快速檢測技術在煙草農藥殘留檢測中的應用探討

張燕　陳丹　李苓　王春瓊

摘要 快速檢測技術在農藥殘留檢測中發揮著重要作用。本文重點介紹了酶抑制法、免疫分析法、光譜法和生物傳感器等幾種農藥快速檢測技術的檢測原理和研究進展，概述了快速檢測技術在農藥殘留檢測中的應用研究，并對農藥快速檢測技術的發展給予了展望，以期推進煙草農藥殘留快速檢測技術的發展。

關鍵詞 農藥殘留;快速檢測;應用;煙草

中圖分類號 S481*.8

文獻標識碼 A

文章編號 1007-5739（2019）08-0111-03

農藥殘留超標問題是人們長期關注的重點，煙草在大田生產和儲存過程中都不可避免地會使用農藥。合理的農藥使用為煙草帶來了可觀的經濟效益，然而在實際應用中，農藥的過量和違規使用導致煙葉農藥殘留甚至超標的現象時有發生。為了提高煙草制品質量安全水平，對煙葉中農藥殘留進行及時和準確分析是控制煙葉安全性的重要環節。目前，煙草農藥殘留量主要采，用色譜法或色譜一質譜聯用等技術檢測，方法穩定，結果準確、重復性好，但不能滿足現場快速篩查需求，不能及時對煙葉農藥殘留作出評價。隨著農藥殘留快速檢測技術的研究和應用，一些特異性強、高靈敏度的快速檢測方法實現了對農藥殘留的現場快速篩查和檢測。本文對酶抑制法、免疫分析法、光譜法和生物傳感器等幾種農藥殘留快速檢測技術的原理和應用進行了概述，以期為探討煙草農藥快速檢測技術的研究和應用提供參考。

1酶抑制法

酶抑制法是利用酶的功能基團受到某種物質的影響，從而導致酶活力降低或喪失作用的一種檢測方法。乙酰膽堿酯酶和丁酰膽堿酯酶是酶抑制快速檢測中應用最多的2種酶，是有機磷和氨基甲酸酯兩大類農藥的作用靶標，有機磷和氨基甲酸酯類農藥雖然分子結構不同，但是防治害蟲的作用機理相同，都能對這2種酶的活性產生特異性抑制，其抑制率與農藥殘留量成正相關關系。因此，可以通過酶促反應中酶活性受抑制的程度判斷樣品中這2類農藥的殘留情況”，并開發了農藥殘留速測儀和速測卡。陳興江等2用速測儀和農藥速測卡測定了煙草中樂果、辛硫磷和滅多威等3種農藥殘留，與氣相色譜法的檢測結果一致。酶抑制法操作過程簡便，檢測速度快，適合現場大量樣品的篩查，但是其適用范圍有限，只能對有機磷和氨基甲酸酯類農藥的殘留總量進行定性檢測，且檢測過程中酶的敏感程度和穩定性、底物和顯色劑的特異性以及提取液的濃度等因素都會影響其檢測結果，導致出現假陽性的現象。羅俊霞等采用試劑盒提供的方法和國標2種前處理方法，對50種有機磷農藥的殘留進行了測定，結果顯示，用國標方法進行樣品處理，測定有機磷的檢出限相對比較低，檢出的有機磷農藥的抑制率也隨著濃度的增加而增加，達到一定濃度之后幾乎將酶活性全部抑制，抑制率接近100%。由此可見，酶、顯色劑及底物的濃度都是影響酶抑制法測定農藥殘留結果的因素，在酶促反應過程中要控制多個條件才能盡量提高其檢測的準確性。

2生物傳感器法

生物傳感器是將生物敏感元件與轉換器連接組成的一種分析裝置，通過轉換器捕捉特定待測化學活性物質與生物敏感元件之間的反應，將其轉換成可識別的物理化學信號，再通過檢測元件信號數值的變化，達到檢測農藥殘留量的目的，是目前農藥殘留快速檢測技術的研究熱點，在檢測靈敏度、反應時間現場檢測和自動化分析等方面都有較大進展。

生物傳感器具有特異性識別分子的能力，對被測物質有高度選擇性.根據生物分子識別元件上敏感物質或信號轉換器的不同，可分為酶生物傳感器、免疫生物傳感器和電化學傳感器等不同類型。最早開發的主要是酶生物傳感器，包括膽堿酯酶、有機磷水解酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽巰基轉移酶等酶生物傳感器，用于測定有機磷和氨基甲酸酯類農藥。

