一种喹硫磷农药残留的快速检测方法与流程

1.本发明涉及农药检测技术领域，尤其涉及一种喹硫磷农药残留的快速检测方法。


背景技术：

2.有机磷农药占全球农药使用量近四成，喹硫磷作为有机磷农药中的一种，常用于水稻、茶叶、棉花和柑橘等多种作物的害虫防治。喹硫磷会通过吸入、摄入或皮肤吸收引起中毒，长时间接触会严重影响中枢神经系统。检测喹硫磷农药残留以避免残留量超标对人体健康有重要意义。常用的检测方法有气相色谱法液、液相色谱法，但是由于检测设备昂贵、样品前处理繁琐、测定过程耗时长，这些方法的应用受到限制，难以满足快速检测的需要。
3.专利cn 200910036614.4公开了一种检测二乙氧基硫代磷酸酯类有机磷农药的酶联免疫试剂盒，由盒体、包被了二乙氧基硫代磷酸酯类有机磷农药抗原酶标板、抗二乙氧基硫代磷酸酯类有机磷农药的抗体溶液等制备而成，实际使用中存在难以对喹硫磷进行精确定量分析的问题；专利cn 200410026892.9公开了一种蔬菜有机磷农药残留的分析方法，利用近红外光谱技术筛选和验证找出含磷基团特征吸收峰，建立蔬菜品种的近红外光谱标准数学模型，实际运用中存在设备成本高，维护困难的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所解决的技术问题是：提供一种快速、简便的喹硫磷农药残留检测方法。
5.纳米四氧化三铁颗粒具有良好的过氧化氢催化活性，能够催化分解过氧化氢，反应生成的单氧可以氧化如鲁米诺试剂等发光试剂产生荧光；喹硫磷和纳米四氧化三铁结合会导致其催化性能的下降，进而所产生的荧光强度会呈衰减趋势。依据喹硫磷对纳米四氧化三铁的直接影响下间接导致的相对发光强度变化，可以得到相对发光强度对应的喹硫磷浓度。相比于色谱检测法，使用化学发光分析法检测农药残留的步骤更简单，制样更方便，能够实现快速检测的目的。
6.在长期的生产实践中，发明人发现，由于纳米四氧化三铁的表面能高，制备成溶剂后十分容易聚集成为团状颗粒，进而导致催化活性的降低，并且由于纳米四氧化三铁聚集的随机性，催化活性的变化无法预测，难以与相对发光强度建立联系，因而在实际使用中纳米四氧化三铁实用性差，对操作要求高，难以做到标准化及大规模应用。为解决这一问题，发明人在纳米四氧化三铁表面引入有机框架结构，制备了一种共价有机框架磁性材料以防止聚集，并将所述共价有机框架磁性材料制备的测试试剂应用于喹硫磷农药残留的检测之中。
7.本发明提供了一种喹硫磷农药残留的快速检测方法，包括下述步骤：
8.s1蔬菜样品的取样；
9.s2样品混合液的制备；
10.s3样品提取液的制备；
11.s4样品提取液和辅助试剂通过化学发光分析仪混合、反应、测量、计算，得到结果。
12.优选的，步骤s4中所述辅助试剂为测试试剂，或发光试剂和测试试剂的组合。
13.优选的，所述测试试剂为共价有机框架磁性材料水溶液、纳米铜有机框架复合材料水溶液中的任意一种。
14.本发明提供了一种喹硫磷农药残留的快速检测方法，包括下述步骤：
15.s1取蔬菜样品可食用部分，切块、粉碎，得到待测样品，备用；
16.s2取20～40g步骤s1得到的待测样品和50～100ml有机溶剂混合、匀浆，得到样品混合液，备用；
17.s3步骤s2得到的样品混合液经过过滤、震荡、静置分层，取10～20ml上清液，氮吹去除有机溶剂，再加入10～20ml磷酸盐缓冲溶液复溶，得到样品提取液，备用；
18.s4得到的样品提取液和5～10ml发光试剂、10～15ml测试试剂置于化学发光分析仪，通过化学发光分析仪的微流动注射体系将三者混合、反应，测量得到相对化学发光强度，通过将所得的相对化学发光强度带入相对应的喹硫磷农药相对发光强度和浓度线性回归方程，计算得到样品中喹硫磷农药的残留量。
