雷豆豆 ， 马润然 ， 王伽伯 ， 孔维军
1.首都医科大学中医药学院，北京 100069；
2.成都中医药大学药学院，成都 611137
农药残留是指农药使用一段时间后未被完全分解而残留于生物体、农产品、土壤、水、大气中的微量农药原体、有毒代谢物、降解物和杂质的总称［1］。目前，农药的不合理施用现象普遍存在，农药残留是影响我国食品业可持续发展和人们身心健康的重要因素，有研究发现全国23个大中城市的大型蔬菜批发市场中，有47%的蔬菜中农药残留超出国家标准。
农药残留的灵敏与准确检测是保障食品质量和安全的重要手段。随着科技的快速发展，我国在食品农残检测及新技术开发等方面已取得了巨大进步，特别是在利用生物技术进行农残精准检测方面，不仅能保证农残检测的质量与效率，也能为人们的生命安全保障作出积极贡献，促进我国社会和谐稳定发展［2］。本综述分析了食品中农药残留的现状，强化了农残检测的意义，并且详细总结了近年来生物技术在食品农残检测中的应用进展，以期为相关领域的农药残留分析提供参考。
近年来，食品中农药残留情况不仅涉及领域广，而且发生率和残留量较高，超标现象非常严重。土豆、菠菜、西红柿、西瓜、苹果等各类瓜果蔬菜中均能检测出农药残留。2017—2019年，吉林省286份出售蔬菜中农药残留总检出率为69.93%，超标率为5.94%［3］。2019—2021年，江苏省25 197份蔬菜中农残检出率为24.2%，超标率为0.84%［4］。2022年，重庆9个区县778份蔬菜中农残检出率为55.53%，超标率为2.83%，327批水果检出率为42.20%，超标率为1.22%［5］。食品中农药污染及残留超标已成为人们普遍关注的问题。
我国是农药生产和使用大国，两者均居世界首位［6］。我国施用农药面积在2.8×108hm2以上，每年用量50～60万t，除30%左右被作物等吸收外，大部分农药流失在土壤、水体、农产品和空气中，使它们遭受不同程度的污染［7］。此外，随着用药量和用药次数增加，食品中农药的残留量也进一步提高，不仅影响食品质量和安全，还会对生态环境和人体健康造成极大危害。此外，农药残留还会影响食品出口贸易，因此，需要对农残的限量及农残检测技术提出更高的要求，从而进一步提高我国食品的质量，保障人民饮食安全，同时还可以更好地推动我国食品对外贸易的发展［8］。当前，各级政府及质检部门高度重视食品安全问题，制定了100余种农药残留的限量标准，并出台了一系列农药残留检测的方法和技术手段，为农产品农药残留检测提供了技术支持。传统质谱法和色谱法被视为农药残留检测的金标准，但存在设备笨重、样品前处理复杂、成本较高、对操作人员要求严苛等缺点，难以满足现场快速、大批量样品检测的需求，这也促进了新型生物技术的发展及其在食品中农药残留检测方面的应用。
近年来，免疫分析和生物传感器等生物技术的发展和应用吸引了全世界的广泛关注，不仅检测速度快、操作简便，而且灵敏度和精确度较高，可满足现场快速、大批量样品的检测需求。
2.1 免疫分析技术
免疫分析是农残检测的重要方法之一，其利用抗原-抗体的特异识别反应能够实现对待测物的定性定量检测，具有特异性强、灵敏度高、快速简便等优点，已在食品的农残检测中得到广泛应用［9］，主要包括酶联免疫吸附测定法（enzymelinked immunosorbent assay，ELISA）、荧光免疫分析法（fluorescence immunosorbent assay，FLISA）、生物条形码免疫法（bio-barcode immunoassay，BCIA）等。
2.1.1酶联免疫吸附测定法 酶联免疫吸附测定法（ELISA）是目前最常用的免疫测定方法之一，其基于抗原-抗体识别反应特异性和酶高效催化底物的特性，通过酶作用后显色的深浅来达到定性或定量检测的目的［10］，具有操作简单、预处理速度快、特异性强、灵敏度高、简便快速、准确度高、易普及、成本低、可高通量分析、对工作人员的专业技能要求不高等优点，特别适合大量样本的快速筛查［11］。
