环境介质中有机磷农药残留检测方法的研究与进展

2023-01-19 19:55缪宇腾卢一辰陆利霞熊晓辉刘泽皞
生物加工过程 2022年1期
关键词:有机磷检出限纳米

缪宇腾,卢一辰,陆利霞,熊晓辉,刘泽皞

(南京工业大学 食品与轻工学院,江苏 南京211800)

有机磷农药(organophosphorus pesticides,OPs)是一种应用时间长、使用范围广泛的杀虫剂,常常用于控制耕种区域农作物,防治植物病虫草害。早期使用的有机磷农药如对硫磷、焦磷酸四乙酯(TEPP)等,虽然有强大的除虫作用,然而在使用过程中对人类和动物均具有毒性,并且容易在喷涂过程中产生安全事故。我国已于2007年全面禁止甲胺磷等5种高毒有机磷农药的使用[1]。随后,一系列低毒的有机磷农药逐步被研发并推向市场,但在反复喷施后,昆虫逐渐产生了抗药性,杀虫效率降低[2]。为维持防治效果,提高使用量成为许多农业从业者的常用手段,这也导致了有机磷农药残留超标问题的不断涌现。

目前,我国对有机磷农药的检测定量方法主要包括高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)等[3-5]。国家在2019年更新了我国食品中农药最大残留限量(maximum residue limit,MRL)的食品安全国家标准[6],对有机磷农药限量也做了相应调整。举例而言,在不同食品种类中,敌百虫的MRL为0.1~2 mg/kg;敌敌畏的MRL为0.1~0.5 mg/kg;毒死蜱的MRL为0.05~3 mg/kg;马拉硫磷的MRL为0.05~8 mg/kg;水胺硫磷的MRL为0.01~0.05 mg/kg;对硫磷的MRL为0.01~0.02 mg/kg;乐果的MRL为0.05~3 mg/kg(含临时限量);内吸磷的MRL为0.02~0.05 mg/kg。国外标准如美国食品药品监督管理局符合性政策指南(CPG Sec.575.100)中确立了农产品在地表水、地下水中合法存在的最大农药残留量:马拉硫磷为2 μg/L,二嗪磷为3 μg/L,克线磷 为2 μg/L[7]。欧 盟 理 事 会 指 令(Council Directive)的4个法令对食品中农药的最大残留量进行了规定[8-11],其中毒死蜱为0.05~5 mg/kg,二嗪磷为0.01~5 mg/kg,乐果为0.05~2 mg/kg,马拉硫磷为0.02~8 mg/kg,甲基对硫磷为0.02~5 mg/kg。通过国内外标准的对比可以发现,我国更新后的有机磷农药最大残留限量已与国际接轨,并且要求更加严格。对于不断严格的残留限量,检测方法的灵敏度成为研究的热门。

目前针对有机磷农药的检测方法有色谱法[12]、质谱法[13]、电化学法[14]、酶联免疫吸附法[15]和酶抑制法[16]。目前适用于法规检测的方法有色谱法和质谱法,此类方法需要大型仪器和专业检测人员才能完成[17-18]。近年来,国家市场监督管理总局出台了几项食品补充检验方法和食品快速检测方法,其中包括酶抑制法和酶联免疫吸附法检测有机磷农药。酶联免疫吸附法能够快速筛查农残超标,在农贸市场和批发市场被广泛推广使用。然而,酶抑制法因其基质干扰严重,容易造成假阳性的结果[19]。因此,更灵敏、准确和便捷的检测方法开发仍然是研究的热门。随着纳米材料研究的迅猛发展,基于纳米材料的快检方法研究报道也越来越多,其中利用纳米材料优良的光学性能进行分析检测的方法具有快速简便、检出限低、灵敏度高、检测仪器便携等优点,在农残快速检测领域具有很好的应用前景[20-22]。因此,本文综述了用于有机磷农药传统和快检的相关方法以及前沿研究进展,为研究有机磷农药残留检测提供参考。

