收藏本站
《重庆大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

酯酶比色传感阵列的构建及茶叶农药残留检测研究

李彦杰  
【摘要】:茶叶在生长过程中容易受到茶蚜虫(Toxoptera aurantii Boyer de Fonscolombe)和茶小绿叶蝉(Empoasca pirisuga Matumura)等数十种病虫害的侵袭,农药的使用在其病虫害防治、稳产和增收等方面具有重要作用。然而,茶叶生产中的农药不当使用和滥用等不但危害消费者健康,诱发环境污染及引发生态安全风险,也对茶叶消费市场和茶叶进出口贸易产生重大影响。因此建立快速、简便和适于现场化的农药残留检测方法具有重要意义。基于酶抑制原理的农药残留快速检测技术适于现场化检测及筛查,但其只能实现定性或半定量检测。色谱、质谱和毛细管电泳等检测方法具有检测精度高、灵敏度好以及检测限低等优势,但也存在使用成本高、操作繁琐和设备便携性差等不足。免疫学检测手段灵敏度高,装置易于微型化,但使用的抗体成本高且检测对象单一。传感器法可基于光学和电化学等多种检测手段实现物质检测,其中基于光化学比色检测技术的比色传感器具有操作简便、响应快速、信息量大和检测成本低等优势,近年来在农药的检测研究中发展较快。光化学比色传感器以反应体系的颜色变化作为反应程度的度量因子,借助强大的计算机颜色管理系统和数字图像处理技术的图像比色分析已在物质的定性和定量检测中显示出独特优势。本研究以制备的植物酯酶和商品化的乙酰胆碱酯酶为特异性敏感材料,以图像比色分析为检测手段,设计、构建了两种酯酶比色传感阵列,并基于计算机数字图像处理技术和模式识别算法实现了茶叶中的农药残留检测,以期为农药的快速检测提供思路和参考。本论文主要工作如下:1)植物酯酶的制备及其对农药的敏感性研究首先通过筛选实验发现重庆二八豇植物酯酶具有较高活性和比活力,或可作为农药检测的备用酶,然后初步优化了该酶的提取工艺和酶促反应条件;通过盐析、离子交换层析和分子筛纯化了植物酯酶;研究发现该植物酯酶活性基本不受常见金属离子和茶叶部分组分的影响,且该酶的稳定性优于商品化的乙酰胆碱酯酶;该植物酯酶对10种有机磷和氨基甲酸酯类农药较为敏感,可作为这两类农药检测用酶及后续构建比色传感阵列的特异性敏感材料;通过分子对接初步研究了植物酯酶对两类不同农药敏感性差异的可能机制。2)酯酶比色传感阵列系统的设计及构建分析了基于图像比色分析实现混合体系中特定组分检测的方法,并在此基础之上,设计及构建了以乙酰胆碱酯酶为特异性敏感材料的单酯酶比色阵列系统和以植物酯酶和乙酰胆碱酯酶为特异性敏感材料的双酯酶比色阵列系统,前者是基于单反应显色体系的颜色强度变化实现图像比色分析,后者是由6种特异显色反应组成具有交叉响应机制的比色传感阵列,其可通过阵列差谱实现图像比色分析;分别建立了两种酯酶比色阵列的工作流程及后续图像采集、图像预处理、图像特征值提取等方法。3)基于单酯酶比色传感阵列结合模式识别算法的茶叶中农药定量检测含不同浓度农药的阵列显色体系存在肉眼可见的颜色差异,以此为基础通过图像处理技术建立了农药标样浓度与CMYK色彩空间颜色强度的对应关系;构建了基于Levenberg-Marquardt算法的反向传播神经网络(Levenberg-Marquardt backpropagation neural network,LMBP)定量分析模型,基于该阵列和构建的LMBP模型实现了农药样品检测;基于单酯酶比色阵列对含不同有机磷和氨基甲酸酯类农药的茶叶脱色提取液分别作图像比色分析,结果显示,以LMBP模型作定量检测所得结果与气相色谱(gas chromatography,GC)无显著性差异(P0.05);准确性、精密度和重现性实验结果显示该方法具有良好的稳定性,可为实际样品中农药的快速检测提供参考。