近年来，研究者们对ELISA技术在食品中农药残留的快速检测方面开展了大量研究。Navarro等［12］将毒死蜱（chlorpyrifos）和倍硫磷（fenthion）农药的2种单独ELISA试验整合开发了双联ELISA法，实现了天然和商业橘汁样品中2种有机磷杀虫剂（organophosphorous insecticides，OPPs）的残留检测（图1）。结果发现，优化后的双联ELISA测定，通过简单的样品稀释，没有额外的样品清理程序，在40 min内即可完成。对毒死蜱和倍硫磷的检测限（limits of detection，LODs）分别为0.20±0.04 μg·L-1和0.50±0.06 μg·L-1，回收率在95%～106%之间。邢玮玮和陈燕敏［13］通过ELISA技术测定食品中有机磷农药残留，同时对比气相/液相色谱法，结果发现ELISA测定结果的可靠性更高，且操作更简便。Hongsibsong等［14］开发了一种室内间接竞争性ELISA法（ic-ELISA）用于检测来自泰国部分地区菜市场采集的蔬菜样品中的毒死蜱。结果发现，该方法对毒死蜱的IC50为0.80 μg·kg-1，敏感性较高，对其他有机磷农药的交叉反应较低，对毒死蜱的加标回收率范围为95.3%～117.8%（平均值为102.9%）。他们的结果显示，黄瓜、芫荽和牵牛花中毒死蜱残留水平最高，分别为275、145和35.3 μg·kg-1，阳性样品中毒死蜱的最高中位数水平为大白菜（332 μg·kg-1）、黄瓜（146.3 μg·kg-1）和羽衣甘蓝（26.95 μg·kg-1）。同时，所有的阳性样品均经气相色谱-火焰光度检测法（gas chromatography-flame photomebric detection， GC-FPD）验证。
图1 双联ELISA法检测毒死蜱和倍硫磷[12]Fig. 1 Detection of chlorpyrifos and fenthion by double ELISA[12]
虽然ELISA是当下较为理想的食品农残检测的重要技术之一，但其对试剂的选择性高，对结构相似的化合物易出现不同程度的交叉反应。未来需要从抗体研发入手，加速不同ELISA检测试剂盒的研发，更好地普及和推广ELISA检测技术。
2.1.2荧光免疫分析法 荧光免疫分析法（FLISA）是一种将免疫学反应的特异性和荧光技术的敏感性结合起来的分析方法。基本原理是以荧光素标记抗原或抗体，再与标本中抗体或抗原反应，于荧光显微镜下观察，荧光素受激发光的照射而发出明亮荧光，从而实现对靶标的检测。常用的FLISA可分为直接荧光法和间接荧光法，其优势主要体现在专一性强、灵敏度高、实用性好、操作简单快捷、检测成本适中等［15］。
廖芸等［16］建立了一种基于CdSe/ZnS量子点（QDs）的快速、简便、灵敏的FLISA法以检测农药三唑磷。他们以CdSe/ZnS QDs作为携带单克隆抗体（mAb）的探针，游离的三唑磷分子和卵清蛋白（ovalbumin，OVA）修饰的半抗原竞争性结合探针表面的mAb，通过记录探针的荧光强度变化实现三唑磷的快速检测。结果表明，该方法对三唑磷的 线 性 响 应 范 围 为0.01～25.00 μg·L-1，检 测 限（IC10）为0.508 ng·L-1，加 标 样 品 的 回 收 率 在82.6%～96.6%之间，为食品、农产品和环境样品中痕量三唑磷农药的灵敏检测提供了可靠的方法。为了实现多种农药残留的同时检测，姜名荻等［17］建立了一种可同时检测3种农药的仿生荧光免疫分析方法（biomimetic FLISA）。他们以2-（二乙氧基磷酸）乙酸为模板分子，Fe3O4@SiO2为支撑材料，制备了具有多个识别位点和较高吸附能力的超顺磁性核壳类分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymer，MIP）。进而以Fe3O4@SiO2@MIP作为仿生抗体，QDs为标记物，可实现甲基对硫磷、毒死蜱和敌百虫等3种有机磷农药的仿生荧光免疫检测。在优化条件下，该方法对甲基对硫磷、毒死蜱和敌百虫的最低检出限分别为0.21±0.021 μg·L-1、0.44±0.069 μg·L-1和0.32±0.033 μg·L-1，在添加了靶标农药的苹果和柑橘样品中回收率为73.1%～119.3%，并可用于梨、胡萝卜、猕猴桃和香蕉样品中3种农药的检测，且分析结果与气相色谱法结果具有良好的相关性。