19.优选的，步骤s2中所述有机溶剂为乙腈、丙酮、乙酸乙酯以质量比(5～8)：(1～3)：1组成的混合物。
20.优选的，步骤s2中所述匀浆的匀浆速率为12000～20000rpm；匀浆时间3～5min。
21.优选的，步骤s3中所述磷酸盐缓冲溶液的浓度为0.01～0.03mol/l。
22.优选的，步骤s4中所述发光试剂为0.4～0.6mmol/l的鲁米诺试剂。
23.优选的，步骤s4中所述化学发光分析仪的负高压为400～600v，所述化学发光微流动注射体系的流速为0.35～0.40ml/min，所述反应的时间为60～90s。
24.优选的，步骤s4中所述测试试剂为2.5～3.5mmol/l的共价有机框架磁性材料水溶液。
25.优选的，所述共价有机框架磁性材料的制备方法为：
26.x1以重量份计，12.5～20份氯化铁溶于750～1000份乙二醇，向氯化铁的乙二醇溶液中加入32～48份醋酸钠，以600～900rpm的搅拌速率混合1～2h，降低搅拌速率至240～480rpm，在180～220℃反应12～18h，冷却至常温，通过外加磁场收集反应固体产物，醇洗3～5次，将醇洗后的反应固体产物溶于400～600份乙醇，加入1.5～3份巯基乙酸，在氮气保护下以90～180rpm的搅拌速率反应8～12h，通过外加磁场收集产物，醇洗3～5次，干燥，得到磁性纳米颗粒，备用；
27.x2以重量份计，12～16份六氯环三磷腈和9～12份三聚氰胺溶于150～200份二甲基亚砜，加入步骤x1得到的磁性纳米颗粒，以550～850w的功率超声处理3～5min，超声频率28～40khz，得到分散液，分散液在125～150℃回流反应24～48h后冷却、过滤、醇洗3～5次、干燥，得到共价有机框架磁性材料。
28.优选的，步骤s4中所述喹硫磷农药相对发光强度和浓度线性回归方程为：
29.①
当5000＜i≤11000，i＝
‑
3148.4c 11287，相关系数为0.9993；
30.②
当2000＜i≤5000，i＝
‑
864.8c 6738，相关系数为0.9987；
31.③
当600＜i≤2000，i＝
‑
316.2c 3744，相关系数为0.9976；
32.式中，i为相对发光强度，c为喹硫磷浓度(μg/ml)。
33.发明人发现，由于喹硫磷的浓度和纳米四氧化三铁的催化活性呈负相关，相对发光强度随着喹硫磷浓度的上升呈下降趋势；在实际的检测使用中，在低喹硫磷浓度下相对发光强度高，容易被设备检测得到，随着喹硫磷浓度的升高，相对发光强度变低，设备收集到的信号变低，容易受到外界干扰，影响测试的精确程度。
34.在此基础上发明人进行了进一步改进，发明人发现，六氯环三磷腈和三聚氰胺制备得到的共价有机框架结构在紫外光照射下本身能够发出荧光，但是在纳米四氧化三铁的存在下，共价有机框架结构会产生荧光猝灭，故发明人将纳米四氧化三铁作为模板剂，在制备了共价有机框架结构后去除纳米四氧化三铁，只留下共价有机框架结构，并与铜离子结合，制备得到纳米铜有机框架复合材料。发明人发现，铜离子附着于共价有机框架结构后产生荧光猝灭，相对发光强度低，当引入喹硫磷后，铜离子和喹硫磷的结合大于和共价有机框架结构的结合，铜离子会脱离共价有机框架结构，进而相对发光强度会随喹硫磷浓度的上升而变大。由于共价有机框架结构较大的比表面积，铜离子的吸附量变多，对喹硫磷浓度变化更为敏感，故采用纳米铜有机框架复合材料制成的测试试剂应用于喹硫磷检测有更宽的检测范围。
