果蔬农药残留快速检测方法研究进展

122 全国农产品产地初加工学术研讨会论文集 果蔬农药残留快速检测方法研究进展 李晓婷L2，王纪华2，球，朱大洲3，潘立刚1，马智宏1 (1．北京农产品质量检测与农田环境监测技术研究中心，北京100097； 2．上海交通大学农业与生物学院，上海200240；3．国家农业信息化工程技术研究中心，北京100097) 摘要：在果蔬生产中，随着农药的大量和不合理使用，发展相应的农药残留检测技术已越来越受到社会的高度关注和 重视，成为全球的焦点。该文概述了近年来果蔬农药残留快速检测方法的研究进展，主要包括酶抑制法、酶联免疫法、 生物传感器法、近中红外光谱法、荧光光谱法、拉曼光谱法和核磁共振技术，详细介绍了上述方法的检测原理、研究现 状及实际应用情况，分析了各方法的优缺点及研发难点，并对果蔬农药残留快速检测方法的发展趋势进行了展望。 关键词：农药，残留，快速检测 中图分类号：S-OI 文献标识码：A 李晓婷，朱大洲，潘立刚，等．果蔬农药残留快速检测方法研究进展[c]／／全国农产品产地初加工学术研讨会论文集．镇江， 2011．10 LiXiaoting，ZhuDazhou,PanLigang，eta1．Researchprogressoffastdetectionmethodsoffruitsandvegetablespesticide residues[C]／／ProceedingsoftheSymposiumonPreliminaryProcessingofAgriculturalProductsinProducingAt'easinChina． Zh∞jiang,2011．10 0引言 在农业生产中，随着农药的大量和不合理使用，农 药所造成的环境污染以及残留农药对人体健康造成的危 害不断加剧，这一问题已越来越受到社会的高度关注和 重视，成为全球的焦点。随之而来，农药残留检测技术 引起了学者们的关注，蔡晓霞【1】、高俊娥【2】等分别综述了 农药残留快速检测技术的研究进展，主要介绍了目前广 泛应用的活体生物测定法、酶抑制检测法、酶联免疫检 测法和生物感器法等快速测定方法的原理、优缺点及其 展，并指出了农药残留快速检测技术中存在的问题和发 展方向。为此，各国政府都不断制定日益要求严格的农 药残留限量标准，并发展相应的农药残留检测技术。 由于目前农药品种多(目前所使用的农药大致可分 为有机磷类、有机氯类、氨基甲酸酯类和拟除虫菊酯类 等)、化学结构和性质各异、样品待测组分复杂，同时 农药残留检测需要进行定性、定量(微量或超微量)分 析，因此农药残留检测对检测方法和仪器都有很高要求。 经典测试方法有气相色谱法(GC)、高效液相色谱法 (HPLC)、气一质联用法(GC—MS)、液一质联用法 (LC—MS)等，现已发展的十分成熟，是农药残留测定 最常用且不可或缺的手段。具有适应范围广、分离效能 高、灵敏度高、重复性好、选择性高、可同时进行多残 基金项目：农业部公益性行业(农业)科研专项(201003008--07)资助 作者简介：李晓婷(1983一)，女，吉林长春人，博士研究生，主要从事农 产品质量安全检测研究。上海上海交通大学农业与生物学院，200240． Email：1xt830407@yahoo．COlncll ※通信作者：王纪华(1958一)，男，吉林敦化人．国家农业信息化工程技 术研究中心研究员，博士，博士生导师，从事农业遥感与农产品检测研究． EIllail：wangih@nercita．org．cn 留分析且等性等量准确等优点。随着经典测试方法的迅 速发展及广泛应用，且在中国及外国科学家不断的努力 下，已经颁布了一系列用经典测试方法进行农药多残留 测定的国家标准及国际标准。 虽然农药残留经典的检测方法灵敏、准确，已较为 完善，但有对样品前处理过程繁琐、具有破坏性、消耗 试剂、耗时长、成本高等缺点。而且所需仪器大都昂贵 且庞大、笨重，只能在室内进行抽样检测，不适于现场 检测，无法适应中国农产品的产销特点。近年来农产品 质量安全问题日益受到重视，在种植基地、批发市场、 超市、海关等各个生产和流通环节，都迫切需要进行农 药残留的现场快速筛查。而酶抑制法、酶联免疫法、生 物传感器法、近中红外光谱法、荧光光谱法、拉曼光谱 法、核磁共振技术等快速检测方法在农药残留检测领域 中显示出其独特的优越性，得到了研究者的广泛关注。 它们更快速、更简便、更环保、更灵敏，其中一些方法 更适合大批量现场筛查检测，为各职能部门进行管理提 供了一种有效的手段。本文将重点介绍这些快速检测方 法的原理、研究进展及应用情况，以期为农药残留的快 速检测研究提供参考。 1 农药残留快速检测方法与进展 1．1酶抑制法 酶抑制法开始于上个世纪60年代，80年代时得到了 快速发展，是研究最多且相对成熟的一种对部分农药进 行残留快速检测的技术。利用有机磷与氨基甲酸酯类农 药可特异性地抑制昆虫中枢和周围神经系统中乙酰胆碱 酯酶(acetyIcholinestcrase，ACHE)的活性，破坏神经的 正常传导，使昆虫中毒致死这一毒理学原理。将AChE 与样品反应，如果试样中没有农药残留或者残留量极少， 全国农产品产地初加工学术研讨会论文集 123 AChE的活性就不被抑制；反之，如果农药残留量比较高， AChE的活性就会被农药所抑制p4】。 酶抑制法能在半小时内快速测定蔬菜中有机磷农药 及氨基甲酸酯类农药残留，已经成为国内外快速检测农 药残留的主流技术。邱朝坤【5】等对酶抑制法快速检测有机 磷农药残留进行了研究。以鲫鱼脑、肝脏和肌肉乙酰胆 碱酯酶为检测用酶，对5种蔬菜中有机磷农药残留进行 检测，根据AChE酶活抑制率和农药抑制方程，判断农 药残留情况。当AChE酶活抑制率大于35％时，可判断 该样品中农药残留超标，该方法的回收率在80％～120％ 之间。