基于仿生铜掺杂共价有机聚合物模拟漆酶活性现场监测果蔬中福美双的研究

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:Analytica Chimica Acta 5.7

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  福美双(Thiram)残留威胁食品安全与人体健康,现有检测方法存在局限。研究人员构建基于仿生铜掺杂共价有机聚合物(Cu@COP)的比色平台检测 Thiram。该平台检测限低、选择性好,在果蔬检测中回收率达 91.6 - 106.5%,对保障食品安全意义重大。

  在现代农业蓬勃发展的当下,农药的使用为农作物丰收立下汗马功劳,但农药残留问题却如同一颗 “定时炸弹”,严重威胁着食品安全和人类健康。福美双(Thiram)作为一种广泛应用的杀菌剂,能有效保护蔬菜、水果等作物免受病虫害侵袭。然而,它的残留却暗藏危机。美国环境保护署规定水果中福美双的限量为 7.0 μg/g,一旦超标,福美双残留会通过使转录核因子 -κB(NF-κB)和缺氧诱导因子失活,产生生物毒性,直接危害人体健康。
为了应对这一严峻问题,开发简便高效的福美双现场监测方法迫在眉睫。尽管目前已有荧光分析、高效液相色谱、表面增强拉曼散射、酶联免疫吸附测定等多种检测手段,但这些方法普遍存在耗时久、预处理复杂、设备昂贵以及需要专业人员操作分析等弊端,极大地限制了其在现场监测中的广泛应用。

在此背景下,来自未知研究机构的研究人员开展了一项具有创新性的研究。他们致力于构建一种基于仿生铜掺杂共价有机聚合物(Cu@COP)模拟漆酶活性的比色平台,用于果蔬样品中福美双的现场监测。最终,他们成功合成了具有优异漆酶模拟活性和高稳定性的 Cu@COP,并开发出一种可靠的比色检测方法。该方法在实际果蔬样品检测中表现出色,回收率在 91.6 - 106.5% 之间,与标准液相色谱 - 串联质谱(LC-MS/MS)方法检测结果高度吻合,这一成果对于保障食品安全和人类健康具有重要意义,相关论文发表在《Analytica Chimica Acta》上。

研究人员在此次研究中主要运用了以下关键技术方法:首先是化学合成技术,通过特定的反应条件和步骤合成了 FPPy - TSC COP 以及在此基础上掺杂铜离子制备出 Cu@COP;其次利用比色法,基于 Cu@COP 催化 4 - 氨基安替比林(4 - AP)介导的显色反应,根据颜色变化和 510nm 处的特征吸收构建检测平台;最后采用标准 LC - MS/MS 方法作为对照,验证所建比色平台检测结果的准确性。

下面来看具体的研究结果:

  • 合成 FPPy - TSC COP:将 37.1mg FPPy(0.03mmol)和 7.7mg TSC(0.06mmol)加入特定混合溶液中,经过超声、冷冻 - 抽气 - 解冻循环处理,在真空下火焰密封,120°C 反应 3 天,后续经过过滤、洗涤、干燥等步骤得到 FPPy - TSC COP 粉末。
  • 合成 Cu@COP:受天然漆酶催化位点启发,将 FPPy - TSC COP 浸泡在 Cu (CH?COO)? - DMF 溶液中,120°C 反应 5 小时,成功引入铜离子,制备出 Cu@COP。其结构中含有与天然漆酶活性位点相似的 Cu - N 和 Cu - S 键。
  • Cu@COP 的表征:Cu@COP 模拟了漆酶活性位点的配位环境,相比 FPPy - TSC COP,在结构和性能上发生了变化,具备优异的漆酶模拟活性。它能够催化 2,4 - 二氯苯酚(2,4 - DP)氧化,生成的半醌自由基与 4 - AP 反应,1 小时后形成具有 510nm 特征吸收的酒红色产物。
  • 检测福美双:当体系中加入福美双后,福美双的 S - S 键被 Cu@COP 裂解,形成新的福美双 - Cu@COP 复合物,使 Cu@COP 的漆酶模拟活性显著增强,5 分钟内就能观察到明显的酒红色和 510nm 处的吸收峰。基于此,构建了基于光谱仪和肉眼观察的 “开启” 式比色检测方法。研究人员利用该方法成功测定了芒果、卷心菜和湖水样品中的福美双浓度,回收率在 91.6 - 106.5% 之间,且与标准 LC - MS/MS 方法测定结果相符,表明该方法在复杂实际样品检测中具有高可靠性。

综合来看,研究人员构建了一种基于仿生 Cu@COP 漆酶模拟活性的新型、简便且选择性好的比色检测平台,用于果蔬样品中福美双的现场监测。Cu@COP 展现出卓越的漆酶模拟活性,其最大反应速率(Vmax)值高于天然漆酶,比活性为 21.92×10-4 U/mg。这一研究成果不仅为福美双残留检测提供了一种新的可靠方法,而且在保障食品安全、监控农产品质量方面具有广阔的应用前景。未来,有望在此基础上进一步优化检测技术,提高检测的灵敏度和稳定性,为守护人类健康筑牢防线。

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