2.1.3生物条形码免疫法 生物条形码免疫法（BCIA）是将具有信号放大作用的寡聚核苷酸链作为探针，以一定的方式结合到纳米材料（如金纳米颗粒，AuNPs）表面，形成多级放大体系，在外加磁场作用下以磁性纳米颗粒（magnetic nanoparticles，MNPs）分离，将生物条形码解离下来，测定其含量，从而将目标物的检测转换为探针检测，间接得到待测物的含量，显著提高了检测的灵敏性［18］，因其灵敏度高、操作简单、检测时间短、成本低、重复性好等优势，已被用于农残的检测。
Wang等［19］首次将荧光定量PCR技术引入竞争性生物条形码免疫分析法中，以检测农药等小分子化合物（图2A）。他们将抗体与烷基硫醇封端DNA（捕获DNA）和生物编码DNA组装到AuNPs上，制备了生物条形码AuNPs探针。然后将MNPs和OVA与小分子半抗原结合，制备磁性纳米粒子探针。由于颗粒富集，少量靶标可以转换为大量条形码，从而实现对三唑磷农药的高灵敏分析，LOD为0.02 ng·mL-1，比ELISA法低10～20倍。在此基础上，该团队又开发了一种基于多修饰AuNPs和荧光信号放大的竞争型生物条形码扩增免疫分析法检测三唑磷农药［20］（图2B）。他们采用单克隆抗体和6-羧基荧光素标记的单链硫醇寡核苷酸（6-FAM-SH-ssDNAs）修饰AuNPs，6-FAM荧光被AuNPs淬灭。然后将OVA连接的半抗原包被在微孔板底部，与样品中的三唑磷竞争性结合AuNPs探针上的抗体。研究所监测到的荧光强度与分析物浓度成反比。在最佳条件下，盐渍过程缩短到1 h，每个AuNP上可固定166±9条ssDNA，然后采用二硫苏糖醇（dithiothreitol，DTT）取代复合物上的6-FAM-SH-ssDNA，通过记录释放的荧光信号实现对三唑磷的检测。该方法对三唑磷的LOD低至6 ng·L-1，相比上一项研究，其灵敏度得到显著提升，不仅能实现水、大米、黄瓜、卷心菜和苹果样品中三唑磷的灵敏测定，且与液相色谱-串联质谱（liquid chromatography-tandem mass spectrometry，LC-MS/MS）之间具有良好的相关性［19］。张秀宛等［21］开发了基于反复DNARNA杂交循环和核糖核酸酶H（RNase H）分解荧光团的生物条形码多残留免疫分析法用于检测三唑磷农药（图2C）。他们将附着在AuNPs上的mAbs涂上DNA寡核苷酸作为信号发生器，并使用互补的荧光RNA进行信号放大。通过DNA-RNA杂交和RNase H分解荧光基团生成检测信号。而RNase H只分解DNA-RNA双链，不裂解单链或双链DNA。因此，通过反复的DNA-RNA杂交循环可以获得足够强的信号，用于定量检测三唑磷残留。在优化条件下，该方法对三唑磷展现了较宽的线性范围（0.01～100 ng·mL-1）和较高的灵敏度（LOD为0.003 2 ng·mL-1），且具有稳定性和重复性好、残留检测可靠等优点，为食品和农产品中有机磷农药的灵敏检测提供了一种新方法。
图2 生物条形码免疫法检测三唑磷[19-21]Fig. 2 Detection of triazophos by biological bar code immunoassay[19-21]
免疫分析方法具有操作简单、灵敏度高、特异性强等优点，非常适于大批量食品中农药残留的快速筛查和定量分析，但是在特异性多元化检测方面仍然存在局限性，未来可通过制备群选型抗体和提高抗原抗体的亲和力等手段实现食品中多种农药的同时高灵敏检测。
2.2 生物传感器技术
生物传感器是由生物感受器（识别元件）和换能器及信号放大装置构成的一种分析检测工具［21］。作为一种新型农残检测技术，其利用生物活性物质（如酶、微生物、细胞等）来实现食品中农药残留的检测。含靶标农药的样品溶液扩散后与生物识别元件汇集，传感器的生物敏感层迅速和待测农药会以酶-底物、抗原-抗体、核酸-互补片段等方式进行特异性识别，发生生物学反应而产生颜色、电流、荧光等信号变化，由换能器转换成可定量处理的信号形式，经特定仪表放大处理后被记录，从而获得待检靶标农药的数量和浓度信息［22-23］。