此外，JinE6】等用酶抑制法测定有机磷和氨基甲酸酯 类农药含量，酶活力的抑制率与农药的浓度呈正相关。 呋喃丹、西维因、对氧磷、敌敌畏的检测限分别是3．5、 50、12和25／．,g／L，该检测方法己用于蔬菜汁中呋喃丹的 测定，含不同浓度呋喃丹大白菜汁的回收率在93．2％～ 107％之间，油菜汁的回收率在108％～118％之间。 针对蔬菜中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留量的快 速检测，中国颁布了国家标准：GBfr5009．199--2003171 和农业部标准：NY厂r448--2001tsl。基于酶抑制剂法的原 理，国外已开发出相关的用于农药残留检测的速测箱、 速测仪及配套的试剂盒和速测卡，如RP--410农药残留 快速检测仪、GDYN一1096SC96--通道农药残毒快速检 测仪等，且操作性能已日臻完善。国内外实践证明，酶 抑制法快速检测农药残留技术是控制有毒蔬菜产品进入 市场和餐桌的有效手段，也是进行无害化生产的有力措 施。该方法可作为传统仪器分析方法的有益补充，是目 前应用最广泛的快速分析方法，已越来越多地进入各地 蔬菜基地、批发市场和超级市场，进行农药残留检测。 酶抑制法最大的优点是前处理简单、检测时间短、 不需昂贵的仪器、易于掌握推广，特别适合现场检测以 及大批样品的筛选【乳101。但是酶抑制法测定样品和农药种 类有限，目前只适用于蔬菜、水果中有机磷和氨基甲酸 酯类农药的残留检测，并且该方法使用的酶、底物、显 色剂有一定的特异性，需控制的条件比较多，易出现假 阳性或假阴性现象。另外其灵敏度、重复性、回收率还 有待提高【lI】。 1．2酶联免疫法 酶联免疫法(ELISA)是将免疫技术与现代测试手段 相结合而建立的一种超微量的测定技术，20世纪80年代 开始应用于农药残留分析，随后得到不断改进和发展。 其原理是通过在合适的载体上，酶标限定量抗原与未知 抗原竞争固相抗体结合位点或固相抗原与未知抗原竞争 限定量的标记抗体结合位点，形成抗体复合物【12】。在一 定底物参与下，复合物上的酶催化底物，使其水解、氧 化或还原成另一种带色物质。由于酶的降解底物与显色 成正比，通过肉眼观察或分光光度计测定，从而确定是 否存在未知抗原或含量【”叫41。 近年来ELISA以其抗原抗体反应的高度专一性和特 异性，在农残分析中开拓了广泛的应用前景。韩丽君、 钱传范等人在酶联免疫法测定农药残留领域中做了广泛 的研究，检测样品包括土壤【151、水【161中残留的农药。如 他们采用自制多克隆抗体建立了土壤中毒死蜱的残留检 测ELISA方法。土壤样品经简单前处理后，分别采用 ELISA和GC测定，用ELISA方法测得土壤中毒死蜱的 添加回收率为80．33％～83．36％，CV为5．28％～9．83％， 最低检出限为0．005mg／kg，与GC测定结果基本相当。 Qi“”】等应用ELISA对甲基毒死蜱进行残留检测，甲基 毒死蜱对抗体竞争性结合的150为75．22rig／mE，检测限为 0．32rig／mE。将甲基毒死蜱标准品添加到葡萄、大白菜、 水和土壤样品中，得到的回收率均在82．4％～110．2％之 间。 根据酶联免疫法的原理，有些发达国家如美国、德 国开发了酶联免疫快速检测试剂盒和试纸条，目前国外 已研制出几十种农药的酶联免疫试剂盒，用于食品、蔬 菜和环境中的农药残留分析。世界粮农组织(FAO)已 向许多国家推荐此项技术，美国化学会将其与气相色谱、 液相色谱共同列为农药残留分析的支柱技术。在美国， 有关官方机构已制定了相关的建议准则，明确了测定结 果的法律效力。 ELISA的优点是检测成本低、试剂保存时间较长、 专一性强、灵敏度高、安全性好、可进行定性或定量检 测，并且不需要复杂昂贵的设备、自动化程度高、对使 用人员的专业技术要求也不高、容易普及推广，尤其适 合样本量较大或对指定农药种类的现场筛查检测。但目 前ELISA在农药残留检测中仍有其局限性，一种试剂盒 只能检测一种农药，不能同时分析多种成分，不能检测 农药残留总量。另外由于制备抗体比较困难，抗体数量 还较少，如果在不能肯定试样中的农药品种的情况下， 检测具有一定的盲目性，因此应用范围受到限制【”_191。 虽然目前ELISA应用于农产品农药残留检测比不上传统 的色谱分析技术广泛，但随着ELISA分析技术自身优势 和在方法上的不断改善，尤其是亲和力强、特异性高的 标准化抗体生产技术的突破和免疫传感器技术的日臻完 善，ELISA检测技术会成为农产品农药残留和安全质量 控制的有效快速检测手段。 1．3生物传感器法 上世纪80年代以来，国际上农药残留分析新技术的 研究非常活跃，不断有新的方法新的技术涌现，生物传 感器法(Biosensor)就是其中日渐成熟的一种。生物传 感器是由一种生物敏感部件与转换器紧密配合的分析装 置，这种生物敏感部件对特定化学物质或生物活性物质 具有选择性和可逆响应，通过测定PH、电导等物理化学 信号的变化，即可测得农药残留量【20I。传感器的生物敏 感层与复杂样品中特定的目标分析物之间(如酶与底物， 抗体与抗原)的识别反应会产生物理化学信号(如光热、 声音、颜色、电化学)，转换成电信号后可放大记录【21一 韧。 国内外学者就生物传感器在农药残留检测领域中的应用 做了一些有益的探索。干宁【23】等同时固定乙酸胆碱酯酶 (AChE)及胆碱氧化酶(ChOx)于组装在丝网印刷电极 表面的Fe304／Au．纳米复合微粒上，构建了一类新颖的快速 测定有机磷和氨基甲酸酯类农药的双酶传感器(AChE— 124 全国农产品产地初加工学术研讨会论文集 ChOx／Fe304／AuSPCEs)。该双酶传感器电流响应在乙酸 胆碱浓度为0．5～12．