1 色谱分离仪器检测法

利用精密的大型色谱仪器来检测有机磷农药残留是当前有机磷农药残留最重要的定量检测方法,包括:高效液相色谱法(HPLC)和气相色谱法(GC)。HPLC以液体为流动相,采用高压输液系统,将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲溶液等流动相泵入装有固定相的色谱柱,柱内样品分离后,进入检测器检测[23]。GC是有机磷农药检测分析中应用范围最广、技术最成熟的高灵敏度的仪器分析方法,其样品用量少,分离效率高,是传统的用于有机磷农药的检测方法。后来又逐渐发展出液相色谱串联质谱法(LC -MS)、超高效液相色谱法(UPLC)等。

Mol等[24]建立了一种基于液相色谱-质谱(LC -MS/MS)的方法,用于灵敏测定多种不适合气相色谱测定的有机磷农药(例如:乙酰甲胺、甲胺磷、久效磷、氧化乐果、砜吸磷和蚜灭多)在卷心菜和葡萄中的残留量。样品前处理过程中,使用乙酸乙酯作为提取剂,提取物在带有极性的C18色谱柱上进行分析,在多反应监测模式(MRM)下,使用串联质谱仪将农药离子化。该方法的回收率在80%~101%,相对标准偏差(RSD)小于11%(n=5),定量限为0.01 mg/kg,检出限(LOD)为0.001~0.004 mg/kg。Harshit等[25]对比了高效液相色谱法和紫外分光光度法(HPLC -UV)同时测定蔬菜中的毒死蜱和马拉硫磷2种农药的方法。其中,分光光度法对毒死蜱和马拉硫磷的检测线性范围为6~16 μg/mL,其 相 关 系 数(R2)分 别 为0.997 9和0.999 3,其 检 出 限(LOD)分 别 为0.44和0.33 μg/mL。采用HPLC -UV法后很大程度上提高了检测灵敏度,其检出限分别为0.000 53和0.000 94 μg/mL,检 测 线 性 范 围 在0.05~1.5 μg/mL,这是由于样品在色谱柱中进一步分离纯化,理论塔板数显著升高。此外,他们还对比了固相萃取和液-液萃取2种前处理方法,发现固相萃取更加便于检测灵敏度的提高。Özer等[26]在气相色谱-质谱(GC-MS)分析水样中萃取出的11种有机磷农药,通过N-甲基丙烯酰基-L-色氨酸甲酯和二乙烯基苯(DVB)合成二乙烯基苯-N-甲基丙烯酰基-L-色氨酸甲酯(PDMAT)微珠作为萃取柱填料,在水基质中,OPs的平均相对回收率在69%~139%,RSD为0.58%~8.17%,LOD为0.002~0.118 μg/L。Taghani等[27]基于微型固相萃取,在填充注射器中进行微萃取后用GC-MS分析,在该方法中,珍珠岩被首次用作吸附剂,分析物被吸附在固定相上,然后被解吸溶剂洗脱。二嗪农和马拉硫磷检测限为0.1~0.38 μg/L。由此可以看出,前处理方法的选择对基于色谱法检测有机磷农药有着显著的影响。

为了提高前处理提取的特异性和便捷性,许多特异性吸附材料和快速提取法被设计开发出来。印迹材料作为一类能够识别靶标分子形状、大小和化学功能的材料,被应用到有机磷农药的前处理过程中,提高了环境介质的特异提取效率。Zhao等[28]以丙胺磷为模板,甲基丙烯酸为单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯作为交联剂合成了分子印迹材料,以此固相萃取(MISPE)剂用于丙胺磷的选择并富集取得了良好的效果,实际样品的加标回收率高于80%。QuEChERS(Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged和Safe)是国际上最新发展起来的一种用于农产品检测的快速样品前处理技术。毛建霏等[29]使用QuEChERS法对蔬菜样品进行提取、纯化和浓缩,结合基于凝固的分散液-液微萃取漂浮的有机液滴技术(DLLME -SFO),通过正交试验优化关键参数和统计分析后发现,标准曲线R2≥0.99,检出限和定量限分别为0.3~1.5和0.9~4.7 μg/kg,农药的平均回收率为61.6%~119.4%,RSD小于16.1%。Su等[30]利用微型提取装置(多壁碳纳米管、硅藻土、中性Al2O3、无水MgSO4)对人参样品进行提取,使用超高效液相色谱仪进行检测后发现,分析物的回收率和RSD分别为82.6%~110.8%和1.0%~10.6%,检测限为0.08~0.29 μg/kg。Gao等[31]利用基于氮杂大环的新型吸附剂,通过高效液相色谱法测定茶饮料中有机磷农药的残留情况,结果发现,标准曲线线性范围为5~500 ng/mL,检出限为0.10 ng/mL,加标样品中获得高回收率90.4%~113.5%。