35.一种喹硫磷农药残留的快速检测方法，包括下述步骤：
36.s1取蔬菜样品可食用部分，切块、粉碎，得到待测样品，备用；
37.s2取20～40g步骤s1得到的待测样品和50～100ml有机溶剂混合、匀浆，得到样品混合液，备用；
38.s3步骤s2得到的样品混合液经过过滤、震荡、静置分层，取10～20ml上清液，氮吹去除有机溶剂，再加入10～20ml磷酸盐缓冲溶液复溶，得到样品提取液，备用；
39.s4得到的样品提取液和10～15ml测试试剂置于化学发光分析仪，通过化学发光分析仪的微流动注射体系将两者混合、反应，测量得到相对化学发光强度，通过将所得的相对化学发光强度带入相对应的喹硫磷农药相对发光强度和浓度线性回归方程，计算得到样品中喹硫磷农药的残留量。
40.优选的，步骤s2中所述有机溶剂为乙腈、丙酮、乙酸乙酯以质量比(5～8)：(1～3)：1组成的混合物。
41.优选的，步骤s2中所述匀浆的匀浆速率为12000～20000rpm；匀浆时间3～5min。
42.优选的，步骤s3中所述磷酸盐缓冲溶液的浓度为0.01mol/l。
43.优选的，步骤s4中所述化学发光分析仪的负高压为400～600v，所述化学发光微流动注射体系的流速为0.35～0.40ml/min，所述反应的时间为60～90s。
44.优选的，步骤s4中所述测试试剂为浓度为2.5～3.5mmol/l的纳米铜有机框架复合材料水溶液。
45.优选的，所述纳米铜有机框架复合材料的制备方法为：
46.y1以重量份计，12.5～20份氯化铁溶于750～1000份乙二醇，向氯化铁的乙二醇溶液中加入32～48份醋酸钠，以600～900rpm的搅拌速率混合1～2h，降低搅拌速率至240～480rpm，在180～220℃反应12～18h，冷却至常温，通过外加磁场收集反应固体产物，醇洗3～5次，将醇洗后的反应固体产物溶于400～600份乙醇，加入1.5～3份巯基乙酸，在氮气保护下以90～180rpm的搅拌速率反应8～12h，通过外加磁场收集产物，醇洗3～5次，干燥，得
到磁性纳米颗粒，备用；
47.y2以重量份计，12～16份六氯环三磷腈和9～12份三聚氰胺溶于150～200份二甲基亚砜，加入步骤y1得到的磁性纳米颗粒，以550～850w的功率超声处理3～5min，超声频率28～40khz，得到分散液，分散液在125～150℃回流反应24～48h后冷却，冷却后加入50～75份0.1～0.5mol/l的盐酸，以90～180rpm的搅拌速率反应1～2h，过滤、水洗3～5次、醇洗3～5次、干燥，得到共价有机框架材料，备用；
48.y3以重量份计，1～2份硝酸铜溶于150～300份水，加入步骤y2得到的共价有机框架材料，以550～850w的功率超声处理7～15min，超声频率28～40khz，再加入1.5～3份柠檬酸钠，以800～1200rpm的搅拌速率混合1～2h，通过外加磁场收集固体产物，水洗3～5次、醇洗3～5次、干燥，得到纳米铜有机框架复合材料。
49.优选的，步骤s4中所述喹硫磷农药相对发光强度和浓度线性回归方程为：
50.①
当200≤i＜2500，i＝624.7c 140，相关系数为0.9994；
51.②
当2500≤i＜7500，i＝1474.8c
‑
3099，相关系数为0.9987；
52.③
当7500≤i＜13000，i＝712.6c 2351，相关系数为0.9991；
53.式中，i为相对发光强度，c为喹硫磷浓度(μg/ml)。
54.本发明配方中各原料的介绍及作用如下：
