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农药残留速测技术方法与进展

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第34卷第5期 。中国测试技术 CHINA MEASUREMENT&TESTING TECHNOLOGY 2008年9月 Vo1.34 No.5 Sept.2008 农药残留速测技术方法与进展 钱允辉,,陆自强 ,汪世新 ,周福才 (1.江苏省农产品质量检验测试南通中心,江苏南通226006;2.扬州大学园艺与植物保护学院,江苏扬州225009) 摘要:为了确保农产品的安全性,对蔬菜等农产品进行农药残留快速检测十分必要。目前农药残留快速检测有 酶学法和化学检测法。由于这两种速测方法只能定性,不可定量,并且影响检测结果的干扰因素较多。为此,以ELISA 为基础建立的农药残留酶联免疫检测法,以其专化性强、灵敏度高,将逐渐成为有发展前景的定性与定量相结合 的农药残留速测技术。 关键词:农药残留速测;酶学法;化学速测法;酶联免疫分析 中图分类号:TS207:TS207.5+3 文献标识码:A 文章编号:1672--4984(2008)05—0085一o4 Progress and prospect of rapid determination technique of pesticide residues QIAN Yun—hui’,LU Zi-qiang ,WANG Shi-xin。,ZHOU Fu-cai (1.Nantong Testing Center of Agricultural Product Quality,Nantong 226006,China; 2.College of Horticulture and Plant Protection,Yangzhou University。Yangzhou 225009,China) Abstract:The increasing concern on the security of agricultural products has stimulated t}le development of methods for rapid detection of pesticide residues including enzymic method and chemical method.The enzymic method is based on he itnhibition of acetylcholinesterase activity by organophosphate and carbonate insecticides,and the pesticide residues BYe detected by eolorimetrie assay.But this method is sensiitve to enzyme source,reaction condition,and sometimes results in flse posiative.The chemical method is based the hydrolysis of organophosphate triesters catalyzed by metal ions and the reaction of hydrolysis products with chromogenic reagents.Although b0tIl the enzymic method and chemical method have been widely used in 8ome regions including Shanghai and Jiangsu,these two methods share the same drawbacks,such as qualitative detection rather than quantitative detection in addiiton to sensiitvity to several disturbing factors.Alternatively,the enzyme immunosorbent assay(ELISA)shows premising application future in estpicide residue detection due to is spteciicitfy,high sensitivity