近年來, 隨著人們生活水平的提高, 對農產品質量安全的關注度和要求也逐漸在提高。 由于在蔬菜、 水果等農產品種植及生產過程中, 長期不合理、 超劑量使用農藥及仍存在違規使用國家早已明令禁止的高毒、 高殘留農藥的現象, 使農產品中的農藥殘留問題目前仍較為突出, 嚴重影響了農產品質量安全, 損害人民身體健康, 同時對農業生態環境也造成了不可逆轉的破壞。 而農藥殘留快速檢測因其具有操作簡單、 便捷等優點, 擔負著對農產品從田間地頭到市場及餐桌各環節農藥殘留的日常監督、 篩查功能, 已在確保農產品質量安全中發揮著越來越重要的作用。
現行農藥殘留快速檢測方法是以膽堿酯酶為檢測要素, 利用農藥靶標酶膽堿酯酶受抑制的程度,加入顯色劑后, 通過顏色深淺來判別檢測樣品中是否含有有機磷和氨基甲酸酯類農藥。 該方法核心在于膽堿酯酶的活性及其對農藥殘留的靈敏度, 它們直接影響著檢測的效果, 從而關聯著其實際應用的程度。 因此, 相關人員一直致力于這兩方面的研究和開發工作。 經多年的使用實踐及研究, 對膽堿酯酶的活性及其靈敏度的研究工作有了長足的進步和提高, 這在剛開始對農藥殘留進行檢測及監管的初期是很有幫助的, 也起到了許多實際作用。
但現行的技術方法及標準因其是通過判別樣品的顏色變化來實現檢測, 而判別顏色變化本身就已局限了其檢測靈敏度的再進一步的提高。 同時為避免樣品組織液的干擾, 現行方法只能從樣品表面提取待測樣品, 而不能檢測樣品組織內的殘留, 這也是導致其對樣品中農藥殘留的檢出限無法進一步提高的因素。 隨著人們生活水平的提高及檢測監管要求的不斷完善, 現行的快速檢測標準及方法已遠遠滯后于實際檢測及監管工作的要求, 難以滿足日?,F場檢測及監管的要求。 突破現有方法, 研究開發一種新的農藥殘留快速檢測方法, 降低農藥殘留檢出限, 適應現在對農產品質量安全檢測和監管的要求已勢在必行。 基于此, 本研究采用化學發光法(ChemiLuminescence) 對農藥殘留的快速檢測進行了實驗研究和探索。
一、原理及依據
化學發光法是依據樣品檢測體系中待測物質濃度與體系的化學發光強度在一定條件下呈線性定量關系的原理, 利用專用儀器對樣品體系化學發光強度進行檢測, 而確定待測物含量的一種痕量分析方法。 由于它是檢測樣品中一段時間的發光分子數量而非檢測待測樣品溶液顏色, 從而可大大降低農藥殘留的檢出限, 可以達到 μg/kg 級別, 是一種很成熟的檢測方法和技術, 而卻從未真正有效地運用于農產品安全檢測尤其是農藥殘留檢測領域。
本研究將這一技術, 有效地和農產品檢測的實際相結合, 通過大量實驗摸索, 建立起相應的數學模型及數據庫, 從中找到其檢測的規律性, 初步摸索出相應的檢測方法并開發出了配套檢測試劑, 用于實際檢測, 基本達到預期效果。
二、材料與方法
(一)儀器與試劑
WT-51A 農藥殘留快速檢測儀 (安鑫寶公司), 超低限農藥殘留檢測儀 (安鑫寶公司)。 熒光酶、 熒光素、 ATP (三磷酸腺甙)(美國 GeneCopoeia 公司)。 甲胺磷、 氧化樂果、 異丙威等農藥標準品 (農業部環境保護科研監測所(天津))。
(二)方法過程
1. 建立其檢測的數學模型 , 確定穩定的發光檢測體系。 (1) 確定熒光酶、 熒光素、 ATP 的相互配比。 分別以熒光酶、 熒光素、 ATP 為變量, 檢測其發光值的變化 (見圖 1~圖 3)。 從圖 1~圖 3可以看出, 在熒光酶加入量確定的情況下, 熒光素、 ATP 增加到一定量, 其發光值變化不大, 基本可維持在一定范圍區間內, 即當熒光素、 ATP的濃度大于 2.0 mg/kg、 3.0 mg/kg 時, 相對于熒光酶是過量的, 這樣就可確定它們的大致比例, 再通過調節熒光酶的量控制調整本研究需要的空白樣的發光值, 先設定空白樣的發光值在 20 000 左右,按圖 1~圖 3, 則熒光酶、 熒光素、 ATP 的濃度為2.0 mg/kg, 2.0 mg/kg 和 3.0 mg/kg.(2) 確定空白發光值。 按上文實驗的數據, 確定好熒光酶、 熒光素、 ATP 的濃度, 再進行同一濃度農藥對不同發光值體系的影響的實驗, 實驗數據如圖 4 所示。 從圖 4 可以得出, 空白值在 15 000~25 000 時, 農藥對其的抑制效果最佳, 這樣就初步建立起了實驗所需的發光檢測體系。
2. 實驗檢測比對。 按前文所述發光體系 , 本研究先后對甲胺磷、 異丙威、 氧化樂果等不同濃度梯度的農藥進行檢測, 并與現用的酶抑制率方法作比較 (以甲胺磷為例, 詳見圖 5、 圖 6)。
為驗證化學發光法的實際檢測效果, 本研究又進行了盲樣檢測比對。取 40 個經現行快速檢測方法檢出呈陰性(即未檢出有農藥殘留)的蔬菜樣品(編號 1-361~1-400),按照 NY/T 761-2008《蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農藥多殘留的測定》中第 1 部分的方法進行前處理,再分別用氣相色譜法和本研究的化學發光檢測法進行檢測,檢測比對結果見表 1.
三、結果與探討
從實驗數據顯示可以很清楚地看到, 按現用方法和標準,抑制率≥50%為陽性,則甲胺磷的檢出限在 1 000 μg/kg 以上(見圖 6),而采用化學發光法,在 40 μg/kg 以上就有明顯的抑制,到 150 μg/kg 時,基本可以全部抑制,80 μg/kg 以上就基本就可以完全檢出(見圖 5)。