55.乙腈：有机物，无色液体，极易挥发，有类似于醚的特殊气味，有优良的溶剂性能，能溶解多种有机、无机和气体物质，本发明中作为溶剂。
56.丙酮：有机物，无色透明液体，有微香气味。易溶于水和甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、吡啶等有机溶剂，本发明中作为溶剂。
57.乙酸乙酯：有机物，能发生醇解、氨解、酯交换、还原等一般酯的共同反应。低毒性，有甜味，浓度较高时有刺激性气味，易挥发，具有优异的溶解性、快干性，用途广泛，是一种重要的有机化工原料和工业溶剂，本发明中作为溶剂。
58.六氯环三磷腈：有机物，由于磷氯键的活泼性，可以使氯很容易被取代，而生成一系列具有特殊性能的磷腈衍生物。是合成各种无卤阻燃剂、耐高温材料的中间体原料。
59.三聚氰胺：有机物，三嗪类含氮杂环有机化合物，被用作化工原料，本发明中用于制备共价有机框架材料。
60.柠檬酸钠：有机化合物，呈无色斜方柱状晶体，在空气中稳定，能溶于水和甘油中，微溶于乙醇。水溶液具有微碱性，本发明作为稳定剂。
61.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以任意组合，即得本发明各较佳实施例。
62.本发明的有益效果：
63.相比现有技术，本发明测试步骤少，操作简单，满足快速检测的要求。
64.相比现有技术，本发明结果分析快捷简便，减少了操作人员因操作不当带来的误差。
65.与现有技术相比，本发明检测范围宽，在满足快速检测的条件下具有良好的精度。
具体实施方式
66.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实
施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
67.本发明对照例及实施例中部分原材料参数如下：
68.乙腈，济南明星化工有限公司，css号：75
‑
05
‑
8；
69.丙酮，上海琨睿国际贸易有限公司，css号：67
‑
64
‑
1；
70.乙酸乙酯，济南铭宇化工有限公司，css号：141
‑
78
‑
6；
71.巯基乙酸，山东艾特新材料有限公司，css号：68
‑
11
‑
1；
72.六氯环三磷腈，山东昌耀新材料有限公司，css号：940
‑
71
‑
6；
73.三聚氰胺，武汉鑫伟烨化工有限公司，css号：108
‑
78
‑
1；
74.柠檬酸钠，济南乐斌化工有限公司，css号：68
‑
04
‑
2。
75.为对比使用本发明方法测试得到的结果和实际值的差别，减小因蔬菜样品中喹硫磷农药残留不同带来的误差，实施例中蔬菜样品以人工配制的浓度为0.5μg/ml、1.5μg/ml、3.0μg/ml、4.5μg/ml、6.0μg/ml、7.5μg/ml、9.0μg/ml的标准喹硫磷水溶液代替，每实施例的方法测试5次，结果取平均值。
76.实施例1
77.一种喹硫磷农药残留的快速检测方法，包括下述步骤：
78.s1配制浓度分别为0.5μg/ml、1.5μg/ml、3.0μg/ml、4.5μg/ml、6.0μg/ml、7.5μg/ml、9.0μg/ml的标准喹硫磷水溶液各50ml，得到待测样品，备用；
79.s2分别取20g步骤s1得到的待测样品和50ml有机溶剂混合、匀浆，得到样品混合液，备用；
80.s3步骤s2得到的样品混合液经过过滤、震荡、静置分层，取15ml上清液，氮吹去除有机溶剂，再加入15ml磷酸盐缓冲溶液复溶，得到样品提取液，备用；
