用于有机磷农药残留快速检测的酶法量热式流动注射分析检测仪

　　1　引　　言

　　有机磷农药在农业生产中被广泛使用,它具有较高的急性毒性,对环境和人类健康会造成较大的危害[1～2]。因此,对有机磷农药残留的检测研究具有重要的现实意义。国内外现有广泛采用的农药检测方法,像色谱法,灵敏度高,但耗时长、费用高、需专业人士操作分析,不适合在现场使用;分光光度法作为酶分析的重要方法,较多地应用到农药检测中。但是普通分光光度计对工作环境要求较高,不能完全满足实际需要。量热法直观、可靠、不受浑浊和颜色的影响,对于蔬菜和水果农药残留的检测,得到透明样液极其困难,尤其适用,虽然缺乏选择性,但可以通过结合具有特异性的酶反应来克服。

　　酶抑制技术常被用在农药检测中[3～4]。酶促反应过程伴随着热效应的产生,微热量技术已广泛应用到研究酶促反应动力学上[5～7]。所以,可以采用酶抑制量热方法来检测农药残留,利用有机磷农药能抑制酶的活性;而酶被抑制的程度通过量热方法来测定,从而得到农药残留浓度[8]。

　　酶法检测有机磷农药残留可以采用胆碱酯酶、植物酶等,但前者需从血清中提取,价格昂贵。使用廉价的小麦酶代替,并进行了固定化,已取得较好的效果[9～10]。采用乙酸-α-萘酯作为底物,酶对其进行催化,发生水解反应,生成水解热;当有农药时,酶被抑制,水解热相应减少。水解反应原理为:乙酸-α-萘酯+水酶萘酚+乙酸+热量变化流动注射分析(FIA)方法[11]实现了分析的自动化。基于此分析方法,建立一种可控温的、流动可控制的、可以自动存储打印数据的适用于有机磷农药残留快速检测的量热分析仪器。

　　2　仪器结构与原理

　　2.1　系统流路与结构

　　如图1所示,仪器主要由流动注射分析系统、固定化酶柱和数据检测部分组成。两个蠕动泵的流量均设定在1mL/min,处理好的样液被磷酸盐缓冲液(pH=6.5,0.025mol/L)带入,底物通过六通阀定量注入。反应混合液经三通分样器分成两路,两回路的结构参数完全一致,杜绝了流动干扰。半导体恒温器将反应混合液的温度稳定在酶最佳反应温度上,以获得良好的响应信号和重现性。恒温的反应混合液同时流过酶柱和参考柱,然后作为废液排出。参考柱的引入消除了外来干扰和其他热效应,它与酶柱完全相同,并放置同批固定化酶,但酶已人工钝化、失效。反应热经量热传感器转化为电信号输出,然后通过数据模块采集并由微机进行处理。为减少环境干扰的影响,酶柱和量热传感器与外界绝热.

　　2.2　仪器工作原理

　　仪器工作原理如图2所示。为了减少干扰,仪器的电源分为4路。其中两路直接给微机和蠕动泵供电,第三路为低电压大电流和控温电路直流电源,给半导体恒温器供电。第四路为24V直流电源,作为研华公司4520和4018模块的电源。