5mmoFL之间呈良好线性关系 (∥=o．998)。其对克百威和敌敌畏的检测范围在O～ 1．00ag／mL之间均呈良好线性关系(R2．=o．977)，检测限 均可达0．01}lg／mL，应用于实际样品白菜的添加回收率在 95％～110％之间。由于有机磷类农药能够抑制抗坏血酸 氧化酶的活性，Rekha[241等采用基于抗坏血酸氧化酶的安 培型生物传感器监测有机磷类农药一乙基对氧磷。抗坏 血酸的最佳底物浓度为5．67mM，在1～10ppm范围内酶 底物反应的抑制率与乙基对氧磷的浓度呈线性关系，相 关系数是0．9942。GmUa【25】、Stoytcheval261等对生物传感器 在农药残留检测领域的研究应用中均做出了贡献。 与传统的分析方法相比生物传感器法的特点是响应 速度快、灵敏度高、选择性及专一性强、抗干扰能力强、 可反复多次使用：样品中被测组分的分离和检测同时完 成、可以实现连续在线监测、容易实现自动化测量、甚 至可以插入生物组织或细胞内实现超微量快速跟踪分 析；传感器连同测定仪的成本远低于大型分析仪器，便 于推广普及[27-28】。目前，生物传感器尚存在一些技术难 点，主要表现是结果的稳定性、重现性和使用寿命等问 题【291。随着逐步解决生物传感器的稳定性、精确度、使 用寿命等问题后，将有望开发出小型化、实用化、商品 化的农药残留检测系统。 1．4红外光谱法 1．4．1近红外光谱法 近红外(卜nR)主要反映有机物分子含氢基团(C— H，o—H，N--H，S—H)的光谱的倍频和合频振动信息， 对某些无近红外光谱吸收的物质(如某些无机离子化合 物)，也能够通过其对共存的本体物质影响引起的光谱 变化，间接地反映其信剧301。 近红外光谱分析技术在农产品和食品品质检测中应 用广泛，在农药残留检测领域还是个新的尝试，直到本 世纪初才首次将近红外分析法用于农药分析。沈飞【31】等 将近红外光谱分析法直接用于辛硫磷的定量检测，用偏 最4,---乘(PLS)回归法建立模型、留一交互验证法对模 型进行评价。通过两批次实验，浓度梯度为0．5mg／L的 21个样品的交互验证相关系数为0．958，RMSECV为 0．872mg／L：浓度梯度为0．25mg／L的41个样品的交互验证 相关系数为0．924，RMSECV为1．15lIlg／L。随着浓度梯度 的降低，模型的预测能力有所下降，但模型的相关系数 仍然较高。Du【32】等将西维因水溶液通过硅胶基质富集， 采用近红外光谱法测定，用多元散射校正对西维因溶液 (0．01--一1．00pg／mL)的近红外光谱数据进行预处理，用 偏最小二乘回归方法建立模型。结果表明：回归系数为3 时，预测标准差(RMSEP)的最小值为0．1771}Ig／mL。 国外还有一些学者将近红外光谱技术用于敌草隆【33】、稻 虱净和丁酰肼【34】等农药制剂的测定。利用NIR快速无损检 测农药残留方面，目前的研究大多采用人工配制的农药 样品进行近红外检测，需进一步采用实际样品进行检验。 近红外光谱技术的优势是测试中不破坏样品，定性 与定量分析可同时兼顾，能够实现多组分同时测量，易 于在线分析f35q日。近红外技术存在的一些固有的缺陷是 不适于痕量分析和分散性样品分析：测试灵敏度比较低、 相对误差比较大；建模难度大、模型建立后需要进行不 断的维护修正，模型质量受参比方法制约性大；大多数 模型是在统计数据基础上的线性和非线性拟合，可靠性 和普及性较难保i正1371。近红外检测微量样品时的背景干 扰及检测机理尚需进行深入探讨，微量物质检测始终是 近红外检测方法有待突破的领域，农药残留检测对象的 浓度是ppm或ppb级，要实现农药残留定量检测的实际应 用，还有很多关键问题需要解决。 1．4．2中红外光谱法 近十年来中红外光谱法(M吸)在农药残留检测中受 到分析界的广泛重视。各种化合物的中红外光谱虽然谱 带的表现各式各样，但它所代表的各种振动形式的频率 都有规律可循。这是因为谱带的波数与化学键强成正比， 与振动涉及原子的折合质量成反比，价键越强吸收频率 越高，由农药的分子结构式可以分析出它们大致的谱带 归属。农药主要化学成分的分子基团，如。一H、C—N、 C=C、G℃、C=O等，都有自己特定的中红外吸收区域。 因此，根据农药的分子结构及其在中红外谱区的吸收特 征确定谱带归属，进而对农药的浓度、分布进行定性、 定量的检测【38-39]。 由于红外光谱技术的飞速发展以及化学计量学优越 性，红外光谱技术已在农产品、石化、药物、临床、环 境、烟草等领域广泛应用，国内外学者在农药残留检测 方面做了研究。马国欣m】等采用中红外光谱法直接测定 农药中吡虫啉含量，吡虫啉标准品和商品毗虫啉农药的 红外光谱对照实验表明：吡虫啉在939．2cm处的吸收峰 不受农药中其他成分的干扰，可以选择此峰为定量分析 波数，吡虫啉红外光谱在947～925．8cm处的峰面积与其 净含量满足线性方程，相关系数r=0．99953。另外， Ⅺ姗mobam瑚adj【4I】等应用中红外光谱法测定嗪草酮，以 l 692"--1670cm之间的峰面积定量以确定嗪草酮的含 量，相对标准偏差可以达到mg／g浓度水平，固体样品的 检出限是9mg／kg，分析商业样品的平均精度误差是0．7％ (w／w)。Morosl42】等将中红外光谱法用于苯草酮残留量 的测量，以l556～l533cm之间的峰面积定量，实验表 明：相对标准偏差达到mg／g的浓度水平，浓度为0．16％ 的样品的检出限为0．03mg／g。 中红外光谱相对于近红外光谱的优点是分子振动的 基频信号更强，能提供丰富的信息，是结构测定与研究 的有力工具；把不同的分析仪器与其联合应用，使应用 范围与领域得到扩展，几乎成为一种全能的分析技 术[43-44】。中红外光谱技术的缺点是谱图解析比较复杂， 另外定量分析比较困难，定量分析的准确度和灵敏度一 直是为人们所关注、有待解决的问题。