81.s4得到的样品提取液和5ml发光试剂、10ml测试试剂置于化学发光分析仪，通过化学发光分析仪的微流动注射体系将三者混合、反应，测量得到相对化学发光强度，通过将所得的相对化学发光强度带入相对应的喹硫磷农药相对发光强度和浓度线性回归方程，计算得到样品中喹硫磷农药的残留量。
82.步骤s2中所述有机溶剂为乙腈、丙酮、乙酸乙酯以质量比7：2：1组成的混合物。
83.步骤s2中所述匀浆的匀浆速率为16000rpm；匀浆时间3min。
84.步骤s3中所述磷酸盐缓冲溶液的浓度为0.01mol/l。
85.步骤s4中所述发光试剂为浓度为0.4mmol/l的鲁米诺试剂，所述鲁米诺试剂由0.04mmol鲁米诺，碳酸钠5g，浓度为30wt％的过氧化氢水溶液15ml以及余量的水混合并定容至100ml得到。
86.步骤s4中所述化学发光分析仪的负高压为600v，所述化学发光微流动注射体系的流速为0.35ml/min，所述反应的时间为80s。
87.步骤s4中所述测试试剂为浓度为2.5～3.5mmol/l的共价有机框架磁性材料水溶液。
88.所述共价有机框架磁性材料的制备方法为：
89.x1 12.5g氯化铁溶于750g乙二醇，向氯化铁的乙二醇溶液中加入32g份醋酸钠，以600rpm的搅拌速率混合1.5h，降低搅拌速率至240rpm，在180℃反应18h，冷却至常温，通过
外加磁场收集反应固体产物，醇洗3次，将醇洗后的反应固体产物溶于400g乙醇，加入2.5g巯基乙酸，在氮气保护下以180rpm的搅拌速率反应8h，通过外加磁场收集产物，醇洗3次，干燥，得到磁性纳米颗粒，备用；
90.x2 12g六氯环三磷腈和9g三聚氰胺溶于175g二甲基亚砜，加入步骤x1得到的磁性纳米颗粒，以550w的功率超声处理5min，超声频率28khz，得到分散液，分散液在140℃回流反应24h后冷却、过滤、醇洗3次、干燥，得到共价有机框架磁性材料。
91.步骤s4中所述喹硫磷农药相对发光强度和浓度线性回归方程为：
92.①
当5000＜i≤11000，i＝
‑
3148.4c 11287；
93.②
当2000＜i≤5000，i＝
‑
864.8c 6738；
94.③
当600＜i≤2000，i＝
‑
316.2c 3744；
95.式中，i为相对发光强度；c为喹硫磷浓度，单位为μg/ml。
96.表1：实施例1喹硫磷浓度结果与标准喹硫磷水溶液浓度对比表
[0097][0098]
实施例2
[0099]
一种喹硫磷农药残留的快速检测方法，包括下述步骤：
[0100]
s1配制浓度分别为0.5μg/ml、1.5μg/ml、3.0μg/ml、4.5μg/ml、6.0μg/ml、7.5μg/ml、9.0μg/ml的标准喹硫磷水溶液各50ml，得到待测样品，备用；
[0101]
s2分别取20g步骤s1得到的待测样品和50ml有机溶剂混合、匀浆，得到样品混合液，备用；
[0102]
s3步骤s2得到的样品混合液经过过滤、震荡、静置分层，取15ml上清液，氮吹去除有机溶剂，再加入15ml磷酸盐缓冲溶液复溶，得到样品提取液，备用；
[0103]
s4得到的样品提取液和10ml测试试剂置于化学发光分析仪，通过化学发光分析仪的微流动注射体系将两者混合、反应，测量得到相对化学发光强度，通过将所得的相对化学
发光强度带入相对应的喹硫磷农药相对发光强度和浓度线性回归方程，计算得到样品中喹硫磷农药的残留量。
[0104]
步骤s2中所述有机溶剂为乙腈、丙酮、乙酸乙酯以质量比7：2：1组成的混合物。
[0105]
步骤s2中所述匀浆的匀浆速率为16000rpm；匀浆时间3min。