色谱法按物质在固定相与流动相间分配系数的差别进行分离,具有选择性高、分离效能高、灵敏度好的优点,所以应用广泛。然而,就有机磷农药检测而言,色谱法存在流动相溶剂效应、输液程度低、成本高、检测时间长的问题。传统的气相色谱存在不能准确定性待测组分的问题,对于极性较强的有机磷农药也难以做到精准定量。此外,配合色谱法的前处理方法大多存在步骤繁琐、有机溶剂使用量大的问题。

2 光谱法

光谱法,又称光谱分析法,是根据物质的光谱来鉴别物质及确定其化学组成和相对含量的方法,是以分子和原子的光谱学为基础建立起的分析方法。光谱数据可以提供2个重要的信息:吸收峰的位置和吸收光谱的吸收强度。近年来,纳米贵金属材料因其具有优异的金属特性和特殊的光、电、磁学性能以及纳米材料带来的如小尺寸效应和大比表面积等结构特性,使得其中一些常见的纳米贵金属,如纳米金(Au NPs)和纳米银(Ag NPs)在污染物快速检测领域应用较广泛。

Fahimi Kashani等[32]基于粒径大小为13 nm的金纳米颗粒(Au NPs)和有机磷农药功能基团作用发生集聚而形成颜色改变的原理,开发了一种多色传感器阵列,能够在水稻基质中快速识别谷硫磷、毒死蜱、克线磷、甲嘧硫磷和伏杀硫磷这5种有机磷农药的个体或组合残留。该方法对5种农药的检测线性范围为120~400 ng/mL。Malarkodi等[33]通过硝酸纤维素条中紫金纳米颗粒显色的变化来检测出食物样品中不同浓度的有机磷酸酯,为了避免基质或环境的干扰,在纳米金表面修饰选择性结合或反应标记,可增加检测的特异性和灵敏度。Bai等[34]开发了一种基于适配体的快速Au NPs比色测定法,可通过使用55 nt单链DNA适配体同时检测6种有机磷农药。尽管该方法的灵敏度还不够高,但它为快速检测有机磷农药提供了新的思路。Sun等[35]基于乙酰胆碱酯酶(AChE)的催化反应,建立了一种简单的无标记比色传感方法,AChE和硫辛酸封端Au NPs的聚集是高度敏感的,所以该方法的检测限达到pmol/L水平。

近年来,利用纳米贵金属增强拉曼光谱性能开发的定性或定量检测方法成为热门。Yaseen等[36]建立了一种基于涂银金纳米颗粒(Au@Ag NPs)的表面增强拉曼散射(SERS)方法,用于快速检测桃果实中的多种有机磷农药(三唑磷和甲基对硫磷)。该方法的检出限为0.001 mg/kg,实际样品回收率为93.36%~123.6%,检测时间可以缩短至25 min内。Zhang等[37]开发了一种基于SERS活性基底,将基底便于搭建氧化石墨烯嵌入的Au@Ag NPs/GO/Au@Ag NPs三明治纳米结构,便于超灵敏的拉曼信号读出,以检测二硫代氨基甲酸酯,其检出限低至0.03 mg/kg,检测范围为10-7~10-5mol/L。

此外,因为Au NPs具有含氧官能团,可以与Yb3+发生很强的配位化合反应,而OPs分子中的含氧硫代磷酸酯可以与Yb3+结合,作为交联分子产生不溶性磷酸盐,导致Au NPs聚集并大大降低紫外可见(UV -vis)分光光度计在520 nm处的紫外吸收强度。利用这一特性,Li等[38]构建了一种有机磷农药传感器,有机磷农药检测范围为0.05~6.0 mg/L,检出限为0.03 mg/L(信噪比S/N=3),应用于实际样品的检测中取得了良好的效果,回收率为83.9%~126%,且RSD小于4.4%。

