ШВИДКЕ ЕЛЕКТРОХІМІЧНЕ ВИЗНАЧЕННЯ КАРБЕНДАЗИМУ В ОВОЧАХ НА ОСНОВІ КАРБОКСИЛЬНИХ ФУНКЦІОНАЛІЗОВАНИХ БАГАТОСТІННИХ ВУГЛЕВИХ НАНОТРУБОК, МОДИФІКОВАНИХ СКЛЯНИМ ВУГЛЕВИМ ЕЛЕКТРОДОМ
Ключові слова:
карбендазим, залишки пестицидів, електрохімічний датчик, MWCNTs-COOH.
Анотація
Нині широко використовуються такі методи виявлення фунгіцидів похідних бензимідазолу, як: високоефективна рідинна хроматографія (ВЕРХ), рідинна хроматографія – мас-спектрометрія (РХ – МС), флуоресцентна спектрометрія. Ці методи мають високу чутливість та результати, але мають і недоліки, як-от складна попередня підготовка, тривалий час аналізу, дороге обладнання та наявність професійних операторів. Метод виявлення за допомогою електрохімічних датчиків має такі переваги: високу чутливість, простоту експлуатації, низьку вартість робіт, простоту перевірки на місці тощо, що привернуло велику увагу в області виявлення й аналізу залишків пестицидів. Для швидкого визначення вмісту карбендазиму в овочах створено електрохімічний метод швидкого виявлення за допомогою скловуглецевого електрода, модифікованого скловуглецевим електродом із карбоксильними функціональними багатостінними вуглецевими нанотрубками (MWCNTs-OOH). У цьому дослідженні MWCNTCOOH зі спеціальними функціональними групами та великою питомою поверхнею використані для модифікації електродів, покращення адсорбції та збагачення CBZ на електроді, посилення електрохімічного сигналу з метою створення високочутливої електрохімічної технології швидкого виявлення CBZ. Результати досліджень показали, що: модифікований електрод, функціоналізований MWCNTs-COOH, міг значно покращити швидкість перенесення електронів на поверхні електрода, що підвищило чутливість виявлення карбендазиму. Лінійний діапазон виявлення становив 0,3 мкм ~ 20 мкм, а межа виявлення була визначена на рівні 0,06 мкм. У цьому дослідженні MWCNT-COOH із кращою провідністю, адсорбцією та стабільністю використовувався для модифікації електрода, був побудований MWCNT-COOH/GCE, який покращив адсорбцію та накопичення CBZ, ефективно сприяв переносу електронів на поверхні електрода, прискорив швидкість реакції електрода та покращив дію на струм, щоб реалізувати швидке та чутливе виявлення слідів CBZ в овочах. Цей метод має високу чутливість, хороший захист від перешкод і стабільність виявлення. Велике значення має виявлення карбендазиму в овочах, особливо в тих, які споживаємо у свіжому вигляді.
Посилання
1. Addrah, M.E., Zhang, Y. Y., Zhang, J., Liu, L., Zhou, H. Y., Chen, W. D., & Zhao, J. (2020). Fungicide Treatments to Control Seed-borne Fungi of Sunflower Seeds. Pathogens, 9(1).
2. Liu, Z.Y., Chen, Y., Han, J. H., Chen, D., Yang, G. Q., Lan, T. T., & Zhang, K. K. (2021). Determination, dissipation dynamics, terminal residues and dietary risk assessment of thiophanate-methyl and its metabolite carbendazim in cowpeas collected from different locations in China under field conditions. Journal of the Science of Food and Agriculture.
3. Ding, H., Zheng, X. Z., Zhang, J., Zhang, Y. S., Yu, J. H., & Chen, D. L. (2019). Influence of chlorothalonil and carbendazim fungicides on the transformation processes of urea nitrogen and related microbial populations in soil. Environmental Science and Pollution Research. 26(30), 31133–31141.
