[发明专利]一种用于增甘磷农药残留快速可视化检测的纸基传感器及制备和应用

说明书

本发明涉及一种用于增甘磷农药残留快速可视化检测的纸基传感器制备方法和应用，属于食品安全快速检测技术领域，解决了现场快速可视化检测农药增甘磷残留量的问题，同时也为茶籽壳的综合利用提供了一种新的途径。本发明的技术要点是：以滤纸芯片为载体，以氮掺杂生物质碳量子点‑Fe³⁺体系为荧光探针，构筑能用于样品可视化检测的荧光纸基传感器。借助智能手机对对滤纸芯片上荧光探针溶液颜色变化(RGB值)识别，借助RGB值与增甘磷浓度对数值的线性关系，检测食品样品中增甘磷浓度。

技术领域

本发明属于食品安全快速检测技术领域，具体涉及一种用于增甘磷农药残留快速可视化检测的纸基传感器制备方法和应用。

背景技术

近年来，人们的生活水平逐步提升，对于食品的需求量也在进一步增加，因而食品安全问题也日渐成为人们关注的焦点。在众多影响食品安全的因素中，农药残留这个问题日渐突出。农药对于预防和减少病虫害、除草除虫等多个方面起到了决定性的作用，但由于使用剂量过多、施用频率频繁等多个因素均会导致农药残留量过大，从而危害环境和人类的生命安全健康。

随着人们对农药残留问题的重视，农药残留检测技术得到了快速发展。目前农药残留检测中常用的技术主要包括电化学分析法、高效液相色谱法、紫外吸收光谱(UV-Vis)法、荧光分光光度法、比色法、气相色谱法，质谱法，免疫测定法等。但这些方法应用在快速现场检测时会存在一些问题，如检测成本高、需要专业人员操作、设备较重、错误风险大、不便于现场检测、不方便携带等。与这些技术相比，荧光可视化检测敏感度高，并且已被广泛用于制造试纸或纳米纤维上，以形成可用于有害物质检测的便携式试剂盒，为解决实时监测或现场处置农药残留问题提供了高效的手段。

荧光纸基传感器的原理是利用荧光材料与待测物之间特异的敏感机制，产生如荧光增强、减弱或发射峰移动等荧光信号变化，继而设计制备出纸基传感器实现对农药的快速可视化检测。近年来，应用于农药残留检测方面的荧光纸基传感器从发射荧光物质类型不同，主要分为三类，即有机荧光物质检测、纳米团簇检测及量子点检测。

与新兴纳米材料相比，有机荧光探针具有优异的生物相容性、结构可修饰和相对较低的毒性，但目前以有机探针设计制备的荧光纸质传感器的保存期限与循环利用方面的性能还不够成熟，因此应用研究较少。

荧光金属纳米团簇(NCs)作为一类新兴的荧光团簇，因其具有良好的生物相容性、光稳定性等特点而引起了研究者的极大兴趣。但其一般主要合成Au、 Ag纳米团簇，至于Cu、Pt纳米团簇的应用并不广泛，但是相对于Cu、Pt纳米团簇来说，Au、Ag纳米团簇的价格昂贵，不利于运用到实际的农药残留检测当中。

近年来，碳量子点(CQDs)以其低毒、合成方法简单、独特的荧光发射等优点，成为碳纳米结构家族中最有前途的纳米材料之一。它们表现出与激发波长相关或独立的光致发光(PL)行为、高量子产率以及与分析物的良好结合能力，这使它们成为基于PL的传感平台的理想候选。因此基于荧光纸基传感器的研究机制，以量子点检测作为主要手段在农药残留可视化检测中应用较为广泛。

本发明利用水热合成法，以茶籽壳粉为碳源、三聚氰胺为氮源，合成氮掺杂生物质碳量子点，经过探索确定参加荧光“开-关”模式具体的金属离子，从而选择氮掺杂生物质碳量子点-Fe³⁺体系作为测定增甘磷浓度的荧光探针。以滤纸芯片为载体，以氮掺杂生物质碳量子点-Fe³⁺体系为荧光探针，构筑能用于样品可视化检测的荧光纸基传感器。借助智能手机对对滤纸芯片上荧光探针溶液颜色变化(RGB值)识别，分析RGB值与增甘磷浓度的关系，结果表明增甘磷浓度的对数值与G值之间存在线性关系，检出限为1.4116mmol/L，方法已应用于实际样品分析，结果证明荧光纸基传感器可以用于食品样品中农药增甘磷残留的可视化检测。本发明研究成果对推进现场快速检测技术的发展具有积极的作用。

发明内容

发明目的：