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果蔬农药残留快速检测技术现状与突破

作者:mchinafst   来源:食品安全导刊   发表时间:2017-12-18   点击:1398

       农药是一把“双刃剑”,一方面,农药是现代化农业必不可少的生产资料,其在减少农作物病虫害,增加农产品产量,提升农产品质量等方面发挥了巨大的作用。另一方面,由于人们在防治农作物病虫害过程中不合理和超剂量使用化学农药,导致农产品中的农药残留量越来越高,影响了农产品的出口和人民的健康,也破坏了农业生态环境。2009年绿色和平组织在北京、上海和广州三地的大型超市和农贸市场采购蔬菜并送检发现:在45个送检的蔬菜样品中,有40个检测出农药残留;农药种类高达50种,其中5种是世界卫生组织确认的高毒农药;2013年1月29-1月31日广州江南菜市场检出并销毁毒豆角13.04吨(含有禁用高毒农药“克百威”);2017年9月2日,人民日报报道山东寿光的100多只羊在食用养殖户从冷库捡回来的大葱叶后死亡,当地卫生检疫站在问题葱叶中发现了禁用农药成分甲拌磷。由此可见,农药残留问题已成为一个日益突出的食品安全问题。

  什么是农药残留?
  农药残留是指农药使用后残存于环境、生物体和食品中的农药母体、衍生物、代谢物、降解物和杂质的总称。目前所使用的农药按其化学结构大致可分为以下几类:(1)有机磷农药(甲胺磷、敌敌畏等);(2)拟除虫菊酯类农药(溴氰菊酯、氯氟氰菊酯等);(3)氨基甲酸酯类农药(西维因、叶蝉散、涕灭威、呋喃丹等);(4)有机氯农药(六六六、滴滴涕等)等。有机氯类农药我国于1986年全面禁止有机氯类农药在农业上的使用,但由于有机氯类农药化学性质稳定,难以被降解,仍有导致蔬菜中有机氯农药残留超标的可能;拟除虫菊酯类农药具有广谱、抗药性小、药效迅速和良好的击倒作用等优点,相比于有机磷类农药和氨基甲酸酯类农药具有毒性更小、对环境和食品的污染轻、药效持续时间短等特点,有可能作为新一代高效低毒农药的代表得到推广使用,并逐步取代传统农药成为主要的农药使用品种;而有机磷类和氨基甲酸酯类农药为目前使用量最大的农药品种,在蔬菜中具有较高的检出率;高毒禁用农药,特别是有机磷类农药仍为蔬菜农药残留超标的主体;更是菜农首选使用的一类杀虫剂。针对有机磷和氨基甲酸酯类农药, 科学工作者在农药残留检测技术方面做了大量的研究,并取得了较大的进步。
     快速检测技术方法
  常规的农药残留分析方法如液相色谱法(HPLC)、气相色谱法(Gc)、质谱(Ms)法等,均存在着样品前处理复杂、仪器设备昂贵、分析费时长、要求熟练的技术人员才能完成等问题。由于这些方法不能满足样品现场快速检测的要求,迫使人们运用新的原理和方法去开发特异性强、灵敏度高、方便快捷、准确安全的快速检测新技术。目前国内主要的快速检测方法有生物检测法、仪器分析法、免疫分析法、酶抑制法等。
  1. 生物检测法
  主要利用活体生物对农药残留的敏感反应,例如给家蝇喂食样品,观察死亡率来判定农残量。该方法操作简单,但定性粗糙、准确度低,对农药的适用范围窄。
  2. 仪器分析法
  主要是指利用气相色谱法、质谱仪或各类光谱仪等大型精密仪器来进行农药残留分析的方法,如表面增强拉曼光谱的光谱分析,主要是先通过获得各种果蔬的拉曼光谱,然后测量各种标准农药的拉曼光谱,从而检测出果蔬表面的农药含量。具有检测快速,成本低,节约能源和原材料资源,无污染等优点,但在实际检测应用方面仍需要进行大量的数据分析研究。
  3. 免疫分析法
      免疫分析法是将抗原抗体反应与现代测试手段相结合的痕迹分析法,具有特异性强、灵敏度高、方便快、分析容量大、安全可靠等优点。不足之处,如开发需要投入较多的资金和时间,抗体制备难度高,对试剂的选择性高,很难同时检测多种成分;对结构类似的化合物有一定的交叉反应等;另外,由于抗原抗体的特异性原理;不能同时检测数十种甚至更多农药残留。用于食品农药残留检测时,在检测单个农药时具有快速、方便等优点;但由于农药品种繁多及混配使用等原因,在检测大批样品时,仍显得无能为力。
  4. 酶抑制法