[0106]
步骤s3中所述磷酸盐缓冲溶液的浓度为0.01mol/l。
[0107]
步骤s4中所述化学发光分析仪的负高压为600v，所述化学发光微流动注射体系的流速为0.35ml/min，所述反应的时间为80s。
[0108]
步骤s4中所述测试试剂为浓度为3.5mmol/l的纳米铜有机框架复合材料水溶液。
[0109]
所述纳米铜有机框架复合材料的制备方法为：
[0110]
y1以重量份计，12.5g氯化铁溶于750g乙二醇，向氯化铁的乙二醇溶液中加入32g醋酸钠，以600rpm的搅拌速率混合1.5h，降低搅拌速率至240rpm，在180℃反应18h，冷却至常温，通过外加磁场收集反应固体产物，醇洗3次，将醇洗后的反应固体产物溶于400g乙醇，加入2.5g巯基乙酸，在氮气保护下以180rpm的搅拌速率反应8h，通过外加磁场收集产物，醇洗3次，干燥，得到磁性纳米颗粒，备用；
[0111]
y2以重量份计，12g六氯环三磷腈和9g三聚氰胺溶于175g二甲基亚砜，加入步骤y1得到的磁性纳米颗粒，以550w的功率超声处理5min，超声频率28khz，得到分散液，分散液在140℃回流反应24h后冷却，冷却后加入50g 0.1mol/l的盐酸，以180rpm的搅拌速率反应1.5h，过滤、水洗3次、醇洗3次、干燥，得到共价有机框架材料，备用；
[0112]
y3以重量份计，1.5g硝酸铜溶于200g水，加入步骤y2得到的共价有机框架材料，以550w的功率超声处理7min，超声频率28khz，再加入1.5g柠檬酸钠，以1000rpm的搅拌速率混合1h，通过外加磁场收集固体产物，水洗3次、醇洗3次、干燥，得到纳米铜有机框架复合材料。
[0113]
步骤s4中所述喹硫磷农药相对发光强度和浓度线性回归方程为：
[0114]
①
当200≤i＜2500，i＝624.7c 140，相关系数为0.9994；
[0115]
②
当2500≤i＜7500，i＝1474.8c
‑
3099，相关系数为0.9987；
[0116]
③
当7500≤i＜13000，i＝712.6c 2351，相关系数为0.9991；
[0117]
式中，i为相对发光强度；c为喹硫磷浓度，单位为μg/ml。
[0118]
表2：实施例2喹硫磷浓度结果与标准喹硫磷水溶液浓度对比表
[0119]
[0120][0121]
测试例1
[0122]
对实施例1和实施例2中分别使用的共价有机框架磁性材料、纳米铜有机框架复合材料的比表面积测试参考gs/t 19587
‑
2004《气体吸附set法测定固态物质比表面积》的具体要求进行，测试采用重量法，吸附气体为氮气，氮气纯度不小于99.99％，测试使用jw
‑
sk100型高性能比表面分析仪(北京精微高博科学技术有限公司提供)进行，每组测试5次，结果取平均值，保留三位有效数字。共价有机框架磁性材料、纳米铜有机框架复合材料的比表面积结果见表3。
[0123]
表3：共价有机框架磁性材料、纳米铜有机框架复合材料的比表面积结果表
[0124]
名称比表面积(m2/g)实施例1612实施例2897
[0125]
比表面积越大，能够为与喹硫磷结合的金属离子提供的位点越多，对喹硫磷浓度变化的敏感度越高。通过实施例的对比可以看出，纳米铜有机框架复合材料具有更大的比表面积，其原因可能在于，去除了共价有机框架中的纳米四氧化三铁，内部空间由实心变为空心，导致比表面积增加。
[0126]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。