农药残留物光电测定仪.docx

农药残留物光电测定仪 周志恒 2017年1月8日 摘 要：农药残留常用的检测方法为气相、液相色谱法、质谱法以及波谱法等,通常耗时 长、成本高，难以满足现场快速检测的需要。因此，急需研究一些快速、灵敏、便捷的 检测方法，将高农药残留的农产品阻挡在市场之外，以杜绝食品安全事故的发生。生物 传感分析技术与传统方法相比具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在线 检测等优点,在环境监测、食品检验等方面得到高度重视和广泛应用。 关键字：农药残留 光电检测 Abstract: The commonly used detection methods for pesticide residues are gas phase, liquid chromatography, mass spectrometry and spectroscopy. Long, high cost, it is difficult to meet the needs of rapid detection at the scene. Therefore, the urgent need to study some fast, sensitive and convenient. Detection methods, high pesticide residues in agricultural products to stop outside the market, to prevent the occurrence of food safety incidents. biological Sensing analysis technology has a good selectivity, high sensitivity, fast analysis, low cost and can be compared with traditional methods. Detection and other advantages, in the environmental monitoring, food inspection and other aspects of attention and widely used. Key words: pesticide residue photoelectric detection 一、 引言 农药残留物，是农药使用后一个时期内没有被分解而残留于生物体、收获物、土壤、水体、大气中的微量农药原体、有毒代谢物、降解物和杂质的总称。 农药残留问题是随着农药大量生产和广泛使用而产生的。第二次世界大战以前，农业生产中使用的农药主要是含呻或硫、铅、铜等的无机物，以及除虫菊酯、尼古丁等来自植物的有机物。第二次世界大战期间，人工合成有机农药开始应用于农业生产。到目前为止，世界上化学农药年产量近200万吨，约有1000多种人工合成化合物被用作杀虫剂、杀菌剂、杀藻剂、除虫剂、落叶剂等类农药。农药尤其是有机农药大量使用，造成严重的农药污染问题，成为对身体健康的严重威胁。 长期使用农药引起农产品中农药残留超标,对生态环境和人类健康造成极大危害。有机磷和氨基甲酸酯类农药是最常见的两类农药，也是目前为止仍然最广泛使用的农药,它们是一种神经毒物，会抑制人及动物体内胆碱酯酶活性,引起中枢神经系统功能紊乱，出现中毒症状,以至危及生命。近年来，农药残留问题己经受到了世界范围的关注。随着人们食品安全意识的不断增强，改善农药残留检测技术已迫在眉睫。 众所周知，如今高度商业化的社会，食品生产俨然已经成为一种工业化的食品加工，如果大家仔细去调查，你会惊讶地发现，现在市场上所有的食品几乎都来自那么不超过 5 家的食品加工公司。由于其垄断性，导致食品安全问题往往在光鲜亮丽表面下的食品后面隐藏着非常现实的问题。据统计，目前市场上农产品所使用的农药种类大约有 5457 种。