第12期精选论文之二: 农药降解新平台——基于酯酶杂化“纳米花”对菊酯类农药的水解研究
拟除虫菊酯类农药是由人工合成的一类高效、广谱、神经致毒性仿生杀虫剂，广泛应用于蔬菜、棉花、果树、花卉等害虫的防治，但其残留会导致生物体中枢神经系统的严重损害。因此，对新型拟除虫菊酯类农药残留的快速检测方法研究受到了广泛关注。目前，对于拟除虫菊酯类农药残留的快速检测通常基于酯键水解建立针对水解产物中氰基或间苯氧基苯甲醛及其衍生物的检测方法。但严苛的水解条件和水解产物的不确定性，在一定程度上限制了拟除虫菊酯类农药快速检测方法的应用。因此，发展新型拟除虫菊酯类农药的水解方法对建立其快速检测方法具有重要作用。
羧酸酯酶能够专一地水解拟除虫菊酯类农药，且水解条件温和、操作简便，在酶法农药快速检测领域显示出巨大的潜力和优越性。但通过湿法固定的羧酸酯酶表观活性较低，水解产物得率偏低，限制了该方法的灵敏度。而近年来出现的有机-无机杂化纳米材料可有效地解决该问题，生物催化实验也证实了“纳米花”结构能够有效提高酶分子的表观催化活性和催化稳定性。
基于此，上海理工大学上海食品微生物工程研究中心徐斐教授团队采用生物矿化策略，在磷酸盐缓冲液中制备了猪肝酯酶(Porcine liver esterase，PLE)杂化“纳米花”（Ca3(PO4)2-PLE）。利用扫描电镜、元素能谱分析及红外光谱对所制备的杂化“纳米花”进行了形貌和成分分析，并对杂化“纳米花”制备过程中的参数进行优化。结果表明：在10 mmol/L磷酸盐缓冲液（pH 7.4）中，猪肝酯酶质量浓度为0.3g/L，钙离子浓度为500mmol/L，制备温度为20℃时，所制备的Ca3(PO4)2-PLE具有最高酶活，其酶活为同等酶浓度下液酶酶活的169%。进一步研究了Ca3(PO4)2-PLE杂化纳米花在水解拟除虫菊酯类农药方面的应用，结果显示，Ca3(PO4)2-PLE杂化纳米花对I型（氯菊酯）、Ⅱ型（氰戊菊酯、甲氰菊酯、氟氯氰菊酯）拟除虫菊酯类农药均有较好的水解效果。与游离猪肝酯酶相比，Ca3(PO4)2-PLE杂化纳米花显示出更高的酶活性和重复利用能力，在基于酶法检测菊酯类农药的样品前处理方面显示了巨大的应用前景。
该研究获得“十三五”国家重点研发计划（2017YFC1600603）和上海市科委科技支撑（农业重点科技攻关）项目（17391901500）资助。相关成果发表于《分析测试学报》2018年第12期第1412~1417。
doi: 10.3969/j.issn.1004-4957.2018.12.002
【引用本文】：彭开敏，叶泰，曹慧，袁敏，于劲松，徐斐. 猪肝酯酶杂化“纳米花”的制备及其对菊酯类农药的水解性能研究[J].分析测试学报，2018，37(12):1412-1417.
【Cite this article】: PENG Kai-min, YE Tai, CAO Hui, YUAN Min, YU Jing-song, XU Fei. Preparation of Porcine Liver Esterase Hybrid “Nanoflowers” and Their Hydrolyzing Properties toward Pyrethroid Pesticides[J].Journal of Instrumental Analysis, 2018, 37(12): 1412-1417.
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