食品检测中农药残留检测技术的应用

戈文婧　刘鑫玉　王艳超

摘 要：在农业生产过程中时常面临农作物病虫害的威胁，需使用化学药剂进行防治，或者是出于提高农产品产量及品质的需要，使用植物生长调节剂改善农作物的生长质量，但过量或频繁地使用农业化学药剂，会导致农产品出现农药残留问题。为了保证农产品农药残留符合食品安全要求，相关部门针对农产品进行农药残留检测，以确定残留农药的类型、残留量等，从而准确判断农产品是否安全。本文基于食品检测的重要性，对常规技术中的气相色谱法、高效液相色谱法、色谱-质谱联用法，以及快速检测技术中的光谱分析法、酶抑制法、免疫分析法和生物传感器法等进行了论述。

关键词：食品检测；农药残留；农药残留检测技术

Application of Pesticide Residue Detection Technology

in Food Detection

GE Wenjing， LIU Xinyu， WANG Yanchao

（Tianjin Institute of Food Safety Testing Technology， Tianjin 300000， China）

Abstract： In the process of agricultural production， we often face the threat of crop diseases and insect pests， and need to use chemical agents for prevention and control， or use plant growth regulators to improve the growth quality of crops in order to improve the yield and quality of agricultural products， but excessive or frequent use of agricultural chemical agents will lead to pesticide residues in agricultural products. In order to ensure that the pesticide residues of agricultural products meet the requirements of food safety， the relevant departments carry out pesticide residue detection for agricultural products to determine the type and amount of residual pesticides， so as to accurately determine whether the agricultural products are safe. Based on the importance of food detection， this paper discusses the application of gas chromatography， high performance liquid chromatography， chromatography-mass spectrometry in conventional technologies， and spectral analysis， enzyme inhibition， immunoassay and biosensor in rapid detection technologies.

Keywords： food detection; pesticide residue; pesticide residue detection techniques

食品中过高的农药残留危及食品安全，如果人们长期食用农药残留过高的食品，会导致急性或慢性中毒。因此，相关部门应采用农药残留检测技术对蔬菜、水果、谷物等进行农药残留检测，以确保农药残留各项参数在食品安全标准范围内。现阶段，农药残留检测技术水平较高，在原有常规检测技术的基础上，还出现了更加高效、准确、灵敏的快速检测技术。本文针对农药残留技术在食品检测领域中的应用进行分析研究，以准确联合运用现代农药残留检测技术与传统农药残留检测技术，全面提高农药残留检测的质量与效率。

1 常规农药残留检测技术在食品检测中的应用

1.1 气相色谱法

在食品农药残留检测中，气相色谱法适用于检测易挥发的农药。在应用气相色谱法检测有机氯与拟除虫菊酯类农药残留时，选用具有选择性、对电负性物质高灵敏度的电子捕获检测器，最小检测量为10～13 g，采用化学转化的方法进行食品农药残留量的检测。氮磷检测器对氮磷化合物有着较高的灵敏度与选择性，在食品检测中常用于有机磷类农药的检测。气相色谱法在实际的应用过程中，主要涉及以下两点。①提取试剂。气相色谱法可选择的提取试剂类型较多，应根据检测农药的类型进行选择。以有机磷农药检测为例，提取试剂可选择乙腈，检测样品使用色谱柱进行分离，然后使用氮磷检测器进行检测，从而实现对食品中有机磷农药残留的大批量检测。②在食品中农药残留检测过程中，一般在使用气相色谱法检测食品之前，应先使用前处理技术对检测样品进行萃取，如固相萃取、超临界流体萃取等，通过对萃取过程中压力、流量、温度等的调整，增加农药的回收率，进一步提高气相色谱法检测的有效性，可滿足食品农药残留检测对定性、定量的需求。

1.2 高效液相色谱法

高效液相色谱法常用于食品中氨基甲酸酯类、敌敌畏、三聚氰胺、苏丹红以及多菌灵等农药残留的检测，以液体为流动相，根据被分离组分固定相与流动相上的差异进行检测。使用的检测设备为高效液相色谱仪，色谱仪中的色谱柱为检测的核心部件，一般应根据检测农药的类型选择相应的流动相与色谱柱。若检测样品具有荧光性能，则一般使用荧光检测器，其利用紫外线照射检测出其中的荧光物质，该检测器对荧光物质有着高灵敏度[1]。紫外检测器基于被检测农药的紫外线吸收性质，遵循Lambert-Beer定律进行检测，可进行等度洗脱与梯度洗脱，检测的灵敏性与选择性良好，线性范围宽，但对流速与温度不够敏感。

