鮮果蔬農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)研究新進(jìn)展

呂麗蘭

摘 要：主要闡述了近年來果蔬農(nóng)藥殘留檢測方法的研究新進(jìn)展，主要包括電子鼻法、電化學(xué)傳感器法、分子印跡法、近紅外光譜法、核磁共振法、氣相色譜法在果蔬農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：果蔬 農(nóng)藥 檢測 研究進(jìn)展

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們的生活水平得到了很大程度的提高，食品的營養(yǎng)安全也越來越引起人們的重視。水果和蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵罚滢r(nóng)藥殘留作為食品安全的一項(xiàng)重要指標(biāo)也逐漸引起了人們的廣泛關(guān)注。美國、日本和德國等許多發(fā)達(dá)國家為了保護(hù)本國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，將果蔬中的農(nóng)藥殘留量作為阻礙其從國外進(jìn)口水果和蔬菜的重要商貿(mào)屏障。因此，為提高果蔬產(chǎn)品質(zhì)量，從根本上確保果蔬產(chǎn)品的食用安全，這就有必要對鮮果蔬中的農(nóng)藥殘留量進(jìn)行有效檢測，以保證我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)性發(fā)展。本文旨在針對鮮果蔬農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，重點(diǎn)探討了近些年逐漸發(fā)展起來的一些農(nóng)藥殘留檢測新技術(shù)。

1 果蔬農(nóng)藥殘留檢測方法與進(jìn)展

1.1 電子鼻法

電子鼻是近年逐漸發(fā)展起來的一種農(nóng)藥殘留檢測新技術(shù)。其工作原理主要是根據(jù)物質(zhì)的揮發(fā)性氣味來識別其種類和成分的，實(shí)質(zhì)是模仿生物鼻的一種電子系統(tǒng)，故又稱為人工嗅覺系統(tǒng)。1982 年，英國學(xué)者Persuad和Dodd首次研究開發(fā)利用 3 個(gè)SnO2氣體傳感器模擬哺乳動物嗅覺系統(tǒng)，并將此模擬系統(tǒng)分別用于檸檬油、戊酸、乙醇、乙醚、異茉莉酮、乙酸戊酯等化合物的檢測分析，最終達(dá)到分類識別的目的[1]。1989年，北大西洋公約組織（North Atlantic Treaty Organization， NATO）對電子鼻作了如下定義：電子鼻是一具有識別單一和復(fù)雜氣體功能的自動化裝置，其由多個(gè)氣敏傳感器和適當(dāng)?shù)哪Ｊ椒诸惙椒ńM成 [1]。目前，電子鼻法已作為一項(xiàng)技術(shù)被用于果蔬農(nóng)藥殘留檢測的研究。

2003年 Huang 等[2] 以動態(tài)檢測方法為依據(jù)，通過使用單個(gè)SnO2氣敏傳感器進(jìn)行農(nóng)藥殘留分析。此法的工作原理是傳感器采取的加熱方式以溫度周期性變化進(jìn)行，如：方波加熱可使半導(dǎo)體敏感材料的電阻產(chǎn)生規(guī)律性的變化。這有別于傳統(tǒng)的靜態(tài)檢測方法，傳統(tǒng)的靜態(tài)檢測方法是對傳感器進(jìn)行恒溫加熱。在實(shí)驗(yàn)條件為O2環(huán)境、調(diào)制頻率為 0.02 Hz、溫度為 250～300 ℃時(shí)，對樂果、敵百蟲和乙酰甲胺磷分別進(jìn)行動態(tài)測試。結(jié)果顯示，3 種農(nóng)藥氣體的動態(tài)響應(yīng)信號輪廓區(qū)別很大，這說明動態(tài)響應(yīng)信號中包含豐富的特征化學(xué)信息，動態(tài)檢測具有較高的檢測靈敏度；以敵百蟲和乙酰甲胺磷為例，在不同濃度下，傳感器對乙酰甲胺磷的特征響應(yīng)范圍大于敵百蟲。將動態(tài)和靜態(tài)條件的檢測方法進(jìn)行比較，動態(tài)檢測方法比靜態(tài)方法可以得到更多的信息，用動態(tài)方法檢測對硫磷等有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留具有良好效果。

1.2 電化學(xué)傳感器法

電化學(xué)傳感器在果蔬農(nóng)藥殘留的檢測中也有研究應(yīng)用，其檢測原理是在恒定或不穩(wěn)定的電壓下，待分析物在傳感器的電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生電化學(xué)信號，從而可利用傳感器進(jìn)行分析檢測達(dá)到分析目的[3]。具體來說，電化學(xué)傳感器包含2個(gè)部分：一是分子識別，二是信息轉(zhuǎn)換。前者是指在電極表面固定化學(xué)功能性復(fù)合材料或者生物活性功能材料，通過這些功能材料可對待分析物進(jìn)行特異性分析與識別；然后，電極可將識別信息進(jìn)一步傳遞到信息轉(zhuǎn)換部分，從而可形成檢測結(jié)果的輸出信號。