4. Singh, S., Singh, N., Kumar, V., Datta, S., Wani, A. B., Singh, D. & Singh, J. (2016). Toxicity, monitoring and biodegradation of the fungicide carbendazim. Environmental Chemistry Letters, 14(3). 317–329.
5. Tao, H.P., Bao, Z. W., Jin, C. Y., Miao, W. Y., Fu, Z. W., & Jin, Y. X. (2020). Toxic effects and mechanisms of three commonly used fungicides on the human colon adenocarcinoma cell line Caco-2. Environmental Pollution. 263.
6. Huang, S.M., Hu, Y. F., Chen, Y. L., Li, G. K., & Xia, L. (2020). Magnetic Solid-phase Extraction Coupled with High- Performance Liquid Chromatography for Pesticide Residues Analysis in Citrus Sample. Chinese Journal of Analytical Chemistry, 48(10). 1392–1399.
7. Li, P.L., Sun, P. Y., Dong, X. L., & Li, B. H., Residue analysis and kinetics modeling of thiophanate-methyl, carbendazim, tebuconazole and pyraclostrobin in apple tree bark using QuEChERS/HPLC-VWD. Biomedical Chromatography, 2020. 34(9).
8. Chu, Y., Tong, Z., Dong, X., Sun, M. N., Gao, T. C., Duan, J. S., & Wang, M. (2020). Simultaneous determination of 98 pesticide residues in strawberries using UPLC-MS/MS and GC-MS/MS. Microchemical Journal. 156.
9. Li, Y.H., Hu, J., Yao, Z. L., Wang, Q., & Zhang, H. (2020)., Transfer assessment of carbendazim residues from rapeseed to oil production determined by HPLC-MS/MS. Journal of Environmental Science and Health Part B-Pesticides Food Contaminants and Agricultural Wastes, 55(8), 726–731.
10. Yang, Y.X., Huo, D. Q., Wu, H. X., Wang, X. F., Yang, J. S., Bian, M. H., & Hou, C. J., N, P-doped carbon quantum dots as a fluorescent sensing platform for carbendazim detection based on fluorescence resonance energy transfer. Sensors and Actuators B-Chemical, 274. 296–303.
11. Yu, Q.W., Sun, H., Wang, K., He, H. B., & Feng, Y. Q. (2017). Monitoring of Carbendazim and Thiabendazole in Fruits and Vegetables by SiO2@NiO-Based Solid-Phase Extraction Coupled to High-Performance Liquid Chromatography- Fluorescence Detector. Food Analytical Methods, 10(8), 2892–2901.
12. Yuan, Y.Y., Wang, S. T., Liu, S. Y., Cheng, Q., Wang, Z. F., & Kong, D. M. (2020). Green approach for simultaneous determination of multi-pesticide residue in environmental water samples using excitation-emission matrix fluorescence and multivariate calibration. Spectrochimica Acta Part a-Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 228.
13. Su, L.T., Wang, S., Wang, L. M., Yan, Z. Y., Yi, H. Y., Zhang, D. W., & Ma, Y., Fluorescent aptasensor for carbendazim detection in aqueous samples based on gold nanoparticles quenching Rhodamine B. Spectrochimica Acta Part a-Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2020. 225.
14. Wang, S.Y., Shi, X. C., Liu, F. Q., & Laborda, P. (2020).Chromatographic Methods for Detection and Quantification of Carbendazim in Food. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68(43), 11880–11894.
15. Zhai, Y., T., Wu, Y. P., Guo, X. Y., Ying, Y., Wen, Y., & Yang, H. (2021). Metal-organic-frameworks-enforced surface enhanced Raman scattering chip for elevating detection sensitivity of carbendazim in seawater. Sensors and Actuators B-Chemical. 326.
16. Ghorbani, A., Ojani, R., Ganjali, M. R., & Raoof, Direct voltammetric determination of carbendazim by utilizing a nanosized imprinted polymer/MWCNTs-modified electrode. Journal of the Iranian Chemical Society.
