基于碳量子點熒光技術快速測定果汁中的汞離子和有機磷農(nóng)藥殘留.pdf

1、汞和農(nóng)藥污染是影響食品安全的重要因素。由于汞污染物具有多源性、隱蔽性、積蓄性、難以恢復性和污染后果的嚴重性，已成為全球環(huán)境化學研究的重大問題之一。汞在人體內(nèi)具有蓄積性，半衰期長的特點，能產(chǎn)生急性和慢性毒性反應，并且還具有致畸、致癌和致突變的三致作用。有機磷農(nóng)藥是農(nóng)藥急性中毒的主要原因之一，也是目前水果、蔬菜中農(nóng)藥殘留的重點檢測品種。有機磷還可以引起慢性中毒，長期接觸或食用含有農(nóng)藥殘留的食品，可使農(nóng)藥在體內(nèi)不斷蓄積，造成生理障礙，而且能影

2、響生殖系統(tǒng)，引起胎兒畸形。部分農(nóng)藥具有明顯的致癌性、致畸性、致突變性。隨著健康意識和環(huán)保意識的增強，汞和農(nóng)藥殘留分析技術的研究受到了高度重視。熒光分析法具有設備簡單、價格低、分析靈敏度高、選擇性強和使用簡便等特點，一直是分析檢測方法發(fā)展的熱點。本論文基于碳量子點構建了一種汞離子的熒光傳感器，構建了兩種有機磷的熒光傳感器，對汞離子和有機磷農(nóng)藥殘留的檢測進行了研究，主要分為以下三個方面:
　　1、以富含角蛋白的頭發(fā)為碳源制備了氮摻雜碳

3、量子點，基于碳量子點與汞離子之間的電荷轉(zhuǎn)移構建了一種新型的汞離子熒光傳感器。氮摻雜碳量子點是以頭發(fā)為原料在無試劑添加的水熱條件下制備，用透射電鏡、高分辨透射電鏡、紅外光譜、X射線光電能譜、紫外可見吸收光譜和熒光光譜對其進行了系統(tǒng)的表征。結果表明制備的量子點表面富含羥基、羧基等親水基團，所以具有很高的穩(wěn)定性。該量子點熒光產(chǎn)率高達24.8％。在最優(yōu)條件下，熒光猝滅效率與汞離子的濃度在0.002-0.02mg/kg范圍成線性關系，檢測限為0.

4、0007mg/kg(S/N=3)，低于我國出入境檢驗檢疫行業(yè)標準規(guī)定的果汁中汞含量最高檢出限(SN/T06-2007，0.01mg/kg)。采用標準加入法測定了果汁中的汞離子，平均回收率在103％到104％之間，相對標準偏差在3.5％到4.9％之間，該方法與GB/T5009.17-2003相比，回收率和相對標準偏差接近，但是檢測速度快、檢測限較高，另外，本方法的檢測的是汞離子，GB/T5009.17-2003法檢測的是總汞。
　　

5、2、以有機磷化合物對乙酰膽堿酯酶的抑制作用為基礎構建了一種快速篩查有機磷農(nóng)藥污染的果汁的新方法。以富含角蛋白的羽毛為碳源，制備了一種碳量子點，該碳量子點的熒光能被銅離子選擇性的猝滅。乙酰膽堿酯酶能催化氯化乙酰膽堿水解產(chǎn)生硫代膽堿，硫代膽堿與銅離子發(fā)生氧化還原反應而使碳量子點熒光恢復，如同時存在敵敵畏，敵敵畏對乙酰膽堿酯酶產(chǎn)生抑制作用，而使碳量子點熒光猝滅，以此構建了一種新型的敵敵畏熒光傳感器。以透射電鏡、高分辨透射電鏡、紅外光譜、X射線

6、光電能譜、紫外可見吸收光譜和熒光等對碳量子點進行了表征。表明制備的碳量子點表面富含羥基、羧基等親水基團，具有很高的穩(wěn)定性。碳量子點的熒光產(chǎn)率可達11.6％。在最優(yōu)條件下，當敵敵畏濃度在0.0013-0.088mg/kg范圍內(nèi)時，乙酰膽堿酯酶抑制率與濃度的對數(shù)成線性關系，檢測限為8.4×10-4mg/kg，低于歐盟農(nóng)藥數(shù)據(jù)庫和美國農(nóng)業(yè)部門規(guī)定的敵敵畏的最大殘留量(0.01 mg/kg)。該方法用于果汁樣品中農(nóng)藥的檢測，與GBT19649-

7、2006法相比，回收率和相對標準偏差接近。該方法與GBT19649-2006法相比優(yōu)點是預處理簡單，檢測限較低，但是測定的是農(nóng)藥的總量，不能得到某種農(nóng)藥的濃度。該方法可以用于初步篩查果汁樣品中對乙酰膽堿酯酶有抑制作用的有機磷農(nóng)藥是否超標。
　　3、以有機磷化合物對酪氨酸酶的抑制作用為基礎構建了一種快速篩查有機磷農(nóng)藥污染的果汁的新方法。以檸檬酸為碳源，酪氨酸甲酯為修飾劑水熱法制備了酪氨酸甲酯功能化的碳量子點。以透射電鏡、高分辨透射電

8、鏡、紅外光譜、X射線光電能譜、紫外可見吸收光譜和熒光等對制備的量子點進行了表征，結果表明碳量子點表面含有酪氨酸甲酯官能團，達到了設計的目標。在酪氨酸酶的作用下，碳量子點表面的酪氨酸甲酯能夠被氧氣氧化生成醌式結構，醌式結構作為電子受體能夠猝滅碳量子點的熒光，由此基于甲基對硫磷對酪氨酸酶的抑制作用構建了一種新型的甲基對硫磷熒光傳感器。該功能化的碳量子點在一鍋內(nèi)將制備與功能化一步完成，簡化了制備方法。在最優(yōu)條件下，當甲基對硫磷濃度在0.000

9、026-26mg/kg范圍內(nèi)時，酪氨酸酶抑制率與濃度的對數(shù)成線性關系，檢測限為1.3×10-5mg/kg。由于甲基對硫磷禁止使用在農(nóng)產(chǎn)品上。所以將該檢測限與其他有機磷農(nóng)藥的最高殘留量(0.01mg/kg)進行了對比。該方法用于果汁實際樣品中農(nóng)藥的檢測，與GBT19649-2006法相比，回收率和相對標準偏差接近。該方法與GBT19649-2006法相比預處理簡單，檢測限低，但是測定的是農(nóng)藥的總量，不能得到某種農(nóng)藥的濃度。該方法可以用于初