农药残留快速检测技术研究进展

谢艳姣 吴荣顺 苑婷婷

（深圳海吉星农产品检测科技中心有限公司，深圳 518000）

农药残留快速检测技术研究进展

谢艳姣 吴荣顺 苑婷婷

（深圳海吉星农产品检测科技中心有限公司，深圳 518000）

近年来，随着农药和化肥的广泛使用，我国农产品的农药残留问题日益严重。为此，亟需发展高效、精准农药残留检测技术。本文主要介绍了国内外传统水果蔬菜农药残留快速检测技术的研究和应用状况，并重点阐述了色谱分析法、免疫分析法、生物传感器法和液体工作站等最新检测技术的研究进展。通过与传统检测技术比较，新的检测技术具有高效，精准，稳定性好的优势，在农药残留的快速检测中具有很好的发展前景。

农药残留；快速检测；研究进展

随着农药种类的不断增加，使用范围不断扩大，再加上人们对于有害物质综合治理的重视度不够，从而导致农药使用的不科学以及对农药监管的不到位，进一步使得农药在保障、促进农牧产业发展，满足人们对农副产品需求的同时，也最终危及人类健康和生态平衡。近年来，由于食用被农药严重污染的水果蔬菜而导致的中毒事件屡见不鲜，例如“毒生姜”“毒豇豆”事件的发生。食品安全关系人们的健康，因此，世界各国越来越重视食品安全[1,2]。为了保障消费者健康，农残检测迫在眉睫[3]。

目前，农药残留快速检测技术已经在泰国、越南、韩国等国家广泛使用。我国的一些地区，例如北京、上海、厦门、温州等市的水果蔬菜批发市场先后建立快速检测实验室，定期对进入批发市场的蔬菜水果进行抽样检测[1]。我国快速检测技术起步时间相对滞后，国外于20世纪70年代已建立酶免疫测定方法，而我国直到20世纪90年代才开始进行相关的研究，技术相对落后，需要不断的提高快速检测技术。本文综述了国内外关于农药残留快速检测技术的研究进展，为农药残留快速检测技术的研究及应用提供依据。

1 传统农药残留快速检测方法

传统农药残留快速检测的方法主要是采用色谱检测技术，其中最为常用的包含了气相色谱法（GC）、液相色谱法（HPLC）、气相/液相色谱串联质谱法（GC/HPLC-MS）等。

1.1 气相色谱法（GC）

气相色谱法是农药残留含量分析中重要而常用的分析方法。该方法准确度、灵敏度高，目前大部分农药残留分析仍然采用气相色谱法[4-11]。在农药残留分析中，随着科学的进步，尽管样品前处理过程中净化效果越来越好，但样品中的干扰物依然难以避免，所以气相色谱法采用的是选择性的检测器。ECD是最常用的有机氯测定的检测器，NPD由于对N、P具有较好的选择性，因此是常用的测定有机磷和氨基甲酸酯类农药的检测器。FPD是具有高选择性和高灵敏度的检测器，主要应用于含S、P化合物的检测。

1.2 液相色谱法（HPLC）

液相色谱法也是农药残留分析中传统的一种检测方法，其检测限比气相色谱要高。液相色谱法可以有效的分离高沸点、热不稳定的农药，针对这类农药气相色谱则无法有效的进行检测。同时，液相色谱还可以对一些分子量较大、极性较强的离子型农药进行分离检测[12]。段文仲等[13]通过液相色谱与紫外检测器结合检测分析水果中7种农药的残留情况，检测结果表明，其检测限都显著低于FAO/WHO所要求的标准。此外，A.I.Valenzuela 等[14]用最新的检测技术（MSPD-HPLC-UV）测定水果农药残留，检出限可达到0.15μg/g，回收率达74%以上。

1.3 气相/液相色谱串联质谱法（GC/HPLC-MS）

质谱分析技术是将待测样品离子化，根据不同离子在磁场或电场中的不同运动形式，将不同质荷比（m/z）的不同离子分开。根据样品的质谱信息来实现定性定量检测。J.L.Martinez Vidal等[15]用最新的GC-MS-MS技术测定西红柿、黄瓜、西瓜等蔬菜和水果中残留农药，只需简单的样品前处理，通过萃取就可进行测定，回收率可达71%～119%，检测限低于1ng/g，提高了工作效率，并且所得结果准确，可靠。