17. Tu, X.L., Gao, F., Ma, X., Zou, J., Yu, Y. F., Li, M. F., & Lu, L. M. (2020). Mxene/carbon nanohorn/beta-cyclodextrin- Metal-organic frameworks as high-performance electrochemical sensing platform for sensitive detection of carbendazim pesticide. Journal of Hazardous Materials, 396.
18. Kumar, P., K.H. Kim, & A. Deep (2015) Recent advancements in sensing techniques based on functional materials for organophosphate pesticides. Biosensors & Bioelectronics, 70, 469–481.
19. Zhao, H.Y., Ji, X. P., Wang, B. B., Wang, N., Li, X. R., Ni, R. X., & Ren, J. J. (2015). An ultra-sensitive acetylcholinesterase biosensor based on reduced graphene oxide-Au nanoparticles-beta-cyclodextrin/Prussian bluechitosan nanocomposites for organophosphorus pesticides detection. Biosensors & Bioelectronics, 65, 23–30.
20. Al-Hamry, A., A., Ega, T. K., Pasti, I. A., Bajuk-Bogdanovic, D., Lazarevic-Pasti, T., Rodriguez, R. D., & Kanoun, O. (2019) Electrochemical Sensor based on Reduced Graphene Oxide/PDAC for Dimethoate Pesticide Detection. in 5th International Conference on Nanotechnology for Instrumentation and Measurement (NanofIM). Sfax, TUNISIA.
21. Migliorini, F.L., Sanfelice, R. C., Mercante, L. A., Facure, M. H. M., & Correa, D. S. (2020). Electrochemical sensor based on polyamide 6/polypyrrole electrospun nanofibers coated with reduced graphene oxide for malathion pesticide detection. Materials Research Express, 7(1).
22. Noori, J.S., J. Mortensen, & A. Geto (2021). Rapid and Sensitive Quantification of the Pesticide Lindane by Polymer Modified Electrochemical Sensor. Sensors, 21(2).
23. Sakdarat, P., Chongsuebsirikul, J., Phongphut, A., Klinthingchai, Y., Prichanont, S., Thanachayanont, C., & Ieee., (2019). Copper Oxide Nanorods Pesticide Sensor For Methyl Parathion Detection. in IEEE 19th International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO). Macau, PEOPLES R CHINA.
24. Chen, Z.F., Zhang, Y., Yang, Y. Q., Shi, X. R., Zhang, L., & Jia, G. W. (2021). Hierarchical nitrogen-doped holey graphene as sensitive electrochemical sensor for methyl parathion detection. Sensors and Actuators B-Chemical, 336.
25. Renganathan, V., Balaji, R., Chen, S. M., & Kokulnathan, T. (2020). Coherent design of palladium nanostructures adorned on the boron nitride heterojunctions for the unparalleled electrochemical determination of fatal organophosphorus pesticides. Sensors and Actuators B-Chemical, 307.
26. Karimi-Takallo, A., S. Dianat, & A. Hatefi-Mehrjardi (2021). Fabrication and electrochemical study of K(1,10- (1,4 Butanediyl) dipyridinium)(2) PW11O39Co(H2O) /MWCNTs-COOH nanohybrid immobilized on glassy carbon for electrocatalytic detection of nitrite. Journal of Electroanalytical Chemistry, 886.
27. Liu, Y., Cao, B., Zhang, X., Luo, R., Luo, C. H., Lin, H. C., & Peng, H. (2021). Preparation of alpha-Co(OH)(2)@MWCNTs- COOH nanocomposites and their application for supercapacitors. Journal of Materials Science-Materials in Electronics.
28. Zeng, W.J., Li, C., Feng, Y., Zeng, S. H., Fu, B. X., & Zhang, X. L. (2021). Carboxylated multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs-COOH)-intercalated graphene oxide membranes for highly efficient treatment of organic wastewater. Journal of Water Process Engineering, 40.
