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农药残留的快速检测方法

发布时间:2013-12-20 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:2728

    前面介绍的农药残留的色谱学检测方法和生物学检测方法,由于操作时问长、需要昂贵的仪器设备或需要培养生物体,因此,很难满足在蔬菜批发市场、农贸市场和蔬菜生产基地等要求快速获得检测结果的需要,同时由于需要昂贵的仪器设备或较高的生物活体培养技术,也在很大程度上影响了这些方法的推广和普及。为此,近年来,一些农药残留的快速检测方法得到了很好的研究和应用。与上述方法相比,快速检测方法具有简便、快速、经济、现场(在线)检测等优点。目前,农药残留快速检测技术已在我国(包括香港地区与台湾地区)、韩国、泰国和越南等国家得到了推广使用。我国大型果蔬批发市场和超市都先后建立了快速检测室,对农产品(食品)进行检测,有效地防止了高农药残留的农产品上市,减少了农药残留对人体健康的危害,遏制了恶性中毒事件的发生。

    目前,常见的农药残留快速检测方法主要包括酶抑制法、免疫学分析法和生物传感器法等,其中生物传感器法常常与酶抑制法和免疫学分析法结合在一起,因为生物传感器法常常需要以酶和抗体为材料。下面将对酶抑制法和免疫学分析法,特别是目前在有机磷和氨基甲酸酯类农药残留分析中得到较广泛应用的酶抑制法进行介绍。关于生物传感器法请参阅其他书籍。

    1.有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的酶抑制法测定

    (1)定义、原理与分类

    酶抑制法(enzyme inhibition,EI)是基于有机磷和氨基甲酸酯类农药对胆碱酯酶(或植物

酯酶)活性的抑制作用,通过测定酶水解产物的吸光度、pH值或荧光强度来反映农药残留对酶

的抑制程度,从而检测农药残留量的一种快速检测方法。

    根据酶来源的不同,酶抑制法可分为植物酯酶抑制法与胆碱酯酶抑制法。植物酯酶抑制法的原理是植物酯酶能水解a-乙酸萘酯生成乙酸和a萘酚,a-萘酚与固蓝口盐作用生成紫红色的偶氮化合物。当酶受到有机磷与氨基甲酸酯类农药残留的抑制后,显色反应减弱,根据显色的变化可以判断农药残留的情况。同样,胆碱酯酶分析法也是根据有机磷和氨基甲酸酯类农药残留对胆碱酯酶活性的抑制作用而设计的方法。胆碱酯酶(cholinesterase,ChE)又分为乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AchE)和丁酰胆碱酯酶(butyrylcholinesterase,BChE)。其中,AChE也称为真性或特异性胆碱酯酶,能迅速水解神经传递介质乙酰胆碱(acetylcholine,ACh),保证神经信号在生物体内的正常传递。BChE也称为假性或非特异性胆碱酯酶,它水解丁酰胆碱的速率大于水解乙酰胆碱的速率,同时还能水解许多酯类、肽类及酰胺类化合物,参与某些药物的代谢过程,促进细胞生长。

    胆碱酯酶抑制法是目前我国应用比较广泛的农药残留检测方法,可分为酶片法、比色法、生物传感器法和pH计测量法。其中酶片法与比色法在我国的蔬菜生产基地、农产品批发市场和超市等地方得到了很好的应用与推广,为保证我国农产品安全发挥了巨大的作用。

    酶片法是将乙酰胆碱酯酶以及与乙酰胆碱类似的2,6一二氯靛酚乙酸酯底物分别固定于滤纸片上,在使用时,先将样品提取液与滤纸上的胆碱酯酶相互作用,然后再与含有底物的滤纸片结合在一起,胆碱酯酶分解底物生成靛酚(蓝色)和乙酸。如果样品中含有机磷或氨基甲酸酯类农药残留,则会抑制胆碱酯酶的活性,影响其催化靛酚乙酸酯水解的能力,即影响酶解产物靛酚蓝色物质的产生,其影响程度与农药残留量之间存在比例关系。因此,如果样品中含有机磷或氨基甲酸酯类农药残留则卡片呈浅蓝色或白色,而没有农药残留则为蓝色,通过与标准色卡比较就可以得出农药残留量。这种方法对常见有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的检出限为O.3~10mg/kg,检测时间为5~20min,具有简便、快速、经济的特点。