通过近几年的研 究，如借助光路系统或光导纤维来传递红外光，利用衰 减全反射原理和表面增强技术，使中红外光谱的灵敏度 和检测精度大大提高。 1．5荧光光谱法 荧光光谱法(FluorescenceSpec仃0scopy)是利用某些 全国农产品产地初加工学术研讨会论文集 物质被紫外光或可见光照射后所产生的能够反映出该物 质特性的荧光，对其进行分析的方法【451。国外对于用荧 光分析检测农药方面的研究始于20世纪90年代，由于 物质分子结构不同，所吸收光的波长和发射的荧光波长 也有所不同，利用这个特性可以定性鉴别物质；同一种 分子结构的物质，用同一波长的激发光照射，可发射相 同波长的荧光，若该物质的浓度不同，则浓度大时所发 射的荧光强度亦强，利用这个性质可以进行定量测定晰】。 荧光分析技术发展至今，已被广泛应用在工业、农 业、医药、卫生、司法鉴定等领域中，而在农药残留检 测方面的应用还不是很广泛。王玉田【47】等利用同步一导 数荧光光谱法对西维因与克百威这两种农药的荧光光谱 进行了研究，并试验了pH值对两者荧光特性的影响。实 验结果表明：在pH=7．8的条件下，在250～450劬的波 长范围内，西维因与克百威的线性范围分别为0．013"" 1．156pg／mL与0．025～1．042¨卧nL，检出限分别为 0．013pg／mL与0．025“g／mL，回收率分别为98％～104％ 与96％"-'103％，相对标准偏差均低于2．25％。Hassoon[4s] 等等应用便携式的与光纤传感技术相结合的荧光光谱技 术检测蔬菜表面喷洒的甲氧滴滴涕和N一(磷酰基甲基) 甘氨酸，以两种农药混合物的最大峰强度建立数学模型 进行分析，研究结果表明95％的置信检测限为0．1～ 0．3nmol、校准值为4nmol。PacioniC49】等作了相似的研究， 应用荧光光谱技术检测水果以及自来水中残留的西维因 和克百威，二者在水果和自来水中的回收率分别为 100％～112％、97％～109％。 荧光光谱法的突出特点是灵敏度很高，一般达到10 -10 gmL，甚至达到10-12g／mE；选择性好，它既可依据 特征发射光谱，又可根据特征吸收光谱，可用两个特征 光谱同时对物质进行鉴别；能提供较多的物理参数等优 点，在痕量物质检测方面具有明显优势【50】。荧光光谱法 也有它不足之处：如应用范围不够广泛，因为有许多农 药本身不发荧光，而要加入某种试剂才能达到荧光分析 的目的：另外荧光对环境因素比较敏感、适应性差，所 以在测定时干扰因素也比较多，如温度、溶剂、溶液PH 值、激发光源和散射光源等都能影响荧光的测定15¨。 目前，由于荧光分析法的限制，它在农药检测方面 的直接应用还不是很广泛，往往需要通过与其他方法联 用来进行检测，如高效液相色谱仪一荧光分析法联用技 术。但是，对于那些本身具有很好的荧光特性，并且被 广泛大量使用的农药，有望不经过分离纯化等预处理而 通过测量其荧光强度直接进行测量。 1．6拉曼光谱法 近几年将拉曼光谱(RamanSpec灯oscopy)用于农药 残留检测。拉曼光谱是借助分子的振动谱来识别物质的， 不同农药的分子结构不同，其振动谱也会不同，因而可 将其作为“分子指纹”来识别不同的农药。利用拉曼光谱识 别农药时必须首先获得各种样品的拉曼数据，然后分别 测量各种农药的拉曼光谱，分别形成数据库和评判模型， 最后看喷有农药样品的拉曼光谱[52-53】。 化、低成本和高性能方向发展，使其在各领域的应用得 到了广泛研究。目前，用拉曼光谱研究农药残留国际上 还少有报道，在检测农药残留方面还是个新的尝试。周 小芳【54】等用激发波长为1064nm的近红外傅立叶变换拉 曼光谱仪对一些水果表面上的农药进行了测试，表面滴 加农药的水果与水果本身的拉曼谱图不同，谱线上出现 了所滴农药的特征谱线。如水果表面滴加植保博士后得 到的拉曼谱表明，除了水果原本的拉曼峰外，植保博士 的特征峰993cm、1348cm、1591CI"11都出现了。Quinuist5习 等用傅里叶变换拉曼光谱测定了乳油中5种季胺类化合 物农药一缩节胺的残留量，该方法是基于测量以620cm 处的峰值为基线校正的711和701cm之间的峰面积值。 研究结果得出拉曼光谱的测定结果与层析法的测定结果 基本一致。GucrriniaC56】等将表面增强的拉曼光谱用于硫丹 的测定。 拉曼光谱分析在物质成分鉴定和分子结构分析方面 具有不可替代的作用。与传统分析检测方法相比，拉曼 光谱测试时具有所需样品量少、水的干扰小、稳定性好、 灵敏度高、分辨率高等特点，如显微拉曼光谱仪可在微 区(1～2gra)的范围内测到陷一ng量级的物质，如此 的灵敏度使得以前难以实时实地测试痕量物质成为可 能。拉曼光谱也有其不足之处，如易受荧光干扰、图谱 分析复杂、一般需要专业理论知识，且在易用性、准确 性和工作效率方面尚有待提高【5卜581。 1．7核磁共振技术 核磁共振技术(NuclearMagneticResonance， ●琢你)在20世纪70年代不断发展并日趋成熟，20世纪 80年代开始在农药残留分析中逐渐应用，是一种用来探 测和研究物质及其性质的近代实验技术，与紫外、红外 吸收光谱一样，都是微观粒子吸收电磁波后在不同能级 上的跃迁。核产生一种共振信号，从而给出核磁共振谱， 即NMR谱。NMR图谱中，可获得化学位移、耦合常数、 共振峰面积或峰高。化学位移和耦合常数是结构测定的 重要参数，而共振峰面积或峰高是定量分析的依据【59-60]。 NMR应用到农药残留分析中引起了科研人员的极大 兴趣。祝亚非【6l】等采用1HNMR、”CNMR、无畸变增强 极化转移实验(DEPT)、1H一1H相关谱(cosY)、1H 检测异核多量子相关谱(HMQC)、。