29. Zou, N., Yuan, C. H., Liu, S. W., Han, Y. T., Li, Y. J., Zhang, J. L., & Pan, C. P. (2016). Coupling of multi-walled carbon nanotubes/polydimethylsiloxane coated stir bar sorptive extraction with pulse glow discharge-ion mobility spectrometry for analysis of triazine herbicides in water and soil samples. Journal of Chromatography A, 1457, 14–21.
30. Ertan, B., Eren, T., Ermis, I., Saral, H., Atar, N., & Yola, M. L., Sensitive analysis of simazine based on platinum nanoparticles on polyoxometalate/multi-walled carbon nanotubes. Journal of Colloid and Interface Science, 2016. 470: p. 14–21.
31. Saeed, K. & Ibrahim. (2013). Carbon nanotubes-properties and applications: a review. Carbon Letters, 14(3), 131–144.
32. Kumar, U. & B.C. Yadav. (2019). Development of humidity sensor using modified curved MWCNT based thin film with DFT calculations. Sensors and Actuators B-Chemical, 288, 399–407.
2. Liu, Z.Y., Chen, Y., Han, J. H., Chen, D., Yang, G. Q., Lan, T. T., & Zhang, K. K. (2021). Determination, dissipation dynamics, terminal residues and dietary risk assessment of thiophanate-methyl and its metabolite carbendazim in cowpeas collected from different locations in China under field conditions. Journal of the Science of Food and Agriculture.
3. Ding, H., Zheng, X. Z., Zhang, J., Zhang, Y. S., Yu, J. H., & Chen, D. L. (2019). Influence of chlorothalonil and carbendazim fungicides on the transformation processes of urea nitrogen and related microbial populations in soil. Environmental Science and Pollution Research. 26(30), 31133–31141.
4. Singh, S., Singh, N., Kumar, V., Datta, S., Wani, A. B., Singh, D. & Singh, J. (2016). Toxicity, monitoring and biodegradation of the fungicide carbendazim. Environmental Chemistry Letters, 14(3). 317–329.
5. Tao, H.P., Bao, Z. W., Jin, C. Y., Miao, W. Y., Fu, Z. W., & Jin, Y. X. (2020). Toxic effects and mechanisms of three commonly used fungicides on the human colon adenocarcinoma cell line Caco-2. Environmental Pollution. 263.
6. Huang, S.M., Hu, Y. F., Chen, Y. L., Li, G. K., & Xia, L. (2020). Magnetic Solid-phase Extraction Coupled with High- Performance Liquid Chromatography for Pesticide Residues Analysis in Citrus Sample. Chinese Journal of Analytical Chemistry, 48(10). 1392–1399.
7. Li, P.L., Sun, P. Y., Dong, X. L., & Li, B. H., Residue analysis and kinetics modeling of thiophanate-methyl, carbendazim, tebuconazole and pyraclostrobin in apple tree bark using QuEChERS/HPLC-VWD. Biomedical Chromatography, 2020. 34(9).
8. Chu, Y., Tong, Z., Dong, X., Sun, M. N., Gao, T. C., Duan, J. S., & Wang, M. (2020). Simultaneous determination of 98 pesticide residues in strawberries using UPLC-MS/MS and GC-MS/MS. Microchemical Journal. 156.
9. Li, Y.H., Hu, J., Yao, Z. L., Wang, Q., & Zhang, H. (2020)., Transfer assessment of carbendazim residues from rapeseed to oil production determined by HPLC-MS/MS. Journal of Environmental Science and Health Part B-Pesticides Food Contaminants and Agricultural Wastes, 55(8), 726–731.
10. Yang, Y.X., Huo, D. Q., Wu, H. X., Wang, X. F., Yang, J. S., Bian, M. H., & Hou, C. J., N, P-doped carbon quantum dots as a fluorescent sensing platform for carbendazim detection based on fluorescence resonance energy transfer. Sensors and Actuators B-Chemical, 274. 296–303.