and the combination of qualitative detection and quantiattive detection. Key words:Rapid detection of pesticide residue;Enzymic method;Rapid detection method of chemistry; Enzyme—hnked immunosorbent assay(ELISA) 1 引 言 尽管三令五申禁止剧毒农药在粮食、蔬果 等作物上施用,但由于种种原因,我国农产品农药 污染与残留问题仍十分严重,蔬菜、水果、茶叶等农 产品农药残留超标,严重影响了食品安全和出口创 汇。据初步统计,全国每年发生农药中毒事件10万 余例,死亡3 200人[1】。2004年春节期间国家质检总 局对北京、天津、上海、南京、昆明等6个城市的蔬 菜抽检发现,农药残留超标率超过50%。少数无公 害蔬菜基地仍在大量施用甲胺磷、对硫磷、氧乐果 磷的年用量高达l万多瓶(《扬子晚报)2oo5年8月 25日)。因此,加强对蔬菜、果品等农产品中农药残 留量的检测,确保农产品安全已显得十分重要。 我国对蔬菜、果品等农产品中农药残留量的定 量检测技术已达到相当高的水平,气相色谱、高效 液相色谱、气一质联用仪等分析仪器与技术在特异 性、灵敏性等方面能够满足检测的精度要求,但这 些方法投资较大,样品前处理复杂,耗时较长,结果 滞后,不适合在贸易市场、菜场、生产基地等场所开 展快速检测。为此,发展与建立农产品质量快速检 测技术,杜绝毒菜、毒果流人市场,防止中毒事故发 生,是与民生问题休戚相关的一件大事。 等剧毒农药,其中一个“无公害蔬菜生产基地”甲胺 收稿13期:2008—04—12;收到修改稿13期:2008—06—25 基金项目:江苏省农业三项工程项目(SX2002—096) 作者简介:钱允辉(1968一),男,江苏南通人,高级农艺师,硕 2快速检测技术现状与方法 目前,农药残留快速检测技术主要有酶学和化 学检测法两种。 士,主要从事农产品质量检测。 维普资讯 http://www.cqvip.com

中国测试技术 2008年9月 2.1 酶学法 2.1.1理论依据 酶学法是根据有机磷、氨基甲酸酯类农药,能 抑制动物体内特异性胆碱酯酶(AchE)活性的原理 建立的检测方法。酶学法包括酶液法和酶片比色法 两种。20世纪90年代初,李治祥、陈允等研制开发 了酶片法检测技术,检测时若显色基质卡无色,表明 酶受抑,样品中含有相关农药,反之则没有相关农 药,或含量极低。20世纪末本世纪初推出的酶液比 色速测仪,也是利用酶的显色反应,应用分光光度 计的基本原理,检测AchE在反应过程中显色的深 浅,再转换成相应的抑制率【2J。 2.1.2实践中的问题 在实践过程中酶学法检测技术重现性差,还常 会出现假阳(阴)性反应,其主要原因如下: (1)酶源的来源:尽管迄今还有不少农药毒理 学家对有机磷等农药是因为动物神经系统胆碱酯 酶受抑制而引起中毒的理论持有反对态度,但现在 学术界仍把这类农药作为胆碱酯酶的抑制剂看待。 由于动物体内酯酶是一个复杂的类群,包括乙酰胆 碱酯(AchE)、丁酰胆碱酯酶(BuchE)、羧酸酯酶、磷 酸酯酶等等。樊德方(1982)曾用蜜蜂、猪肝、牛肝、 人血清分别提取酶源,用醋酸基吲哚为底物检测, 结果表明,不同来源的酯酶对农药的反应大不相 同(表1),如不同酯酶对涕灭威的灵敏度相差5 000倍,甲基对硫磷相差200多倍。马血清中丁酰 胆碱酯酶对异六甲磷的抑制率比乙酰胆碱高I1 300倍,而对丙胺氧磷高达4 200倍[31。在昆虫体内 AchE的异构体有十多种,不同异构体对农药反应 也千差万别。苍蝇头部和胸部的AchE异构体对农 药的反应绝然不同,用对氧磷分别点滴头、胸部发 现,头部的AchE不受抑制,而胸部的AchE则非常 敏感,同样胸部三种不同异构体对马拉硫磷反应也 相差数倍 ;不同昆虫、不同抗药性昆虫种群中的 AchE对农药反应更是南辕北辙;有的测试方法用 羧酸酯酶做酶片(卡),由于不同农药对羧酶酯酶抑 制率差异很大,如对含P=O结构的磷酸酯甲胺磷等 抑制率大大超过含P=S结构的磷酸酯对硫磷等,羧 酸酶酶还能使马拉硫磷快速水解,使酯键断裂为水 溶性的马拉硫磷一羧酸而解毒151。近年来也有报道从 鱼肝脏中提取酶源,李少南等阎通过对虹鳟(Salma goirdneri)、金鱼(Carassices auratus)、麦德鱼(Pseul orasbora parca)、尼罗罗丰鱼(Tilapja niletica)等5 种鱼肝脏酯酶同工酶的研究,发现不同鱼类对农药 敏感性也有很大差别,如对马拉氧磷的敏感带只存 在于麦德鱼、金鱼、尼罗罗丰鱼体内。