基于表面增强拉曼光谱快速评估水果中的农药残留

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jonnykang001
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随着全球粮食需求的不断增长,人们采取各种农用化学品保护农作物免受昆虫、害虫和各种真菌病害的侵害,但是,农用化学品的不当应用也导致了严重的公共健康问题。为了确保农产品的安全,研究人员已在全球范围内对农产品进行农药残留的监测。传统的农产品农药残留检测方法存在操作复杂、耗时长、样品制备周期长等问题,表面增强拉曼光谱(SERS)作为一种快速、灵敏、可靠和无损的分析技术,为农产品农药残留的快速检测提供了新的途径。论文构建了多种用于增强拉曼信号的SERS纳米基底,探索了SERS基底的功能修饰方法,评估了苹果和梨等果实提取物中的多种农药残留的SERS检测方法,对保障农产品安全和人民群众身体安全有重要意义。辛硫醇(OCT)功能化双金属核壳纳米的SERS基底用于苹果和梨果实提取物中的福美锌残留的检测研究。制备了辛硫醇(OCT)功能化双金属核壳纳米的SERS基底,通过分析高倍TEM图像、HAADF-STEM-EDS元素图及其叠加图像,证实了制备的双金属核壳基底的平均核心尺寸为28 nm(金)的Au@Ag NPs和5.5 nm壳厚度(银),采集的基底拉曼光谱信号也表明核壳纳米与OCT接枝。制备的OCT/Au@Ag NPs基底可以实现拉曼增强检测苹果和梨提取物中福美锌残留达0.015和0.016 ppm,相关系数(R~2)分别是0.998和0.999,回收率分别达到80-106%和85-105.1%。巯基辛烷(MCO)修饰的银包金纳米粒子MCO/Au@Ag NP基底用于水果样品中的三环唑(TCZ)和福美双的快速检测研究。制备了Au核平均尺寸为28 nm,Ag壳厚度为6nm的MCO修饰的Au@Ag NP的SERS基底。结果表明,梨果实样品中TCZ和福美双的检测下限低至0.005和0.003 ppm,R~2分别为0.0998、0.997,回收率范围为80–107和80–109.5%。此外,利用制备的MCO/Au@Ag NP来研究了未经预处理的实际样品中分析物的农药残留情况,并采用主成分分析对水果中TCZ和福美双残留进行了定量评估。结果证明,所制备的MCO/Au@Ag NPs在评估有和没有预处理的农药残留检测样品时都表现出较高的灵敏度。含硫醇(硫)的配体2-巯基乙醇(MCE)功能化Au@Ag NPs用于苹果果实样品中的福美铁和噻菌灵(TBZ)的快速检测研究。通过分析功能化Au@Ag NPs基底的高倍TEM图像、HAADF-STEM-EDS元素图及其叠加图像,研究了MCE/Au@Ag NPs纳米基底的形貌,验证了金核表面银壳厚度均匀且分布,Au@Ag NPs表面上MCE的散射也证实了硫醇硫(S)元素在纳米材料表面的分布。实验结果表明,MCE/Au@Ag NPs可以实现对苹果泥中福美铁和TBZ残留的痕量检测,检测线可达0.003和0.005 ppm,R~2分别为0.992和0.995。回收率范围为80-107%和82-103%,RSD分别为3–7.5%和3.8–8.5%。巯基乙酸(MAA)表面功能化银包覆金纳米棒来用于增强拉曼光谱快速评估梨和苹果果汁中的农药残留研究。通过获得高分辨率TEM图像、HAADF-STEM-EDS、元素映射及其叠加图像研究了所构建基底的形貌,证明了在Au NRs表面产生了均匀大小和形状的银壳,并且来自MAA的S元素成功的分布和接枝在Au@Ag NRs表面上,还研究了预处理方法对拉曼响应和检测的影响。实验结果表明,制备的MAA/Au@Ag NRs实现了梨和苹果样品中的百草枯残留量高达0.012 ppm和0.024 ppm的检测,R~2分别为0.9954和0.9914,回收率范围分别为80至110.5%,80至104%和RSD分别为3.4–7.5%和2.2–9%。论文所建立的多种农药残留的拉曼增强检测方法,可以用于快速和直接评估水果样品中的农药残留,为SERS传感平台的应用提供了前景。此外,研究表明用含硫醇的化合物对SERS底物进行改性可以提高SERS基底的稳定性、光谱重现性和灵敏度。
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