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农药残留快速检测技术研究进展
摘要：
近几年，随着生活水平的提高，人们对农产品尤其是水果、蔬菜的食用安全越来越重视，相继开展了无公害、绿色农产品计划，其主要工作内容之一就是监测、治理农药残留超标问题。目前用于农药残留快速检测的方法主要有酶联免疫法（ELISA）和酶抑制法（EM）。酶联免疫法（ELISA）对设备要求不高，操作便捷，适用于大容量样本分析，但其特异性强，一种试剂盒只能检测一种残留物，不能检测残留总量，不便于在基层使用推广。而酶抑制法（EM）因其检测仪器造价不高，试剂生产已成规模，稳定性好，操作简便、速度快，特别适宜现场检测和对大批量样品的筛查，已是目前普遍使用的快速检测方法。虽然酶抑制法（EM）已在各地各级机构普遍使用，但由于采用不同的仪器、不同厂家生产的试剂，以及操作不规范等原因，在检测过程中会出现各种问题，影响到结果的判定和一定区域内检测结果的统一。下面就目前市场上常用酶抑制法（EM）快速检测农药残留的方法和在检测过程的注意事项作进一步分析与阐述（[1] 李艳霞, 张保东. 农药残留检测技术的研究[J]. 周口师范学院学报,2005, 22(5): 79-82.）
关键词 农药 酶抑制 发光细菌 电子生物 化学速测
随着环保意识和健康意识的加强! 农药残留危害性越来越受到重视" 许多国家制订了食品中农药残留限量! 加强了关键检测技术的研究和应用" 传统的检测技术如气相色谱技术由于检测成本高# 检测时间长! 不能对蔬菜进行有效的产前# 产中# 产后监督管理" 为了有效地快速监督管理农药残留的直接危害! 农药残留快速检测技术非常重要" 近几年! 在各个领域展开了农药残留快速检测技术研究! 快速检测技术突飞猛进" 目前研究和应用较多的快速检测技术主要有活体检测法# 化学检测法# 酶抑制法# 免疫分析法# 仪器分析法等"（梁祈，魏雪芳.中药材黄芪中有机氮农药残留量的液相色谱检测
方法[J].分析测试学报，2000，（3））
1 酶抑制检测法
酶抑制检测法用于检测蔬菜和水果中的有机磷类和氨基甲酸酯类农药残留。其原理是将乙酰胆碱酯酶与蔬菜或水果提取液混合，以碘化乙酰硫代胆碱为底物，二硫双硝基苯甲酸为显色剂，经过一定时间后比色，根据吸光值计算乙酰胆碱受抑制的程度。如果提取液中不含农药或残留量很低，酶的活性就不被抑制，试验中加入的基质会被水解，水解产物与加入的显色剂产生颜色反应。如果提取液中含有农药且残留量较高，酶的活性被抑制，基质就不会被水解，加入的显色剂就不显颜色或颜色变化很小（[ 2] 沈强1 农药残留分析研究, 农业科技与信息, 2007( 6) : 63) 651）。由于水果、蔬菜类产品具有保存时间短的特点，因此要求快速检测的时间要短，能在较短的时间内检测出有机磷类和氨基甲酸酯类农药在果蔬中的残留量，将残留超标的产品控制在市场之外，防止食用引起急性中毒。酶抑制检测法能在短时间内检测大量样本，成本低，技术要求不高，易于在农产品生产基地和批发市场推广，是目前我国控制农药残留的一种有效方法（卜伟, 陈军1 农药残留分析样品前处理新方法, 环境科学与管理, 2007, 30 ( 4) 1）。我国已制定了甲胺磷、氧化乐果等8 种有机磷农药和可百威、地灭威等10 种氨基甲酸酯类农药的快速检测的农业行业标准。上海、广州、南京、北京等地的果菜批发市场已经开始广泛应用这种检测方法。酶抑制检测法应用的农药残留速测仪由上海光学技术研究所、北京普析通用仪器有限公司等单位生产。