荧光光谱分析(fluorescence analysis)是一种利用物质的荧光特性对该物质进行定性或定量分析的方法,是目前较流行的光谱学方法。荧光法主要的原理是利用荧光共振能量转移(FRET)使某些物质处于激发态,激发态分子经历一个碰撞及发射的去激发过程,从而产生能反映出该物质特性的荧光,可以进行定性或定量分析。荧光光谱分析法是一种比紫外分光分析方法更加灵敏的检测方法,特别在重金属检测中可以达到10-10g的数量级,同时其具有较好的选择性,因此在药物和食品检测中被广泛应用。

量子点(quantum dots,QDs)作为一种具有优良荧光性能的新型纳米材料,其荧光探针技术是近年来应用于食品检测领域的热门技术,具有快速、所需试剂简单等优势。Tang等[39]提出一种可以标记适体QDs用于测定有机磷农药的方法,它们具有良好的稳定性和强荧光性,目标物甲拌磷、丙溴磷、水胺硫磷以及氧乐果的检测范围分别为0.6~10、0.3~10、0.5~10和0.7~10 μmol/L,此外,其检出限分别为0.20、0.10、0.17和0.23 μmol/L。该方法应用在实际样品的检测过程中,回收率为90.5%~104.0%,且RSD小于6.81%。Luo等[40]建立了一种基于罗丹明B(Rhodamine B,RB)和Ag/Au NPs的复合材料检测有机磷农药的高度选择性和敏感的探测平台,其原理是利用Ag/Au NPs与OPs的结合能力强于Ag/Au NPs与RB的结合能力特点,当基质中存在OPs时,RB会被其从Ag/Au NPs表面置换出来,从而恢复荧光。伴随着RB的荧光恢复,可以对有机磷农药进行定量的检测。该方法检出限为0.001 8 ng/mL。同样地,基于量子点荧光特性,Wang等[41]开发了一种高灵敏度的荧光可视化传感器,用于多种实际样品检测,比如乐果、敌敌畏、内吸磷。该方法应用于90个样本(15个样本×6个浓度)的半定量检测,取得了良好的效果。此外,Long等[42]基于NaYF4:Yb,Er上转换纳米颗粒(UC NPs)和金纳米颗粒(Au NPs)之间的荧光共振能量转移(FRET),构建了一种新型纳米金有机磷农药荧光传感器,其中对目标农药甲基对硫磷、久效磷和乐果的检出限分别为0.67、23和67 ng/L。该方法应用在实际样品的检测中并且取得了良好的效果,回收率为96%~110%,且RSD小于8.43%。

与紫外分光光度法相比,荧光分析法检测效率更好,灵敏度高,在实际样品的检测过程中可以取得良好的效果,适合于定量测定生物大分子。然而荧光法使用范围有限,部分有机磷农药本身不具有荧光性,故荧光法相关报道文献较少。开展有机磷农药与荧光探针相互作用机制的研究及染料的开发与选择成为荧光法检测有机磷农药的关键步骤。

综上,光谱分析法具有分析速度快、操作容易、除定量检测外还可视化定性目标物以及结果比较直观等优势,在食品快速检测中有很大的应用空间。但是对于一些有复杂光学干扰背景的样品来说,适当的前处理方法开发必不可少。同时,在面对多残留农药快速检测中需要大量样品进行化学分析建模,对小批量的样品检测准确性还有适当欠缺。

3 酶抑制法

酶分析法检测耗时短、操作简单、成本低,可直接进行现场检测和大批样品的筛选检测。目前,用于农药检测的酶分析法主要有两类:一类是酶抑制型,利用酶对农药的抑制作用对其进行间接检测;一类是酶水解型,通过酶对农药的水解作用对其直接进行检测[43-44]。在有机磷农药的检测过程中,主要采用间接法通过农药对乙酰胆碱酯酶酶活的抑制进行定性或半定量检测。