1.3 色谱-质谱联用法

色谱与质谱联用法先使用气相色谱法或高效液相色谱法对样品组分进行分离，然后使用质谱仪进行离子化处理，从而产生稳定的离子；质谱仪中的质量分析器对生成的离子进行分离与分辨，输出质谱信号形成质谱图。该检测方法整合了色谱与质谱检测的优势，提高了农药检测的分离能力与鉴别能力，在食品检测领域得到了良好的应用。例如，研究表明，使用乙酸∶乙腈（1∶99，v/v）萃取→固相萃取纯化→分散固相萃取净化，最后使用液相色谱-串联质谱检测法进行食品中农药残留检测，发现农药残留在0.1～100.0 ng·mL-1线性关系良好，回收率表现理想[2]。在食品检测中，随着对色谱-质谱联用法研究深度的持续增加，可实现质谱法中的实时直接分析质谱技术、实时直接分析飞行时间质谱技术与色谱-质谱联用法的结合应用，从而实现对谷物中农药残留的原位分析，进一步提升食品中农药残留检测的精度。

2 快速农药残留检测技术在食品检测中的运用

2.1 光谱分析法

2.1.1 红外光谱法

光谱分析法在食品农药残留检测中的应用，展示出了灵敏、快速的优势，通过利用检测对象的光谱特性确定其成分与含量。由于化学农药多数具有光学特性，使用该检测技术，可实现对不同化学农药的快速、无损检测。

红外光谱法在食品检测中的应用较为广泛，利用检测对象对红外射线的吸收特性，对检测对象进行分析与辨别。例如，使用该检测法与支持向量机分类的农药残留定性检测模型，按照1∶100药水比，对食品残留农药进行分类鉴别，或者与其他技术联用，对检测样品进行浓缩、富集后，采用建模分析方法检测食品农药残留的化学成分与数量。傅立叶变换衰减全反射红外光谱法在食品农药残留检测中的精度更高，无需进行样品的处理，可直接检测，解决了部分食品样品制备难的问题，提高了食品农药残留检测的效率。

2.1.2 表面增强拉曼光谱法

表面增强拉曼光谱法利用拉曼光谱散射效应，进行检测对象的分析与鉴定。在食品检测中直接使用拉曼光谱仪进行检测，无需对样品进行前处理，减少了因样品处理产生的检测误差，操作简单、检测速度快且灵敏度高。表面增强拉曼光谱法主要是检测吸附在金属（金、银、铜）表面的样品，这些金属表面经过粗糙化处理后，提升了拉曼光谱散射效应，进而在激发区域内，大幅度增加样品表面与金属表面的拉曼光谱散射效应差异，以此完成检测对象大小分子的构型分析，确定食品农药残留的类型。因此，表面增强拉曼光谱法在食品检测中的技术核心是拉曼光谱的基底，增强基底的拉曼光谱散射效应，可以增强检测对象分子的拉曼信号，实现底物与分析物之间良好的作用，检测出浓度更低的农药残留，解决了低浓度农药残留检测的难题。

2.2 酶抑制法

动物体内乙酰胆碱酶对部分农药有良好的抑制作用，食品检测中运用的酶抑制法基于该抑制原理，进行农药残留情况的检测。酶抑制法的应用具有一定的局限性，只能用于有机磷和氨基甲酸酯类农药的检测，具体检测方式主要有以下两种。①分光光度法，检测酶溶液的吸光度后，进行酶抑制率的计算，确定农药的类型。②试纸法，使用酶和检测物制作滤片，检测两者反应的抑制率。目前，食品中有机磷与氨基甲酸酯类农药的检测可使用专门的试剂盒，直接快速完成检测。联合使用图像识别技术+试纸法可以使食品农药残留检测更加精细，准确率在90%以上[3]。速测卡法的出現，使检测更加的简单高效，但由于酶抑制法检测农药种类过少，在检测结果为阳性的情况下，还需使用色谱法进行再次检测，以保证检测结果的准确性。

2.3 免疫分析法

在食品农药残留检测中，免疫分析法具有特异性良好的优点，通过农药抗原与抗体的制备，观察抗原与抗体之间特异性结合情况，从而确定食品农药残留的类型。食品检测中常用的免疫分析法有3种。①酶联免疫吸附分析法。该分析法是一种特殊的试剂分析方法，能让抗体与酶复合物结合，通过显色给出检测结果，既可测定抗原，也可测定抗体。常用的试剂有固相的抗原或抗体、酶标记的抗原或抗体、酶作用的底物（显色剂）等，食品检测可使用商品ELISA试剂盒。②荧光免疫分析法。结合运用免疫分析法与荧光技术，根据抗原与抗体反应原理进行食品农药残留检测，技术的核心是蛋白质芯片，主要有微阵列构成的芯片、流控型芯片、悬浮芯片等3种类型，可实现多组分同时分析。在食品检测中采用快速阵列芯片检测农药残留，检测的效果可与液相色谱-质谱联用相媲美。③胶体金免疫层分析法。直接使用诊断试纸条进行检测，检测方便快捷。将特异性抗原固定在膜上，胶体金标记试剂吸附在结合垫上，然后将制备好的检测样品滴在试纸条的一端，样品在试纸条毛细的作用下向另一端移动，与胶体金标记试剂发生反应，至特异性抗原位置后发生特异性结合，呈现出显色结果。但是免疫分析法在食品检测实践应用中，抗原制备复杂，检测产品价格较高，不适用于大批量的食品农药残留检测。