检测5-6 个样品的全过程需要35 分钟，每个样品的检测时间在7 分钟以内。按3 次重复计算，每个样品检测成本在6-7 元，是成本最低的检测方法。采用此种方法筹建检测实验室，仪器购置费用为3 万元左右。但酶抑制检测法也有很大的局限性。只能用于检测有机磷类和氨基甲酸酯类农药，而且不能给出定性、定量结果，检测的精度也不高，不能作为法律仲裁的依据。[1] 李艳霞, 张保东. 农药残留检测技术的研究[J]. 周口师范学院学报,2005, 22(5): 79-82.）

2酶联免疫检测法
酶联免疫检测法是以抗原与抗体的特异性、可逆性结合反应为基础研制而成的一种农药残留快速检测方法，主要是采用试剂盒进行检测。目前我国市场上酶联免疫法成品试剂盒还不能实现国产化，全部依赖国外进口。能够进行检测的农药种类比较少，只能检测杀虫剂15 种、杀菌剂4 种和除草剂16 种。酶联免疫检测法具有专一性强、灵敏度高、速度较快、操作简单等优点。但由于实际使用的农药种类多，制备抗体的难度大，在不能肯定样本中存在农药残留种（农药残留快速检测技术及其应用王守国（黑龙江农牧水产职业学院 黑龙江 北安 164094））3 活体生物测定
3.1 利用发光细菌检测农药残留
发光细菌体内的荧光素在有氧时经荧光酶的作用会产生荧光，但当受到某些有毒化合物的作用时发光会减弱，其减弱的程度与有毒物的质量浓度呈一定的线性关系，利用这一特性对农药残留试样进行测定。 该方法的特点是快速、简便、灵敏、价廉，是检测蔬菜中有机磷农药残留的一种快速、有效的方法，经稍加改进还可应用于蔬菜以外的农产品如水果、稻米中的毒物检测。袁东星等[ 1 8 ] 探讨了采用发光细菌对甲胺磷、水胺硫磷、氧乐果、敌敌畏、辛硫磷、甲基异硫磷等6 种常用有机磷农药的检测状况。 分析表明，随着试样中有机磷农药质量浓度的增加，发光细菌的发光强度降低，发强度与农药质量浓度呈负相关。 发光细菌检测法的最小农药检出质量浓度为3 mg/L，足以满足现场快速检测中的半定量要求。梁祈，魏雪芳.中药材黄芪中有机氮农药残留量的液相色谱检测方法[J].分析测试学报，2000，
3.2 利用大型水蚤检测农药残留
该方法的原理是将蔬菜汁按ISO标准稀释，每个剂量10个水蚤，测定24、48、96 h的实验结果，以实验水蚤的心脏停止跳动作为最终死亡指标，测定半数致死浓度。袁振华等[19] 对该类测定方法作了探索性的研究，结果表明大型水蚤测试技术完全适用于蔬菜中的农药残留测定，并认为该方法具有快速、灵敏、简便、经济等特点。[1] 李艳霞, 张保东. 农药残留检测技术的研究[J]. 周口师范学院学报,2005, 22(5): 79-82.）
3.3 利用家蝇检测农药残留
将高敏感性的家蝇置于菜汁中，4~5 h后家蝇死亡率10%以下即定为合格农产品。 该方法的优点是对产品中各种有毒物质均可进行测定，无需仪器，无需前处理，灵敏度比较高。 中国农科院植保研究所的王政国进行了大量研究工作，并选育出了一种敏感性高的家蝇品系[20] 。
4 生物传感器法
生物传感器通常是对特定种类化学物质或生物活性物质具有选择性和可反应的分析装置。 传感器的生物敏感层与复杂样品中特定的目标分析物(如酶与底物、抗体与抗原、外源凝集素与糖、核酸与互补片段) 之间的识别反应会产生一些物理化学信号( 如光热、声音、颜色、电化学)的变化，这些变化通过不同原理的转换器(如光敏管压电装置、光极光敏电阻、离子选择性电极等) 转换成第二信号(通常为电信号)，经放大后显示或记录。 