H检测的异核多键 相关谱(HMBC)等方法，对四氟菊酯的1H和13CNMR 谱信号进行了归属；并用奥氏核效应(NOE)差谱法确 定了该化合物的立体结构，为其结构鉴定和定性、定量 分析提供了可靠的依据。Talebpourt62】在农药残留的核磁 共振分析方面做了许多工作，他应用NMR成功地测定了 苹果汁中除虫脲的残留量。研究表明：除虫脲标准曲线 的线性范围超出额定范围25～l000I_,g／mL，检出限为6 pg／mL，变异系数低于6(，l=3)和7(萨5)，回收率分别 为96％和92％，相对标准偏差小于10％。由于敌百虫是热 不稳定化合物，很难用气相色谱法和液相色谱法进行分 析，Talebpourt63】等又利用NM刈#破坏性的测定了敌百虫 的残留量。此方法的检测限为55mg／L，线性工作范围为 126 全国农产品产地初加工学术研讨会论文集 在99％'-112％之间，此方法可用于商业杀虫剂敌百虫样 品和番茄样品的检测。 NMR具有样品用量少、专属性高、定性鉴定和定量 分析同步完成、其他物质和杂质干扰少的特点。灵敏度、 精确度、准确度及分析速度等方面已达到或接近高效液 相色谱(Ⅷ，LC)的水平。特别是NMR定量法不依赖于被 测物的高纯标准品即可进行定量分析，这就使定量分析 的困难程度大为降低，只要一般标准品(内标)能够溶 于溶解试样的溶剂中就可完成定量分析。但卜m吸也有一 些固有的缺点，如适用范围不够广泛，只能用于部分农 药的残留检测，且成本较高畔一651。 在农药残留检测方面，NMR技术还是一个崭新的领 域。虽已有很多科研人员做了大量研究工作，但由于科 研实验与实际检测存在着很大差距，NMR在农产品的实 际检测中的研究还很少。随着NMR技术的进一步成熟与 发展，随着低场强、高精度、低成本、高速度的NMR的 研制与开发，NMR技术仍然具有很大潜力，必将在农药 残留检测领域起到重要作用。 2发展趋势与展望 经典分析方法色谱类方法已经得到了广泛应用，是 农药残留检测的重要手段，并已形成行业标准。但缺点 是仪器昂贵、笨重、前处理复杂，只能进行抽样检测， 不能进行现场快速检测。其发展趋势之一是开发便携的、 超快速的仪器，如超快速气相色谱仪。另外，国内外学 者基于各种物理化学效应，探索了多种农药残留快速检 测方法，其中酶抑制法能检测的农药种类以及浓度范围 有限，其发展趋势是更好的解决酶的复活问题，研制出 可靠、快速、便携的经济适用型仪器。酶联免疫法需要 针对不同的农药开发试剂盒，将来可针对不同果蔬在生 长过程中，结合产地等农产品溯源信息，推测可能采用 的农药；开发试剂包，集成多个试剂盒，进行农药残留 总量的智能化测量，进而分析其安全信息。生物传感器 法需要改进稳定性、重现性差和使用寿命短等问题。近 红外光谱法的发展方向主要是提高检测限、精确度、准 确性及对检测机理的探索。中红外光谱法应建立农药的 指纹图谱，探索合理的前处理方法用以降低实验误差， 采用ATR／FTIR技术直接测定果蔬中的农药残留，还可以 把不同的分析仪器与其进行联合应用，如与拉曼光谱仪 结合。荧光光谱法适应性差，实现定量比较难，干扰因 素多，难以进行准确的测量，可进行定性筛查，研究每 类农药的荧光特性，并排除果蔬等自身荧光的干扰。拉 曼光谱法需要建立完备的拉曼光谱库，另外需要对仪器 深入研究，排除荧光的干扰。目前核磁设备比较昂贵， 需要研发低成本的仪器，德国已开发出便携的核磁设备， 可引入国内；另外还需研制与开发低场强、高精度、低 成本、高速度的核磁设备；降低该技术的检测限是另一 个发展方向。 近年来，随着农药产业的发展，新的农药也不断出 现，并且由单一农药向复合农药发展，因而在农药残留 的检测上也由单一农药品种检测向多组分同时检测发 展。目前，农药残留分析的成分大多数是化学品，而未 来15～20a，有可能发生由化学品向生物工程生产出来的 生物制品转化，也就是说未来农药残留分析可能是对蛋 白质、核酸等生物药的分析。因此，未来的分析技术将 要求有细胞学，发酵学，免疫学和多肽排列结构等方面 学科知识的支持。这就促使了生物技术与现代理化分析 手段的结合，有效地提高了分析的灵敏度和选择性嘲。 另外，一些新兴技术，如生物芯片技术也有望应用于农 药残留分析检测qaten。 3结论 随着对农药残留危害的日益重视，农药残留的分析 检测越来越显得重要，因此，也对农药残留的分析检测 提出了更高的要求。各国对最高农药残留限量要求不断 降低，同时也对分析仪器、检测方法提出了更高的要求， 分离效能高、定性准确、定量精确、灵敏度高、分析速 度快，这些都将是农药残留检测方法的发展方向。经过 国内外学者的大量研究，在农药残留快速检测方面已取 得初步成效，酶抑制法和酶联免疫法在某些方面已经得 到了实际应用，并开发出了配套的仪器设备和检测试剂 盒。基于多种光谱原理的农药残留检测方法近年来得到 了广泛关注与研究探索，表现出了良好的应用潜力，但 在关键技术上尚有待突破。农药残留检测涉及到农产品 种植、生产、加工、流通等各个环节，不同的用户都有 进行农药残留检测的需求，因此进行农药残留检测方法 的研究、检测设备的开发，难以同时满足所有用户的需 求。可先采用快速方法和设备进行初筛，再采用经典方 法进行确认。随着科学技术的不断进步以及各学科的融 合，农药残留快速分析技术将更加成熟，成为色谱分析 方法的重要补充。 [参考文献】 【1】 蔡晓霞，张再隆，梁世强，等．果蔬农药残留快速检测技 术研究进展叨．粮油加工，2009，ll：105—109． 【2】 高俊娥，李盾，刘铭钧．农药残留快速检测技术的研究 进展仞．农药，2007，46(6)：361--364． 【3】 CampanellaL，Bonanni气MartiniE，eta1．