识别元件是构建生物传感器的关键，通常情况下按识别元件可分为酶传感器、免疫传感器、微生物传感器、DNA/适配体（aptamer）传感器和细胞传感器等。生物传感技术具有诸多优势，如操作简单、可重复性好、传感反应速度快、灵敏性高、检测成本低且易于实现快速的现场检测等，近年来在食品农残检测方面被广泛研究和利用。
2.2.1电化学生物传感器 电化学传感器是生物传感器发展史上首个报告的商业化生物传感器［24］。其工作原理是以固体电极（如金电极、玻碳电极等）为基础电极，将生物敏感分子（如抗体、适配体等）固定于电极表面，进而选择性地识别目标分子并将其捕获到电极表面，基础电极作为信号传导器将电极表面发生的识别反应信号导出，变成可测量的电信号（如电流、阻抗等），从而对待测物进行定性定量分析。电化学生物传感器直接将物理技术与生物技术相结合，兼具物理学的高灵敏性、高准确率和生物学的特异选择性，其以灵敏度高、设备简单、操作简便、成本低、可在线分析等优点［25］在食品农药残留检测中备受青睐。
Kaur等［26］将自行制备的农药马拉硫磷抗体固定在聚乙烯二氧噻吩-羧基化多壁碳纳米管（PEDOT-c-MWCNTs）修饰的氟-氧化锡（fluorine tin oxide，FTO）电极上构建了可检测马拉硫磷的电化学免疫传感器。当待测溶液中存在马拉硫磷时，抗体特异捕获马拉硫磷，使电极的阻抗发生变化，信号探针铁离子的电化学信号也随之变化，进而可实现马拉硫磷的灵敏检测，LOD为1.1 fM。所制备的电化学免疫传感器成功应用于莴苣等食品的农残检测，回收率高于液相色谱法。但该研究以活体家兔制备抗体，过程繁琐且成本较高，同时所得到的抗体易受多种实验条件的影响，在一定程度上限制了电化学免疫传感器的发展。
在检测有机磷类农药的电化学酶抑制型生物传感器中，常以乙酰胆碱作为底物。如Chen等［27］制备了MWCNTs/邻苯二甲酸酯的丝网印刷电极（screen-printed electrode，SPE）固定乙酰胆碱酯酶（acetylcholinesterase，AChE），进而开发了电化学AChE传感器以实现毒死蜱农药的原位检测。该复合电极对硫代乙酰胆碱的氧化具有催化作用，在放大其氧化的电化学信号的同时，可以降低检测时电位窗口的干扰。同时，所制备的修饰电极对AChE具有良好的亲和性，显著提升了传感器的稳定性。在优化条件下，该传感器对毒死蜱的LOD低至0.05 μg·L-1，可用于蔬菜样品中低浓度毒死蜱的检测。但值得注意的是，AChE的稳定性较差，可能会影响检测结果的可靠性。为此，研究者们致力于合成生物相容性好的高稳定性复合材料以提升传感器的稳定性。如Hu等［28］制备了一种新型图形化结构的AChE传感器检测有机磷农药。基于二氧化钛（TiO2）和壳聚糖（chitosan，CS）良好的生物相容性，他们以TiO2-CS溶胶的凝胶复合物修饰玻碳电极组装生物传感器。该溶胶-凝胶复合物中存在大量的孔隙，有利于AChE酶的粘附和电子转移，大大增强了传感器的稳定性。该传感器首次采用了图形化的新型结构，对敌敌畏的检测范 围 为1.13 nmol·L-1～22.6 μmol·L-1，LOD 为0.23 nmol·L-1，为蔬菜汁中敌敌畏农药的高灵敏检测提供了一条新途径。电化学酶抑制型传感器具有技术较成熟、响应快、灵敏度高、线性范围宽等优点，但易受重金属及其他氨基甲酸酯类农药的影响，特异性较低。此外，酶的稳定性较差，其活性易受外界环境的干扰，在一定程度上限制了该类型生物传感器在有机磷农药检测中的应用。
