先進的農藥殘留快速檢測技術——生物熒光法

□ 劉龍飛 卜慶婧 北京中檢葆泰生物技術有限公司

1 農藥殘留概況

農藥殘留是指農藥使用後殘存於環境、生物體和食品中的農藥母體、衍生物、代謝物、降解物和雜質的總稱，按其化學結構大致可分為有機氯類、有機磷類、氨基甲酸酯類和擬除蟲菊酯類等。其中，有機磷類農藥在我國的使用最為廣泛，約占總使用量的70%，其中又有70%為劇毒、高毒類藥物，故大部分被禁止用於果蔬作物。此外，氨基甲酸酯類農藥是我國當前廣泛使用的農藥之一，且隨著有機氯農藥相繼被禁用或限製使用，氨基甲酸酯類農藥的使用量逐年增加。

然而，農藥的不合理使用必將導致農產品中的農藥殘留超標，長期食用農藥殘留超標的農副產品，會對消費者的身體健康產生不良影響，嚴重時會導致消費者患病、發育遲緩或畸形，甚至直接中毒身亡。多年來，農產品中農藥殘留超標的問題一直較為突出，農藥中毒事件也屢見報端。因此，世界各國均製定了食品中農藥殘留限量標準，我國也不例外。自20世紀80年代中期開始，我國陸續製定了相關的農藥殘留標準，現行標準為GB 2763-2016《食品中農藥殘留最大限量》及GB 2763.1-2018《食品中百草枯等43種農藥最大殘留限量》，以上兩個標準通常配套使用。

圖1 生物熒光檢測技術原理

2 農藥殘留檢測技術現狀

農藥殘留檢測通常是微量或痕量分析,必須采用高靈敏度的檢測技術才能實現。

20世紀50年代,各國科學家便開始研究農藥殘留的檢測方法，目前常用的農殘檢測方法有色譜法和快速檢測方法。色譜法包括氣相色譜、氣相色譜-質譜聯用、高效液相色譜、液相色譜-質譜聯用等，其中氣相色譜技術的引進極大推動了我國農藥殘留分析技術的發展，在很大程度上提高了農藥殘留分析檢測的水平;高效液相色譜法作為當前發展最快、應用最廣泛的分析技術，對於氣相色譜法不能分析的高沸點、熱穩定性差和極性農藥及其代謝物等原則上都可以進行有效的分離檢測;質譜及色譜-質譜聯用技術的應用，使農藥殘留分析從隻能測定一種或幾種農藥發展到可同時測定多種不同種類的農藥，實現了對多種類農藥的高靈敏度定性、定量測定。雖然色譜類方法的檢測結果準確可靠、靈敏度高，但是由於不同農藥的理化性質存在較大差異，而且同一種農藥有同係物、異構體、降解產物、代謝產物及共軛物等存在，因此需要多種標準品。此外，該方法檢測成本高、時間長，且對操作人員的技術水平要求高，通常僅將其作為確認方法。

快速檢測方法包括化學速測法、免疫分析法、酶抑製法和生物熒光法等。化學速測法主要根據氧化還原反應及水解產物與檢測液作用變色，常用於有機磷農藥的快速檢測，但是化學速測法靈敏度低，使用具有局限性，且易受還原性物質幹擾，因此應用較少;免疫分析法中常用的是酶聯免疫分析法(ELISA)，其是以抗原與抗體的特異性結合反應的可逆性為基礎的檢測技術，靈敏度高、選擇性好，但通常隻能檢測一種農藥，而無法進行多殘留檢測;酶抑製法在昆蟲毒理學基礎上發展而來，其基於農藥能抑製動植物體內某些特定的生物酶(如乙酰膽堿酯酶、羧酸酯酶、植物水解酶等)的活性，通過肉眼或儀器觀察顯色反應，從而對樣品中的農殘進行定性或定量檢測，酶抑製法可同時檢測有機磷和氨基甲酸酯兩大類農藥殘留，因其具有快速、操作簡便、成本低廉等特點而被廣泛應用，但是這種方法的檢測靈敏度較低，有些項目無法滿足國家限量要求;生物熒光法在傳統酶抑製法的基礎上進行了改進，靈敏度更高，檢測範圍更廣，可快速檢測糧食穀物、水果蔬菜、乳製品、肉製品和水等樣品中的有機磷類和氨基甲酸酯類農藥及其代謝物。Charm NovaLUM II X農藥殘留檢測係統采用的便是生物熒光原理，是目前先進的農藥快速準確檢測係統之一。

圖2 Charm NovaLUM II X生物熒光檢測儀器

3 生物熒光農藥殘留檢測技術

3.1 檢測原理

生物熒光法以酶抑製法為基礎，同時結合熒光反應，在昆蟲酯酶存在時，熒光素底物水解產生熒光素，熒光素可進一步與ATP和熒光素酶反應發出熒光。當存在農藥殘留時，昆蟲酯酶的活性被抑製，熒光強度減弱，因此農藥殘留越多，熒光強度越弱。通過ATP生物熒光檢測儀檢測反應體係的熒光強度，可判斷樣品的陰/陽性。

3.2 Charm NovaLUM II X生物熒光係統的特點

①檢測範圍廣，可用於所有有機磷類和N-氨基甲酸酯類農藥及其代謝物類農藥的檢測;

②樣品製備簡單快速，水和牛奶樣品無需製備，穀物糧食隻需簡單提取;

③靈敏度高，比傳統方法高100~1000倍;

④檢測範圍更寬，速度更快;

⑤實驗過程無需標準品，且對實驗人員的技術水平要求較低;

⑥適用於政府監管實驗室、農產品流通環節、農貿市場現場等檢測;

⑦適用樣品類型多，如穀物、飼料、水果、蔬菜、乳製品、肉製品和水等樣品;

⑧準確性高，與LC/MS儀器方法的一致性較高。

3.3檢測限

目前，Charm NovaLUM II X生物熒光係統已經驗證過63種有機磷和氨基甲酸酯及其代謝物的檢測限，見表1。

關於中檢葆泰：

北京中檢葆泰生物技術有限公司成立於2012年，是一家集世界杯賽程預測快速檢測試劑和儀器的引進、研發、生產、銷售及服務為一體的高新技術企業。公司擁有中檢葆泰維生素、膽堿、肉堿、乳果糖、非法添加物檢測試劑盒等多個項目的自主研發產品，同時與國際知名品牌(美國Charm、Evergreen和agdia等)進行戰略合作，是Charm、Evergreen和agdia的國內總代理。當前，公司產品包括膠體金檢測條、酶聯免疫試劑盒、快速檢測儀等多種類型，涉及獸藥殘留、真菌毒素、農藥殘留、食品成分、非法添加物、轉基因、植物病毒病害、微生物檢測等多個領域，可為政府監管部門、食品企業等提供快速、準確、可靠的檢測方案和服務。