng)藥殘留因其廣泛性、多樣性備受關(guān)注。全世界開發(fā)的農(nóng)藥種類（有效成分）有1500 種以上，按其化學(xué)成分可分為有機磷類、有機氯類、擬除蟲菊酯類、氨基甲酸酯類、苯氧乙酸類、有機錫類等。農(nóng)藥使用不當(dāng)?shù)仍虺３Ｔ斐赊r(nóng)藥殘留超標(biāo)，而農(nóng)藥殘留對人體健康危害巨大，會造成急性中毒或慢性中毒，降低人體免疫力、可致癌、致畸和致突變，甚至造成個體死亡，而且還會影響農(nóng)產(chǎn)品的對外貿(mào)易，也會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

目前，農(nóng)藥殘留的檢測主要分為以下幾種：（1）儀器分析方法，包括液相色譜儀、氣相色譜法等，這些方法精密度高，但儀器昂貴；（2）免疫分析方法，包括酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）、膠體金免疫層析法等，ELISA方法檢測通量高，但需要多步操作和洗滌，膠體金免疫層析法簡單易操作，但靈敏度不足。這些方法均不能滿足食品中痕量農(nóng)藥殘留的快速靈敏檢測。因此，迫切建立一種快速、靈敏、簡便的農(nóng)藥殘留檢測方法用于保障食品安全。

基于此需求，陳翊平教授課題組將啶蟲脒農(nóng)藥的酶抑制特性與順磁離子轉(zhuǎn)化體系相結(jié)合，構(gòu)建了一種一步混合的雙酶介導(dǎo)Fe2+/Fe3+磁弛豫傳感器，并將其用于果蔬樣品中啶蟲脒的快速高靈敏檢測。

2. 相關(guān)研究工作：雙酶介導(dǎo)的Fe2+/Fe3+磁弛豫傳感器的構(gòu)建及其在農(nóng)藥檢測中的應(yīng)用

（1）研究方法

本工作基于農(nóng)藥啶蟲脒的酶抑制特性構(gòu)建了雙酶介導(dǎo)的Fe2+/Fe3+磁弛豫傳感體系。乙酰膽堿酯酶（AChE） 底物氯化乙酰膽堿（ACh）生成膽堿，膽堿進而被膽堿氧化酶（CHO）催化生成過氧化氫，而過氧化氫可以誘導(dǎo)Fe2+/Fe3+的轉(zhuǎn)化，進而引起橫向弛豫時間（T2）的變化。在該方法中，啶蟲脒能夠抑制乙酰膽堿酯酶（AChE）的活性，切斷催化反應(yīng)，從而減少膽堿和過氧化氫的產(chǎn)生。而過氧化氫的減少，則會降低Fe2+/Fe3+的轉(zhuǎn)化程度，進而影響磁信號。因此，可以建立磁信號與啶蟲脒的相關(guān)性關(guān)系（圖1）。該傳感器具有快速、穩(wěn)定、靈敏等優(yōu)點，可歸結(jié)于兩個因素：（1）水溶液中的Fe2+/Fe3+均勻穩(wěn)定，信號輸出穩(wěn)定靈敏；（2）雙酶介導(dǎo)的Fe2+/Fe3+轉(zhuǎn)化的級聯(lián)反應(yīng)只需要“一步混合”，提高了檢測效率和靈敏度。

（2）實驗結(jié)果

本工作首先通過過氧化氫試紙條、高錳酸鉀氧化還原顯色和紫外光譜掃描驗證了Fe2+/Fe3+價態(tài)轉(zhuǎn)化和雙酶介導(dǎo)的H2O2生成體系的可行性（圖2）。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于Fe2+/Fe3+價態(tài)轉(zhuǎn)化的磁弛豫生物傳感器，并對氯化乙酰膽堿、乙酰膽堿酯酶和Fe2+的濃度進行了優(yōu)化（圖3）。本工作進一步對啶蟲脒進行了檢測，并與分光光度法和傳統(tǒng)酶抑制法進行了比較。實驗結(jié)果表明，F(xiàn)e2+-T2磁弛豫傳感器檢測啶蟲脒的靈敏度是分光光度法的180倍，是傳統(tǒng)酶抑制法的335倍（圖4）。因此，該傳感器在農(nóng)藥殘留檢測方面具有良好的分析性能和應(yīng)用潛力。

（3）論文相關(guān)信息

本工作發(fā)表于Journal of Hazardous Materials雜志上（Journal of Hazardous Materials, 2021, 403, 123619, IF=9.0）。

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相關(guān)鏈接：擬除蟲菊酯，苯氧乙酸，液相色譜儀，乙酰膽堿酯酶，高錳酸鉀