果蔬农药残留快检的方法与应用

2018-01-17王金灿珠海市食品药品检验所

食品安全导刊 2018年36期

关键词：光谱法果蔬红外

□ 王金灿珠海市食品药品检验所

近年来，我国出现了果蔬农药残留超标的情况，解决农药残留过度问题非常重要。农药残留快速检测技术在果蔬农药残留检测中得到了广泛应用，可以提升农药残留检测效果，确保人民群众的身体健康，增加农产品的出口，提升农民的收入。

1 农药残留检测技术现状

1.1 残留检测方面单一，检测速度慢

我国早在2003年就颁布了有机磷农药残留测定的方式，水果和蔬菜中有多达450种农药残留检测方法，我国主要结合气相色谱法、质谱和液相色谱法进行检测。我国出现农药交叉使用的情况，导致在农药检测中存在局限性。

1.2 仪器方法不能及时更新

我国农药检测技术与国际水平有一定的差距，国际范围内农药残留检测一般是采用毛细管柱分离的方式，我国很多检测中还是采用填充柱分离技术，这类技术的分离效果有待于提升，检测不能达到要求。农药检测中，采用单纯保留时间定性的方式，容易受到其他农药的影响[1]。

1.3 样品前处理技术落后

在样品处理环节中，采用传统的自装层析柱的方式，或者采用液液分配净化，会导致大量试剂的应用，样品处理中成本非常高。

1.4 样品技术规范和检测体系不完善

我国在农药残留检测环节中，检测质量控制效果不好，不能保障检测结果的精确性。我国农药残留检测不能得到国际的肯定，我国的采样技术规范和质量保障体系尚未建立，导致我国农产品的竞争力比较差。

2 果蔬农药残留快速检测方法的应用

2.1 酶抑制法

酶抑制法是在20世纪60年代产生，在80年代得到了广泛的应用，而且当时已经结合了农药残留快速检测技术。借助有机磷和氨基甲酸酯类农药的特异性，对昆虫的中枢系统产生抑制作用，也对乙酰胆碱酯酶的活性产生干扰，对昆虫的神经传导功能产生中断，将昆虫杀灭。酶抑制剂是一种与酶结合并降低其活性的分子，由于阻断一种酶的活性可以杀死病原体或纠正代谢失衡，许多药物都是酶抑制剂，作为杀虫剂使用。抑制剂的结合可以阻止底物进入酶的活性部位或阻止酶催化其反应，抑制剂结合是可逆的或不可逆的。不可逆抑制剂通常与酶反应并以化学方式改变酶，这些抑制剂修饰酶活性所需的关键氨基酸残基。相反，可逆抑制剂以非共价方式结合，根据这些抑制剂是否结合到酶、酶底物复合物或两者结合产生不同类型的抑制[2]。许多药物分子都是酶抑制剂，因此它们的发现和改进是生物化学和药理学研究的一个领域。药物酶抑制剂通常根据其特异性和效力来判断，高的特异性和效力保证了药物的副作用很小，因此毒性也很低。酶抑制剂也自然产生，参与新陈代谢的调节。例如：代谢途径中的酶可以被下游产物抑制。当产品开始积聚时，这种负反馈会减慢生产线的速度，并且是维持细胞内稳态的重要方法。其他细胞酶抑制剂是专门结合和抑制酶靶点的蛋白质，这有助于控制可能损害细胞的酶，如蛋白酶或核酸酶。酶抑制法是一类快速检测农药残留的技术手段，该方法是传统仪器分析法的有效补充。酶抑制法的优点非常多，其检测时间短，使用的仪器成本低，而且容易推广。酶抑制法使用的限制条件比较多，所以应该对外部环境进行有效控制。

2.2 酶联免疫法

我国作为农业大国，是世界上农药生产和消费量较高的国家。2000—2015年我国化学农药原药产品从60万吨/年增加到374万吨/年。农药化学污染物是当前食品安全源头污染主要来源。尽管我国有关部门有不同的残留监控计划，但还没有形成一套严格的法律法规和全国“一盘棋”的监控体系，各部门仅有的残留数据资源在食品安全监管中发挥的作用也十分有限[3]。我国农产品中农药残留大数据尚未形成资源，而这些基础数据对食品监管非常重要。值得庆幸的是，我国在这一领域的检测技术方面现已达到世界先进行列，完全有能力在这些基础研究上急起直追，迎头赶上。早在1976年世界卫生组织、联合国粮农组织和联合国环境规划署就共同建立了全球环境检测系统/食品项目，旨在掌握会员国食品污染状况，了解食品污染物摄入量，保护人体健康，促进贸易发展。农药最大残留限量是食品安全标准，也是国际贸易进出口的门槛，更是食品安全监控体系的重要标准之一。欧盟、美国和日本现已制定的MRLs标准分别为162 248项、39 147项和51 600项，而我国于2017年6月实施的国家标准《食品安全国家标准——食品中农药最大残留限量》，仅规定了食品中433种农药的4 140项最大残留限量。