此研究在测定方法多样化、提高测量灵敏度、缩短反应时间、提高仪农药残留分析样品预处理研究进展农药残留分析样品的预处理包括提取与净化, 根据农药的性质、样品种类、试验条件, 可选用的常规提取方法有浸渍一震荡法、索氏提取法和超声波提取法。由于被测目标物质的浓度越来越低, 稳定性随时空变化, 给分析检测带来了一定困难。因此急需发展简单、快速、有效的样品前处理方法。近年来发展较快的方法, 主要有固相萃取(Solid PhaseExtraction, SPE) 、固相微萃取( Solid PhaseMicro 一extraction, SPME) 、超声波(Ultrasonic Extraction,USE) 、超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction, SFE) 、微波辅助萃取(Microwave Aided Extraction, MAE) 等方法。111 固相萃取方法及其在农残分析中的应用固相萃取( Solid Phase Extraction, SPE) 是一种应用较多的样品前处理技术, 由液固萃取和柱液相色谱技术结合发展而来的。具有回收率高, 分离效果好, 操作简单, 省时、省力等优点。适用于分离保留性质差别很大的化合物。李艳霞, 张保东. 农药残留检测技术的研究[J]. 周口师范学院学报,2005, 22(5): 79-82.）

112 固相微萃取方法及其在农残分析中的应用
固相微萃取( So1id Phase Micro 一Extraction, SPME) 原理是利用待测物在基体和萃取相间的非均相平衡, 使待测组分扩散吸附到石英纤维表面的固定相涂层, 待吸附平衡后, 再与气相色谱(GC) 或高效液相色谱(HPLC) 联用以分离和测定待测组分。SPME 与GC 联用适于分析挥发性有机物, 通过热使待测组分与纤维分离。而对于难挥发的有机物可利用SPME 与HPLC 的联用技术, 通过溶剂解吸的作用达到分离的效果。在SPME 方法中, 被测物质的萃取量取决于样品基质和固定涂层中的分配平衡。分配系数越大,萃取率越高, 检出的浓度也就越佳。
11 3 超声波方法及其在农残分析中的应用
超声化学利用超声波来加速物质的化学反应或启动新的反应途径或改善其溶解、结晶分配等物理化学性能, 以提高化学反应产率或获得新的化学反应物质或提高物质的分离提取效率。在食品分析方面, 超声波主要用于提取过程。超声波空化可以产生微冲流, 能有效打破边界层, 使扩散速度增加, 从而使萃取或浸出速度提高2 一10 倍。
11 4 超临界流体方法及其在食品农残分析中的应用
所谓超临界流体是指处于临界温度和临界压力的非凝缩性的高密度流体。这种流体介于气体和液体之间, 兼具二者的优点。超临界流体萃取是指利用处于超临界状态的流体为溶剂对样品中待测组分萃取的方法。影响SFE 效率的因素主要是萃取剂的选择。其次还受萃取条件( 包括压力、温度、萃取剂流量及萃取时间等) 、物料性质( 包括物料的粒度、样品中水分及萃取剂的极性等) 、分离条件( 包
括分离时的压力与温度等) 的影响。
11 5 微波辅助萃取方法及其在农残分析中的应用
微波辅助萃取( Microwave Assisted Extraction, MAE) 是利用微波能强化溶剂萃取效率, 使固体或半固体试样中的待测组分与基体有效分离, 并能保持待测组分的原本化合物状态的一种新的少溶剂样品前处理方法。MAE 中溶剂的器自动化程度和适应现场检测等方面已取得了很大进展。
根据生物传感器的信号转换器不同，又可分为电化学传感器、光学传感器、测热型传感器、半导体传感器等[ 2 1 ] 。