4)基于双酯酶比色传感阵列结合模式识别算法的茶叶中农药定性和半定量检测不同种类农药的阵列差谱以及同种农药不同浓度的阵列差谱均存在肉眼可见的颜色差异,以特征差谱为基础,通过图像比色分析结合模式识别算法实现了不同种类农药样品及同一种农药不同浓度样品的定性检测;含农药的3种茶叶脱色提取液与对应的农药标准样品的差谱颜色无显著性差异(P0.05),且通过欧氏距离可被聚为一类;基于农药浓度及其对应的特征阵列差谱,通过参数优化构建了遗传算法优化的反向传播神经网络(genetic algorithm-backpropagation neural network,GA-BP)和遗传算法优化的支持向量机(genetic algorithm-support vector machine,GA-SVM)的农药检测自动分类器,结果显示,GA-BP和GA-SVM分类器具有良好的稳健性和泛化能力,可实现茶叶中农药的定性及半定量检测。5)基于双酯酶比色传感阵列结合模式识别算法的茶叶中农药定量检测基于双酯酶比色传感阵列和图像处理技术探索了农药标样浓度与阵列差谱欧氏距离的对应关系,并以此为基础分别建立了3种农药定量分析模型,对比结果显示,通过参数优化的广义回归神经网络(generalized regression neural network,GRNN)定量模型的预测性能优于LMBP模型和线性回归模型,且基于GRNN模型所得农药浓度值与实际值的皮尔逊相关系数达0.9954;基于双酯酶比色阵列和GRNN定量模型分析含有机磷和氨基甲酸酯类农药的茶叶脱色提取液所得结果与GC检测结果间无显著性差异(P0.05);基于双酯酶比色阵列和模式识别算法建立的图像比色分析法具有较高的准确度、精密度和较好的重现性,可为农药的快速检测提供参考。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S481.8

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 马洁;江国虹;郑文龙;;2013年天津市蔬菜、水果、袋泡茶中农药风险监测概况[J];现代预防医学;2015年15期
2 郑尊涛;;国内外茶叶农药残留标准法规现状及对比分析[J];饮料工业;2014年09期
3 高彩云;崔希民;高宁;洪雪倩;;GRNN神经网络在矿区地表变形预测中的应用[J];金属矿山;2014年03期
4 侯长军;戴斌;霍丹群;杨平;徐勇;李俊杰;罗小刚;杨眉;法焕宝;;基于液体阵列味觉仿生传感器鉴别白酒香型的新方法[J];高等学校化学学报;2013年07期
5 袁自春;杨普;彭邦发;徐奕鼎;;中国茶叶品质危害因素分析及对策研究进展[J];食品科学;2013年05期
6 李张伟;;粤东凤凰山区茶园茶叶重金属含量的调查和污染评价[J];环境科学与技术;2010年09期
7 孙振艳;赵中一;郭小慧;傅绍斌;;荧光分析法测定维生素C[J];化学分析计量;2006年04期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 张轩宇;张文章;;茶叶农残超标形势依然严峻[N];中国消费者报;2017年
中国博士188bet全文数据库 前1条
1 吴宇;基于二聚体卟啉传感阵列的构建及检测应用研究[D];重庆大学;2014年
中国硕士188bet全文数据库 前1条
1 傅深娜;基于卟啉的农药残留检测方法研究[D];重庆大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 瞿燕;高原;杨婉秋;;云南省普洱市茶叶中重金属及稀土总量分析[J];昆明学院学报;2015年06期
2 海金萍;王倩;李燕非;;应用湿冷系统保鲜三华李的研究[J];食品科技;2015年11期
3 王源秀;何佳佳;方丹;刘俊红;黄诗琪;;常见果蔬VC含量测定方法筛选研究[J];安徽农学通报;2015年18期
4 方凤满;王翔;林跃胜;;皖南典型茶园茶叶中金属元素富集规律及其健康风险研究[J];水土保持学报;2015年04期
5 肖涵;申亮;李烨;;云南省红河州茶叶中重金属含量及相关性分析[J];昆明学院学报;2015年03期
6 陆小磊;周卫龙;;中国茶叶农药残留检测方法标准概述[J];食品安全质量检测学报;2015年05期
7 黄方志;沈玉华;李士阔;谢安建;;果汁中维生素C荧光法测定的实验设计与教学探索[J];实验室研究与探索;2015年05期
8 张世仙;陈珍娥;金茜;;微波消解-等离子发射光谱法测定藤茶中金属元素含量[J];食品工业;2015年02期