1996年，Dzantiev等[3] 報(bào)道了電位型電化學(xué)傳感器在農(nóng)藥檢測方面的研究。如：利用電位型電化學(xué)免疫傳感器可成功分析檢測三氯苯氧基乙酸（2，4，5-trichlorophenoxyacetic acid， 2，4，5-T）和二氯苯氧基乙酸（2，4-dichlorophenoxyacetic acid， 2，4-D）。同時(shí)，根據(jù)抗原和抗體特異性相結(jié)合的原理，將固定在石墨電極表面的抗體分別與過氧化物酶（peroxidase， POD）標(biāo)記的農(nóng)藥和未標(biāo)記的農(nóng)藥進(jìn)行競爭性結(jié)合；隨后，把該電極放入含有過氧化氫（H2O2）和氨基水楊酸（aminosalicylic acid）的母液中進(jìn)行分析檢測。由于POD發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而導(dǎo)致還原電位發(fā)生變化；最后，通過測定酶聯(lián)免疫復(fù)合物中的POD活性，可檢測出果蔬中農(nóng)藥的殘量，得到2，4，5-T和2，4-D的檢測限分別為50 ng/mL和40 ng/mL。實(shí)驗(yàn)證明，該電極可反復(fù)連續(xù)使用長達(dá)60次[4]。使用上述類似的酶聯(lián)免疫競爭法檢測西瑪津，其檢測限為3 ng/mL，實(shí)驗(yàn)得到的傳感器使用壽命長達(dá)15 d，實(shí)驗(yàn)表明：這種傳感器相比于酶聯(lián)免疫檢測效率更高、成本更低。

1.3 分子印跡法

分子印跡法（molecular imprinting technique， MIT）也是近年來逐漸在果蔬農(nóng)藥殘留檢測中有研究報(bào)道。其過程原理主要是通過一定的方式獲得一空間結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點(diǎn)能與某一模板分子特異性相結(jié)合的聚合物制備技術(shù)[5]。利用MIT特異性識別和選擇的特性，分子印跡聚合物（molecularly imprinted polymers， MIPs）可進(jìn)行人工合成，合成后的MIPs是具有立體空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物材料，能特異性地結(jié)合特定的靶分析物或者靶類似物，從而有效地降低了其他基質(zhì)的干擾。因MIT是人工合成的高分子聚合物，因而普遍具有較強(qiáng)的耐酸堿性和良好的熱穩(wěn)定性能，故擁有更高的使用壽命。

分子印跡固相微萃?。∕olecular Imprinted solid-phase Microextractioin， MI-SPME）技術(shù)已有報(bào)道用于果蔬中的農(nóng)藥殘留檢測。根據(jù)底材的不同，MI-SPME可分為以下幾種主要類型： MIP纖維、MIP 涂層纖維、分子印跡吸附攪拌棒（Molecular Imprinted Stir Bar Sorptive Extraction， MI-SBSE）和液液固相微萃取（Liquid Liquid Solid Microextraction，LLSME）。已有報(bào)道，在不銹鋼纖維表面可通過化學(xué)鍵合的手段聚合異丙甲草胺，獲得的不銹鋼纖維涂層厚度約為18.4 μm，這用于檢測能反復(fù)使用高達(dá)200次以上。另外，在優(yōu)化條件下檢測氯乙酰苯胺類除草劑時(shí)，運(yùn)用MIP-LLSME方法得到的富集因素可達(dá)70～210，同時(shí)此法的提取能力較好和吸附和解吸能力也較容易[5]。還有，已有研究報(bào)道，可將MIPs涂覆在玻璃毛細(xì)管表面制備成攪拌棒，通過化學(xué)鍵合的方法將莠去津MIPs涂覆在玻璃棒上，并與高效液相色譜（High Performance Liquid Chromatography， HPLC）聯(lián)用用于檢測蘋果、稻米、萵苣和土壤等基質(zhì)中的9種三嗪類化合物，可得到的LOD為0.04～0.12 μg/L [5]?？傊?，MIPs的攪拌棒具有表面光滑堅(jiān)固、涂層不易脫落的優(yōu)點(diǎn)。