生物傳感器的性能受固定生物分子的載體及固定方法的影響較大，新型納米材料的引人提高了酶生物傳感器的檢測性能：Yan等{制備了多壁碳納米管的乙酰膽堿酯酶生物傳感器對敵敵畏進行了檢測，結果顯示，敵敵畏的檢測限為（0.680+0.076）μg/L，酶抑制率在0.25～1.75μumol/L及2.00～10.00μumol/L范圍內與敵敵畏的濃度呈線性關系。Crew等F]制備了6種乙酰膽堿酯酶生物傳感器，6min內可同時測定馬拉硫磷敵敵畏和毒蟲畏等6種有機磷農藥，這種多酶抑制系統傳感器的開發實現了同時對幾種有機磷農藥的測定。

利用免疫分析技術結合傳感技術開發的免疫生物傳感器是利用農藥與抗體間的特異性識別來檢測樣品中農藥殘留的一種方法，可以直接測定抗原抗體復合物的變化，通過轉換器對檢測結果進行定量，具有特異性好、高通量處理樣品等特點。Wang等制備了非標記免疫生物傳感器測定對硫磷，檢出限為0.08μg/L，線性范圍為0.17～32.50μg/L，檢測結果與氣相色譜的結果一致。免疫生物傳感器特異性好，制備簡單，但是農藥抗體開發成本高，且只能檢測單一農藥，不適用多種農藥殘留的檢測。

3光譜法

現代光譜技術是用調制后的光線照射被檢測的物質，使物質內部在外界刺激下發生電子能級躍遷，從而產生不同的光譜，通過采集光譜特征來檢測農藥殘留量。光譜法可以無損檢測，沒有繁雜的樣品前處理，分析速度快、特征性強，可實時快速檢測。常見的光譜技術有紅外光譜法、拉曼光譜法和熒光光譜法等幾種。

劉翠玲等8用近紅外光譜對混合液溶液中毒死蜱進行了測定，樣品的預測值和化學值之間有很好的相關性，通過聚類分析可以將含有毒死蜱的混合液與不含毒死蜱的混合液分開，進行直觀識別和無損檢測。

拉曼光譜：是借助分子的振動譜來識別物質，農藥分子因結構不同可產生不同的振動譜，并在特定的拉曼位移處產生特征信號峰，從而獲得農藥分子的“指紋信息”。利用拉曼光譜法識別農藥時需要測量不同農藥的拉曼光譜數據，建立數據庫和評判模型0，才能快速分析農藥殘留量。李曉舟等叫用表面增強拉曼光譜技術對蘋果表面的甲拌磷和倍硫磷殘留量進行了測定，結果顯示，識別蘋果表面甲拌磷和倍硫磷這2種農藥的特征峰頻率較為豐富，建立線性回歸預測模型可以作為定量測定這2種農藥的參考模型。劉文涵等2用激光拉曼光譜測定辣椒表面甲基毒死蜱農藥殘留量，發現殘留量與拉曼光譜特征峰相對強度有較高的線性關系。翟晨3）用拉曼光譜技術測定蘋果中溴氰菊酯和啶蟲脒2種農藥，當溴氰菊酯和啶蟲脒殘留含量分別為0.78、0.15mg/kg時，其特征峰清晰可見。拉曼光譜法穩定性好、分辨率高，但是容易受熒光干擾、圖譜分析復雜，檢測的準確性有待提高。

利用待測混合液的熒光特性對農藥殘留量進行定性和定量檢測的熒光光譜法的應用也較為廣泛。薛龍等4用熒光光譜圖像技術無損化快速測定臍橙表面的敵敵畏殘留！量，結果表明，實測值和預測值之間的相關系數為0.8101。李滿秀等5用熒光光譜法對蔬菜中溴氰菊酯農藥殘留量進行測定，加標回收率為975%～103.8%，其熒光強度與溴氰菊酯農藥殘留量有良好的線性關系。熒光分析只能對自身能夠產生出熒光的物質進行檢測，檢測過程中溫度、溶劑和溶液的pH值都會對檢測結果造成影響。

