[发明专利]一种基于磁性纳米晶体酶制剂的芳氧苯氧丙酸酯类除草剂比色检测方法

说明书

本发明公开了一种基于磁性纳米晶体酶制剂的芳氧苯氧丙酸酯类除草剂比色检测方法，通过一步合成法将磁性Fe₃O₄纳米颗粒MNPs、AOPP除草剂水解酶QpeH、乙醇氧化酶AOx同时包埋于ZIF‑8晶体内，制备磁性纳米晶体酶制剂QpeH/AOx@mZIF‑8，将其作为生物酶传感器通过比色法检测环境样品中的AOPP除草剂残留。本发明有效利用了纳米酶MNPs的稳定、简单、低廉的特点，与生物酶(QpeH、AOx)特异性强、活性高的特性相结合制备QpeH/AOx@mZIF‑8多酶系统传感器，有效解决了AOPP除草剂难以准确、快速、实时检测的难题。

技术领域

本发明涉及一种基于磁性纳米晶体酶制剂的芳氧苯氧丙酸酯类除草剂比色检测方法，属于生物酶传感器领域。

背景技术

芳氧苯氧丙酸酯类(AOPP)除草剂是一类广泛使用的防除禾本科杂草的高活性除草剂，主要通过抑制乙酰辅酶A羧化酶来抑制细胞脂肪酸合成，破坏分生组织生长使杂草坏死。AOPP除草剂是一种在禾本科杂草和双子叶作物间有高选择性的新型旱田茎叶处理剂，因其高效、低毒而在我国及世界100多个国家广泛应用。2014年，全球AOPP除草剂销售额约121.7亿美元，占世界除草剂销售总额的4.6％。当前我国市场上销售量最大的三种AOPP除草剂包括精喹禾灵、精恶唑禾草灵和高效氟吡甲禾灵，2010年的销售额分别占该类除草剂总销售量的33.7％。尽管AOPP除草剂的毒性相对较低，但大量研究表明哺乳动物和人体长期接触即使微量的AOPP除草剂残留(10-100μM)也会诱发肝肾损伤，严重威胁人类健康。同时，农产品中AOPP除草剂残留超标也会影响我国农产品在国际市场的竞争力，制约我国农业可持续、稳定发展。

由于AOPP除草剂的结构复杂性和稳定性，环境样品中AOPP除草剂残留的快速检测一直是个世界性难题。目前，AOPP除草剂残留检测高度依赖高效液相色谱(HPLC-MS)和气相色谱(GC-MS)等大型精密仪器。这些检测方法往往耗费时间较长，费用高，操作繁琐且需要复杂的样品处理过程，不适合快速、方便地进行大量样品的实时测定。基于生物大分子的电化学传感器具有简单、低成本和一步式分析的特点，已被应用于复杂环境样品中有机污染物残留检测。已经报道的用于传感器的生物大分子包括DNA、抗体/抗原和酶分子，其中DNA传感器和免疫分子传感器灵敏度和稳定性较低，且制备过程较为复杂，成本较高，而生物酶传感器具有酶分子的高活性和高特异性受到人们越来越多的关注。

发明内容

本发明旨在提供一种基于磁性纳米晶体酶制剂的芳氧苯氧丙酸酯类除草剂比色检测方法，通过一步合成法将MNPs、AOPP除草剂水解酶QpeH、乙醇氧化酶(AOx)同时包埋于ZIF-8(ZIF-8是MOFs中一种常见晶体结构)晶体内，制备磁性纳米晶体酶制剂QpeH/AOx@mZIF-8，将其作为生物酶传感器通过比色法检测环境样品中的AOPP除草剂残留。

在生物酶传感器中，酶分子通常通过不同的方法被固定在工作电极上，而固定化方法和载体的选择对酶催化活性和稳定性有非常重要的影响。金属-有机化合物框架(metal-organic frameworks，MOFs)是一类新型的多孔无机晶体材料，具有孔径大、比表面积高、孔隙率可调节等特点，作为酶固定化载体应用方面吸引了研究者的广泛关注。MOFs可以通过有机组分和金属离子在水溶液中以酶分子为核心自组装成纳米晶体，将一种或多种酶分子同时包埋于晶体内部，形成酶-MOFs晶体复合物。该过程不发生剧烈的化学反应，不会对酶催化活性造成严重影响；另一方面酶分子被包埋于晶体内，避免长期使用过程中酶分子的聚集和泄露。而且MOFs晶体外壳对内部的酶分子能够提供有效保护，可以提高酶的化学和储存稳定性。