  是研究最成熟、应用最广泛的农残快速检测技术,主要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抑制反应。根据胆碱酯酶抑制法的原理没计的测试方法主要有酶抑制率法以及检测卡法。
  4.1 酶抑制率法
  在一定条件下,有机磷和氨基甲酸酯类农药对胆碱酯酶正常功能有抑制作用,其抑制率与农药的浓度呈正相关。正常情况下,酶催化神经传导代谢产物碘化乙酰硫代胆碱(ATCHI)水解,其水解产物与显色剂二硫代二硝基苯甲酸(DTNB)反应,产生黄色物质,用分光光度计在412nm处测定吸光度随时间的变化值,计算出抑制率,从而判断样品中是否含有高浓度的有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的存在。
  4.2 检测卡法
  样品中的有机磷和氨基甲酸酯类农药残留经缓冲液提取,有机磷和氨基甲酸酯类农药对胆碱酯酶(白色药片)有抑制作用,抑制胆碱酯酶催化靛酚乙酸酯(红色药片)水解为乙酸与靛酚(蓝色),从而导致速测卡颜色深浅的变化。通过空白颜色比较,对样品中有机磷和氨基甲酸酯类农药进行定性判定。
  酶抑制法的应用发展
  1993年,澳门太阳城网站的卢新先生,成功研制了全国第一片农残速测卡并投入市场,从此开启了农药残留快速检测的新篇章,2001年农业部发布了蔬菜上有机磷和氨基甲酸酯类农药残毒快速检测方法行业标准(NY/T 448-2001),2003年卫生部又颁布了蔬菜中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留量的快速检测国家标准方法(GB/T 5009.199-2003),2017年,国家食品药品监督总局发布了蔬菜中敌百虫、丙溴磷、灭多威、克百威、敌敌畏残留的快速检测(KJ201710)。由此可见,长期以来,酶抑制法作为目前我国农药残留快速测定的主流技术,并且利用此技术生产的各种速测卡、速测仪不但使用方便,检测速度快,灵敏度高,而且检测范围广,价格实惠,在业内普遍得到认可。
  农药残留快速检测仪
  农药残留快速检测仪是根据我国国情和市场需要而研制开的专用仪器,是根据国家标准(GB/T5009.199-2003)和农业标准方法(NY/T448-2001)中的方法研制的。
  目前,市面上常见的农药残留快速检测仪主要有两种,一种是根据酶抑制法结合分光光度原理研制的,这种检测仪检测结果以抑制率表示,具备数据的实时上传功能,因此能够满足农药残留的快速检测以及监管需要,农药残留快速检测仪正朝着更加智能化,人性化的方向发展。与酶抑制率法相比,速测卡法使用更为简单和快速、运输和保存更加便捷,受到市场的青睐。然而目前配套的仪器只是起到定时和恒温的作用,结果仍需通过肉眼进行主观判定,市面上虽有些检测仪增加了自动判读功能,但由于受限了色值的采集技术,检测灵敏度不高,加上现有的快速检测农药残留的速测卡均存在着折叠反应不充分,检测时间较长、抗干扰能力较差等问题,亦对结果判断造成较大干扰。
  针对目前快速检测方法仍然存在的问题,我司经过了长时间的技术攻关,结合酶抑制率法以及速测卡法的优缺点,开发了全新的农药残留快速检测卡,并结合先进的专利数据采集技术,国内首创地研制出了全新一代农药残留快速检测仪器,较传统的农药残留快速检测仪效率提高两倍以上,检测范围更广。如图1所示:
   图1
  该款仪器包括分光光度模块、干式农残检测卡模块、数字化管理模块、无线通信模块于一体。检测功能齐全、智能程度高,可广泛应用于蔬菜、粮食、瓜果、茶叶、桑叶、烟叶等农产品中有机磷、氨基甲酸酯和菊酯类农药残留的快速检测。
  结论与展望
  酶抑制法作为目前农药残留快速检测的主流技术,仍将继续广泛地应用于各应用于各级食品安全监督部门、各级食品安全监测部门、蔬菜生产基地、蔬菜批发基地、农贸市场、食品超市、食品安全检测流动车、卫生防疫、环境保护等领域的蔬菜、水果中农药残留快速检测。对保障人民食品安全具有重要意义。
  我国果蔬流通快,生产中农药使用种类多,为实现快速、准确、方便地检测多种农药残留,对检测技术提出了更高要求。未来的快速检测方法必将更加快速、方便、准确、适用性更强,而农残快速检测仪器也将朝着智能化、自动化以及高通量化的方向发展。
  


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