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果蔬农产品农药残留快速检测技术的有效应用进展

2023-06-08倖华珍李晶张琦王涛

吉林蔬菜 2023年2期
关键词:快速检测技术农药残留

倖华珍 李晶 张琦 王涛

摘 要:我国综合国力提升,人民对果蔬农产品质量提出了更高的要求,建立简单、快速和高效的果蔬农产品农药残留技术至关重要。

关键词:果蔬农產品;农药残留;快速检测技术

为了满足不同区域地区对果蔬农产品的需求,有些果蔬农产品需要远距离运输,在运输中为保证果蔬农产品的新鲜与品质,人们往往会采用防腐剂和色素等添加,这一定程度上会导致人体健康遭受威胁,同时,随着人民生活水平不断提升,对果蔬农产品质量安全更加重视,提出更高要求,加强果蔬农产品残留检测,明确和建立简单、快速和高效果蔬农产品农药残留技术至关重要。

前人研究表明,果蔬农产品农药残留检测技术种类繁多,目前常见的果蔬农产品农药残留检测可分为常规检测和快速检测两大类型。果蔬农产品农药残留常规检测技术主要包含气相色谱法、高效液相色谱法等,这类型果蔬农产品农药残留检测技术方法的结果真实性、准确性和灵敏度比较高,但是由于需要进行繁琐的样品准备处理,导致检测成本高和时间较长。同时由于果蔬农产品农药残留常规检测技术操作难度较高,不能满足人们日益增长的快速无损检测的实际需求,不适宜当前环境和市场需求。而随着科学技术的不断进步与发展,许多果蔬农产品农药残留快速检测技术逐渐应用到实际生产中来,目前常见的果蔬农产品农药残留快速检测技术主要为免疫分析法、光谱分析法、酶抑制法和生物传感器等,新型快速果蔬农产品农药残留检测技术的出现使得果蔬农产品农药残留快速检测技术实现了质的飞跃,提高了果蔬农产品农药残留安全性、快速性与准确性,大大节约了检测成本。为此,本研究综述分析了现存果蔬农产品农药残留快速检测技术的方法、原理应用范围和不足之处,并对未来可能的发展趋势、应用前景综述分析,以期为果蔬农产品农药残留快速检测技术深入研究提供理论参考依据。

1 酶抑制快速检测技术法

酶抑制快速检测技术是利用酶的相关功能基因受到外界某些物质的影响,导致对应的酶活性出现下降或者丧失作用的一种检测技术,该技术与20世纪60年代开始得到应用,在20世纪80年代得到广泛的应用,在各类果蔬农产品农药残留快速检测技术中该方法较为成熟[1]。该果蔬农产品快速检测技术在农药残留检测的原理是利用昆虫毒理学的原理,利用有机磷和氨基甲酸酯类农药对动物体内乙酰胆碱酶(AChE)具有抑制作用的方法,即当试验样品中含有有机磷或者氨基甲酸酯类农药时,则乙酰胆碱酶活性被抑制,试验样品中加入的底物就不会被酶水解,进而不产生显色。但是当试验样品中不含有时,酶活性则不会被抑制,试验样品中加入的底物就会被酶水解利用,进而与显色剂反应出现显色,就可以通过目测颜色的变化或利用分光光度计测定对应吸光度值,计算出酶抑制率,进而判断出样品中农药残留的情况[2-3]。目前基于该原理研究开发的快速检测卡(显色纸片法)和仪器测定法(分光光度计法)在国际内外得到了广泛的应用。

酶抑制快速检测技术方法虽然可在一定程度上满足市场所需的快速无损检测的实际需求,但是前人研究发现该技术方法存在检测偏差和盲区,该快速检测技术方法只能对果蔬农产品有机磷和氨基甲酸酯类农药残留总量进行检测,不能准确识别农药的具体类型和残留量,同时由于酶活性、底物浓度和反应时间等具有特异性,试验结果容易受带干扰,其灵敏度和准确性还有待进一步提升,因此该方法主要用于果蔬农产品中农药残留物普查。在未来如何改善酶试剂的质量是提升酶抑制快速检测技术结果准确性的重中之重。

