自從二次世界大戰以後，農民為了要減少病蟲害及提高產量，即開始大量使用農藥。在種類繁多的農藥中，部分農藥具神經毒性之農藥，如有機磷劑與胺基甲酸鹽劑農藥，由於農藥被廣泛且大量的使用，因此，這些具危害性農藥的殘留問題長期以來也一直都是大眾普遍關心的議題。為滿足一般民眾對快速、簡單且便宜的農產品及飲用水中農殘留篩檢技術的需求，目前已有相當多的文獻針對此一議題出解決各式各樣的分析方法。然而，大部分被提出的篩檢方法往往因為所費昂貴、耗時且操作不易等問題，尚無法滿足現場試驗的需求。因此，研發出一套快速、便宜且操作簡易的現場農產品與飲用水農藥殘留篩檢方法，對分析化學家而言，至今仍是一極為重要的課題。

　　根據文獻報導可知，thiocholine會藉由金□硫醇(gold-thio)鍵的形成，而改變金奈米粒子間的靜電作用力，使得金奈米粒子開始聚集，進而造成奈米粒子電漿共振吸收峰發生紅位移的現象；除此之外，thiocholine亦會藉由金-硫醇(gold-thio)鍵的形成，使得原修飾在金奈米粒子上的rhodamine B (RB)脫落，並放射出螢光訊號。根據上述金奈米粒子的特性，本研究中係利用acetylcholinesterase(AChE)水解酶水解acetylthiocholine(AtCH)的反應來產生thiocholine，並藉由thiocholine與單純金奈米粒子或修飾RB金奈米粒子間的作用，再搭配有機磷劑與胺基甲酸鹽劑農藥與AChE間的抑制作用，成功地發展出三套分別利用肉眼，UV/Vis分光光度計及螢光分析儀篩檢有機磷劑與胺基甲酸鹽劑農藥的分析方法。由實驗結果得知，本研究發展的方法確實可用來進行蔬菜及自來水中6種農藥最大容許殘留限制濃度的篩檢。

Since World War II, the use of pesticides has increased to not only reduce the agricultural labor but also increase productivity. However, the residual neurotoxic pesticides, such as organophosphorous or carbamate pesticides, in foods has become a major public health issue with a high degree of attention. Accordingly, the development and validation of a rapid, simple, and inexpensive method for screening analysis of the residual pesticides in foods has attracted wide attention. However, most of the currently reported screening methods are costly, time consuming, and inconvenient, especially for the in-situ test. Therefore, a rapid, in situ, inexpensive and simple method for screening the residual pesticides in foods and drinking water is still highly demanded.

Because the presence of thiocholine can cause the aggregation of gold nanoparticles (AuNPs) due to the electrostatic and gold-thiol interaction, which can result in a red-shift of the plasmon absorption. In addition to the aggregation of AuNPs, thiocholine can also cause the release of rhodamine B (RB) from the surface of AuNPs. To establish a series of AuNPs-based optical screening analytical methods, an enzymatic inhibition reaction coupling to the gold nanoparticles-based colorimetric and fluorometric detections were developed to determine several neurotoxic organophosphorous (OPPs) and carbamate pesticides.

To induce the aggregation of AuNPs and the release of RB from RB-AuNPs, in this study, thiocholine was formed based on the hydrolysis reaction of acetylthiocholine (AtCH) catalyzed by the enzyme, acetylcholinesterase (AChE). Meanwhile, because both OPPs and carbamate can inhibit the activity of AChE, the existence of pesticide residues described above was found can slow down and even prevent the aggregation of AuNPs. On the basis of this reaction mechanism, various analytical schemes were designed to detect OPPs and carbamate pesticides by the color change with naked eye (visual inspection), UV/Vis spectrophotometric measurement, or by the change in fluorescence intensity with fluorometric measurement. Based on the experimental results, our developed screening methods were found applicable to detect the maximum residual concentrations of six pesticides in tap water and vegetables.

