有機(jī)磷農(nóng)藥殘留快速檢測方法研究進(jìn)展

有機(jī)磷農(nóng)藥殘留快速檢測方法研究進(jìn)展

【關(guān)鍵詞】有機(jī)磷農(nóng)藥

最初農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)僅限于化學(xué)法、比色法和生物測定法，檢測方法缺乏專一性，靈敏度也不高。20世紀(jì)60年代氣相色譜應(yīng)用于農(nóng)藥和藥物殘留分析，大大提高了農(nóng)藥和藥物殘留量的檢測水平。20世紀(jì)80年代以來，高效液相色譜法開始廣泛應(yīng)用于對熱不穩(wěn)定和離子型農(nóng)藥及其代謝物的分析。色譜法雖然定量準(zhǔn)確、靈敏度高，但所需設(shè)備昂貴，需要專業(yè)人員操作，且分析時間長不利于現(xiàn)場監(jiān)測。本文就當(dāng)前農(nóng)藥和藥物殘留快速檢測分析技術(shù)研究進(jìn)展做一綜述。

1發(fā)光菌檢測技術(shù)

研究表明，不同種類的發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光機(jī)制相同〔1〕。即由分子氧作用，胞內(nèi)熒光酶催化，將還原態(tài)的黃素核甘酸(FMNH2)及長鏈脂肪醛氧化為FMN及長鏈脂肪酸，同時釋放出最大發(fā)光強(qiáng)度在波長450～490nm的藍(lán)綠光。常用的發(fā)光菌有弧菌屬和發(fā)光桿菌屬的一些細(xì)菌。袁東星〔2〕等人采用發(fā)光細(xì)菌快速檢測蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥的殘留量，通過發(fā)光菌對蔬菜中幾種有機(jī)磷農(nóng)藥的抑光反應(yīng)，得出發(fā)光強(qiáng)度與試樣中有機(jī)磷農(nóng)藥濃度呈負(fù)相關(guān)的結(jié)果，其最小檢測限可達(dá)到3mg/L。目前，發(fā)光菌檢測技術(shù)廣泛地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測及食品安全檢測中，其在食品安全檢測中主要用于農(nóng)藥獸藥殘留檢測、重金屬生物毒性檢測等〔3〕，方法快速、簡便、靈敏。但是發(fā)光菌被激活后，它的發(fā)光強(qiáng)度會隨時間的變化而改變，造成檢測結(jié)果不穩(wěn)定。此外，由于食品中成分復(fù)雜，污染物濃度較低，檢測儀器達(dá)不到如此低的檢測限，所以該法在食品安全檢測中的應(yīng)用還不多見。

2化學(xué)發(fā)光技術(shù)

化學(xué)發(fā)光(CL)是以發(fā)光物質(zhì)魯米諾(Luminol)、沒食子酸(Gallicacid)等與有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行的一些特殊的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的中間體或反應(yīng)物吸收反應(yīng)所釋放出的化學(xué)能而躍遷到激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時會發(fā)生光輻射，光子通過光電倍增管和放大器后，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏髑冶环糯?，在一定條件下電流大小與有機(jī)磷濃度成正比〔4〕。根據(jù)反應(yīng)原理有以下4種檢測方法：(1)對乙酰膽堿酶抑制的CL方法；(2)對堿性磷酸酯酶的催化CL方法；(3)對于過氧化物與吲哚反應(yīng)的方法；(4)對于魯米諾與過氧化氫(H2O2)反應(yīng)的方法。采用化學(xué)發(fā)光法檢測有機(jī)磷農(nóng)藥，其檢測限可達(dá)到ng/kg級水平。Ayyagari〔5〕根據(jù)堿性磷酸酯酶可以催化含磷酸酯化合物發(fā)生去磷酸化作用，即樂果抑制磷酸酯酶的活性，并產(chǎn)生微弱的發(fā)光信號檢測樂果，檢測限為500ng／L。饒志明〔6〕等人以魯米諾-H2O2體系對有機(jī)磷農(nóng)藥-甲基對硫磷進(jìn)行化學(xué)發(fā)光分析，發(fā)現(xiàn)聚乙二醇對反應(yīng)有顯著的增敏作用，并建立了流動注射化學(xué)發(fā)光法(FIA-CL)測定甲基對硫磷的方法，檢測限可達(dá)002μg/ml。目前研究較多的是化學(xué)發(fā)光與免疫分析、分子印跡、微流控芯片等技術(shù)聯(lián)用檢測食品中農(nóng)藥獸藥的殘留〔7〕，但仍處于實驗室階段，實際應(yīng)用還很少?；瘜W(xué)發(fā)光技術(shù)具有靈敏度高，反應(yīng)速度快，選擇性好，儀器設(shè)備簡單等優(yōu)點，更適合現(xiàn)場監(jiān)測工作的開展。

3免疫分析技術(shù)