11. Yu, Q.W., Sun, H., Wang, K., He, H. B., & Feng, Y. Q. (2017). Monitoring of Carbendazim and Thiabendazole in Fruits and Vegetables by SiO2@NiO-Based Solid-Phase Extraction Coupled to High-Performance Liquid Chromatography- Fluorescence Detector. Food Analytical Methods, 10(8), 2892–2901.
12. Yuan, Y.Y., Wang, S. T., Liu, S. Y., Cheng, Q., Wang, Z. F., & Kong, D. M. (2020). Green approach for simultaneous determination of multi-pesticide residue in environmental water samples using excitation-emission matrix fluorescence and multivariate calibration. Spectrochimica Acta Part a-Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 228.
13. Su, L.T., Wang, S., Wang, L. M., Yan, Z. Y., Yi, H. Y., Zhang, D. W., & Ma, Y., Fluorescent aptasensor for carbendazim detection in aqueous samples based on gold nanoparticles quenching Rhodamine B. Spectrochimica Acta Part a-Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2020. 225.
14. Wang, S.Y., Shi, X. C., Liu, F. Q., & Laborda, P. (2020).Chromatographic Methods for Detection and Quantification of Carbendazim in Food. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68(43), 11880–11894.
15. Zhai, Y., T., Wu, Y. P., Guo, X. Y., Ying, Y., Wen, Y., & Yang, H. (2021). Metal-organic-frameworks-enforced surface enhanced Raman scattering chip for elevating detection sensitivity of carbendazim in seawater. Sensors and Actuators B-Chemical. 326.
16. Ghorbani, A., Ojani, R., Ganjali, M. R., & Raoof, Direct voltammetric determination of carbendazim by utilizing a nanosized imprinted polymer/MWCNTs-modified electrode. Journal of the Iranian Chemical Society.
17. Tu, X.L., Gao, F., Ma, X., Zou, J., Yu, Y. F., Li, M. F., & Lu, L. M. (2020). Mxene/carbon nanohorn/beta-cyclodextrin- Metal-organic frameworks as high-performance electrochemical sensing platform for sensitive detection of carbendazim pesticide. Journal of Hazardous Materials, 396.
18. Kumar, P., K.H. Kim, & A. Deep (2015) Recent advancements in sensing techniques based on functional materials for organophosphate pesticides. Biosensors & Bioelectronics, 70, 469–481.
19. Zhao, H.Y., Ji, X. P., Wang, B. B., Wang, N., Li, X. R., Ni, R. X., & Ren, J. J. (2015). An ultra-sensitive acetylcholinesterase biosensor based on reduced graphene oxide-Au nanoparticles-beta-cyclodextrin/Prussian bluechitosan nanocomposites for organophosphorus pesticides detection. Biosensors & Bioelectronics, 65, 23–30.
20. Al-Hamry, A., A., Ega, T. K., Pasti, I. A., Bajuk-Bogdanovic, D., Lazarevic-Pasti, T., Rodriguez, R. D., & Kanoun, O. (2019) Electrochemical Sensor based on Reduced Graphene Oxide/PDAC for Dimethoate Pesticide Detection. in 5th International Conference on Nanotechnology for Instrumentation and Measurement (NanofIM). Sfax, TUNISIA.
21. Migliorini, F.L., Sanfelice, R. C., Mercante, L. A., Facure, M. H. M., & Correa, D. S. (2020). Electrochemical sensor based on polyamide 6/polypyrrole electrospun nanofibers coated with reduced graphene oxide for malathion pesticide detection. Materials Research Express, 7(1).
22. Noori, J.S., J. Mortensen, & A. Geto (2021). Rapid and Sensitive Quantification of the Pesticide Lindane by Polymer Modified Electrochemical Sensor. Sensors, 21(2).
