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食品中快速检测农药残留技术探究

2021-11-29高迎利陕西省咸阳市乾县靖庄路东侧检测中心

食品安全导刊 2021年15期
关键词:残留量有机磷抗原

□ 刘 渊 朱 虎 高迎利 陕西省咸阳市乾县靖庄路东侧检测中心

农药残留是水果、蔬菜和农产品检测的重要指标,农药残留是否超标直接关系着人们的身体健康和饮食生活,目前,有很多种检测农药残留的技术,各有优劣,人们对农药产品的关注度越来越高,要求对不同检测方法进行优化改进,使检测方法更有效的为人们服务。

1 食品中农药残留检测方法

1.1 分光光度法

分光光度法的原理是显色反应,利用显色程度来判断农残量。主要是利用农药有机磷、氨基甲酸酯类农药对特定的酶有抑制作用,反应后根据底物颜色显色程度来定量分析农残量。目前,此原理除了分光光度法,还开发了快速检测的显色纸片法。分光光度法的优势是操作简单、对操作人员的技术水平要求较低,主要用于农残的普查和急性中毒事件的检查,但只能检测有机磷还有氨基甲酸酯类农药,不能具体检测农药种类和农药残留量,此外,分光光度法对特异性要求比较高,需要控制的条件比较多,检测结果容易出现一些假阳性或假阴性现象[1]。

1.2 免疫分析法

免疫分析法主要的几种检测方法是酶免疫分析或酶联免疫吸附分析、化学发光免疫分析、荧光免疫分析和放射免疫分析。其中应用比较普遍的是酶免疫分析或酶联免疫吸附分析,目前已用于芬普尼、嘧霉胺、苯并咪唑和咪唑类化合物类农药的检测。主要原理是抗原与抗体之间的免疫反应,操作方式是刺激机体的免疫系统产生抗体,利用小分子的农药与大分子的蛋白质抗原结合制成抗原,标记抗体,通过对标记的抗体进行检测。酶免疫分析或酶联免疫吸附分析有两种检测方法:①直接检测;②间接检测。直接检测是将农药抗体固定,抗原抗体发生反应后将没有吸附的物质洗脱,加入酶进行反应,利用标准曲线计算出农药残留量。间接法是将农药—蛋白偶联物(包被抗原)进行处理后进行显色反应,处理方式同直接检测法相同,利用标准曲线计算农药残留量。目前,酶免疫分析或酶联免疫吸附分析的应用较多,但弊端是操作烦琐、操作步骤较多、不适用现场检测,还需要改进。化学发光免疫分析法是将抗体或抗原用化学发光物质标记的化学分析方法。目前,较常用的方法是胶体金荧光标记法,其工作原理是基于胶体金标记的抗体与人工抗原间进行特异性结合反应,在检测带形成聚集而显色,或因先与被检测样品产生竞争性结合反应而不能在检测带聚集显色,具有独特的优点,但样品制备过程较复杂,而且不适合多种农药残留的样品检测,试剂的研究过程周期长费用高,不利于方法的推广使用[2]。

1.3 生物传感器法

生物传感器是一个独立的集成装置,利用一种能与换能元件在空间上直接接触的生物识别元件,提供特定的定量或半定量的分析信息。生物传感器主要有免疫传感器、酶传感器和微生物传感器。免疫传感器类似免疫分析法,可满足定量分析,其原理是将抗原与半抗体抗原固定,然后在固相支撑物表面进行测定。酶传感器有酶抑制和酶水解两种类型,其原理是用酶来测定农药的浓度,酶抑制主要是利用农药对酶的抑制程度来检测农药的浓度,农药的浓度对酶的抑制程度可用各种传感器来测定。酶水解就是利用水解酶将农药分解,分解的产物将信号传递给传感器,传感器根据分解产物传递出的不同信号测定出农药的浓度[1]。

微生物传感器主要是利用微生物将农药作为底物吸收利用或分解农药产生特定的物质,并将信号传送到传感器,传感器根据接收到的信号来定量检测农药的浓度。此方法具有检测成本低且检测结果稳定的优势,应用较广泛。