适配体对靶分子的高特异性和亲和力使电化学适配体传感器逐渐成为食品中农药残留检测的热点。在另一项研究中，Fan等［29］基于六氰基铁酸镍纳米颗粒（NiHCF NPs）和电化学还原氧化石墨烯（electrochemical reduction of graphene oxide，ERGO），在 玻 碳 电 极（glassy carbon electrode，GCE）上设计了一种用于检测阿特拉津的无标记电化学适配传感器。他们首先将NiHCF NPs固定在ERGO/GCE电极上作为信号探针，然后利用电沉积AuNPs固定适配体提高电极的导电性和稳定性。样品中存在的待测阿特拉津分子被传感器表面的适配体捕获形成“阿特拉津-适配体”复合物，阻碍电子转移和导电性检查，使电化学信号降低，记录电化学信号的变化可定量检测阿特拉津。该电化学适配体传感器对阿特拉津表现出高选择性和高灵敏度（LOD低至0.1 pmol·L-1）。为了提高农药的检测通量，Zhu等［30］基于碳纳米角/蒽醌-2-羧酸/金纳米颗粒（CNHs/AQ/AuNPs）复合物的比率型电化学适配体传感器同时检测马拉硫磷（malathion， MAL）和 氧 化 乐 果（omethoate，OMT）。他们通过室温方法合成的CNHs/AQ/AuNPs复合材料用作基底以产生参比信号（IAQ）并放大响应信号，然后在该基底上固定发夹DNA（hDNA），以提供独立和特异的结合位点进一步吸附亚甲基蓝标记的MAL适配子（MB-Apt1）和二茂铁（Fc）标记的OMT适配体（Fc-Apt2）。当样品存在的MAL或OMT与适配体结合后使MB-Apt1或Fc-Apt2从传感器表面释放下来，导致MB或Fc的电流信号（IMB或IFc）降低，而参比信号保持不变。基于此，通过记录并计算（IMB/IAQ或IFc/IAQ）可同时定量待测食品中MAL和OMT的残留水平。CNHs/AQ/AuNPs具有优异的导电性和较大的比表面积，hDNA具有稳定的二维结构，使该电化学适配体传感器具有较高的灵敏度、选择性和可靠性，对MAL和OMT的LODs分别低至1.3和2.8 pg·mL-1，在莴苣和西红柿样品中的加标回收率分别为95.0%～105.0%和93.0%～101.2%，为实际样品中马拉硫磷和氧化乐果的低浓度残留检测提供了较好的技术支撑。作为一小段DNA或RNA序列，适配体的生物化学性质较酶和抗体更稳定，且合成简单、易修饰，可标记或修饰多种电化学活性物质。但是，目前报道的农药适配体序列有限，尚不能较好地满足大量不同种类农药检测的需求。随着筛选技术的发展和成熟，越来越多的农药分子都可以筛选出对应的适配体，使适配体传感器在实际大量检测中应用成为可能。
随着纳米材料合成技术的发展和提高，电化学生物传感器在识别元件使用寿命有限、非特异性吸附明显、在微型化和纳米界面的高通量检测中缺乏研究等方面的问题也将逐渐得到完善，从而在食品的农药残留检测中得以广泛应用。
2.2.2光学生物传感器 光学生物传感器是一类以酶、抗体、适配体等生物材料为感应元件，通过光学信号的变化将生物识别事件显示出来以检测对象的生物传感器。其具有操作简单、稳定性好、灵敏度高、响应速度快、非破坏性测量和受干扰小等特点，已被广泛用于食品农残的检测［31-32］。
基于氮杂二苯乙烯（azastilbene）探针的荧光特性及其与啶虫脒、吡虫啉等农药之间形成络合物而浓度依赖性地淬灭其荧光的现象，Narayanan等［33］建立了一种turn-off型氮杂二苯乙烯荧光传感器检测蔬菜中农药残留的方法。研究结果发现，喹硫磷与氮杂二苯乙烯之间形成了最稳定的农药荧光团络合物，其荧光淬灭效率最高（淬灭常数为2.5×103L·mol-1），可用于卷心菜样品中喹硫磷农药残留的准确检测。
基于适配体对靶标识别的高特异性和强亲和力，Lin等［34］以适配体为识别元件构建了一种新型turn-on荧光传感器，用于啶虫脒的定量和成像检测。将ZnS：Mn QDs与啶虫脒适配体偶联制备ZnS：Mn适配体荧光探针，与MWCNTs之间发生荧光共振能量转移后，该探针的荧光被MWCNTs淬灭。当样品中存在的啶虫脒被探针中的适配体捕获后，探针的荧光被恢复。基于监测和记录的荧光恢复强度，可实现实际样品中啶虫脒的定量检测。研究结果表明，该传感器具有较高的特异性和灵敏度，对啶虫脒的线性检测范围为0～150 nmol·L-1，LOD低至0.7 nmol·L-1，在卷心菜叶样品中的加标回收率为90%～95%，且操作简单，为复杂食品基质中啶虫脒残留的痕量检测提供了参考方法。