4.1 电化学生物传感器
电化学生物传感器以电化学电极为信号转换器，和酶、微生物、动植物组织等其他生物识别元件结合组成。 酶电极把固定化酶和电极结合在一起，当酶电极浸入被测溶液时，待测底物进入酶层发生酶促反应，产生或消耗一种可被测定的电活性物质( 可氧化或还原的物质) ，由电极对其响应，将化学信号转变为电信号，从而加以检测。王翔[22]利用乙酰胆碱酯酶与有机磷农药之间的特殊的亲和力，优化以乙酰胆碱酯酶为固定相的生物传感器的实验条件，采用石英晶体作惰性载体的材料，建立相应的理论模型，通过实验得到酶固定的最佳pH值及酶浓度环境，并对敌百虫溶液进行测定，证明了p H 值和浓度条件的合理性。 制备出的有机磷生物传感器，可实现检测过程中的自动化和连续性，满足现场环境监测的要求，并可向市场化发展。 电化学分析方法具有适用范围广、快速、灵敏、性能稳定等特点，其技术也日益发展完善。[ 2 ] 高　芸, 朱晓兰, 林　辉, 等1加速溶剂萃取2气相色谱法测定土壤中有机氯农药残留[ J ] 1 安徽农业科学,2006, 34 (8) : 1625 - 16261
4.2 光学型生物传感器
光学型生物传感器主要由光纤和生物敏感膜组成。 由敏感膜中生物活性成分对待测组分进行选择性的分子识别，然后再通过换能反应，把生物量转化为各种光信息，如荧光、磷光、拉曼光、化学发光和生物发光输出。 它克服了化学发光分析选择性差的不足，兼有化学发光分析的灵敏性和酶法分析的专属性。 具有探头直径小、信息传递容量大、能量损耗低和抗干扰能力强等优点。Tschmelak[23]描述了一种自动化的光学免疫传感器，它利用全内反射荧光设备(TIRF)来测量水样中的抗生素、农药等有机化合物含量。 全内反射荧光的原理是当入射光从光密介质(折射率n１)进入光疏介质(折射率n２)时，在界面上会同时发生反射和折射，其规律遵循折射定律：
n1sinqi=n2sinqt，并且存在一个临界角qc=arcsin(n2/n1)，当入射角大于qc 时，所有的入射光能全部反射回光密介质，即发生了全内反射。 此时少部分电磁辐射将穿过界面渗透到光疏介质沿界面传播，这部分能量就称为“倏逝波(损耗波，消失波)”。 在界面产生的特定的倏逝波可以激发界面附近的分子，使其产生荧光，即所谓的全内反射荧光。 它具有高度的界面特异性，可有效排除本体干扰，获取界面信息。 全内反射荧光法相对简单，灵敏度达到毫微克/升，不需要费时而达到足够的灵敏度。 可以用来作环境监测和预警。
5 其它检测技术
在一些发达的国家，用实验室机器人进行农药残留分析目前正处于起步阶段，但测试手段和操作程序尚不成熟。 因此研制方便、灵活、运行速度快、体积小的实验室机器人，制定标准化的实验方法，将是未来的现代化实验室的一个发展方向

化学速测法在农药残留快速检测技术方面的研究进展
目前" 农药残留的化学快速检测技术研究主要是根据有机磷农药的氧化还原特性! 有机磷农药"磷酸酯# 二硫代酸酯# 磷酰胺#在金属催化剂作用下水解为磷酸与醇" 水解产物与检测液反应" 使检测液的紫红色褪去变成无色$%&! 本方法的特点是避免了使用酶的不稳定# 不易保存" 但该方法局限于有机磷"灵敏度不高" 易受一些还原性物质干扰!’ 酶抑制技术在农药残留检测技术方面的研究进展酶抑制技术是研究比较成熟# 应用最广泛快速的农药残留检测技术" 是根据有机磷和氨基甲酸酯类农药对乙酰胆碱酯酶"()*+#的特异性生化反应建立起来的农药残留的微量和痕量快速检测技术$!&! 国内外近几年对选用酶的种类# 底物和检测方法做了大量的研究!’,% 碘代硫化乙酰胆碱为底物" -./0为显色剂" 根据颜色的变化测定酶的活性有机磷农药和氨基甲酸酯类农药抑制了()*+的活性" 引起碘代硫化乙酰胆碱不能水解" 造成积累"利用碘代硫化乙酰胆碱与121!3二硫代3!2!!3二硝基苯甲酸"-./04反应生成黄色的13巯基3!3硝基苯甲酸"测定其吸光度即抑制率" 确定酶的活性" 根据酶的
