基于镍_铜双金属有机骨架@...制备新型酶传感器检测敌敌畏_王静静.pdf

298 食 品 科 技FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食品安全与检测2023年 第48卷 第04期收稿日期：2022-11-19基金项目：2020年度河南省高等职业学校青年骨干教师培养计划项目(2020GZGG113)。作者简介：王静静(1990)，女，河南周口人，硕士研究生，讲师，研究方向为食品营养与检测。王静静，居仪焰(长垣烹饪职业技术学院食品学院，河南 新乡 453400)摘要：构建镍/铜双金属有机骨架纳米金新型纳米复合材料(Nickel/copper bimetallic organic skeletonnano gold，Ni/Cu-MOFAu)/离子液体/玻碳电极(Glassy carbon electrode，GCE)酶传感器检测敌敌畏。制备Ni/Cu-MOFAu，并复合离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(1-Butyl-3-methylimidazole hexafluorophosphate，MBIMPF6)构建Ni/Cu-MOFAu/MBIMPF6/GCE传感器，并对传感器的修饰材料比例、抑制时间等工作条件进行优化，确定传感器的最佳工作条件为MBIMPF6与Ni/Cu-MOFAu的比1.5:1000、修饰量5.0 L、抑制时间5 min。在最优试验条件下，敌敌畏浓度与其对传感器抑制率的负对数在2.010111.0105 g/L范围内呈线性关系，检出限为(按抑制率10%计算)1.64521011 g/L。该传感器对常见共存干扰物有很好的抗干扰能力且再生性良好。该传感器简单、便捷、灵敏度高且成本低廉，在有机磷类农药的快速定量分析方面具有较大的使用价值。关键词：纳米材料；双金属；有机骨架；酶传感器；敌敌畏中图分类号：TS 207.3 文献标志码：A 文章编号：1005-9989(2023)04-0298-07Detection of Dichlorvosbased on Ni/Cu-MOFAu/Ionic Liquid A Novel Enzyme SensorWANG Jingjing,JU Yiyan(Food College,Changyuan Culinary Vocational and Technical College,Xinxiang 453400,China)Abstract:Ni/Cu-MOFAu/ionic liquid/GCE enzyme sensor was constructed for detecting dichlorvos.A new nanocomposite nickel/copper bimetallic organic skeletonnano gold was prepared and the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazole hexafluorophosphate(MBIMPF6)was compounded with it to construct Ni/Cu-MOFAu/MBIMPF6/GCE sensor for detecting the organophosphorus pesticide dichlorvos.The optimal working conditions of the sensor were determined by optimizing the modification materials 基于镍/铜双金属有机骨架纳米金纳米复合材料/离子液体制备新型酶传感器检测敌敌畏DOI:10.13684/ki.spkj.2023.04.040 299 食 品 科 技FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食品安全与检测2023年 第48卷 第04期0 引言敌敌畏是有机磷农药的一种1，由于具有广谱、高效及残效期短等优点在农业生产中被广泛应用2-3。调查显示，敌敌畏在使用过程中，存在过度使用及使用不当的现象，对人们的健康有很大的威胁4-5。目前关于敌敌畏等有机磷农药的检测方法主要有气相色谱法6、高效液相色谱法7及电化学分析法等8。与传统的色谱法等相比，电化学分析法由于具有设备体积小、操作简单、成本低等优势克服了传统分析法的不足9，因此在敌敌畏等有机磷类农药的快速现场定量分析方面存在较大潜力。在电化学分析法中酶抑制法由于具有特异性强、灵敏度高等优点备受关注，但由于酶分子为高分子蛋白质，其本身阻抗较大10，因此在酶传感器的制备中往往需要引入纳米材料来提高其灵敏度。常用的纳米材料有碳基制纳米材料、金属纳米材料及过渡金属纳米材料等11-12。这些常见的纳米修饰材料虽然能有效提高传感器的灵敏度，但也存在分散性差，吸附性、电化学反应位点有限及生物相容性差等弊端。金属有机骨架(Metal-organic framework，MOF)由于具有高比表面积、空隙结构可调节、丰富的金属反应位点等优势13，在电催化电化学传感器的制备方面具有较大的应用潜力14。与单一MOF相比，双MOF由于引入了不同的不饱和金属离子，金属中心之间能够发挥良好的协同效应，这使得双MOF比单MOF具有更高的反应活性。此外，由于双金属MOF的金属活性位点更丰富能够促进双MOF内的电子转移，这使得它具有更好的导电性15。Cu-MOF作为MOF的一种，具有良好的化学稳定性和生物相容性，此外，Ni-MOF不仅具有化学稳定性好的特点而且还具有良好的电催化活性16。离子液体是一种全部由离子组成的液体或有机熔融盐，具有电势窗口宽、导电性和化学稳定性好等特点，可以作为修饰黏合剂和导电材料17。