1.4 光谱分析法

光谱分析法主要有可见—近红外、红外、拉曼光谱、激光诱导击穿光谱等。光谱分析法操作简单,没有复杂的样品前处理也没有检测试剂。原理是利用农药分子结构的光谱特性,结合化学计量学方法完成对农药残留情况的鉴别。在水果蔬菜等农产品的农药残留定性定量检测中,应用较多的是可见—近红外,成本低、无污染、方便快捷。

1.5 纳米生物技术

随着科技的发展,纳米技术也被应用到农药残留的检测中,现在较常见的纳米技术有金纳米粒子、量子点和多壁碳纳米管等。纳米技术的原理是利用纳米材料的某些物理学、生物学特性进行农药残留的检测。金纳米技术的金纳米粒子,其光学特性受粒子的形状、大小、介质折射率及聚集态和包覆剂的影响。沙蚕毒素类杀虫剂就是利用金纳米技术进行检测的,其原理是沙蚕毒素中的氨基带正电,可在静电的作用下吸附带负电的金纳米粒子,且沙蚕毒素中的硫基可代替金纳米粒子表面的柠檬酸,在二者的共同作用下,金纳米粒子发生反应聚集,颜色发生变化,聚集的程度与沙蚕毒素的浓度有关,从而可检测沙蚕毒素的残留量。量子点是荧光标记技术,是在3个空间方向上束缚半导体纳米结构,即导带电子、价带空穴及激子。此外,MWCNTs多臂碳纳米管多用于农药残留的分散固相萃取,其检测方法有着优异的表面性能的优势,应用广泛。

1.6 分子印迹技术

分子印迹技术是一种单分子识别技术,原理是抗体的免疫分析。分子免疫技术中较关键的物质是分子印迹聚合物,作用是特异性识别和选择性吸附特定目标分子。分子印迹技术在农药残留中主要用来对单一农药残留进行检测,或用来进行前处理,此项技术在未来农药检测中有很大的发展空间。

1.7 微流控技术

微流控是操作微管道处理或操纵微小流体的系统,可实现自动化,其操作简单节省人力的优点已被国外学者用来和酶抑制方法结合检测农药克百威,大量减少了酶的消耗。目前,检测农药残留较热点的研究是微流控芯片与生物传感器相结合。

1.8 气相色谱法

气相色谱法是将样品气化随惰性气体流动相进入色谱柱中进行农药分离,根据保留时间不同,观察相应物质的出峰时间,判断残留农药种类,根据峰值计算残留量[3]。气相色谱的优点是操作简单、样品用量少、分离效率高和操作快捷简单。但不能进行现场操作检测,对一些比较难分析的样品,需纯度较高的标准品,成本较高。

1.9 酶抑制法

酶抑制法主要利用抑制动物神经酶活性来检测农药残留的技术,主要为有机磷水解酶法、植物酯酶抑制法。目前,测定有机磷和氨基甲酸酯类农药残留应用酶抑制方法中的胆碱酯酶抑制法[4]。原理是胆碱酯酶遇水分解,分解后的产物有显色反应,农药中的乙酰胆碱酯酶抑制物抑制动物神经胆碱酯酶活性导致昆虫死亡。此方法的优势是快速,短时间内就可检测出有机磷类和氨基甲酸酯类农药在果蔬中的残留量,成本低,易操作。目前,已开始推广酶抑制剂法检测农药残留量。

1.10 化学发光法

化学发光法是用来检测有机磷农药残留的方法,主要用到的发光物质是鲁米诺、光泽精和洛酚碱。在反应过程中,分子吸收释放的能量,使分子从基态到激发态再到基态,能量变化转变为电信号的变化,有机磷试剂的浓度与电信号的大小成正比关系,根据这种关系检测有机磷农药的残留,此方法具有检测结果准确、操作简单的优势。

2 结语

目前,检测农药残留的技术有很多,可实现农药残留的基础检测。但是,检测方法还存在一定的弊端,检测标准不规范,导致检测结果科学性不高,影响产品的出口贸易。检测耗时长,给产品的安全性带来威胁。寻找探索快速、安全、有效的检测方法还需要研究人员的努力。

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