鮮果蔬農藥殘留檢測技術研究新進展

呂麗蘭

摘 要：主要闡述了近年來果蔬農藥殘留檢測方法的研究新進展，主要包括電子鼻法、電化學傳感器法、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藥殘留檢測中的應用現狀和發展前景。

關鍵詞：果蔬 農藥 檢測 研究進展

隨著我國經濟的迅猛發展，人們的生活水平得到了很大程度的提高，食品的營養安全也越來越引起人們的重視。水果和蔬菜是人們日常生活的必需品，其農藥殘留作為食品安全的一項重要指標也逐漸引起了人們的廣泛關注。美國、日本和德國等許多發達國家為了保護本國農業生產的可持續發展，將果蔬中的農藥殘留量作為阻礙其從國外進口水果和蔬菜的重要商貿屏障。因此，為提高果蔬產品質量，從根本上確保果蔬產品的食用安全，這就有必要對鮮果蔬中的農藥殘留量進行有效檢測，以保證我國農業產業的健康可持續性發展。本文旨在針對鮮果蔬農藥殘留檢測技術的研究進展進行綜述，重點探討了近些年逐漸發展起來的一些農藥殘留檢測新技術。

1 果蔬農藥殘留檢測方法與進展

1.1 電子鼻法

電子鼻是近年逐漸發展起來的一種農藥殘留檢測新技術。其工作原理主要是根據物質的揮發性氣味來識別其種類和成分的，實質是模仿生物鼻的一種電子系統，故又稱為人工嗅覺系統。1982 年，英國學者Persuad和Dodd首次研究開發利用 3 個SnO2氣體傳感器模擬哺乳動物嗅覺系統，并將此模擬系統分別用于檸檬油、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雜氣體功能的自動化裝置，其由多個氣敏傳感器和適當的模式分類方法組成 [1]。目前，電子鼻法已作為一項技術被用于果蔬農藥殘留檢測的研究。

2003年 Huang 等[2] 以動態檢測方法為依據，通過使用單個SnO2氣敏傳感器進行農藥殘留分析。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行，如：方波加熱可使半導體敏感材料的電阻產生規律性的變化。這有別于傳統的靜態檢測方法，傳統的靜態檢測方法是對傳感器進行恒溫加熱。在實驗條件為O2環境、調制頻率為 0.02 Hz、溫度為 250～300 ℃時，對樂果、敵百蟲和乙酰甲胺磷分別進行動態測試。結果顯示，3 種農藥氣體的動態響應信號輪廓區別很大，這說明動態響應信號中包含豐富的特征化學信息，動態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范圍大于敵百蟲。將動態和靜態條件的檢測方法進行比較，動態檢測方法比靜態方法可以得到更多的信息，用動態方法檢測對硫磷等有機磷類農藥殘留具有良好效果。

1.2 電化學傳感器法

電化學傳感器在果蔬農藥殘留的檢測中也有研究應用，其檢測原理是在恒定或不穩定的電壓下，待分析物在傳感器的電極表面發生氧化還原反應而產生電化學信號，從而可利用傳感器進行分析檢測達到分析目的[3]。具體來說，電化學傳感器包含2個部分：一是分子識別，二是信息轉換。前者是指在電極表面固定化學功能性復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行特異性分析與識別；然后，電極可將識別信息進一步傳遞到信息轉換部分，從而可形成檢測結果的輸出信號。

1996年，Dzantiev等[3] 報道了電位型電化學傳感器在農藥檢測方面的研究。如：利用電位型電化學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，根據抗原和抗體特異性相結合的原理，將固定在石墨電極表面的抗體分別與過氧化物酶（peroxidase， POD）標記的農藥和未標記的農藥進行競爭性結合；隨后，把該電極放入含有過氧化氫（H2O2）和氨基水楊酸（aminosalicylic acid）的母液中進行分析檢測。由于POD發生氧化還原反應，從而導致還原電位發生變化；最后，通過測定酶聯免疫復合物中的POD活性，可檢測出果蔬中農藥的殘量，得到2，4，5-T和2，4-D的檢測限分別為50 ng/mL和40 ng/mL。實驗證明，該電極可反復連續使用長達60次[4]。使用上述類似的酶聯免疫競爭法檢測西瑪津，其檢測限為3 ng/mL，實驗得到的傳感器使用壽命長達15 d，實驗表明：這種傳感器相比于酶聯免疫檢測效率更高、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藥殘留檢測中有研究報道。其過程原理主要是通過一定的方式獲得一空間結構和結合位點能與某一模板分子特異性相結合的聚合物制備技術[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）可進行人工合成，合成后的MIPs是具有立體空間網絡結構的高分子聚合物材料，能特異性地結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，因而普遍具有較強的耐酸堿性和良好的熱穩定性能，故擁有更高的使用壽命。