由此可见,敏 感酶源的选择与提取是决定检测准确性的关键。目 前这种速测方法中所选用的酶源来源各异,如从苍 蝇等昆虫、马血清、猪肝、植物及鱼体中提取,而对 这些酶的生物化学、构型、毒理学等等了解甚少,这 样也就无法保证测试的准确性。 表1 4种酯酶的检测极限比较 四种酯晦的检测极限 农药 人血清 蜜蜂头 猪肝 牛肝 (2)植物组织液的干扰:目前不少酶液比色法 是把样品切碎制成提取液,再用分光光度计比色检 测,从表面上看这样可把供测样品的表面以及组织 内的农药残留均可检出,但实际上适得其反。首先, 植物组织细胞中有大量的微粒体氧化酶和其他解 毒酶,这些酶有的可以把原来的农药氧化为毒性更 高的化合物,如把对硫磷氧化成对氧磷,乐果氧化 成氧化乐果,但大部分氧化酶、水解酶可以快速把 众多杀虫剂通过羟基化、裂解等方式,转化为低毒 甚至为无毒的化合物。第二,不同植物的组织液、次 生物质、叶绿体、花青素等能与显色剂发生反应,蛋 白质、氨基酸、电解质等生化物质也会干扰、影响酶 反应,从而改变检测试液的吸光度和透光率,最终 影响测定结果。第三,提取液中由于含有样品组织 液,可能已成为胶体溶液、乳浊液或悬浮液,入射光 通过溶液后,除了一部分被试液吸收以外,还有一 部分因散射现象而损失,使透光率减小,因而实测 吸光率增加。 (3)酶促条件:酶是一种特异性的蛋白质,酶促 反应有十分严格的条件,温度、pH值、氧化还原电 位等是影响酶促反应的重要因素。另外酶的固定与 贮存、酶的浓度、反应底物剂量、显色剂的选配及稳 定等等都会影响测试结果,而这些条件的控制,不 是一般的速测环境所能确保的,因此测试结果的重 维普资讯 http://www.cqvip.com 第34卷第5期 钱允辉等:农药残留速测技术方法与进展 87 现性较差。另外,有些酶学法的配套设备多,检测时 间长,检测方法繁琐,普通的操作者难以掌握,不易 普及推广。 2.2高敏化学复合试剂速测法 2.2.1概况 有机磷水解产物与检测液发生反应,检测液的紫红 色退去,说明有农药残留。 2.2.2特点 用该方法检测小白菜中对硫磷和甲胺磷的残 留,并用气相色谱法(GC法)进行同步测定,结果表 明(表2),在小白菜上喷洒500 1 ooo倍甲胺磷药 液,处理后第3 d和第4d,用化学法均可测出农药残 留,用气相色谱法检测农药残留浓度为6.4 mg・kg (室温为23。I=)。检出灵敏度还与温度有关,在28℃ 时,对甲胺磷的检出灵敏度可达4mg・kg~。在小白 菜上喷洒500倍对硫磷药液,处理后第3 d,用化 学法可测出农药残留,气相色谱法检测农药残留 浓度为1.61 mg・kg~,则对对硫磷的检出灵敏度可 低于2 mg・kg- 。 用化学显色法检测蔬菜、果品中剧毒农药残 留,目前国内外研究甚少。针对食用蔬菜、果品引起 中毒事故,大部分是有机磷农药所致,扬州大学等 单位研制出了有机磷农药残留的化学速测法,并开 发出了配套的灵敏度较高的复合检测试剂——速 测灵川。该科技成果已获中国专利,并开始商品化生 产。化学检测法的理论依据是:目前使用的有机磷 农药大部分是触杀性农药,残留农药主要在蔬菜 (果品)的表面及表层组织中,所以,先用特制的洗 涤剂对检测对象进行洗脱,然后用有强催化作用的 金属离子催化剂(检测液B)对洗脱液进行化学反 应,使各类有机磷农药在催化剂的作用下水解为磷 酸与醇等。 OPS塑堡 ..磷酸+醇(硫醇、胺、酚等) 再在上述反应体系中加入紫红色的检测液,使 化学复合试剂法重现性较好,且具有快速、简 便、直观、价廉等优点,但这种方法只限于速测有机 磷杀虫剂,对各类有机磷的灵敏度也有差异,检测 限平均在l~2 nag・kg一范围内,另外易受植物组织 液、叶绿体干扰,故只能检测叶片、果品表面的残留 农药。 表2青菜样品中2种检测方法结果比较 检测农药种类 检测农药数量 检测蔬菜品种 检测方式 有机磷、氨基甲酸酯类 有机磷 约2O种,但不同农药灵敏度差异很大,如甲胺磷的灵敏度为65.62×l0删 常用的有机磷均可检测,对剧毒农药甲胺磷、 对硫磷、乐果、乐斯本等在10xl0’6以上 对硫磷等特 日敏感.灵敏度为1~2xl0r6 只适用叶菜类。不适用于茄果及根菜类 叶菜类、茄果类、豆类、水果等 更适合在菜场、生产基地、超市等现场使用. 不需任何附加设施 可在现场检测,但要电源.需附加设施 检测方法 把菜样捣碎,组织液、氧化酶、色素等对透光率、吸光度有影响.干扰因素 用专用洗脱液洗脱检测对象表面及表层组织 较多 一中的残留农药.