综上所述，传统农药残留快速检测技术虽然在一定程度上实现了效率的提升，同时也可以达到选择性分析和定量分析，具有结果准确度高、灵敏度高的特点。但是需要大量的仪器投入、检测周期相对较长、需要高技术人才等缺点，为实现实时实地农药残留检测，并降低人力、物力资源的消耗，更为简单、快捷的农药残留快速检测技术亟需研究和开发。

2 新型快速检测技术

大型仪器定量分析法选择性好、结果准确可靠、灵敏度高。但是，色谱检测具有仪器投入高、检测周期长、对检测人员的技术要求高等缺点，正是因为这些缺点的存在，导致了不能应用于日常检测和监督。农药残留快速检测技术因其操作简单、快速、价格低廉，同时可以实现实地实时检测，而得到人们的青睐，世界各国投入大量的资金和技术进行农药残留快速检测技术的研究。目前，国内外最新的农药残留快速检测技术主要分为以下几类。

2.1 免疫分析法

免疫分析法是结合免疫技术、现代测试技术手段而建立的超微量测定技术[16]。由于抗原抗体反应的专一性，免疫分析法具有专一性和强亲和力，因而该方法灵敏度高。根据所采用检测手段的不同，可分为荧光免疫法、酶免疫法以及放射免疫法，其中最简单的为酶免疫法[17]。由于酶免疫分析法具有灵敏度高、特异性强、简单方便快捷、批量分析容量大等一系列优点，其在农药残留分析检测的应用较多。Eugenia、Katsoudas[18]采用酶联免疫法对氨基甲酸酯类农药的残留进行测定，其检测限达到2ng/mL。Jim 等[19]于2010年建立了水果蔬菜中三唑磷的化学发光免疫分析法（CLIA），线性范围在0.04～5ng/mL，检测低限达到0.063ng/mL，胡萝卜、生菜、苹果、土壤和水的加标回收率为67.52%～122.0%。与LC-MS法进行比对，呈现了良好的准确性。

针对免疫分析法而言，其中最关键的问题在于抗体的制备。由于小分子量农药在正常情况下一般不具有免疫原性，因而不能刺激动物机体产生免疫反应。因此，将小分子量农药作以半抗原与大分子量的载体连接制备成人工抗原，再以人工抗原对动物进行免疫，从而产生对该种农药具有特异性的抗体活性物质，进而对该农药分子进行识别，并与之结合。这种特异性的结合不但可以在体内进行，而且可以在体外进行，这是免疫分析进行的基础。通过对抗体或半抗原进行标记，利用标记物的物理、化学或生物放大作用对目标农药进行定性或定量检测。免疫分析技术的应用存在一定的局限性，但鉴于此法可直接对样品进行检测或只需简单的净化操作，其仍作为现场筛选的重要手段。

2.2 生物传感器法

生物传感器一般是采用生物的敏感部件紧密配合转换器，对生物活性物质或特定化学物质产生可逆响应和选择性的装置。传感器中的生物敏感层会与复杂的样品中的特定待测物之间（例如酶与底物之间，抗原与抗体体之间）发生识别反应，从而产生出物理化学信号，进一步转换为电信号进行放大记录。生物传感器包括免疫传感器、酶传感器、组织传感器以及微生物传感器等。免疫传感器和酶传感器是农药残留分析中常用的生物传感器方法[20]。Albareda等[21]将乙酰胆碱酯酶采用戊二醛交联固定于铜丝碳糊的电极表面，制成生物传感器检测果汁中的克百威与对氧磷，其检出限分别达到10～11mol/L 和10～10mol/L。生物传感器的应用受到稳定性、重现性和使用寿命的限制，同时由于农药品类多，样品中含量差异大，使得生物传感器在农药残留快速检测中实现商品化受到制约。但是，基于生物传感器的特异性强、灵敏度高、检测效率快的优点，结合微电子技术、信息技术、生物技术及材料的发展，生物传感器在农药残留快速检测中的应用将不断扩大，逐步替代传统的检测方法，发展成为被广泛普及的常规分析和现场测试的仪器。