2 免疫分析快速检测技术法

免疫分析法是利用有毒物质与标记的毒性进行结合抗体监测有毒物质的一种方法,由美国科学家Berson和Yalow最早提出发明,而在农药上的免疫分析发现是在1986年由Centeno提出。免疫分析快速检测技术法的关键核心是抗原和抗体的制备,需要与特定底物进行标记,依据标记物的不同,可将免疫分析快速检测技术法分为:放射免疫标记技术(RIA)、酶免疫标记技术(ELISA)、磁敏免疫分析(MI)、荧光免疫分析(FIA)、胶体金免疫技术(CGIA)和化学发光免疫技术(CLIA)。而目前在果蔬农产品快速检测技术方法中以酶免疫标记技术(ELISA)最为常用。

酶免疫标记技术法(ELISA)的基本原理是利用酶标记抗体或者酶标记抗体进行的抗原抗体反应,反应结束后与的酶与底物产生颜色反应,进行果蔬农产品农药残留定量检测,其中按照检测方法不同可分为直接和间接两种方法。直接方法是将一定量的农药抗体滴定到微孔板等载体上面,然后利用标定的酶农药抗原与待检测的农药混合,两者会与固定的一定量的农药抗体产生竞争反应,经过一段的反应时间后,对微孔板进行洗脱,将上面未进行反应物质洗脱掉,并加入反应底物和显色剂,最终将测定数值代入标准曲线中来计算带测定物质农药浓度。间接方法是指将一定量的农药-蛋白偶合物之间相互竞争,然后与溶液中的一定量抗体结合,经过一段的反应时间后,将上面未进行反应物质洗脱掉,并加入反应底物和显色剂,依据标准曲线上的数值对待检物质农药浓度进行计算。酶免疫标记技术法的应用方法如下表1所示,目前现有的酶免疫标记技术法已经克服了传统的操作繁琐等方法,缠着高灵敏度、快捷的方向发展,在果蔬农产品快速检测中得到广泛应用。但是仍存在一定的局限性,例如农药抗体的制备难度大、开发费用较高、不适用于多种农药残留的联合分析等。

3 生物传感器快速检测技术法

生物传感器发的原理是利用生物反应或者生物物质之间发生的亲和作用,进而有选择性的对生物试剂的化学成分、生产过程等相关信息的方法。主要控制主体为传感器,近年来在医学、生物监测、环境监测等方面得到广泛的应用。下面对果蔬农产品农药残留检测常用的生物识别元件进行分类介绍:

3.1 酶传感器法

酶传感器法可分为酶抑制型和酶水解型,其中,酶抑制型传感器法与酶抑制法相类似,都是利用酶活性与农药之间的相互抑制作用,酶的活性变化与农药浓度密切相关,常用的测定方法分别为电化学法、荧光法、测温法等。而酶水解型利用的是酶与底物之间的水解反应,通过传感器将底物信号转变成电或者光等信号,从而检测出带测定物质农药浓度的一种方法。

3.2 免疫传感器法

该方法与免疫分析快速检测技术法类似,免疫传感器法则属于固相免疫分析法,即通过将农药抗体或者半抗原固定在分析仪等支撑物表面来检测果蔬农产品农药残留物的方法。而免疫传感器则是可以通过换能器将免疫分析结果进行分析,实现果蔬农产品农药残留物的定量测定。

4 光谱分析快速检测技术法

光谱分析快速检测技术法主要是利用农药分子的光谱特性,同时结合化学计量方法进行农药鉴定。较之前的研究方法相比,光谱分析快速检测技术法不需要进行前期的样品处理和检测试剂的配制。常见的光谱分析快速检测技术法主要有可见/近红外、红外、拉曼光谱和激光诱导击穿光谱等方法。但是该方法需要大量的分析和模型构建,前期工作可能较为繁琐。

参考文献

[1] 李小燕,李敬波,吴瑞茹,等.气相色谱法同时测定普通白菜中10种有机磷类农药残留[J].河南化工,2021,38(1):52-54.

[2] 赵素娟,包琴,赵丽杰.浅析酶抑制法在农药残留检测中的应用及酶源的研究进展[J].食品安全导刊,2022(20):168-171.

[3] 袁哲,李庭铂.果蔬农药残留检测方法研究进展[J].中国果菜,2021,41(9):75-78.

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