活性估算农药残留量! 目前国内大多农药速测仪都是利用颜色的变化"吸光度4原理研究设计" 如福建省测试技术研究所研制出便携式农药残留速测仪用于农药残留的检测# 农业部农药检定所设计的农药速测仪# 厦门欧达科仪公司生产的速测仪# 上海光电技术研究所设计的农药残留仪等! 不同公司研制的仪器大同小异" 只是在酶和底物应用方面存在细微的区别" 从而判定的抑制率也存在差异! 农业部农药检定所选用的是丁酰胆碱酯酶" 上海光电技术研究所和厦门欧达科仪公司等选用乙酰胆碱酯酶!’,! 氯化乙酰胆碱在肌碱酯酶作用下" 产生酸" 根据56的变化测定酶的活性当有机磷农药和氨基甲酸酯类农药存在时"()*+活性受到抑制" 氯化乙酰胆碱在()*+作用下产生的乙酸量也相应减少" 影响56值" 通过测定56的变化" 测定乙酰胆碱酯酶受抑制的程度" 从而检测出蔬菜中农药残留量!’,’ 植物酯酶水解!27二氯乙酰锭酚" 根据反应溶液反应前后颜色的变化" 测定酶的活性$’&酶可以催化!27二氯乙酰锭酚分解产生兰色靛酚"当有机磷农药存在时" 抑制了酶的活性" 导致样品溶液呈浅兰色或橙色不变" 根据与对照溶液比较确定样品中是否含有有机磷农药! 浙江# 广州# 深圳等地研制出乙酰胆碱酯酶速测卡$1&# 速测箱用于定性检测大多是根据酶催化!27二氯乙酰锭酚产生兰色靛酚的量进行比色确定抑制率!其它的技术还有如乙酰萘酯为底物的等原理的速测技术!酶制技术检测农药残留操作简便# 快速# 灵敏# 经济" 样品无需净化" 但是此方法不能定性定量" 在检测韭菜# 生姜# 葱# 蒜# 胡萝卜# 辣椒# 西红柿等蔬菜容易受到干扰" 只能作为有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的初筛! 随着研究的深入" 酶抑制技术检测农药残留在检测方法上也有较大的突破"除、 检测时间在%9=>%9?@A" 应用前景广阔!B 免疫分析技术在农药残留快速检测方面的进展免疫分析技术应用于农药残留检测技术方面的有放射免疫分析"CD(4和酶免疫分析"+D(4! 目前酶免疫分析技术尤其是酶联免疫分析"+<DE(4在农药残留检测中的应用研究在国外非常活跃" 应用也日趋普遍$F3G&! 酶免疫技术分析主要是基于抗原和抗体特异性识别和结合反应的分析方法! 大分子量的农药可以直接作为抗原免疫动物产生抗体" 小分子量"H!1994的农药属于半抗原" 一般不具有免疫原性"不能直接免疫动物产生抗体" 因而小分子量的农药一般要与分子量大的载体偶联" 制备人工抗原" 以检测技术!" 、
梁祈，魏雪芳.中药材黄芪中有机氮农药残留量的液相色谱检测方法[J].分析测试学报，2000，（3）
综上所述
中国的农产品农药残留检测尚处于起步阶段，检测方法标准的制定工作还滞后于农产品市场发展的需要。今后应加快检测标准的制定，尽快研究出适合中国国情的多残留检测方法，加强技术培训，并以较低的成本普及到生产和销售领域中去，为提高农产品质量做出应有的贡献。
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