Chen等[45]开发了一种使用薄膜电声谐振器(FBAR)检测有机磷农药的分析方法,其原理是将乙酰胆碱酯酶(AChE)固定在薄膜电声谐振器的表面上,在有机磷农药存在的情况下,乙酰胆碱酯酶的活性受到抑制,造成谐振器频移的变化,从而实时监测有机磷农药的浓度,该方法的检测限为1.8×10-11mol/L。Lang等[46]构建了一种基于金纳米棒(Au NRs)的灵敏安培乙酰胆碱酯酶(AChE)生物传感器,该传感器可以在1 nmol/L~5 μmol/L的线性范围内检测对氧磷,并在5 nmol/L~1 μmol/L线性范围内检测乐果,对氧磷和乐果的检出限为0.7 nmol/L和3.9 mol/L,生物传感器可适用于实际水样的测量。Jiang等[47]使用离子层自组装技术,将胶体金纳米颗粒(Au NPs)和重氮树脂(DAR)固定在对氨基苯磺酸改性的玻碳电极表面,形成用于乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制的有机磷农药生物传感器,传感器对马拉硫磷和甲基对硫磷浓度范围1.0×10-12~1.0×10-8g/L,检测线性良好,其检出限分别为5.12×10-13和5.85×10-13g/L。Thakkar等[48]用多壁碳纳米管固定AChE,采用循环伏安电化学方法检测OPs抑制后的AChE酶活来定量检测水源中有机磷农药,其检测范围为10~50 nmol/L。该传感器可以重复使用,有望用于检测痕量有机磷农药。

除AChE外,有研究表明有机磷农药对碱性磷酸酶的活性也有一定的影响。Chu等[49]使用分子对接技术分析了碱性磷酸酶和有机磷农药(OPP)相互作用的模式、有机磷农药与碱性磷酸酶的相互作用、不同有机磷农药和碱性磷酸酶结合的对接能量、抑制常数、氢键相关的位置和氨基酸、氢键的数量和氢键长度,结果证实了部分有机磷农药对碱性磷酸酶的活性存在一定的抑制作用。因此,碱性磷酸酶有望用作特异性的酶抑制法检测有机磷农药。Lü等[50]开发了一种基于碱性磷酸酶触发的Au@Ag NPs的比色法,其原理是利用碱性磷酸酶催化金纳米表面镀银反应,Au种上Ag壳的厚度受到碱性磷酸酶(ALP)活性和含量的有效控制,导致紫外线吸收和比色变化。当体系中存在OPs时,生成的Ag壳特征紫外吸收依赖于有机磷农药抑制碱性磷酸酶的程度,从而实现简单而可靠的OPs的定性和定量检测。利用该方法对甲胺磷和马拉硫磷检测,线性范围为0.05~500 μg/L,检出限分别为0.025和0.036 μg/L。

此外,高熳熳等[51]研究发现,有机磷水解酶对甲基对硫磷、对硫磷、喹硫磷和敌敌畏具有高效降解作用,对其他有机磷农药也有一定的降解作用。利用 这 一 特 性,赵 玉 莲[52]将 有 机 磷 水 解 酶PoOPHM9固定在滤纸片上,通过比色法可以定量检测0.1~2.0 mmol/L的马拉硫磷,检测相关系数为0.983 8。

酶抑制法检测有机磷农药是我国近年来推广得较快的方法,主要包括试纸法、比色法和酶传感器等。酶抑制比色法的大量使用对有机磷农药的快速检测有着非常重要的意义。然而该方法依旧存在一定局限性:一些含有过多的叶绿素、花青素和植物次生物质的食品样品,如芹菜、韭菜、蘑菇和胡萝卜等对检测结果容易造成干扰,造成假阳性的影响;胆碱酯酶等用于抑制反应的靶标酶的保存不当容易造成酶活力下降,最终影响检测结果。

4 免疫学技术

免疫分析方法大致有5类,分别是放射免疫分析法、酶联免疫分析法、金标记免疫分析法、荧光免疫分析法和化学发光免疫分析等。近年来酶联免疫(ELISA)方法检测有机磷农药逐渐成为研究的热门,其成本低廉、灵敏度高、操作简单,在定性检测有机磷农药的同时还可以做到定量分析检测,检测灵敏程度也随着抗体的发展可以达到纳克级(ng)[53-54]。