Determinationof triazinepesticides’usingancwen乃rlneinhibitiontyrosinase OPEEoperatinginchloroform[J]．SensorsandActuatorsB： Chemical，2005，111—112(11)：505—514． 【4】 赖穗春，王福华，邓义才，等．国内外农药残留分析技术 研究现状与发展[J】．广东农业科学，2006，1：76—77． 【5】 邱朝坤，刘晓宇，任红敏，等．酶抑制法检测蔬菜中有机 磷农药残留【J】．食品与机械，2010，26(2)：40一42． 【6】JinSYXuZC，ChertJE cta1．Determinationof organophosphateandcarbamatepesticidesbasedonenzyme inhibition璐崦apH—sensitivefluorescenceprobe[J]． AnalyticaChimicaActa,2004．523(1)：117—123． 【7】 GB／T5009．199--2003，蔬菜中有机磷和氨基甲酸酯类农 药残留量的快速检测．中华人民共和国国家标准【s】． 【8】NY／T448--2001，蔬菜上有机磷和氨基甲酸酯类农药残 毒快速检测方法．中华人民共和国农业行业标准[S】． 【9】 王亮，潘，徐婉莉，等．食品农药残留快速检测技术研 究进展阴．食品科技，2005，10：74—77． 全国农产品产地初加工学术研讨会论文集 127 【lo】王亚飞．农药残留速测技术研究进展[刀．世界农药，2009， 3l(1)：42—44． [11】吴丽华．苹果中多种农药残留的分析检测方法研究[D】．西 安：陕西师范大学，2007． [12】王军，朱鲁生，林爱军，等．农药残留速测技术研究进 展阴．环境污染治理技术与设备，2001，2(1)：17—24． [13】武中平，徐春祥，高巍，等．酶联免疫分析法及其在食品 农药残留检测中的应用田．江苏农业科学，2007，l： 198--201． [141DalvieMA，SinanovicE，LondonL，eta1．Costanalysisof EUSA．sofid—phaseextraction,andsolid—phase microextractionforthemonitoringofpesticidesinwater[J]． EnvironmentalResearch，2005，98(1)：143—150． 【15】韩丽君，钱传范，李文明，等．酶联免疫吸附分析法测定 土壤中的毒死蜱【J】．河南农业科学，2005，8：53—56． 【16】韩丽君，钱传范，李文明，等．酶联免疫吸附分析法测定 水样中的毒死蜱[J】．环境科学与技术，2006，29(3)： 35—37． 【17】QianGL，WangLM，wuYKeta1．Amonoclonalantibody ·——basedsensitiveenzyme——linkedimmunosorbentassay (ELISA)fortheanalysisoftheorganophosphorous pesticideschlorpyrifos—methylinrealsamples川．Food Chemistry,2009，1l7(2)：364--370． 【18]JoshiKATangJ，HaddonKeta1．Adisposablebioseusor fororganophosphorusherveagentsbasedoncarbon nanotubesmodifiedthickfilmstripele斌rode[J]． Electroanalysis，2005，17(1)：54—58． 【19】韩丽君，钱传范，李文明，等．酶联免疫吸附分析法测定 黄瓜中的甲基对硫磷【J】．农业基础科学，2005，2l(6)： 146—149． [201韩波，姚安庆，王勇，等．应用植物酯酶测定农药残留研 究进展[J】．长江大学学报(自然科学版)农学卷，2009，6(3)： 60一65． [21]KumarM～ChouhanRS，ThakurMS，eta1．Automated flowenzyme--linkedimmunosorbentassay(ELISA)system foranalysisofmethylparathion[J]．AnalyticaChimicaActa, 2006．560(1--2)：30—34． 【22】杨海，金伟。王琳玲，等．一种具有温度校正功能的新型 手持式农药残留检测仪叨．分析化学仪器装置与实验技 术，2005，33(7)：1041—1044． 【23】干宁，王峰，杨欣，等．采用纳米修饰双酶电极生物传感 器检测有机磷与氨基甲酸酯类农药明．农药学学报，2008， 10(3)：329--334． [24]RekhaKGoudaMD，ThakurMS，eta1．Ascorbateoxidase basedamperometricbioseusorfororganophosphorous pesticidemonitoring【J】．BiosensorsandBioelectronics，2000， 15(9一lO)：499--502． 【25]GullaKC，GoudaMD，ThakurMS，eta1．Reactivationof immobilizedacetylcholinesteraseinanamperometric biosensorfororganophosphoruspesticide[J]．Biochimicaet BiophysicaActa(BBA)一ProteinStructureandMolecular Enzymology，2002，1597(1)：133—139． 