2.3 液体工作站检测法

液体工作站检测法是将液体工作站与酶抑制剂法结合起来的一种高通量、高效率的农药残留快速检测方法。液体工作站主要进行检测过程中的移液操作，通过对移液体积的精确控制、移液过程的连续操作来实现高效、高精密度以及高稳定性的农药残留快速检测。

谢艳姣等[22]对液体工作站检测法与人工酶抑制剂法进行了准确性的对照实验，结果显示：第一，液体工作站在进行移液检测时，由于液体工作站中机械的移动取代了人工移液的操作，使得振荡提取、加样、加酶、加显色剂、加底物以及恒温反应均由人工操作转为液体工作站，仅需1人来确保所有过程的完成和完成后进行上机测试。与人工移液检测相比，可节约3人，使得该检测方法在人力资源方面节约近50%。第二，通过将液体工作站移液检测结果与人工移液检测结果进行，液体工作站移液检测实验误差少，数据稳定性更好，且结果一致性达100%。第三，该液体工作站采用专门的连接接口实现与分光光度计的联用，可采用输送带进行样品盘的传送，实现移液、检测全自动化，可以进一步实现人力资源的节约。第四，由于恒温孵育的时间刚好满足样品提取液的移取，因此该液体工作站充分利用等待时间间隙，实现连续化的移液操作，最终实现高流通量样品的连续检测，更进一步满足批发市场中高通量、高流通效率中食品安全监测的需求。

自动化液体工作站，在不断满足现代化实验室中高通量、高精度、高效率液体处理需求的同时，还广泛应用于检测传染病血清学标志物的ALT检测、酶免检测、抗体筛查、血型检测、PCR体系构建、DNA提取与纯化等实验。正因为液体工作站具有高兼容性、高自动化、高通量、高精确度、高性价比等一系列特点，在分子、医学、生化等检测领域同样有着广泛的应用前景。随着农药残留检测精度要求越来越高和检测项目的越来越多，伴随着高效、低毒、低残留农药新品种的不断涌现，给农药残留检测技术提出了新的检测要求、新的目标，进而增加了分析和检测的工作量。为了满足对检测效率和准确度的要求，实现自动化液体工作站与农药残留检测方法和技术有机的结合，将会成为农药残留分析的重要研究方向。

3 农药残留快速检测技术的应用前景

大量农药的违规使用已经对环境造成了严重的污染，也正在危及人类的健康，开发农药残留快速检测方法日益受到社会各界的重视。随着人们对环境保护问题关注的不断提高，对食品安全的关注也在逐步提高。新品种的农药不断涌入市场，要求对农药的检测低限越来越低，因此需要更为灵敏、准确、高效的检测技术，来实现提高检测灵敏度、多样化检测方法、缩短响应时间、提高仪器自动化程度、提高现场检测能力。长远看来，自动化液体工作站与农药残留快速检测方法联用，将会成为农药残留快速检测分析的新方向。

[1]王军,朱鲁生,林爱军,等.农药残留速测技术研究进展[J].环境污染治理技术与设备,2001,2(1):17-24.

[2]农业部农药鉴定所编.农药残留实用检测方法手册[D].北京:中国农业出版社,1995.

[3]乔雄梧.国外食品中农药残留检测概况[J].农药科学与管理, 2000,21(2):11-15.

[4]熊芳,戴华,黄志强.气相色谱法测定葡萄农药残留[J].色谱,2002,20(4):383-384.

[5]潘灿平,王丽敏,孔祥雨,等.凝胶色谱净化-毛细管气相色谱法测定黄瓜、番茄和青椒中15种有机磷农药[J].色谱,2002, 20(6):565-568.

[6]买光熙,刘潇威,翟广书,等.毛细管气相色谱法同时测定苹果梨中氯氰菊酯联苯菊酯和氟氯氰菊酯的残留量[J].农业环境保护,2002,21(3):260-262.

[7]王兆基,李伟安.快速气相色谱测定蔬菜中菊酯类农药残留[J].分析化学,1998,26(10):1247-1250.

