基于纸芯片和SERS的茶叶中农药残留定性定量分析

发布时间：2020-07-17 10:40

【摘要】：茶叶是我们国家的一大进出口产业,是中国的一大门面标签,然而农药的大量使用使得茶叶中的农药残留很严重。现如今许多常规方对茶叶农残检测都存在一定的缺点,操作复杂,成本昂贵。为了能快速实时地对其进行现场检测,本研究采用表面增强拉曼技术和微流控纸芯片对农药残留进行现场检测,并对其进行定性定量分析,确定了农药残留检测的定性定量方法。主要研究内容如下:(1)探究了一种利用SERS技术和纸芯片快速检测茶叶中农药残留的定性分析方法。将采集到的三种农药的光谱数据进行主成分分析,再对其分别进行支持向量机(SVM),极限学习机(ELM),概率神经网络(PNN)和K最近邻法(KNN)四种分类模型的建模,并对建模结果进行比较。与最佳ELM,PNN和KNN分类模型相比,最佳SVM模型显示出优异的分类准确性和稳定性,可用于茶叶中农药残留检测的定性分析模型,其中,K=5,c=3.3755和g=1.0241时,训练和预测的识别率分别为97.32%和100%。同时,对三种农药进行了很好的分类。(2)探究了一种利用SERS技术和纸芯片快速检测茶叶中农药残留的定量分析方法。采用密度泛函理论计算了以茶提取物为基质的不同浓度毒死蜱溶液的SERS光谱特征峰值,从而选出了毒死蜱的6个特征峰:337、680、754、1041、1375和1575cm~(-1)。根据1041cm~(-1)处的特征峰特征信息,建立了以茶叶提取液的毒死蜱农药不同浓度的线性方程,线性方程为y=17.032x+656.85,相关系数:R~2=0.9845,茶中毒死蜱的回收率:89.12-96.82%,相对标准偏差:1.65-8.75%。采用密度泛函理论计算选出了多菌灵的4个特征峰:896、1056、1101和1465cm~(-1)。根据1465cm~(-1)处的特征峰特征信息,建立了以茶叶提取液的多菌灵农药不同浓度的线性方程,线性方程为:y=350.49x+2701.8,相关系数:R~2=0.9917,该农药在茶叶中的回收率:88.16~95.93%,相对标准偏差RSD=4.85~9.17%。采用密度泛函理论计算选取了溴氰菊酯的5个特征峰:556、741、1079、1182和1568cm~(-1)。根据741cm~(-1)处的特征峰特征信息,建立了以茶叶提取液的溴氰菊酯农药不同浓度的线性方程,线性方程为y=5.9453x+797.93,相关系数:R~2=0.9924,茶叶中溴氰菊酯农药的回收率:86.13~94.17%,相对标准偏差(RSD):7.00~9.5%。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS272.7;TP18
【图文】：

纸芯,片结构,增强剂

图 2.1 纸芯片结构图Fig 2.1 Paper Chip Structure 增强基底的制作强拉曼光谱的基本原理是在化学还原法的基础上制备粗糙金糙金属表面的物体，获得更多的增强效果，达到提高拉曼效果类型的纳米溶胶基质，但根据之前的文献，被测物质的属性S 增强剂也会不同，因此增强基质对被测物质具有选择性，增, 48-55]。本文比较了纳米银修饰的氨基改性 McM-41，纳米银增S 增强剂 OTR202 的作用，并选择了一种高性能 SERS 增强剂残留的检测[9, 45, 56-59]。溶胶 SERS 增强剂的制备

示意图,柠檬酸,示意图,纳米颗粒

在室温下冷却后，倒适量的纳米银溶胶溶液入离心心后的上层清液,再加入适量的蒸馏水到离心管中，将它超将其存储在无光中。溶液中加入柠檬酸三钠作为还原剂的过程不与硝酸银发生应生成银沉淀，而是柠檬酸三钠遇热分解，生成乙酰乙酸需要高温加热的条件。温度要达到沸腾的温度。初始反应还原反应，生成少量的银沉淀和积累。随着剧烈反应的进应时间控制着颗粒大小，这直接影响到纳米颗粒的大小能否强效果对被测样品的影响。图 2.2 为柠檬酸分解及产物合酸乙酯经热分解后吸附在纳米颗粒表面，形成保护层结构防止纳米颗粒团聚和发生团聚。过量的残余产物增加了纳能够再吸收。离心清洗除去了一些多余的产物，适当地提性[61]。

粒度分布,紫外-可见光谱,样品,纳米银

ERS 增强剂的紫外吸收光谱别取 1mL 制备的纳米银溶胶和纳米银修饰的氨基改性的 MCM-41（商增强剂为成品，未加入其中进行对比）滴入 5mL 烧杯中，滴加蒸馏水到对其进行 3 次稀释，然后进行紫外光谱采集。纳米银溶胶和纳米银修饰性的 MCM-41 的紫外吸收光谱如图 3.1 所示，紫外吸收光谱采集范围0nm，实线是纳米银溶胶的紫外可见吸收光谱，420nm 处是它的最大吸线是由纳米银修饰的氨基改性的 MCM-41 的紫外吸收光谱，540nm 处吸收峰所在处。从两种 SERS 增强剂的紫外-可见光谱图看，除去最大没有其他杂峰这个事实，我们可以看出两种 SERS 增强剂的粒度分布相较均匀的，而且也没有发生聚集，从两种 SERS 增强剂的半峰宽的宽度，两种 SERS 增强剂的粒径相对还是比较均匀，用纳米银修饰的氨基改M-41 的表面增强质量更好[62]。

【参考文献】