农药残留测试条的批量生产工艺研究(4)
乙酰胆碱酯酶(AChE)是和神经化学传递有关的乙酰胆碱(AChE)的水解酶，有机磷农药可以和胆碱酯酶不可逆结合形成性质十分稳定的磷酰化胆碱酯酶，使胆碱酶失去活性 ，难于发挥正常作用从而引起中毒。过量的乙酰胆碱累积会造成许多行为系统的功能失调，有时甚至会造成呼吸系统瘫痪从而引起死亡。胆碱酯酶(AChE或BChE)生物传感器是将胆碱酯酶固定在pH计电极表面，酶催化底物乙酰或丁酰胆碱发生水解生成胆碱和乙酸。当今常用AChE与胆碱氧化酶( COx ) 共向修饰来制备酶电极。COx可以进一步氧化胆碱，其反应过程如下所示：
（1）电位型生物传感器
反应(1)生成的乙酸可以电离，从而改变溶液的pH值。当有机磷农药抑制乙酰胆碱酯酶反应时，水解反应生成的乙酸量就会减少，[H+] 减少，影响溶液pH值，pH上升。电位型酶电极最常使用的基底电极是pH玻璃敏感电极，利用pH电极响应信号的改变量间接测定有机磷农药的浓度。
如今，对生物活性材料的固定化已经有了比较深入的认识，提出了物理吸附、共价、交联共聚、凝胶聚合物包埋等许多方法。Kumaran等采用很多方法将丁酰胆碱酯酶固定在pH电极敏感端，从重现性、稳定性及实用性等多个方面对酶电极进行了特定研究。用戊二醛和牛血清白蛋白和丁酰胆碱酯酶，交联制成了酶膜 ，固定在pH 电极表面制备出的酶电极效果最佳。他们用此方法将丁酰胆碱酯酶交联在提前活化了的尼龙聚酰胺膜上，用尼龙网将载酶膜片固定在pH电极表面，测试出土壤萃取液中对硫磷和速灭灵的检出限分别为3.9 ppb和1.4 ppm。该酶电极在干燥的情况下具有很好的稳定性，在4 ℃时保存3年活性依旧不变，在缓冲液中放置3-7天活性则会损失65%-86% 酶膜制备简单，分析过程简便、快速，十分适合于一次性使用。最近，Espinosa等采用丝网印刷术设计出了电位型生物传感器。它是以碳电极作为基底电极，将AChE 与COx 等共同固定于基底电极表面制备出的一种新型电位型酶电极。碳电极表面的H2O2发生还原反应，因反应的电位降低，电极电位发生移动。电极电位的增长率与AChE的活性成一定比例，测定有机磷农药的检出限小于nmol/L，整个检测过程不超过20 min。
（2）电流型生物传感器
电流型酶电极可以使用的基底电极有很多种，例如Pt电极、碳电极等。若反应(1)中底物乙酰胆碱( ACh )由硫代乙酰胆碱代替，生成的巯基胆碱可以在Pt 、玻碳电极发生表面氧化，可设计成为电流型生物传感器。同样也可根据反应(2)，测定溶液中的氧或H2O2来间接测定出OPs农药的浓度。
（二） 微生物传感器
第1个微生物传感器在1974 年从假单胞杆菌中检测出磷酸酯酶的活性，同时发现了其对对硫磷具有降解作用。到目前为止已发现的农药降解微生物包括了细菌、真菌、放线菌和藻类等，将这些微生物制备出的传感器统称为微生物传感器，利用活微生物的代谢和降解功能检测 Ops，其优点是能适应的温度和pH范围宽、寿命长、价格低，但选择性差。
（三）免疫传感器
免疫传感器将抗原（或抗体） 固定在特定的载体上， 可以很方便地与未反应的抗体（或抗原）发生分离，从而使免疫测定法自动化和小型化。 其优点是快速（几秒钟到几分钟）、 灵敏度高和可逆性好， 可实现对单（多）种物质进行实时、在体和在线测定。在过去的研究中，免疫传感器被用于分析从复杂的病毒、微生物、生物毒素到简单的农药分子、工业有机污染物和重金属离子等各种物质。用安培免疫移行传感器检测水样中的杀虫剂atrazine，检测限可达1.0 μg/L， 时间仅l-3 min。
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