1.4 近紅外光譜法

近紅外光譜技術(shù)是一種具有無損、快速、低成本等諸多特點(diǎn)的新型分析檢測技術(shù)，可以方便地實(shí)現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品尤其是水果、蔬菜中農(nóng)藥殘留的定性和定量監(jiān)控[6]。近紅外光（near infrared， NIR）根據(jù)美國試驗(yàn)和材料檢測協(xié)會（American Society for Testing and Materials， ASTM）定義是指波長在780～2526 nm的電磁波，其波長介于可見光和中紅外光之間，可對被測物質(zhì)中C-H、N-H、O-H及S-H等含氫基團(tuán)的分子進(jìn)行分析。顯然，不同化合物中，其所具有的基團(tuán)差異，其近紅外吸收波長與強(qiáng)度會存在明顯差異，從而達(dá)到分析的目的。

已有報(bào)道，新鮮蘋果和番茄表面的谷硫磷、亞胺硫磷、西維因的殘留情況利用近紅外光譜法—表面增強(qiáng)拉曼光譜進(jìn)行檢測。分析過程中為對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行校正處理，在所獲得的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上使用了主成分分析法和偏最小二乘法建立這3種農(nóng)藥的定量和定性模型，校正后的谷硫磷、亞胺硫磷和西維因在番茄表面上的檢測限分別為2.94、2.91、5.35 mg/mL，而在蘋果表面上的檢出限分別為6.66、6.51、4.51 mg/mL。此種方式建立的檢測方法，可以有效應(yīng)用于其他鮮果蔬表面的農(nóng)藥殘留檢測[6]。

1.5 核磁共振法

核磁共振法（Nuclear Magnetic Resonance， NMR）在果蔬表面上的農(nóng)藥殘留檢測方面也有報(bào)道。從20世紀(jì)70年代起，NMR得到迅速的發(fā)展，并于20世紀(jì)80年代開始在果蔬表面上的農(nóng)藥殘留檢測中得到應(yīng)用[7]。

研究證明，NMR可用于蘋果榨汁中所含有的除蟲脲殘留量測定。NMR用于除蟲脲的檢出限為6 μg/mL，測定的回收率可達(dá)96%，得到的變異系數(shù)<7（n=5），同時(shí)RSD<10%。另外，敵百蟲由于其熱不穩(wěn)定性，易分解的特性，使用傳統(tǒng)的HPLC法和氣相色譜（Gas chromatography，GC）法很難進(jìn)行檢測。但NMR研究結(jié)果表明：在敵百蟲未被破壞的前提下，NMR可用于測定果蔬表面，比如番茄果實(shí)表面上的敵百蟲殘留量。NMR的檢測限為55 mg/L，測定的平均回收率不低于99%，同時(shí)RSD≤9%。因此，NMR檢測方法可用于果蔬表面上敵百蟲殘留量的檢測[8]。

1.6 氣相色譜法

GC法是傳統(tǒng)用于檢測果蔬表面農(nóng)藥殘留量的一種經(jīng)典方法。此法具有分離效率高、選擇性高、靈敏度高等特點(diǎn)，在農(nóng)藥殘留的微量和痕量分析中已有廣泛應(yīng)用。

已有研究報(bào)道[9]，采用GC法可用于檢測鮮果蔬表面的甲胺磷、乙酞甲胺磷、甲拌磷、毒死蟬、馬拉硫磷、對硫磷、敵百蟲、三哩磷、樂果、殺螟硫磷等16種農(nóng)藥殘留量，測定過程采用DB-1701石英毛細(xì)管作為色譜分離柱，檢測器為NPD氮磷檢測器，測定檢出限不低于0.003 mg/kg，測定的回收率不低于53.7 %，同時(shí)RSD≤10 %。

2 結(jié)語

隨著人們對健康的日益重視，對每日攝入的鮮果蔬要求其表面的農(nóng)藥殘留量要求也越來越高，從而果蔬表面的農(nóng)藥殘留分析檢測越來越重要。國內(nèi)外學(xué)者的大量研究，在農(nóng)藥殘留檢測方面已取得不少的成果。電子鼻作為一種新型的仿生檢測設(shè)備，操作簡單，數(shù)據(jù)清晰，與傳統(tǒng)檢測手段相比，具有很大的優(yōu)勢。電化學(xué)傳感器在果蔬表面的農(nóng)藥殘留檢測方面雖已有應(yīng)用，但在大規(guī)模應(yīng)用上還需要進(jìn)一步突破。分子印跡法仍處于理論研究階段，尤其在模板高分子材料的合成設(shè)計(jì)上仍需要進(jìn)一步完善和突破。基于多種光譜原理的農(nóng)藥殘留檢測方法在關(guān)鍵技術(shù)上還需要進(jìn)一步研究?？梢灶A(yù)見，隨著新興技術(shù)的不斷發(fā)展和涌現(xiàn)，鮮果蔬表面的農(nóng)藥殘留檢測分析技術(shù)將會逐步趨向于健全和完善。

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