9 余倩;毕明芳;沈丽斯;余林;谭旭坤;;荧光光谱法测定二氧化硫脲[J];理化检验(化学分册);2015年02期
10 张鼎;陈帅;高淑云;;响应面法优选荧光测定维生素C的工艺条件研究[J];安徽农业科学;2015年01期
中国博士188bet全文数据库 前1条
1 李彦杰;酯酶比色传感阵列的构建及茶叶农药残留检测研究[D];重庆大学;2018年
中国硕士188bet全文数据库 前1条
1 宋振国;基于比色传感阵列的农残检测系统设计研究[D];重庆大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 阎会平;;山西省芹菜农残检测结果分析及治理对策[J];农药科学与管理;2014年09期
2 罗赟;向仲朝;岳蕴瑶;;绵阳市2010-2012年蔬菜、水果和粮食中农药残留量分析[J];现代预防医学;2014年08期
3 秦靖;马赛;胡薇;石磊;;农贸市场中蔬菜农药残留调查[J];中国公共卫生管理;2013年03期
4 杨爱青;余传涛;;利用回归分析法研究矿区地表形变[J];太原理工大学学报;2013年03期
5 高彩云;高宁;;基于时序AR(p)-RBF神经网络的变形建模与预测[J];测绘科学;2013年06期
6 霍丹群;李娟;董家乐;侯长军;黄承洪;戴斌;法焕宝;张良;;可视交叉传感阵列对蛋白质及其热变性过程的快速识别[J];高等学校化学学报;2012年11期
7 郭映花;杨惠芳;;我国禁(限)用农药的管理与控制现状[J];现代预防医学;2013年12期
8 高宁;崔希民;高彩云;;顾及模型误差补偿的GM(1,1)变形预测建模[J];大地测量与地球动力学;2012年05期
9 高彩云;高宁;;变形预报中RBF和BP神经网络有效性比较[J];人民黄河;2012年07期
10 王婷;;绿色壁垒对我国出口的对策研究:以浙江茶叶为例[J];中国证券期货;2012年06期
中国博士188bet全文数据库 前2条
1 张宿义;基于卟啉及其阵列对农药残留传感检测的新方法及作用机制研究[D];重庆大学;2012年
2 法焕宝;新型卟啉二聚体的合成与功能研究以及手性卟啉组装到介孔中的手性拆分的研究[D];吉林大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘丽丽;刘巍;;食品中农药残留检测技术的研究[J];科学技术创新;2019年02期
2 陈曲;;现代农药残留检测技术及发展趋势[J];农业与技术;2017年24期
3 李敏芳;;气相色谱在茶叶农药残留检测中的应用[J];建材与装饰;2018年10期
4 任海鑫;;农产品中农药残留检测技术[J];农业与技术;2018年08期
5 夏金润;;农产品农药残留检测技术分析[J];山西农经;2018年10期
6 梁泽坤;潘振朝;;蔬菜和水果农药残留检测中的质控方式分析[J];食品安全导刊;2018年18期
7 邓素娥;张小玉;;蔬菜水果农药残留检测中的技术方法研究[J];现代食品;2018年13期
8 时静;刘颖沙;邓红;;农产品农药残留检测中存在的问题和对策[J];农产品加工;2018年15期
9 马昕;;农药残留检测研究进展[J];青海农林科技;2018年03期
10 张笑男;;气相色谱质谱联用仪在农药残留检测中的应用[J];食品安全导刊;2018年27期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;复杂基质当中农药残留检测[A];BCEIA2005分析仪器应用技术报告会论文集[C];2005年
2 庞国芳;曹彦忠;范春林;刘永明;张进杰;李学民;;农产品中农产品中400400多种农药残留检测技术多种农药残留检测技术与四项国家标准的研究与四项国家标准的研究[A];BCEIA2005分析仪器应用技术报告会论文集[C];2005年
3 陈菁菁;彭彦昆;李永玉;王伟;吴建虎;单佳佳;;基于高光谱荧光技术的叶菜农药残留检测研究[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年
4 王全德;楚桂芬;陈战锋;;果菜农药残留检测及减少残留的措施[A];全国安全用药技术研讨会论文集[C];2001年