随后，基于AuNPs对荧光碳点（carbon dots，CDs）的内滤效应（inner filter effect，IFE），Wang等［35］构建了一种新型荧光适体传感器检测啶虫脒。此传感器以啶虫脒的S-18适配体作为特异性识别元件，CDs作为信号探针，表面包裹S-18适配体序列的AuNPs处于分散状态，与CDs之间通过发生IFE而淬灭其荧光。当样品中存在啶虫脒时，其会被游离的S-18适配体捕获，使AuNPs失去了适配体的保护而发生聚集，进而CDs的荧光得到恢复。基于该恢复的荧光强度可定量测定啶虫脒，LOD低至1.08 μg·L-1，在番茄、黄瓜和卷心菜中的平均回收率为92.6%～102.6%，与LC-MS的测定结果相一致。
分子印迹技术是一种重要的分子识别技术，其通过制备的分子印迹聚合物（molecular imprinted polymer，MIP）对靶标分子具有高特异性的识别和吸附能力，体现了与抗体和适配体类似或更优的性能。基于此，Xie等［36］结合荧光分析、表面分子印迹、离子液体和磁分离的优点，以Fe3O4@SiO2为载体，荧光离子液体（ionic liquid，IL）为功能单体，开发了一种新型磁性分子印迹荧光传感器（Fe3O4@SiO2@MIPIL）。该传感器能够对吡虫啉（imidacloprid，IMD）特异性响应，最低LOD为0.3 nmol·L-1，且具有灵敏度高、表面吸附容量大、水溶性和选择性好、聚合物和靶标分离富集快速、可重复使用等优点，在苹果、大米和卷心菜等食品样品IMD痕量分析中具有较高的潜在应用价值。
集光学、生物、化学和材料学等为一体的光学传感器为深入推进食品领域的痕量农药残留检测提供了新平台。但是，目前开发和应用的荧光传感材料的选择性和荧光强度有限，在复杂基质和特殊环境中可能受到某些酸类物质的干扰。此外，已报道的荧光传感器大多只能检测单一农药残留，同时检测多种农药的荧光探针和传感平台较少。未来可合成更多不同类型的识别元件及荧光报告分子，进而需要开发多模式的荧光传感平台，满足食品中多种农药的高通量检测技术体系。
2.2.3压电生物传感器 压电生物传感器又称石英晶体微天平（quartz crystal microbalance，QCM），是一种高精度的质量传感仪器。其以压电介质激发声波，介质表面固定生物敏感膜，膜上固定生物识别分子，能与待测物质发生特异性结合。通过声波与环境的相互作用，传感器将反应过程中环境介质的物理、化学变化转换成相应传感检测信号，从而实现靶标的检测。该传感器具有结构简单、成本低、无需标记、能同时感应外界环境的机械变化和电特性变化等优点，被广泛用于食品安全、环境监测和疾病诊断等领域［37-38］。
Liu等［39］制备了一种高选择性和高灵敏度的石英晶体微天平，该天平通过与聚氯乙烯和原位固定在压电石英晶体（piezoelectric quartz crystal，PQC）芯片上的分子印迹聚合物微球（molecularly imprinted polymer microspheres， MIPMs）混 合 实现，作为农药硫丹的识别元件，最低检测限（lowest detection limit，LDL）为5.59 ng·mL-1，在水和牛奶样品中的加标回收率分别为96.0%～104.1%和101.8%～108.0%。该MIPMs QCM制备和操作简单、选择性好、价格低廉，且可重复使用，是硫丹农药残留的可靠分析方法。Prasad和Jauhari［40］开发了一种基于双模板印迹仿生树枝状纳米纤维的压电传感器，用于同时分析实际样品中有机氯农药滴滴涕（dichlorodiphenyltrichloroethane，DDT）和六氯苯（hexachlorobenzene，HCB）的残留水平（图3A）。他们先通过Au-S键将2，5-噻吩二酰氯分子固定在金石英晶体表面，再共价连接到树突分子单体上，加入靶标分析物、交联剂和引发剂后通过自组装得到分子印迹树状大分子纳米纤维。在优化的条件下，该压电生物传感器对待测农药DDT和HCB的特异性较强，无交叉反应LODs分别为0.75和0.69 ng·mL-1，在各自的浓度范围5.0～150.0 ng·mL-1和5.0～75.0 ng·mL-1内线性关系较好，为实际食品样品中多农药残留同时检测提供了可靠的技术支撑。近期，基于抗体对靶标农药的特异识别能力，Fernández-Benavides等［41］首次开发了一种新型铋基（95BNT-2.5BKT-2.5BT）无铅压电陶瓷免疫传感器（图3B），能够检测到浓度低至0.03 μg·L-1的西维因农药，显著低于高频和低频石英晶体商用谐振器；