Xu等[55]开发了具有广泛特异性的直接竞争酶联免疫吸附测定(dcELISA)方法,可以同时分析42个样品,该方法可以在40 min内完成12种不同类型有机磷农药的检测,检测限为20 μg/L,实际样品的回收率为70.0%~133.3%。该方法具有良好的准确性和可重复性,可以快速有效地对有机磷农药进行检测。Kim等[56]使用胶体金免疫色谱分析(ICA)技术检测有机磷杀虫剂毒死蜱,通过对比7种膜材料性能后发现,硝酸纤维素膜是最合适的,在实际样品的检测过程中,检出限分别为10和50 ng/mL,检测时间小于10 min。Kolosova等[57]将单克隆抗体的荧光偏振免疫分析(FPIA)用于检测蔬菜、水果和土壤中的对甲基对硫磷(PM),在25~10 000 μg/L时线性良好,检出限为15 μg/L,实际样品回收率为85%~110%。Tang等[58]建立一种间接竞争ELISA的方法用于分析食品中甲拌磷和内吸磷的残留,该方法对于甲拌磷和内吸磷的检测限分别为0.003和0.033 mg/L,可以应用在实际样品的检测过程中,实际样品的回收率为108.00%~112.00%,检测效果良好。

免疫分析技术是一种方便快捷、稳定性强、不需要特殊设备和试剂、结果判断直接的检测方法,适合广大基层检验人员大批量检测和大面积普查有机磷农药,具有非常广阔的应用前景。但不同农药抗体的制备需要花费大量时间和财力,这也是限制免疫分析法发展的原因之一。

5 电化学传感器

电化学传感器的基本原理即工作电极与目标物质发生反应从而产生感应信号,随后通过转换系统中的转换器将感应信号转化为可以测量的电信号。由于电信号与目标物质的浓度呈比例关系,故可以对有机磷农药进行定性或定量的分析。电化学传感器具有检测范围广、方便快捷、检出限低的优势,是一种实用性强的热点研究方法[59-60]。

Dong等[61]通过在石墨烯量子点(GQD)上附加吡咯肟(PAM)制备了改性玻碳电极用于检测倍硫磷,在最佳条件下,倍硫磷的检测范围为1.0×10-11~5.0×10-7mol/L,检出限为6.8×10-12mol/L。对实际样品的检测同样取得了良好的效果,其回收率为95.6%~105.3%,RSD值均小于5.6%。Dutta等[62]将乙酰胆碱酯酶固定在聚吡咯的厚导电层中,通过电化学方法检测乙酰胆碱酯酶催化底物产生的电信号来表征其酶活,并利用酶活的抑制率间接检测有机磷农药。该方法对氧磷的检出限为1.1 g/L,实际样品检测过程中RSD为0.742%。Song等[63]以AgNPs- N -F-MoS2纳米复合材料为基础构建了用于检测OPs的高度灵敏的电化学检测平台。该生物传感器可以灵敏地检测久效磷和毒死蜱,并有较宽的线性范围,其中久效磷线性范围为10-10~10-6mg/mL,检出限为0.2 pmol/L;毒死蜱线性范围为10-7~10-4mg/mL,检出限为3 pmol/L。Qiu等[64]通过构建TiO2NPs-AAs研制具有水解活性的纳米酶复合材料,并基于此材料,设计一种可以快速检测某些OPs的电化学传感器。该方法对甲基对氧磷、甲基对硫磷和乙基对氧磷3种农药的检出限为0.2 μmol/L。

电化学传感器法相对于其他方法具有检测便捷、灵敏度极高的特点,可以实现对有机磷农药的检测“微型化”,受到广泛关注。然而在实际样品检测过程中,易受环境因素干扰,出现平行性不好、假阳性等问题。