5 屈健;林仙军;罗成江;;加速溶剂萃取技术在农药残留检测中的应用[A];第十届中国科协年会论文集(二)[C];2008年
6 薛丽;齐长红;刘敏;孙茜;;草莓中农药残留检测方法的技术探讨[A];草莓研究进展(IV)[C];2015年
7 彭振;唐淑荣;杨伟华;褚平;侯爱玲;孟俊婷;冯翠萍;;棉花农药的使用现状及农药残留检测方法的研究进展[A];中国棉花学会2011年年会论文汇编[C];2011年
8 张伟;赵晓燕;王洋;;地区性农药残留检测系统[A];第十八届中国(天津)’2004IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2004年
9 纪淑娟;宋茹;赵丽丽;;乙酰胆碱酯酶特异性反应在农产品农药残留检测中的应用[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(下)[C];2003年
10 周小玲;殷花娥;潘娟;;果菜上农药残留检测及清除[A];河南省植物保护研究进展Ⅱ(下)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报实习记者 郭婷;庞国芳:利用大数据实现农药残留检测信息化[N];中国医药报;2018年
2 李冉;健康之树又添新绿[N];中国国门时报;2017年
3 全媒体记者 魏宁;落实安全生产责任 确保节日市场供应[N];徐州日报;2017年
4 高飞;农药残留检测快速处理技术获成果[N];中国食品报;2015年
5 高飞;农药残留检测快速处理技术获中国分析测试协会科学技术一等奖[N];科技日报;2015年
6 宋维宙;蔬菜农药残留检测“下乡”值得期待[N];东方城乡报;2012年
7 见习记者 严运涛、通讯员 周向阳;江城蔬菜农药残留检测[N];湖北日报;2003年
8 李登姿;新型农药残留检测剂研制成功[N];中华合作时报;2002年
9 翟纯明 隋培春;金潮完成实验室改造工程新上农药残留检测设备[N];中国食品质量报;2005年
10 记者 王科岩;我市蔬菜农药残留检测工作井然有序[N];呼和浩特日报(汉);2009年
中国博士188bet全文数据库 前9条
1 李彦杰;酯酶比色传感阵列的构建及茶叶农药残留检测研究[D];重庆大学;2018年
2 季仁东;基于光谱分析的典型食品农药残留检测与降解关键技术研究[D];南京航空航天大学;2015年
3 金茂俊;农药残留检测的荧光和化学发光免疫分析方法研究[D];浙江大学;2009年
4 俞志刚;快速高分离液质联用技术在农药残留检测中的应用[D];哈尔滨工业大学;2009年
5 黄君冉;用于农药残留检测的压电免疫生物传感器的研究[D];浙江大学;2010年
6 李红波;碳基电化学传感器在常见农药残留检测中的应用研究[D];扬州大学;2011年
7 薛瑞;纳米材料电化学传感界面的构建及农药残留检测应用[D];北京工业大学;2014年
8 张丽;农药残留检测新方法及杀虫剂对甘蓝夜蛾消化酶的影响研究[D];山西农业大学;2014年
9 刘倩;石墨烯基电化学传感平台的构建及其农药残留检测应用研究[D];江苏大学;2014年
中国硕士188bet全文数据库 前10条
1 刘欣欣;2017-2018年长春市常见市售蔬菜中18种农药残留检测及相关人体健康风险评估[D];吉林农业大学;2018年
2 赵海艳;柴胡等7种大宗中药材中农药残留检测研究[D];吉林农业大学;2018年
3 孙梦园;微萃取技术在茶叶农药残留检测中的应用[D];河北大学;2017年
4 陶然;基于红外光谱的农药残留检测研究[D];燕山大学;2017年
5 王小飞;土壤中65种农药残留检测技术的研究[D];中国农业科学院;2013年
6 贾海彬;纺织品农药残留检测[D];苏州大学;2016年
7 朱玉洪;酶电极法农药残留检测系统设计[D];天津理工大学;2007年
8 马爱东;野沢菜农药残留检测及控制技术体系研究[D];南京农业大学;2009年
9 张雪莲;分散液液微萃取在果汁中农药残留检测中的应用研究[D];西南大学;2013年
10 崔立超;荧光光谱法在农药残留检测中的应用研究[D];燕山大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026