    比色法是将蔬菜、水果等农产品中农药残留的提取液与胆碱酯酶作用,以碘化硫代乙酰胆碱或碘化硫代丁酰胆碱等为底物,以5,5'-二硫代-2,2'-二硝基苯甲酸为显色剂,当农药残留提取液与胆碱酯酶作用一段时间后,在检测体系中顺次加入底物与显色剂,反应一段时间后,在特征波长(410nm)处测定吸光度的变化。当样品提取液中含有有机磷或氨基甲酸酯类农药残留时,酶活性受到抑制,吸光度降低,降低的程度与农药残留含量成正比例关系,根据吸光度变化就可以计算判断出样品中有机磷或氨基甲酸酯类农药残留的情况。比色法具有可靠性好、灵敏性高、检测成本低、操作简单快速、自动化程度高等优点。其不足之处是酶的保存较困难,有些胆碱酯酶如丁酰胆碱酯酶与植物酯酶的专一性不够强,容易出现假阳性,而且与酶片法相比,需要分光光度计与恒温装置,不便携带。所以该方法主要用于实验室对大量样品进行筛查,对于农药残留超标样品一般还需采用色谱法进行确证。

    胆碱酯酶生物传感器法是将胆碱酯酶固定在一定的载体上,如石英晶体表面,在测定过程

中,随着酶反应的速率和程度的改变,电流频率发生变化,通过测定电流频率可以判断胆碱酯酶抑制的程度,从而可以分析得出样品中农药残留的含量。胆碱酯酶生物传感器的关键技术是酶源选择和酶敏感电极的制备。目前,生物传感器主要存在测定结果的稳定性与重现性差、传感器使用寿命短等问题,所以目前还未见相关商品化产品问世。

    pH计测量法是根据有机磷和氨基甲酸酯类农药残留能抑制乙酰胆碱酯酶的活性,使该酶分

解乙酰胆碱成为乙酸和胆碱的速率减慢或停止,从而导致产酸量减少,反应液的ApH值与农药

残留量之间存在一定的相关性,因此可以定量检测农药残留的含量。

    (2)特点

    酶抑制法,特别是酶片法,具有操作简单快速、不需要昂贵仪器、检测成本低、能在短时间内检测大量样品等优点,适用于在采样现场监测和对大规模样品进行筛选分析。目前,该方法产品已经进入我国各地蔬菜生产基地、批发市场和部分超级市场,成为我国有机磷和氨基甲酸酯类农药残留GC和HPLC等仪器分析方法的重要补充。由于我国目前所使用的农药约70%是有机磷和氨基甲酸酯类农药,所以酶抑制快速检测技术的推广和应用,在保障我国农产品安全、预防急性中毒事件的发生等方面发挥着非常重要的作用。但是酶抑制法灵敏度不高,检测精度较低,只能给出定性和半定量结果,因此只适用于对大批量样品进行筛选,对于呈阳性样品i通常还需进一步用仪器分析方法进行确证,而且有些农产品如西红柿、白萝卜、芹菜、菱白、蘑菇、大蒜等由于存在一些影响酶反应的物质,所以还不能用酶抑制法进行分析。目前这类方法的研究重点应该是提高方法的灵敏度与产品的稳定性,拓展应用范围。

    2.农药残留的免疫学分析法测定

    免疫学分析法(immunoassay,IA)是基于抗体抗原反应的分析技术。它具有高灵敏度和强

特异性的优点,被列为20世纪90年代优先研究、开发和利用的农药残留分析技术。世界粮农组

织也向世界各国推荐此项技术,美国官方农业化学家协会(American association of official analytical chemists,AOAC)将免疫分析与GC、HPLC共同列为农药残留分析的支柱技术。

    用于农药残留检测的免疫学方法主要包括酶免疫技术(enzyme immunoassay,EIA)、放射

免疫技术(radioimmunoassay,RIA)、荧光免疫技术(fluorescence immunoassay,FIA)和化学

发光免疫技术(chemiluminescent immunoassay,CLIA)等,其中以EIA最为常用。这些免疫分

析法克服了传统色谱法费时费力的缺点,既适合于实验室检测,又可用于现场筛选,具有分析速度快,经济、简便,又能同时分析大量样品的特点。正因为如此,近些年来以免疫学方法检测农药残留的研究成为研究热点,很多农药残留的免疫学方法已经被研究。但是由于农药的种类多,抗体的制备比较困难,一种抗体通常只能检测一种农药,因此在不知道农产品(食品)中具体含有哪种农药残留的情况下,采用免疫学方法测定农药残留是非常困难的。

 

 

 

 

 

 

 

 

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