酶联免疫法是一种常用的生化分析方法，该方法使用固相酶联免疫分析检测液体样本中是否存在配体，该样本使用的是针对待检测蛋白的抗体。酶联免疫法已被用作果蔬农药残留快速检测，将样本中的抗原附着在表面在其表面涂上匹配的抗体，使其能与抗原结合。这种抗体与酶有关，加入一种含有酶底物的物质，随后的反应产生可检测的信号，最常见的是底物中的颜色变化。酶联免疫法应用涉及至少一种对特定抗原具有特异性的抗体。具有未知量抗原的样品被固定在固体载体上。抗原固定后，加入检测抗体，与抗原形成复合物。检测抗体可以与酶共价结合，也可以通过二级抗体本身检测，二级抗体通过生物结合与酶结合。通常用温和的清洁剂溶液清洗平板，以去除任何非特定结合的蛋白质或抗体。在洗涤后，通过添加酶底物产生可见信号，该信号指示样品中抗原的数量。酶联免疫法可以执行其他形式的配体结合分析，这项技术基本上需要任何能固定在固相上的结扎试剂，以及能特异结合的检测试剂，并使用一种酶来产生一个能被适当量化的信号。酶联免疫法的检测成本非常低，而且试剂可以长时间地保留，在农药检测环节中，具有专一性，并且灵敏度可以得到保障，通过定性和定量检测的方式，使用设备的成本比较低，在样本量较大的农药残留检测中广泛应用。

2.3 红外光谱法

红外光谱法涉及红外辐射与物质的相互作用，它涵盖了一系列技术，主要技术是吸收光谱。像所有的光谱技术一样，它可以用来鉴别和研究化学物质，样品可以是固体、液体或气体。红外光谱法要借助红外光谱仪来产生红外光谱，红外光谱可以在纵轴上的红外光吸收率与横轴上的频率或波长的关系图中显示出来。红外光谱中使用的典型频率单位是厘米，红外波长的单位通常是微米，使用这种技术的一种常用实验室仪器是傅立叶变换红外光谱仪。电磁波谱的红外部分通常分为三个区域：近红外、中红外和远红外，以它们与可见光谱的关系命名。红外附近的较高能量，可激发泛音或谐波振动。中红外可用于研究基本振动和相关旋转振动结构，远红外位于微波区域附近，具有低能量，可用于旋转光谱分析。红外光谱法利用分子吸收其结构特征，吸收发生在共振频率，即吸收辐射的频率与振动频率匹配。当与电子基态相对应的分子哈密顿量与平衡分子几何附近的谐振子近似时，共振频率与分子相对应的正常模式有关，共振频率也与键的强度和两端原子的质量有关。因此，振动频率与特定的正常运动模式和特定的键类型有关。红外光谱法在果蔬农药残留检测中应用的优点非常突出，其分子振动中，会产生非常强的频率，可以提供大量的分子信息，在农药分析结构测定中发挥突出作用。将这种方法与其他的测定方法结合使用，可以获得精确的检测结果。然而，这类技术的图谱解析方法比较复杂，需要大量的定量分析。

2.4 拉曼光谱法

拉曼光谱法是一种光谱技术，用于观察系统中的振动、旋转和其他低频模式。其依赖于单色光的非弹性散射或拉曼散射，通常来自可见光、近红外或近紫外线范围内的激光。激光与系统中的分子振动、声子或其他激发相互作用，导致激光光子的能量上下移动，能量的转移给出了系统中振动模式的信息。通常，样品用激光束照射，从被照点发出的电磁辐射用透镜收集并通过单色仪发送。拉曼光谱法在果蔬农药残留检测中应用广泛，其可以鉴定分子结构。这种方法与传统的检测方法相比，其不需要大量的样品，而且不会受到水的干扰，检测结果稳定，灵敏度可以保障，检测中的分辨率高。拉曼光谱法的图谱分析比较复杂，需要检测人员具备专业的理论知识。