應(yīng)用于農(nóng)藥殘留分析的免疫分析技術(shù)主要有放射性免疫分析(RIA)和酶聯(lián)免疫分析(EIA)。由于RIA在儀器設(shè)備要求上的局限性，使得EIA成為農(nóng)藥殘留分析中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一。EIA在實際應(yīng)用中有直接法、間接法、抗體夾心法、競爭法、抑制法等。免疫分析是根據(jù)抗原抗體特異性識別和結(jié)合反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法。有機(jī)磷農(nóng)藥是小分子量農(nóng)藥(MW2500)，要將農(nóng)藥小分子以半抗原的形式通過一定碳鏈長度的連接分子與分子量大的載體(一般為蛋白質(zhì))以共價鍵相偶聯(lián)制備人工抗原，以人工抗原免疫動物產(chǎn)生對該農(nóng)藥具有特異性反應(yīng)的抗體(多克隆抗體)，利用雜交瘤技術(shù)制備出具有抗原特異性單一的抗體(單克隆抗體)。MAKumar〔8〕等采用酶聯(lián)免疫分析技術(shù)和流動注射技術(shù)結(jié)合檢測環(huán)境和食品中的甲基對硫磷，其靈敏度高、特異性好。我國1999年劉曙照〔9〕等研制出甲萘威酶免分析線性濃度范圍在10-1～10-4μg/ml，檢測限低于001ng／ml。王剛垛〔10〕等人合成甲基對硫磷人工抗原并建立ELISA分析方法，其檢測限達(dá)到5ng／ml。目前免疫分析技術(shù)主要以食品、環(huán)境中的農(nóng)藥、獸藥殘留作為檢測對象，據(jù)報道，已有上百種農(nóng)藥建立起ELISA檢測方法，如多菌靈、克百威、對氧磷、對硫磷、甲基對硫磷等。某些有機(jī)磷農(nóng)藥的檢測限可達(dá)到ng甚至pg級，一些試劑盒已經(jīng)商品化，廣泛用于現(xiàn)場樣品和大量樣品的快速監(jiān)測〔11，12〕。至今為止由于它有很強(qiáng)的特異性，1種試劑盒只能檢測單一有機(jī)磷農(nóng)藥不能檢測農(nóng)藥的多殘留，并且對結(jié)構(gòu)類似的化合物還有一定程度的交叉，再加上抗體制備難度大，試劑盒的成本高，這就限制了其在農(nóng)殘檢測中的廣泛應(yīng)用。

4生物傳感器技術(shù)

生物傳感器通常是指由一種生物敏感部件與轉(zhuǎn)換器緊密配合，對特定種類化合物或生物活性物質(zhì)具有選擇和可逆響應(yīng)的分析工具〔13-16〕。當(dāng)待測物與分子識別元件(由具有識別能力的生物功能物質(zhì)如酶、微生物、抗原和抗體等構(gòu)成）特異性地結(jié)合后，產(chǎn)生的光、熱等通過信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暂敵龅碾娦盘?、光信號等，由檢測器經(jīng)過電子技術(shù)處理，在儀器上顯示或記錄下來，從而達(dá)到分析檢測的目的。

41酶生物傳感器有機(jī)磷農(nóng)藥與乙酰膽堿酶酯基的活性部位發(fā)生不可逆的鍵合從而抑制酶活性，酶反應(yīng)產(chǎn)生的pH值變化由電位型生物傳感器檢測。其優(yōu)點是快速、準(zhǔn)確、可重復(fù)使用，但是酶對底物具有高度專一性且穩(wěn)定性較差。BernabeilM在一個生物傳感器上偶聯(lián)幾種酶促反應(yīng)從而增加了待測物的數(shù)目，即用乙酰膽堿酶和膽堿氧化酶雙酶系統(tǒng)，制備了檢測對氧磷和涕滅威的電流型H2O2傳感器。

42免疫生物傳感器利用抗體和抗原之間的免疫化學(xué)反應(yīng)來制作的生物傳感器?？梢愿哽`敏度、高選擇性、方便、快速地檢測待測樣品中的農(nóng)藥殘留量。Wan〔17〕等人研制了便攜式的光纖免疫傳感器檢測甲基對硫磷，其最小檢測限為01ng/ml。Anis等研制開發(fā)的光纖免疫生物傳感器用于測定樣品中的對硫磷與色譜法相比，該法簡便快速，分析周期縮短了4/5。

43微生物傳感器利用活微生物的代謝功能檢測污染物，一類是利用微生物在同化底物時消耗氧的呼吸作用；另一類是利用不同微生物含有不同的酶，把它作為酶源。具有能夠適應(yīng)寬范圍的pH和溫度的優(yōu)點，但選擇性較差。Mulchandani等人將攜帶有機(jī)磷水解酶(OPH)基因片斷的質(zhì)粒轉(zhuǎn)入一種摩拉氏菌的菌體內(nèi)，篩選得到可在胞外表達(dá)OPH的改良菌，從而制備的傳感器對甲基對硫磷和對氧磷的檢測限可低達(dá)l×10-6mol／L和2×10-7mol／L〔18〕。生物傳感器已在環(huán)境監(jiān)測、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在有機(jī)磷的檢測與其他分析技術(shù)相比，生物傳感器具有體積小、成本低、選擇性及抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快等優(yōu)點，也可同時檢測多個樣品，靈敏度高。但目前生物傳感器技術(shù)還存在穩(wěn)定性差，使用壽命短等問題。