干扰因子相对较少 一成本 台检测仪加配套设施约1万元,另外还需购买酶液等易耗品.每样品检 测费用1~2元左右 盒试剂26元可测l00个样品.每次检测成 本0.2元左右 检测条件、检测 要求较高。酶源的质量、酶的保存、温度、反应时间等均影响检测.还需专 操作方法简便,对照说明书一般人员均可掌 时间 门训练技术人员操作。每次检测时间30min以上 握。每次检测时间只需5min.10rain 注:①农业部环境监测总站“MP,SM”培训教材资料(2oo1年4,E1)。②农业部制定的快速检测仪行业(NY)标准。 维普资讯 http://www.cqvip.com 88 中国测试技术 20o8年9月 2.3两种速测方法的比较 测涉及的学科范围广,要彻底解决这一问题难度还 比较大,只有多部门、多学科协作攻关,才有希望把 虽然目前不少地区都在推广应用化学法和酶 学法快速检测农产品中的农药残留,但这些方法都 只能定性检测,不能定量,并且影响检测结果的干 扰因素多。为了提高快速检测的准确性与灵敏度, 以竞争性ELISA为基础开发出各种农药的酶联免 疫检测试剂盒,可以定量检测且灵敏度高,检测限 可以达到 g・kg 级。刘曙照等(200O)合成了氨基 甲酸酯结构的克百威(呋喃丹)半抗原,并采用活性 酯与载体蛋白质共价连接制备了突出克百威分子 结构特征的合成抗原,以人工抗原免疫动物获得对 克百威具特定性的高价抗体,在此基础上建立了优 化痕量的竞争性酶联免疫吸附快速测定法,对克百 威测定的线性浓度范围为100~lO4Ixg・mL~,检测限 低于0.0l ng・mL-l【101。最近针对溴氰菊酯、氰戊菊酯、 高效氯氰菊酯等农药的酶联免疫试剂盒也都研制 完成,陆续可以推向市场。免疫分析技术具有灵敏 度高、操作简单、快速等优点,在农药残留定性定量 分析中将会不断发展与提高【“】。 3 结束语 当前对农作物中农药残留量定量检测技术已 达到相当高的水平,气相色谱、高效液相色谱、超临 界流体色谱(SFC)、毛细管电泳(CE)等分析技术在 特异性、灵敏性等方面都有较大进展。气质联用仪 (GC S)、液质联用仪(HPLC S)建立蔬菜果品中 多重残留农药的检测方法也有不少研究与报道【 1。 但对蔬菜、果品中的农药残留速测技术目前还处于 “探索”阶段,不少科技管理部门也都设立了专项, 以期在短期内攻克技术难关,由于农药残留快速检 农药残留速测技术提高到一个新水平。 参考文献 [1】邢建民,乔传令.农药残留污染的生物整治【c】.第二届全 国植物农药会议论文集,2001:44._49. [2 李治祥.2】快速测定蔬菜水果中农药残留的酶抑制技术【J】. 中国环境科学,1991,11(4):32—34. [3】樊德方.农药的污染与防治【M】.上海:上海科技出版社, 1982. 【4 冷欣夫,唐振华.4]杀虫药剂分子毒理学及昆虫抗药性【M]. 北京:中国农业出版社,1996:31—56. 【5】赵善欢.植物化学保护【M】.北京:中国农业出版社,1999: 78—119. [6 李少南.6]鱼类肝脏酯酶的同工酶构成及其对磷酸三苯和 马拉氧磷的敏感性【J】.农药学学报,1999(1):62—68. 【7】汪世新,陆自强.速测灵对蔬菜有机磷农药残留检测的 研究[J].江苏农业研究,2001,22(4):29—31. 【8】刘秀梵,朱华.单克隆抗体在农业上应用【M】.合肥:安 徽科技出版社,1995:45—53. [9 刘曙照.9]对克百威具高度特异性的免疫分析技术研究【J】. 分析科学学报,2000。16(5):373—378. 【lO】Iju G H.Detemination of daminozide in apples by gas ehromatography/chenieal ionization mass spectrometry【J】. Assoc.of Ana1.Chem.,1989(72):948—986. 【1 1】Liao W.Multiresidue screening method for fresh fruits and vegetables with gas chromatographic/mass spectrometric Detection[J1.J.Assoc.of Ana1.Chem.。1991(74): 554-564. 【12】刘兆宏.以气相层析,质谱法建立蔬果中多重残留农药 检验方法之探讨m.药物食品分析,1996,4<I):89—97. 

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