【26】StoytchevaM，Zlatev＆VelkovaZ，eta1．Hybrid electrochemicalbiosensorfororganophosph01"U$pesticides quantification[J]．ElectroChimicaActa,2009，5郇)：172l一 1727． 【27】乌日娜，李建科．生物传感器在农药残留分析中的研究现 状及展望忉．食品安全与检测，2005，21(2)：54—76． 【28】陈玲．生物传感器的研究进展综述叨．传感器与微系统， 2006，25(9)：4--7． [29】蒋雪松，应义斌，王建平．生物传感器在农药残留检测中 的应用[J】．农业工程学报，2005，21(4)：188—122． 【30】李宁，闵顺耕，覃方丽，等．近红外光谱法非破坏性测 定黄豆籽粒中蛋白质、脂肪含量【刀．光谱学与光谱分析， 2004，24(1)：45—49． [3l】沈飞，闰战科，叶尊忠，等．近红外光谱分析技术在辛 硫磷农药残留检测中的应用阴．光谱学与光谱分析，2009， 29(9)：2421--2424． 【32】DuYP，WeiXM，XieHP，eta1．Anenrichmentdeviceof silica——basedmonolithicmaterialanditsapplicationto determinemicro--carbarylbyNIRS嗍．ChineseChemical Letters，2009，20(4)：469--472． 【33]MorosJ，AtmentaS，GarriguesS，eta1．Nearinfrared determinationofDiuronin pesticideformulations[f1． AnalyticaChimicaActa,2005，543(1—2)：124—129． 【34]AnnentaS，GarriguesS，GuardiaM．Partialleastsquares-- nearin矗删determinationofpesticidesincommercial formulations[J]．VibrationalSpectroscopy，2007，44Q)： 273--278． 【35】刘芳．两种农药制剂中有效成分近红外光谱测定方法的 研究【D】．北京：中国农业大学，2007． 【36】王冬，叶升峰，闵顺耕，等．近红外光谱分辨率对液体样 品近红外定量模型影响的研究叨．光谱学与光谱分析， 2009，29(7)：1813—1817。 [37】覃方丽，闵顺耕，李宁．近红外光谱法测定有机混合物 中的正己烷、环己烷、甲苯的含量【J】．光谱学与光谱分析， 2003，23(6)：1090一1092． 【38】李文秀．应用红外光谱技术进行农药残留快速检测的研究 【D】．天津：天津大学，2004． 【39】徐琳，王乃岩．ATR／FTIR技术和红外透射法用于蔬菜中 农药含量测定的比较研究[J】．红外技术，2008，30(12)： 702—705． 【40】马国欣，王成龙，范多旺，等．红外光谱法测定农药中吡 虫啉含量【J】．光谱学与光谱分析，2006，26(3)：434--437． 【4l】KhanmohammadiM，ArmentaS，GarriguesS，eta1．Mid— andnear——infrareddeterminationofmetribuzinin agrochemicals明．VibrationalSpectroscopy，2008，46(2)： 82--88． 【42】MorosJ，ArrnentaS，GarriguesS，eta1．Qualitycontrolof Metamitronin agrochemicalsusingFouriertransform infraredspectroscopyinthemiddleandnearrange[J]． AnalyticaChimicaActa,2006，565(2)：255--260． 【43】朱春艳． 蔬菜表面有机磷农药残留FTIR／ATR检测方法 的研究[D】．大庆：黑龙江八一农垦大学，2008． [44】李波霞．红外光谱技术及化学计量学在党参、当归定性定 量模型研究中的应用[D】．甘肃：兰州大学，2009． [45】毕琳娜．几种典型有机磷农药的荧光光谱研究【D]．无锡： 江南大学，2009． [46】崔立超．荧光光谱法在农药残留检测中的应用研究【D】．河 北：燕山大学，2005． 【47】王玉田，崔立超，王冬生，等．基于同步一导数荧光光谱 法的多组分农药残留测定的研究阴．光谱学与光谱分析， 2006，26(11)：2085--2088． 【48】HassoonS，SchechterI．Insitufluorimetricdeterminationof pesticidesonvegetables[J]．,6malyticaChimicaActa，2000， 405(1／2)：9--15． 128 全国农产品产地初加工学术研讨会论文集 【49】PacioniNL'VegliaAVDeterminationofcarbaryland carbofuraninfruitsandtapwaterbyB—cyclodextrin enhancedfluorimetricmclhod明．胁1如caChimic湛Acre, 2003。488(2)：193--202． 【50]王兆守，刘丽花，邵宗泽，等．农药残留检测新方法研究进 展叨．化工进展，2008，27(9)：1370—1375． 【5l】肖怡琳，张鹏翔，钱晓凡．几种农药的显微拉曼光谱和荧 光光谱叨．光谱学与光谱分析，2004，24(5)：579--581． 【52】．王润涛．