Food Chemistry丨华南理工大学娄文勇研究团队在有机磷农药残留分析方面取得重要进展

展源 2023-09-04

●近日，华南理工大学食品科学与工程学院娄文勇教授和宗敏华教授课题组在有机磷农药残留分析方面取得重要进展，设计制备了一种基于金属-有机框架的比色和比率荧光双模式传感平台，实现对食品中有机磷农药残留的高效定量检测，对于保障食品健康安全具有重要意义。相关研究成果以“A dual-mode sensing platform based on metal-organic framework for colorimetric and ratiometric fluorescent detection of organophosphorus pesticide”为题发表在国际顶级期刊《Food Chemistry》（中科院SCI一区，IF=8.8，top）上。华南理工大学娄文勇教授和吴晓玲副教授为论文的共同通讯作者，华南理工大学博士研究生刘姝利为论文第一作者。上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。

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成果介绍

农药的使用在保障农作物产量方面发挥了重要作用，但其长期大量的使用不仅容易使病虫害产生耐药性，同时农药残留也会不断累积进入生态系统，对环境和人类生命安全造成了巨大威胁。因此，发展绿色环保、准确可靠的农药残留检测方法是国家实施农产品质量监管的重要技术支撑，对于保障国民健康安全具有重要战略意义。

目前，国家标准中规定色谱检测法为农药残留检测的标准方法。传统的仪器检测技术存在许多缺点，例如使用昂贵的仪器、检测成本高、检测时间长，前处理过程比较复杂，不能实现现场和高通量快速检测，同时样品检测过程中，会耗费大量的有机溶剂，污染环境，以及对训练有素的人员的要求。因此，发展快速、低成本、特异性强、灵敏度高的农药检测新方法具有非常重要的意义。

尽管用于农药检测的酶传感器取得了很大进展，但天然酶的固有脆弱性和单模式信号可能导致的错误结果阻碍了其广泛应用。新一代的人工酶“纳米酶”是一种具有类酶活性的功能性纳米材料，可以催化由天然酶促进的生化反应，与天然酶相比具有显著的优势，例如制备方法简单，成本低，稳定性高，因此，纳米酶逐渐替代生物酶，成为相关传感器的重要敏感材料，在生化分析领域得到了越来越多的应用。

【文章要点】

鉴于此，团队报道了一种以金属-有机框架(MOF)NH₂-CuBDC为传感元件的新型有机磷农药双模式传感器。双功能纳米酶NH₂-CuBDC具有优良的过氧化物酶样活性，可催化无色TMB氧化为蓝色产物oxTMB。此外，NH2-CuBDC具有有机配体引起的固有荧光性质，并能触发OPD氧化为荧光DAP，由于内滤效应IFE，DAP对NH₂-CuBDC有猝灭作用。将有机磷农药OPs诱导的乙酰胆碱酯酶活性抑制与NH₂-CuBDC相结合，获得的传感平台应用于毒死蜱的比色和比率荧光检测。

与以往报道的毒死蜱传感器相比，该传感器具有出色的灵敏度和选择性，在比色和荧光模式下的检出限(LOD, S/N = 3)分别为1.57 ng/mL和2.33 ng/mL，其他物种对毒死蜱分析无明显干扰。该传感器已成功应用于实际样品中毒死蜱的检测，具有良好的准确度和重现性，在环境和农业中有机磷农药的实际分析中具有广阔的应用前景。

综上所述，这项工作开发了一种简单、快速、方便、可靠、经济的比色和比率荧光传感农药检测策略。此外，本工作有望为开发多功能纳米酶和集成多模式传感平台提供新的见解。

【图文赏析】