[8]Hans Jiigen Stan.Pesticide residue analysis in foodstuffs applying capillary gas chromatography with mass spectrometric detection state-of-the-artuseof modifiedDFG-multimethodS19and automated data evaluation[J].Journal of Chromatography A,2000, 892(2):347-377.

[9]Luca Rastrelli,Katia Totaro.Determination of organophosphorus pesticide residues in Cilento(Campania,Italy)virgin olive oil by capillary gas chromatography[J].Food Chemistry,2002,79(3): 303-305.

[10]余建新,邵俊杰,吴采樱.大口径毛细管气相色谱法测定多种有机磷农药在柑桔上的残留[J].农业环境保护,1997,16(4): 176-178.

[11]余建新,邵俊杰,胡小钟,等.水果、蔬菜中16种有机氯残留农药的毛细管气相色谱测定法[J].分析测试学报,1999,18(3): 29-31.

[12]李俊杰,侯长军,霍丹群,等.有机磷农药快速检测方法与技术进展[J].食品安全质量检测学报,2013,4(1):19-26.

[13]段文仲,郝冬生.高效液相法同时测定水果中多种农药残留的方法研究[J].农药,1998,37(8):20-23.

[14]A.I.Valenzuela,R.Lorenzini,M.J.Redondo and G.Fond. Matrix solid-phase dispersion microextraction and determination by high-performance liquid chromatography with UV detection of pesticide residue in citrus fruit[J].Journal of Chromatography,A, 1999,839(1-2):101-107.

[15]J L.Martinez Vidal,F J.Arrebola and M.Mateu-Sanchez. Application of gas chromatography-tandem mass spectrometry to the analysis of pesticides in fruits and vegetables[J].Journal of chromatography.A,2002,959(1-2):203-213.

[16]周培,陆贻通.农药残留的酶联免疫检测技术研究进展[J].环境污染与治理,2002,24(24):248-251.

[17]王军,朱鲁生,林爱军,等.农药残留速测技术研究进展[J].环境污染治理技术与设备,2001,2(1):17-24.

[18]EugeniaKadsoudas,HossnyH.Abdelmesseh.Enzyme Inhibition and Enzyme-Linked Immunosorbent Assay Methods for Carbamate Pesticide Residue Analysis in Fresh Produce[J].Journal of food protection,2002,63(12):1758-1760.

[19]WAN G L,ZHANG Y,GAO X,et al.Determination of ChloramphenicolResiduesinMilkbyEnzyme-Linked ImmunoesorbentAssay:Improvementby BiotinStreptavidin-Amplified System[J].J.Agric.Food Chem., 2010,58(6):3265-3270.

[20]Albareda-SirventM,MerkociA,AlegretS.Pesticide determination in tap water and juice samples using disposable amperometric biosensors made using thick film technology[J].Anal Chim Acta,2001,442:35-44.

[21]赵永福.蔬菜中有机磷农药残留的快速检测方法研究[D].河南:河南大学,2006.

Latest Researches Progress on Rapid Detecting Pesticide Residues

XIE Yan-jiaoWU Rong-shunYUAN Ting-ting
(Shenzhen Higreen Food Quality Testing Techcenter CO.LTD.,Shenzhen 518000,China)

In recent years,along with a widely use of pesticides and fertilizers,pesticide residue of agriculture products has become increasingly a serious problem.So the efficient,accurate techniques for detecting pesticide residues are urgent need.In this paper,the author introduced latest research and application for rapid detecting pesticide residuesin fruits and vegetables at home and abroad,and mainly focused on the research progress of the latest detection technology,such as chromatography,immunoassays,biosensors law and liquid workstations.By comparison with conventional detection techniques,there is high efficiency,accuracy and good stability advantages in new detection technology,which will privid good development prospects for the rapid detection of pesticide residues.

Pesticide residues;quick screening;research progress

book=31,ebook=37

TQ450.7

A

1008-1038(2015)12-0031-04

2015-06-12

深圳市技术创新计划技术开发项目（CXZZ20130322142057651）

谢艳姣（1987—），女，硕士研究生，主要从事食品安全与检测方面的研究