2.4 生物传感器法

生物传感器的体积小，将其应用在食品检测领域中有诸多优势。该检测技术利用生物敏感材料将生物之间的生化反应转换为电信号，使用方便、检测速度快，选择性、灵敏度好。生物传感器检测食品农药残留，使用具有生物活性的物质，如微生物、酶、抗体、抗原等，借助传感器的换能器（光电转换器、电化学电极）进行生化反应与电信号的转换。生物传感器可与其他检测方法联合使用，如酶抑制法+生物传感器，使用乙酰胆碱酯酶对化学农药的抑制作用，抑制电化学生物传感检测食品农药残留[4]。生物传感器在实际应用中，需根据检测农药的类型进行合理选用，以保证其适用性，避免影响农药类型识别的效果。目前该检测方法主要用于实验室，在食品农药残留检测领域大范围内的应用还有待进一步研究。

3 食品检测中农药残留检测技术应用控制的关键点

3.1 规范样品制备操作

样品制备是农药检测技术应用的前提，部分农药残留检测技术对于样品的前期处理有着较高的要求，涉及多种溶剂与吸附剂，需根据检测农药的类型准确选用，并且在溶剂或吸附剂使用之前，需进行细致的质量检测，避免由于试剂质量问题导致检测结果出现偏差。①选择测试卡。测试卡在食品检测中使用简单，检测速度快，使用测试卡直接测试制备的样品，就可获得农药残留检测的结果。②做好样品的保存工作。例如，有的样品需要冷藏，有的样品需要放在溶液中，有的需要进行剪切处理等，应根据样品对于保管的实际需求（保存的温度、时间、环境等）做好样品保存工作。③在样品制备过程中，严格遵守食品检测样品处理标准要求，规范操作流程，保证样品制备的质量，避免检测结果出现偏差。

3.2 加强检测流程控制

检测流程控制主要包括样品流转过程与样品制备过程，为了避免以上两个环节出现问题，应加强过程管理与控制措施。①流转过程。在完成取样后，立即清理样品，装入聚乙烯袋子，防止流转过程中样品被污染。在完成农药残留检测后，应立即出具检测报告，提高检测结果的时效性。②样品制备过程。带有茎叶或存在腐败区域的水果蔬菜，应根据植物运用标准要求进行处理；根据实际检测需求，将样品剪切成多份[5]；样品选取时采用随机抽取法，并保证大小均匀；在实际检测过程中，未用到的样品需放入专门的保存箱并进行标识，防止样品性质发生改变，影响农药残留检测结果的准确性。

3.3 做好检测操作过程质量控制

食品农药残留检测对于技术操作的规范化、标准化有着较高的要求，检测操作过程的质量控制对于农药残留检测结果有着直接的影响。①在食品农药残留检测之前，需做好相关文件资料的收集工作，根据检测的对象及农药类型，进行农药残留技术方法的选用。②准备好检测所需的仪器、工具，并对检测仪器进行校准，以保证其检测功能的可靠性。③基于检测过程中可能出现的问题，提前制定解决方案，并在实际检测过程中加强预防，提高检测效率，避免检测结果出现误差。④根据食品农药残留检测相关规范标准要求，制定检测方案，并安排专人负责记录检测数据信息，以保证检测数据与检测结果的准确性，为后续的食品检测工作打好基础。

4 结语

食品检测中可选择使用的农药检测技术较多，且每种检测技术有着各自的适用条件与优缺点。例如，在农药残留检测中，色谱-质谱联用法具有检测结果准确、应用普遍、操作简单等优点，但操作复杂，检测效率不高。而有些农药残留检测技术难以满足食品大范围检测的需求，只适用于实验室检测，如生物传感器法、免疫分析法等。因此，在食品农药残留检测过程中，应根据检测的对象，准确选择使用一種或联用两种农药残留检测技术，充分发挥检测技术的优势，提高食品农药残留检测的质量与效率。

参考文献

[1]陈星.智能检测技术在果蔬农药残留检测中的应用[J].农业工程技术，2022，42（12）：33-34.

[2]韩莹.食品检测中农药残留的检测技术研究[J].大众标准化，2022（5）：172-174.

[3]马之攀，敖云胜.食品安全检测技术在农产品农药残留检测中的应用[J].中国食品，2021（13）：50-51.

[4]杨建伟.气相色谱质谱法在食品有机磷农药残留检测中的应用[J].医学信息，2022，35（11）：154-156.

[5]任凤.论食品安全检测技术在农产品农药残留检测中的应用[J].中国食品，2021（6）：108.