分子印跡固相微萃取（Molecular Imprinted solid-phase Microextractioin， MI-SPME）技術已有報道用于果蔬中的農藥殘留檢測。根據底材的不同，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）。已有報道，在不銹鋼纖維表面可通過化學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，這用于檢測能反復使用高達200次以上。另外，在優化條件下檢測氯乙酰苯胺類除草劑時，運用MIP-LLSME方法得到的富集因素可達70～210，同時此法的提取能力較好和吸附和解吸能力也較容易[5]。還有，已有研究報道，可將MIPs涂覆在玻璃毛細管表面制備成攪拌棒，通過化學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）聯用用于檢測蘋果、稻米、萵苣和土壤等基質中的9種三嗪類化合物，可得到的LOD為0.04～0.12 μg/L [5]。總之，MIPs的攪拌棒具有表面光滑堅固、涂層不易脫落的優點。

1.4 近紅外光譜法

近紅外光譜技術是一種具有無損、快速、低成本等諸多特點的新型分析檢測技術，可以方便地實現對農產品尤其是水果、蔬菜中農藥殘留的定性和定量監控[6]。近紅外光（near infrared， NIR）根據美國試驗和材料檢測協會（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，可對被測物質中C-H、N-H、O-H及S-H等含氫基團的分子進行分析。顯然，不同化合物中，其所具有的基團差異，其近紅外吸收波長與強度會存在明顯差異，從而達到分析的目的。

已有報道，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—表面增強拉曼光譜進行檢測。分析過程中為對光譜數據進行校正處理，在所獲得的數據基礎上使用了主成分分析法和偏最小二乘法建立這3種農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，可以有效應用于其他鮮果蔬表面的農藥殘留檢測[6]。

1.5 核磁共振法

核磁共振法（Nuclear Magnetic Resonance， NMR）在果蔬表面上的農藥殘留檢測方面也有報道。從20世紀70年代起，NMR得到迅速的發展，并于20世紀80年代開始在果蔬表面上的農藥殘留檢測中得到應用[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96%，得到的變異系數<7（n=5），同時RSD<10%。另外，敵百蟲由于其熱不穩定性，易分解的特性，使用傳統的HPLC法和氣相色譜（Gas chromatography，GC）法很難進行檢測。但NMR研究結果表明：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法是傳統用于檢測果蔬表面農藥殘留量的一種經典方法。此法具有分離效率高、選擇性高、靈敏度高等特點，在農藥殘留的微量和痕量分析中已有廣泛應用。

已有研究報道[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種農藥殘留量，測定過程采用DB-1701石英毛細管作為色譜分離柱，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RSD≤10 %。

2 結語

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藥殘留量要求也越來越高，從而果蔬表面的農藥殘留分析檢測越來越重要。國內外學者的大量研究，在農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備，操作簡單，數據清晰，與傳統檢測手段相比，具有很大的優勢。電化學傳感器在果蔬表面的農藥殘留檢測方面雖已有應用，但在大規模應用上還需要進一步突破。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計上仍需要進一步完善和突破。基于多種光譜原理的農藥殘留檢測方法在關鍵技術上還需要進一步研究。可以預見，隨著新興技術的不斷發展和涌現，鮮果蔬表面的農藥殘留檢測分析技術將會逐步趨向于健全和完善。

參考文獻

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[8] 楊曉云，費志平，徐漢虹. 核磁共振技術及其在農藥殘留分析中的應用[J]. 農藥，2009，48

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[9] 陳志濤，郭菁，張睿，等. 毛細管氣相色譜法測定蔬菜中16種有機磷農藥殘留量[J]. 臺灣

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