5展望

目前農(nóng)藥殘留檢測：發(fā)光菌技術(shù)主要應(yīng)用于水質(zhì)檢測及環(huán)境規(guī)劃，隨著技術(shù)的發(fā)展發(fā)光菌法將和電子技術(shù)以及光電技術(shù)相結(jié)合，逐步發(fā)展為在線監(jiān)測系統(tǒng)，為有機(jī)磷農(nóng)藥現(xiàn)場監(jiān)測提供更加快速的檢測分析手段?；瘜W(xué)發(fā)光是近年來發(fā)展起來的一種高靈敏的微量及痕量有機(jī)磷殘留檢測分析技術(shù)，今后在改進(jìn)和完善原有發(fā)光試劑和體系的同時，新發(fā)光試劑的合成及與其他技術(shù)(如微流控芯片技術(shù)、傳感器技術(shù)等)的聯(lián)用，更顯示出化學(xué)發(fā)光分析技術(shù)快速、靈敏、簡便的優(yōu)點。ELISA技術(shù)與生物傳感器技術(shù)目前還處于起步階段，隨著分析技術(shù)的不斷改進(jìn)，ELISA減少交叉反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)一步提高靈敏度及穩(wěn)定性，免疫試劑盒不斷的商業(yè)化；生物傳感器的多功能化(1個傳感器可檢測多種農(nóng)藥殘留)，降低產(chǎn)品成本，提高靈敏度、穩(wěn)定性和延長壽命，它們在農(nóng)藥殘留檢測領(lǐng)域中會得到進(jìn)一步的應(yīng)用和推廣，使我國的農(nóng)藥殘留快速檢測技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)多元化的局面。

參考文獻(xiàn)

〔1〕Thomtdkaofbioluminesecentbacteriumphotobacteriumphosphoreumtodetectpotentiallybiohazardousmaterialsinwater［J］.BullEnvironContamToxicol，1993,51(4)：538.

〔2〕袁東星，鄧永智，林玉暉.蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的發(fā)光菌快速檢測［J］.環(huán)境化學(xué),1997,16(1)：77-81.

〔3〕凌云，趙渝.發(fā)光細(xì)菌法在食品安全性檢測中的應(yīng)用［J］.食品與生物技術(shù)學(xué)報,2005，24(6)：106-110.

〔4〕韓鶴友，游子涵.化學(xué)發(fā)光聯(lián)用技術(shù)在獸藥殘留分析中的應(yīng)用進(jìn)展［J］.分析科學(xué)學(xué)報,2005，21(5)：552-556.

〔5〕AyyagariMS，KamtrkarS，PandeR，etforpesticidedetectionbasedonalkalinephosphatescatalyzedchemiluminescence［J］.MaterialsScienceandEngineering，1995，C2：191-196.

〔6〕饒志明，王建寧，李隆弟.流動注射化學(xué)發(fā)光測定甲基對硫磷的研究［J］.分析化學(xué)，2001，4：1-5.

〔7〕黃梓平,王建寧.利用化學(xué)發(fā)光技術(shù)對有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行檢測分析［J］.青海師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2003，(1)：59-63.

〔8〕KumarMA,ChuhanRS，ThakurMS,etflowenzyme-linkedimmunosorbentassay(ELISA)systemforanalysisofmethylparathion［J］.AnalyticaChimicaActa，2006，(560)：30-34.

〔9〕劉曙照.九十年代農(nóng)藥殘留分析新技術(shù)［J］.農(nóng)藥,1998，37(6)：11-13.

〔10〕王剛垛，何鳳生，魚濤，等.甲基對硫磷ELISA分析方法的建立及初步應(yīng)用［J］.中國工業(yè)醫(yī)學(xué)雜志，2001，14(6)：327-333.

〔11〕趙人王爭，陳景衡，楊俊.生物酶技術(shù)與酶免疫技術(shù)在農(nóng)殘快速分析方面的應(yīng)用與研究進(jìn)展［J］.中國衛(wèi)生檢驗雜志，2002,12(5):640-641.

〔12〕韓麗君，賈明宏，錢傳范，等.甲基對硫磷的酶聯(lián)免疫吸附分析(ELISA)研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境學(xué)學(xué)報，2005,24：187-190.

〔13〕NunesGS，Barceloforpesticidedeterminationinfoodsamples［J］.PesticideAnalysis，1998,26：156-159.

〔14〕劉宗林，彭義交.有機(jī)磷傳感器的研制［J］.食品科學(xué)，2004,25(2)：130-134.

〔15〕烏日娜，李建科.生物傳感器在農(nóng)藥殘留分析中的研究現(xiàn)狀及展望［J］.食品與機(jī)械,2005,21(2)：54-76.

〔16〕陳帆，何奕.有機(jī)磷水解酶傳感器及其應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.傳感器技術(shù)，2004,23(4)：5-9.

〔17〕WanLixing，Lifiber-opticimmunosensorfordetectionofmethsulfuronmethyl［J］.Talanta，2000，(52)：87