同时，可定量西维因的最低含量为0.11 μg·L-1，明显低于任何商用石英生物传感器，可用于食品中西维因农药痕量残留的高选择性、高灵敏快速检测。通过优化其他关键因素，如采用先进的制造技术生产添加剂、更复杂的钙钛矿或优化单相钙钛矿的结构和微观化学性质等，可大大地拓展BNT-BKT-BT压电免疫传感器的传感能力及在食品农残检测的空间。此外，将压电传感器与其他技术（如电化学、光学等）结合，可以获得更多的样品检测信息。
图3 基于压电传感器检测农药[40-41]Fig. 3 Pesticide detection based on piezoelectric sensor[40-41]
与ELISA等检测技术相比，生物传感器技术具有操作更简单便捷、灵敏度更高、样品检出限更低、分析样品速度更快等优点，未来需要开发制备特异性更好的识别元件和新型压电介质，以促进其食品中农药残留检测方法的变革与创新，提高其在食品安全领域的应用价值。
农残的分析方法多种多样且各有优势，这为不同种类农药检测提供了多样化的选择。随着人们对食品安全的高度重视及对检测技术便捷性、灵敏度、准确性、快速高效的追求，生物技术如免疫分析和传感器等凭借自身优势逐渐在食品的农残检测中备受关注且得到广泛应用。虽然生物技术具有灵敏度高、检测快速、准确性好、能实现实时监测及现场检测等优势，但免疫分析技术和免疫传感器法存在抗体制备难度大、对结构类似化合物有一定的交叉反应、只适用于单一靶标农药测定等问题，开发新型特异性识别的生物识别分子（如适配体、分子印迹聚合物、纳米抗体、改良的生物大分子等）有望解决这一问题。此外，稳定性和重复性仍是部分生物传感器亟待解决的问题，尤其是酶生物传感器。微型化设计检测系统，以开发出稳定可重复使用的简单、便携、经济实用的生物传感器系统，尤其是无线通信集成的光学、电化学生物传感器在食品农残检测中应用的前景非常可观。基于新型纳米材料和纳米技术的光学、电化学生物传感器正推动着农残检测设备向简单化、小型化、集成化和高通量发展。此外，后续研究亦可将光学、电化学、光谱学等技术相结合、互为补充，开发出新型生物传感器，从而实现更快速、更灵敏、特异性更强的食品农残检测。
为了促进食品中农残检测与生物技术之间的结合，还需开展大量的研究和创新工作，合成特异性更高的识别元件，制备更微型化的便携设备，提升检测质量和效率，满足现场快速、大批量食品中农药残留的监测需求，以更好地保障食品安全，避免农药残留超标的不安全食品流入市场，对保障人们的身体健康和促进社会发展具有重要意义。
猜你喜欢三唑电化学农药无人机喷洒农药 农药混配顺序今日农业(2021年17期)2021-11-26未来三年将淘汰十种高毒农药今日农业(2021年14期)2021-11-25农药打得少了 好桃子越来越多了今日农业(2021年9期)2021-07-28电化学中的防护墙——离子交换膜中学生数理化(高中版.高考理化)(2021年4期)2021-07-19关于量子电化学表面工程与再制造(2019年6期)2019-08-24农药二次稀释 防治一步到位今日农业(2019年16期)2019-01-03电化学在废水处理中的应用资源节约与环保(2018年1期)2018-02-08Na掺杂Li3V2(PO4)3/C的合成及电化学性能池州学院学报(2017年3期)2017-10-16不同浓度三唑锡悬浮剂防治效果研究中国果菜(2016年9期)2016-03-01三组分反应高效合成1,2,4-三唑烷类化合物西华师范大学学报（自然科学版）(2015年3期)2015-02-27
