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酶抑制法在农残检测中的使用原理

2019.9.11

在用农残仪检测的几种体系都是基于酶的抑制作用,利用这种原理制成的生物传感器存在一些缺陷,环境中的其它因素也会造成酶活性的丧失,从而造成假阳性的检测结果。其不可逆性也造成了生物传感器无法多次使用,而使用有机磷水解酶制备的生物传感器可以克服上述缺点。


有机磷水解酶能催化水解有机磷农药(P-O 和 P-S )。其反应机理如下:代表氧原子或硫原子,是烷氧基,R’是烷氧基或苯基,是苯氧基,巯基,氰基或卤素原子。根据上面原理可以分别设计成电位型或电流型传感器。有机磷农药在有机磷水解酶的作用下生成了酚和酸,酸又会电离产生氢离子,产生氢离子的浓度和有机磷农药的浓度具有相关性,这构成了制作电位型酶电极的基础。将含有机磷水解酶的牛血清白蛋白与戊二醛混合溶液铺展在 pH 电极表面,干燥形成交联的酶层,用渗析膜包裹住酶层形成酶电极,测定对氧磷、对硫磷的检出限为 2 μmol/L。这类有机磷水解酶电位型生物传感器制备简单快速,选择性好,是在线检测和解毒过程控制的理想分析工具。如果产生的酚具有电化学活性,则可以设计成为电流型酶电极。


曾经加拿大的 教授利用细胞膜表面表达有机磷水解酶的重组微生物制备电流型生物传感器,用于神经性毒剂的检测。其反应原理为:


有机磷水解酶


该反应能够检测到 0.2 μmol/L 对硝基磷酯,1 μmol/L 甲基对硫磷。这种方法利用了酶的催化作用,而不是利用酶的抑制作用,简单快速,适合在线检测。酶抑制技术最初应用于临床医学分析,该技术用于农药残留检测始于 20 世纪 50 年代。酶抑制法是模拟生物的中毒机理,利用有机磷、氨基甲酸酯类农药专一性地抑制生物中枢和周围神经系统中胆碱酯酶活性其反应原理为:

有机磷水解酶2

造成神经传导介质胆碱积累而影响正常传导使生物中毒的原理来检测该类农药残留毒性的一种快速筛选检测方法酶抑制法大体可分为肉眼观察法(酶片法、试纸法、速测卡法)、目视比色法(检测箱法、酸碱指示剂法、试剂盒法)、pH 计测量法、生物传感器法(光导纤维酶传感器法、电化学酶传感器法)及光度法(酶催化动力学光度法或速测仪法)。其中,关于用生物传感器法进行农药残留快速检测,大致可分为两类。一类是光导纤维酶传感器法。  


总之,酶抑制法尽管存在着酶在常温下不易稳定保存及不能对具体农药进行准确定量等技术难题,但对大多数有机磷和氨基甲酸酯类农药具有操作简单、检测快速、灵敏度高、还需要先进的仪器设备、受外界干扰因素少、测定方法易于掌握、结果较稳定等优点愈加受到关注,该方法特别适于现场检测及大量样品筛选,克服了色谱法分析时间长的缺点,具有较好的应用前景。


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