23. Sakdarat, P., Chongsuebsirikul, J., Phongphut, A., Klinthingchai, Y., Prichanont, S., Thanachayanont, C., & Ieee., (2019). Copper Oxide Nanorods Pesticide Sensor For Methyl Parathion Detection. in IEEE 19th International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO). Macau, PEOPLES R CHINA.
24. Chen, Z.F., Zhang, Y., Yang, Y. Q., Shi, X. R., Zhang, L., & Jia, G. W. (2021). Hierarchical nitrogen-doped holey graphene as sensitive electrochemical sensor for methyl parathion detection. Sensors and Actuators B-Chemical, 336.
25. Renganathan, V., Balaji, R., Chen, S. M., & Kokulnathan, T. (2020). Coherent design of palladium nanostructures adorned on the boron nitride heterojunctions for the unparalleled electrochemical determination of fatal organophosphorus pesticides. Sensors and Actuators B-Chemical, 307.
26. Karimi-Takallo, A., S. Dianat, & A. Hatefi-Mehrjardi (2021). Fabrication and electrochemical study of K(1,10- (1,4 Butanediyl) dipyridinium)(2) PW11O39Co(H2O) /MWCNTs-COOH nanohybrid immobilized on glassy carbon for electrocatalytic detection of nitrite. Journal of Electroanalytical Chemistry, 886.
27. Liu, Y., Cao, B., Zhang, X., Luo, R., Luo, C. H., Lin, H. C., & Peng, H. (2021). Preparation of alpha-Co(OH)(2)@MWCNTs- COOH nanocomposites and their application for supercapacitors. Journal of Materials Science-Materials in Electronics.
28. Zeng, W.J., Li, C., Feng, Y., Zeng, S. H., Fu, B. X., & Zhang, X. L. (2021). Carboxylated multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs-COOH)-intercalated graphene oxide membranes for highly efficient treatment of organic wastewater. Journal of Water Process Engineering, 40.
29. Zou, N., Yuan, C. H., Liu, S. W., Han, Y. T., Li, Y. J., Zhang, J. L., & Pan, C. P. (2016). Coupling of multi-walled carbon nanotubes/polydimethylsiloxane coated stir bar sorptive extraction with pulse glow discharge-ion mobility spectrometry for analysis of triazine herbicides in water and soil samples. Journal of Chromatography A, 1457, 14–21.
30. Ertan, B., Eren, T., Ermis, I., Saral, H., Atar, N., & Yola, M. L., Sensitive analysis of simazine based on platinum nanoparticles on polyoxometalate/multi-walled carbon nanotubes. Journal of Colloid and Interface Science, 2016. 470: p. 14–21.
31. Saeed, K. & Ibrahim. (2013). Carbon nanotubes-properties and applications: a review. Carbon Letters, 14(3), 131–144.
32. Kumar, U. & B.C. Yadav. (2019). Development of humidity sensor using modified curved MWCNT based thin film with DFT calculations. Sensors and Actuators B-Chemical, 288, 399–407.
Опубліковано
2022-05-24
Як цитувати
Фанг, Л., Xinfa, W., Дубовик, В. І., & Рункіанг, Л. (2022). ШВИДКЕ ЕЛЕКТРОХІМІЧНЕ ВИЗНАЧЕННЯ КАРБЕНДАЗИМУ В ОВОЧАХ НА ОСНОВІ КАРБОКСИЛЬНИХ ФУНКЦІОНАЛІЗОВАНИХ БАГАТОСТІННИХ ВУГЛЕВИХ НАНОТРУБОК, МОДИФІКОВАНИХ СКЛЯНИМ ВУГЛЕВИМ ЕЛЕКТРОДОМ. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія: Агрономія і біологія, 46(4), 76-82. https://doi.org/10.32845/agrobio.2021.4.11
ISSN 
ISSN 