中文摘要…………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要…..……………………………………………………………Ⅱ
目錄………………………………………………………………………Ⅳ
圖目錄……………………………………………………………………Ⅶ
表目錄……………………………………………………………………Ⅹ
第一章　前言……………………………………………………………1
1.1 農藥介紹……………………………………………………………1
1.2 農藥危害……………………………………………………………6
1.3 乙醯膽鹼酯酶(Acetylcholinesterase, AChE)…………………11
1.4 神經毒性農藥-乙醯膽鹼酯酶抑制型殺蟲劑……………………12
1.4.1 有機磷農藥………………………………………………………15
1.4.2 胺基甲酸鹽劑農藥………………………………………………16
1.5 農藥殘留安全容許量發展趨勢介紹………………………………17
1.5.1 農藥殘留限制訂定………………………………………………18
1.5.2 各國容許農藥於食品中最大殘留限值…………………………19
1.6 農藥檢驗……………………………………………………………21
1.6.1 農藥檢驗的需求…………………………………………………21
1.6.2 傳統及標準檢驗方法……………………………………………21
1.6.3 感測器檢測技術…………………………………………………23
1.6.3.1 電化學感測器…………………………………………………23
1.6.3.2 生物感測器……………………………………………………25
1.7 研究目的及方法……………………………………………………34
第二章 分析儀器與原理………………………………………………37
2.1 紫外光/可見光吸收光譜儀………………………………………37
2.2 盤式吸收螢光分析儀……………………………………………39
2.2.1螢光偵測…………………………………………………………39
2.2.2 吸收光譜儀………………………………………………………43
2.3動態光散射式粒徑分析儀(Dynamic Light Scatting)…………45
第三章 材料與方法……………………………………………………47
3.1 實驗原理……………………………………………………………47
3.2 試劑…………………………………………………………………49
3.3 儀器與器材…………………………………………………………50
3.4 蔬菜基質萃取………………………………………………………51
3.5 AChE活性鑑定………………………………………………………52
3.6 試劑配製……………………………………………………………54
3.7 實驗步驟與操作……………………………………………………56
3.8 UV/Vis篩檢系統……………………………………………………56
3.8.1 UV/Vis篩檢系統原理……………………………………………57
3.8.2 UV/Vis篩檢系統最佳操作參數探討……………………………57
3.9 肉眼篩檢觀測系統…………………………………………………61
3.9.1 肉眼篩檢系統實驗設計與最佳操作參數探討…………………61
3.10 螢光篩檢系統……………………………………………………62
3.10.1 13 nm 金奈米粒子合成………………………………………63
3.10.2 於金奈米粒子表面修飾Rhodamine B…………………………64
3.10.3螢光偵測系統實驗設計與最佳操作參術探討…………………64
第四章 結果與討論……………………………………………………66
4.1共同實驗參數條件探討……………………………………………67
4.1.1 AtCH與AChE使用濃度最佳化……………………………………68
4.1.2 肉眼及UV/Vis篩檢系統數據截取時間的選擇…………………70
4.1.3量測AuNPs聚集程度的表示法……………………………………73
4.1.4 AChE水解AtCH所需的時間………………………………………73
4.1.5有機磷劑農藥氧化/衍生化與AChE抑制反應所需時間…………74
4.1.6有機磷劑農藥氧化/衍生化反應所需時間………………………75
4.2比色法之肉眼篩檢系統分析效能評估……………………………77
4.2.1結球萵苣萃取液干擾肉眼篩檢系統……………………………77
4.2.2 不同蔬菜萃取液中農藥篩檢能力評估…………………………78
4.2.3 不同農藥篩檢能力評估…………………………………………81
4.3 UV-Vis比色篩檢系統………………………………………………83
4.3.1 UV/Vis篩檢系統實驗條件………………………………………83
4.3.2 UV-Vis篩檢系統效能測試………………………………………85
4.4 Fluorescence篩檢系統……………………………………………91
4.4.1以RB修飾自行合成13 nm AuNPs…………………………………91
4.4.2 螢光讀取時間的評………………………………………………92
4.4.3 AtCH與AChE使用濃度選擇………………………………………94
4.4.4 螢光篩檢系統效能測試…………………………………………97
4.4.5 分析蔬菜萃取液中農藥可行性評估……………………………99
4.5 蔬菜萃取液干擾效應探討………………………………………103
第五章 結論…………………………………………………………109
第六章 參考文獻………………………………………………………111

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