4免疫分析法

免疫分析法是以抗體和抗原之間的特異性結合反應為基礎的一種分析方法，該方法以農藥分子作為抗原物質，用特異性抗體作為生物化學檢測器對農藥進行定性和定量檢測。由于抗體只能對特定的農藥抗原進行特異性結合，所以免疫反應具有很強的選擇性和特異性。酶聯免疫分析技術是免疫分析方法中應用最為廣泛的一種，有60多種農藥16可用酶聯免疫法測定，主要是除草劑、殺蟲劑和少量的殺菌劑，包括有機磷，氨基甲酸酯類殺蟲劑及除草劑在內的幾十種商品化的試劑盒已在市場上得到應用。Otieno等"建立了毒死蜱殘留量檢測的酶聯免疫法，毒死蜱的檢測限為0.37～0.42μgkg，平均回收率為90.20～101.88%，與高效液相色譜法相比無顯著差異。曾俊源等8用直接競爭酶聯免疫吸附法測定氰戊菊酯殘留量，在高、中、低2.00.0.20、0.05mg/kg3個添加水平下，回收率分別為81%～89%.85%～98%、85%～106%。萬宇平等9研制出甲基對硫磷酶聯免疫試劑盒，通過與氣相色譜檢測結果比對，其檢測限和加標回收率等基本一致，可對樣品中甲基對硫磷殘留量進行快速篩查。

將化學發光技術與免疫方法相結合的化學發光免疫分析法也具有高靈敏度和高特異性。單云等0在納米晶膜上建立了噻蟲啉殘留量測定的電化學發光免疫法，噻蟲啉濃度的對數與標記物發光強度的對數在0.1～10.0pg/mL范圍內呈線性關系，檢測限為0.1pg/mL。劉濤等叫合成了一種具有較強發光能力的新型化學發光標記物，可用于二乙氧基類有機磷農藥多殘留化學發光免疫檢測。以膠體金作為標記物的免疫層析技術，可以制作成檢測試紙條的形式，靈敏性和特異性高，可以快速檢測特定抗原或抗體。劉瑩2制備了有機磷膠體金試紙條測定殺螟硫磷、甲基對硫磷和對硫磷等9種有機磷農藥殘留量，最低檢測限為0.25mg/kg。樓小華等31建立了煙葉中三唑酮殘留量膠體金試紙條快速檢測方法，結果表明，三唑酮的檢測限為1mg/kg，檢測時間5～10min，與氣相色譜一串聯質譜檢測法結果比對，符合率為98%，并且該試紙與多菌靈、甲霜靈和吡蟲啉等農藥不存在交叉反應，對煙葉中三唑酮的殘留檢測具有較高的特異性。

5結論與展望

目前，農藥殘留檢測仍然以氣相色譜法、高效液相色譜法和色譜一質譜聯用等技術為主要的常規檢測手段，檢測結果準確穩定，可同時測定多種農藥殘留，方法的重復性好、靈敏度高，但是檢測成本高，樣品前處理繁雜，不適合田間農藥監控的快速篩查，不能及時對產品的安全性作出評價。因此，適用于現場篩查的快捷簡便和低成本的農藥殘留快速檢測方法和技術應運而生。

酶抑制法操作簡單、時間短，適合田間檢測及對大量樣品的初篩，但是應用范圍有限，而且酶、底物和顯色劑都有一定的特異性，檢測結果容易出現假陽性或假陰性，導致方法的重復性和回收率較低。生物傳感器技術容易實現對農藥殘留進行快速現場檢測篩查，但是也存在選擇性低酶活性不高、檢測成本較高等缺點。近年來，新型納米材料的引入提高了傳感器的檢測性能除了納米材料，分子印跡技術也將成為農殘快速檢測技術研究開發的熱點和發展趨勢。光譜法作為一種無損檢測技術，可實現多組分實時快速同時測定，但是方法的靈敏度較低，受樣品組分的相關信息以及背景干擾因素所產生的噪音信號影響，檢測結果準確度和特異性較低，同時需要大量數據分析建立模型擬合，且要不斷更新模型。免疫分析法檢測試劑盒易普及和推廣，尤其適用極性強、難揮發和熱不穩定農藥的田間快速檢測，在實際應用中，可根據農藥種類和結構建立不同的農藥免疫檢測分析系統。因為檢測前需要明確待檢農藥，一種農藥抗體只能對這種農藥或結構相似的幾種農藥進行檢測，因而不適合多種農藥殘留分析和未知農藥的檢測，廣譜性較難實現，同時農藥特異性抗體的開發和制備也較為困難，不同批次的抗體在性能方面也存在差別，從而會影響到檢測結果的重復性。

目前，農藥快速檢測技術在煙草上的應用研究報道極少，煙草大田生產中快速的農藥篩查應用也很少。隨著人們對煙草制品中農藥殘留的關注和重視，未來快速檢測技術將會成為煙草農藥殘留檢測的必要技術，在煙草質量安全監督管理中與傳統的實驗室檢測方法一樣具有不可替代的作用。

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