典型蔬菜残留农药荧光光谱特性测量与分析技术 研究【D】．江苏：南京航空航天大学，2006． 【53】张鹏翔，周小芳，方炎．两种激发波长下蔬菜水果的拉曼 光谱对比研究阴．光散射学报，2004，24(5)：579—581． 【54】周小芳，方炎，张鹏翔．水果表面残留农药的拉曼光谱研 究阴．光散射学报，2004，16(1)：11一14． 【55】Quint矗sG’GarfiguesS，PastorA'eta1．FT—Raman determinationofMepiquatchlorideinagrochemicalproducts It．VibrationalSpectroscopy,2004,360)：41—46． 【56】GuerriniaL，AliagabAE，C矗rcamobJ’eta1． FunctionalizationofAgnanoparticles丽ththebis— acridiniumlucigeninasachemicalassemblerinthedetection ofpersistentorganicpollutantsbysurface--enhancedRaman scattering[J]．AnalyticaChimicaActa,2008。624(2)：286— 293． 【57】骆智训，方炎．表面增强拉曼散射光谱的应用进展阴．光 谱学与光谱分析，2006，26(2)：358--364． 【58】胡宏友，李雄．拉曼光谱在植物科学研究领域中的应用 阴．光散射学报，2009，21(2)：178—184． [591杨晓云，费志平，徐汉虹．核磁共振技术及其在农药残留 分析中的应用【J】．农药，2009，48(3)：163—171． 060】黄桂兰，李重九，黄修柱．手性镧系位移试剂核磁共振法 测定芳氧丙酸酯类除草剂对映体纯度阴．分析化学研究简 报，2006(3)：407--410． 【61】祝亚非，关山越，邵伟艳．四氟菊酯的核磁共振法分析 阴．分析测试学报，2003，22(3)：63--65． 【62】TalebpourZ，mjanzadehH＆Aselective19FNMR spectroscopicmethodfordeterminationofinsecticide diflubenzuronindifferentmedia[J]．AnalyticalNutritional andClinicalMethods，2007，105：1682—1687． 【63】Talebpourz，Ghassempour气ZendehzabanM，cta1． Monitoringoftheinsecticidetrichlorfonbyphosphorus--31 nuclearmagneticrcsoDallce—Pmvm)spectroscopy[Y]． AnalyticaChimicaActa,2006，576：290--296． [64】孙静霞，张正行．NMR在药物定量分析中的应用阴．药 物分析杂志，2005，25(1)：117—122． 【65】陆方．NMR新技术的应用研究p】．北京：北京化工大学， 2004． 【66】王新雄，成秀娟，徐伟松，等．农产品农药残留检测技术 的研究进展【刀．广西农业科学，2008，39(5)：700--704． 【671孙成玲，汪付星，颜冬云，等．拟除虫菊酯农药残留检测 技术研究进展【J】．环境科技。2009，22(6)：63—67． Researchprogressoffastdetectionmethodsoffruitsandvegetables ·● ●1 ‘1 DestiClneresioUes uXiaotin91一，WangJihua2，3※，ZhuDazhou3，PanUgan91，MaZhihon91 (1．BeltingResearchCenterforAgri-加odTestingandFarmlandMonitoring,Beijing100097，China； 2．ShanghaiJiaoTongUniversitySchoolofAgricultureandBiology,Shanghai200240，China； 3．NationalEngineeringResearchCenterforInformationTechnologyinAgriculture,Beijing100097，China) Abstract：Infruitsandvegetablesproduction，withexcessiveandirrationaluseofpesticides，thedevelopmentof correspondingtechnologyofdetectingpesticideresidueshasgotmoreandmoresocialattention．Inthisstudy，the researchprogressoffastmethodsoffruitsandvegetablespesticideresiduesdetectioninrecentyearsweresummarized, whichincludingEIM，ELISA，Biosensor,NIR,MIRFluorescenceSpectroscopy，RamanSpectroscopyandNMR．The detectionprinciple，researchprogress，andrealapplicationstatuswereintroduced．Theadvantage，disadvantage，and researchdi伍cultyofeachmethodwerecompared．Theprospectoffastdetectionmet