因此，本研究利用Cu-MOF和Ni-MOF的优良特性，制备Ni/Cu-MOF双金属有机骨架，同时采用盐酸羟胺还原法在Ni/Cu-MOF上负载纳米金(Gold nanoparticles，Au)，制备一种新型的Ni/Cu-MOFAu，采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(1-Butyl-3-methylimidazole hexafluorophosphate，MBIMPF6)为黏合剂将AChE固定在Ni/Cu-MOFAu上，构建一种具有良好生物相容性、高反应位点且价格相对低廉的新型电化学传感器对敌敌畏进行快速检测分析，为敌敌畏的快速检测提供了一种新方案。1 材料与方法1.1 材料与试剂氯金酸：分析纯，凯码生化(天津)有限公司；C3389乙酰胆碱酯酶、氯化乙酰胆碱：分析纯，美国Sigma-Aldrich公司；敌敌畏：优级纯，中国食品药品检定研究所；醋酸铜、硝酸镍：分析纯，天津市北辰方正试剂厂。1.2 仪器与设备JSM-IT200扫描电子显微镜、JEM-2100高分辨透射电镜：日本电子株式会社；CHI-660E电化学工作站：上海辰华仪器有限公司；TG12M型离心机：湖南凯达科学仪器有限公司。1.3 试验方法1.3.1 Ni/Cu-MOFAu/MBIMPF6的制备Ni/Cu-MOF的制备：称取100 mg的醋酸铜和50 mg的硝酸镍粉末于100 mL锥形瓶中，向其中加入15 mL的N,N-二甲基甲酰胺和10 mL的乙腈溶液，标记为溶液A；取100 mg的对苯二甲酸于50 mL锥形瓶中，向其中加入15 mL的N,N-二甲基甲and the inhibition time and the best working conditions were the ratio of MBIMPF6 and Ni/Cu-MOFAu was 1.5:1000,the amount of modification was 5.0 L,the inhibition time was 5 min.Under the optimal experimental conditions,the negative logarithm of dichlorvos concentration and its inhibition rate to the sensor was linear relationship between 2.01011 g/L and 1.0105 g/L,and the detection limit was 1.64521011 g/L(calculated by the inhibition rate of 10%).The sensor had good anti-interference ability common coexisting interferences and good reproducibility.The sensor was simple,convenient,sensitive and low-cost,which had great application value in the rapid quantitative analysis of organophosphorus pesticides.Key words:nanometer material;bimetallic;organic skeleton;enzyme sensors;dichlorvos 300 食 品 科 技FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY食品安全与检测2023年 第48卷 第04期酰胺和10 mL的乙腈溶液，标记为溶液B；将溶液A缓慢地加入到溶液B中，1500 r/min条件下搅拌5 min，随后将混合液于45 下静置24 h进行老化，最后于8000 r/min下离心，将离心产物分别用超纯水和无水乙醇进行洗涤后于65 条件下干燥，即得Ni/Cu-MOF，备用18。Ni/Cu-MOFAu的制备：取50 mg制备好的Ni/Cu-MOF，然后向其中加入25 mL超纯水，超声分散均匀备用。参照WEI M等19采用盐酸羟胺还原法制备Ni/Cu-MOFAu，备用。Ni/Cu-MOFAu/MBIMPF6的制备：称取10 mg制备好的Ni/Cu-MOFAu于玻璃瓶中，然后向其中加入10 mL的超纯水，超声5 min，配制成1.0 mg/mL的分散液，备用。用移液枪吸取1.5 L的MBIMPF6加入到1.0 mL Ni/Cu-MOFAu的分散液中，超声分散均匀，即得Ni/Cu-MOFAu/MBIMPF6，备用。1.3.2 Ni/Cu-MOFAu/MBIMPF6/GCE的制备 GCE用800目砂纸打磨后，用0.05 m的氧化铝粉抛光至镜面，然后分别用无水乙醇、超纯水超声清洗，常温条件下自然干燥20，准确吸取5.0 L的Ni/Cu-MOFAu/MBIMPF6分散液(1.0 mg/mL)均匀涂布在GCE表面，室温干燥，得Ni/Cu-MOFAu/MBIMPF6/GCE，备用。准确吸取4.0 L的AChE(0.1 U/L)和2.0 L的牛血清蛋白溶液(w/v=1.0%)于200 L离心管中，超声分散1 min，然后吸取4.0 L的混合液均匀滴加在Ni/Cu-MOFAu/MBIMPF6/GCE表面，4 下自然干燥，即得AChE/Ni/Cu-MOFAu/MBIMPF6/GCE传感器。1.4 样品处理以本地生菜为检测对象，参照金华丽等21对菠菜的处理方法对本地生菜进行处理。称取本地生菜5.0 g，用捣碎机捣碎，然后转移至洁净的表面皿中吸取100 L 1.0104 g/L敌敌畏标准溶液，均匀地喷撒在准备好的样品上，盖上保鲜膜，在4 冰箱中放置2 h，然后用丙酮萃取过滤并用100 mL容量瓶定容，取一定量上述溶液于PBS缓冲液中分别制备不同浓度的敌敌畏待检样品，对其进行定量分析。2 结果与分析2.1 Ni/Cu-MOF和Ni/Cu-MOFAu的形貌表征采用扫描电子显微镜(Scanning electron m i c r o s c o p y，S E M)和 透 射 电 子 显 微 镜(Transmission electron microscopy，TEM)对制备好的Ni/Cu-MOF和Ni/Cu-MOFAu进行形貌表征，其结果如图