农药 带来的污染也是随处可见，农药残留物对于人们的健康危害很大。所以检测农药残留物就变得非常重要。 农药残留常用的检测方法为气相、液相色谱法、质谱法以及波谱法等,通常耗时长、成本高，难以满足现场快速检测的需要。因此，急需研究一些快速、灵敏、便捷的检测方法，将高农药残留的农产品阻挡在市场之外，以杜绝食品安全事故的发生。生物传感分析技术与传统方法相比具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低、能在线检测等优点,在环境监测、食品检验等方面得到高度重视和广泛应用。 光电检测技术作为一种应用范围性较广且快速可靠的技术，它在农药残留检测中有着很大的研究价值，基于此，本文提出了一种化学发光法和光电检测技术相结合的农药残留检测方法。研究的意义在于: (1) 对完善光电检测技术在农药残留检测领域应用中的理论探索具有重要的参考价值; (2)将化学发光法和光电检测技术相结合，省去了光电检测系统中光源的设计，从而使得检测设备更加轻便，更易于现场检测的实现;  (3)为农药残留检测提供了一种新的快速检测的手段，具有应用前景。 二、 研究现状 目前农药残留分析的主要方法是气相色谱法（GC）、高效液相色谱法（HPLC）等，这些方法虽然分析精度高，定量准确，但其样品的前处理复杂、检测耗时长、成本高、需要技术熟练的操作人员。而我国蔬菜生产相对分散，蔬菜要保持新鲜，即采即卖，由采收到市场销售，所经时间很短，不允许把从市场上所抽检的大量样本用气相色谱、高效液相色谱等分析仪器进行分析，使这些精密昂贵的仪器在基层使用不太现实。因此必须研究出符合我国蔬菜产销特点的检测方法，能够满足现场检测、时间短、成本低、显示直观、定性和半定量及判断其产品是否使用安全的要求。 对果蔬中有机磷农药残留的检测一直是食品卫生科学领域的研究重点，并具有重要的临床诊断价值。目前国内外文献中主要报道的方法主要有光谱法、色谱法、酶抑制法、免疫法等。 （1）气相色谱法是检测有机磷农药的国家标准方法，该方法是利用经提取、纯化、浓缩后的 OPs 注入气相色谱柱，程序升温气化后，不同的 OPs 在固定相中分离，经不同的检测器检测扫描绘出气相色谱图，通过保留时间来定性，通过峰或峰面积与标准曲线对照来定量。具有即定性又定量、准确、灵敏度高，并且一次可以测定多种成分的优点。AOAC 对大部份 OPs，如乙拌磷、丰索磷、马拉硫磷、对硫磷，在八十年代就建立了气相色谱检测方法。我国食品理化检验国家标准方法也采用了气相色谱检测 OPs，检出限为 1ng。郑丽丽等应用氮磷检测器和毛细管气相色谱柱测定了环境中五种痕量有机磷农药，混合样品中各组分以谱峰分辨较好，互不干扰，测得甲胺磷最低检出浓度可达 0.01mg/ml，在保证分辨效果的前提下将分析时间缩短了 9min。张曙明等以丙酮-石油醚混合溶剂提取残留农药，选用氮磷检测器和 SPB-1701 毛细管柱，建立了同时测定中药中 8 种有机磷农药残留量的前处理及其毛细管色谱测定法，结果表明：敌百虫、敌敌畏等 8 种在 25min 内有良好的分离；3 个不同浓度的标准添加，其回收率为 74.96～116.8%，相对标准偏差为 0.71～16.91%。其他研究还报道了用凝胶渗透色谱法净化谷物、饲料中的 OPs 残留，检出限达 0.01～0.05ng。近年来毛细管气相色谱法（CGC）得到了不断发展和完善，使毛细管柱基本替代了原来的填充柱，不仅提高了灵敏度、分辨率和检测速度而且稳定性，使用寿命都比填充柱优良。国外 Miyabara M.和Jonagai Y. 分别用电子俘获检测和火焰光度检测的CGC法测定了食品中几十种OPs。而国内专家陈泉、楼小华和余建新用 CGC 法分别检测了 13 种、25 种和 7种不同样品中的 OPs，检出限达 0. 1～20ng，回收率和重复性都很好。 目前，随着气相色谱仪的普及，对可能存在 OPs 残留的样品如食品、果蔬、谷物、饲料、茶叶、水产品、土壤、植物材料、水体以及血液、化妆品、羊毛脂、牛奶都建立了气相色谱检测方法。 （2）高效液相色谱法是在液相柱层析的基础上，引入气相色谱理论并加以改进而发展起来的色谱分析方法。与 GC 相比，不仅分离效能好，灵敏度高，检测速度快，而且应用面广。对气相色谱不能测定的如沸点太高不能气化以及对热不稳定，易裂解变质的 OPs 都可以用 HPLC 来检测。AOAC 中有近半数的 OPs 都建立了HPLC 法。Branca P.，Sharp G.J. 用 HPLC 分别测定了食品和水中，谷物及其制品，水稻中的 OPs。Martindale R. W. 比较了 HPLC 和 GC 测定马铃薯中的 OPs。不断改进的 HPLC 技术也扩大了 HPLC 检测 OPs 的应用范围。Mallet V. N. 研究了 7种不同的萃取方法提取环境水中的 OPs，用 HPLC 来检测。Carabias R. 采用紫外HPLC 来检测水果中的 OPs。黄聪等采用高效液相色谱法对克线磷检测，最低检测限为 1ng，回收率为 83.09～91.4%，RSD 为 2.26～4.37%。 由于高效液相色谱仪价格不菲，所以推广和普及该方法有一定的困难，但随着经济的发展，HPLC 将以其无可比拟的优点必将在 OPs 检测领域占重要地位。 （3）酶抑制法是利用 OPs 的毒理特性建立的一种快速检测方法。在一定条件下,有机磷农药对某些酯酶催化水解的正常功能有抑制作用，其抑制率与农药的浓度呈正相关。这些酯酶包括：各种动物来源的乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶以及从某些植物中提取的植物酯酶。使这些酶与样本进行反应，如果试样中没有农药残留或者残留量极少，酶的活性就不被抑制；反之，如果农药残留量比较高，酶的活性就会被农药所抑制，再利用一些特定的颜色或 pH 值等的变化，从而达到检测有机磷农药的目的。酶抑制法主要包括电化学传感器法和分光光度法。具体就是将 AchE 吸附在载体上（纸片或电极），当检测含有 OPs 的样品时，AchE 活性被抑制，从纸片的颜色变化或电极的读数指示变化上可以定性检测 OPs，与标准 OPs 比较则可定量。AOAC 在 1964 年最早公布了该方法检测 OPs，美国 1958年就已研制出称之为酶片的商品来检测 OPs，灵敏度为 0.1～10mg/kg。Sigma 公司也有类似的检测试剂盒出售。国内李发生、朱曜分别报道了纸片法检测食品和出口冻肉中的 OPs，灵敏度为 0.1～0.3%。国内也有生化公司正式生产和销售称之为农药速测卡的产品。Kulys F. 研制了胆碱酯酶电流传感器，Bernabei M. 用胆碱和乙酰胆碱电化学传感器检测 OPs。李发生也报道了利用酶传感器检测 5 种 OPs，最低检出浓度为 1.0×10-12mol/L。Holger利用有机磷农药可以特异性地抑制胆碱酯酶研制的一次性生物传感器，对对氧磷的最低检测限为 2µg/kg。李元光等研制了有机磷农药现场快速检测仪片状一次性使用乙酰胆碱酯酶电极与单片微机的有机结合体。仪器的响应时间为 3min，测定敌敌畏、对氧磷的线性范围分别为:0.5～43.1µg/ml，0.1～15.0µg/ml。生物传感器在有机磷的检测中，大大缩短了检测的周期与时间。Nanda Kunmar N. V.等用 α-乙酸萘酯和固蓝 B 盐制备的生色基质片，可用于有机磷的检测。韩承辉等在面粉中提取的植物酶用于有机磷检测试纸的制备，用 2,6-二氯靛酚乙酯做底物片，检出限为 0.04～10.0mg/L。 酶抑制法最大的优点是操作简便，速度快，不需昂贵的仪器，特别适合现场检测以及大批样品的筛选检测，易于推广普及。但是灵敏度比仪器法要差一些，重复性、回收率还有待提高。 （4）免疫就是机体接触“抗原性异物”或“异己分子”所发生的特异性生理反应。抗原是引起机体发生免疫应答的最基本物质。但是有机磷属小分子化合物，只能作为半抗原。如果让机体产生抗有机磷