6 不同检测方法的比较

有机磷农药作为世界范围内使用最广泛的农药,对其检测方法的更新和开发一直没有间断。有机磷农药的检测方法各有特点,但也存在自身的短板。目前,基于色谱分离的仪器法是国际上公认的有机磷农药残留检测方法,也是我国有机磷农药法检的重要手段。其中,气相色谱作为食品中有机磷检测的主要方法,在我国许多食品标准中使用,例如:GB/T 14553—2003粮食、水果和蔬菜中有机磷农药测定的气相色谱法;GB 23200.93—2016食品中有机磷农药残留量的测定(气相色谱-质谱法)等。此类方法可以精准定量检测各类有机磷农药,并且有非常低的检出限,可以同时检测多种有机磷农药。但是由于前处理手段繁琐、仪器运行成本高,无法做到快速现场检测,难以适应当前食品抽检频繁、样品量大的现状。

为了满足实时监测的现场监管需求,快速检测方法的开发也在蓬勃发展。酶抑制法凭借其对有机磷农药的检测特异性和操作简便性,成为首个引入市场的农产品农残快筛方式,成为果蔬生产基地、市场、超市和监管部门常用的快速检测手段。可惜的是,乙酰胆碱酯酶不能识别单一特定的有机磷农药,无法准确判断有机磷农药超标种类。更严重的是,果蔬样品中色素、内源酶等基质严重干扰该方法的准确性和灵敏度,导致假阳性或假阴性结果的出现。

为了弥补酶抑制法抗干扰能力不足的缺点,基于抗原-抗体特异性反应的免疫分析法孕育而生。该方法特异性强、灵敏度高、安全可靠,但是特异性抗体制备的复杂性和批次稳定性成为该方法没有广泛运用的主要限制性因素。开发新的、快速、灵敏的有机磷农药检测方法仍然势在必行。近年来,一些纳米材料,如纳米贵金属、量子点、碳纳米管等,因其具有优秀的光学性能、导电性和催化特性,被作为构建各类有毒有害物质的检测探针或传感器,例如拉曼光谱、胶体金、荧光检测及电化学检测等[65-66]。这些方法都借助了纳米材料的性能实现信号放大,增加了检测灵敏度和稳定性,在食品检测和污染监管中具有广泛的研究价值[67]。

7 展望

由于源头管控困难,食品中化学污染物特别是农药残留仍是我国食品安全面临的主要问题。各级政府对食品全链条及时有效的监管和治理工作非常重视,不断扩大的检测需求和传统耗时的检测方式是监管过程中的主要矛盾。便捷的检测设备、简洁的检测方法和准确灵敏的检测结果是解决矛盾的重要途径。笔者认为,比色法是一种最直观的检测方式,凭借溶液颜色改变可实现对目标物的定性“裸眼”检测,借助分光光度计检测溶液吸光度,通过外标法也可对目标物进行定量检测,该方法使用少量的样品和便携的技术,适用于现场的快速检测。而基于纳米材料的有机磷比色传感器将是原位快速检测的发展方向。近年来,纳米传感器大量应用在食品污染检测过程中,农药纳米传感器的应用省去了复杂仪器的使用。

目前有机磷农药的前处理方法取得了一定的进展,但是大多数前处理方法都存在一定的缺陷,不能完全脱离传统的前处理方法单独应用。有机磷农药的前处理方法应当向着环境友好的方向发展,有机磷农药的提取过程中应当减少有机溶剂的使用,合成高选择性的固相聚合物材料。前处理技术应当与新型仪器设备组合使用,实现萃取进样的智能化,使得分析更加快速简洁化。固相微萃取技术(SPEM)是一种无溶剂萃取技术,该方法可以与气相色谱、液相色谱技术联用,在农药残留分析过程中有良好的应用前景。为了满足食品全链条、全方位的监管,高通量的快速筛查也是快检发展方向。特别对于种类繁多的有机磷农药而言,“Onsite”现场高通量快筛能够极大缓解批发市场或大型农贸市场入市检测的压力。目前,便携式原位电离质谱可以做到一次性筛查50种农药,但其还存在基质干扰、平行性不好和灵敏度低等问题。

此外,由于有机磷农药的使用对人体的健康存在有害影响,所以在日常使用农药的过程中,应当遵循良好的农业规范,最大限度地减少化学农药的使用。开发化学农药的替代品,设计具有特定作用的杀虫剂,并且减少有害物质的残留。

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