膠體金快速檢測技術(shù)在豇豆農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用現(xiàn)狀、問題及對策研究

摘 要：豇豆在我國20多個省份均有種植，口感脆嫩，深受消費者喜愛。但在種植生長過程中病蟲害較多，其農(nóng)藥殘留問題備受關(guān)注。本文系統(tǒng)分析膠體金快速檢測技術(shù)在豇豆農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用現(xiàn)狀，深入探討該技術(shù)在檢測靈敏度不足、結(jié)果穩(wěn)定性差等方面存在的問題。針對這些問題，提出開發(fā)新型納米材料、優(yōu)化樣品前處理技術(shù)等改進對策，以期為提升豇豆農(nóng)藥殘留監(jiān)管水平提供理論參考。

關(guān)鍵詞：豇豆；農(nóng)藥殘留；膠體金快速檢測技術(shù)；改進對策

Application Status， Problems and Countermeasures of Colloidal Gold Rapid Detection Technology in Pesticide Residue Analysis of Cowpea

SONG Xinyi， XIE Wanru， YUAN Dian

（Mianxian Agricultural Product Quality and Safety Monitoring and Inspection Center， Hanzhong 724200， China）

Abstract： Cowpeas are grown in more than 20 provinces in China， with a crisp and tender taste and are loved by consumers. However， in the process of planting and growing， there are many diseases and pests， and the problem of pesticide residue is concerned. In this paper， the application of colloidal gold rapid detection technology in pesticide residue analysis of cowpea was systematically analyzed， and the problems of insufficient sensitivity and poor stability of results were deeply discussed. In view of these problems， the development of new nanomaterials， optimization of sample pretreatment technology and other improvement measures were proposed， in order to provide theoretical reference for improving the level of pesticide residue supervision in cowpea.

Keywords： cowpea; pesticide residues; colloidal gold rapid detection technology; improvement strategies

隨著人們生活水平的提高，食品安全問題日益受到社會各界的廣泛關(guān)注。豇豆作為我國主要蔬菜品種之一，其農(nóng)藥殘留問題直接關(guān)系到消費者健康和產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。膠體金快速檢測技術(shù)具有操作簡便、檢測快速快等優(yōu)點，在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。然而，該技術(shù)在實際應(yīng)用中仍面臨諸多挑戰(zhàn)，急需深入研究并提出有效的改進措施，以滿足日益嚴格的農(nóng)產(chǎn)品安全監(jiān)管要求。

1 膠體金快速檢測技術(shù)在豇豆農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用現(xiàn)狀

膠體金快速檢測技術(shù)在我國豇豆、韭菜、芹菜等農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用和推廣。膠體金快速檢測技術(shù)基于抗原抗體反應(yīng)原理，通過特異性結(jié)合反應(yīng)檢測樣品中的目標物質(zhì)，主要包括樣品制備、稱量、提取和檢測等操作步驟。2021年5月，我國開展食用農(nóng)產(chǎn)品“治違禁 控藥殘 促提升”三年行動，對農(nóng)藥殘留問題突出的重點品種進行治理。豇豆作為“三棵菜”中農(nóng)藥殘留治理對象，各地農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門積極推廣膠體金快速檢測技術(shù)，從政策支持角度，各級政府高度重視并提供資金支持。近年來，勉縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局調(diào)劑25萬元用于開展以豇豆為重點的農(nóng)藥殘留專項治理。在技術(shù)培訓方面，各地通過舉辦培訓班、現(xiàn)場指導等形式，幫助技術(shù)人員掌握檢測技能。以漢中市為例，采取理論講解與實驗操作相結(jié)合的方式，對豇豆經(jīng)常檢出農(nóng)藥清單中的禁限用農(nóng)藥進行膠體金快檢演示，從取樣、制樣等方面進行詳細講解。目前，膠體金快速檢測技術(shù)已經(jīng)形成了一套完整的工作機制，建立了縣、鎮(zhèn)、村三級農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全網(wǎng)格化管理體系，對豇豆種植戶進行建檔立卡，并開展定期巡查和檢測工作，有效保障了豇豆產(chǎn)品的質(zhì)量安全。

2 膠體金快速檢測技術(shù)在豇豆農(nóng)藥殘留分析中存在的問題

2.1 檢測靈敏度不足

膠體金快速檢測技術(shù)在豇豆農(nóng)藥殘留檢測靈敏度方面面臨著嚴重的技術(shù)瓶頸，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。①膠體金快速檢測作為一種定性和半定量檢測方法，其檢測靈敏度遠低于氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等標準分析方法。以豇豆中常見的有機磷類農(nóng)藥殘留檢測為例，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法的檢出限通常在0.01 mg·kg-1，而膠體金快速檢測的檢出限普遍在0.1 mg·kg-1以上，這一差距導致部分低含量但已超過國家標準規(guī)定最大殘留限量的樣品無法被準確檢出，嚴重影響監(jiān)管工作的有效性[1]。②檢測體系的信號響應(yīng)能力不足，這主要表現(xiàn)在膠體金標記物與目標農(nóng)藥分子的結(jié)合能力較弱。例如，在豇豆禁用農(nóng)藥水胺硫磷的檢測工作中，當樣品中水胺硫磷含量低于0.5 mg·kg-1時，檢測試紙條的顯色帶往往呈現(xiàn)出模糊的色帶，難以準確判斷是否超標，直接影響檢測結(jié)果的準確性和可靠性[1]。

2.2 檢測結(jié)果穩(wěn)定性差

膠體金快速檢測技術(shù)在豇豆中農(nóng)藥殘留檢測結(jié)果的穩(wěn)定性方面主要存在以下兩個問題。①樣品基質(zhì)干擾問題突出。豇豆中含有大量的植物性成分，如色素、多酚類物質(zhì)和蛋白質(zhì)等，這些物質(zhì)會干擾膠體金與目標農(nóng)藥分子的特異性結(jié)合，導致檢測結(jié)果出現(xiàn)假陽性或假陰性。具體表現(xiàn)為同一批次樣品在多次重復檢測中出現(xiàn)結(jié)果不一致的情況，影響檢測數(shù)據(jù)的可靠性。②檢測結(jié)果的重現(xiàn)性較差，這主要是由于檢測試紙條的制備工藝和儲存條件不夠穩(wěn)定所致。例如，在鹽亭縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局開展的膠體金速測豇豆中農(nóng)藥殘留的工作中，使用同一批次的檢測試紙條對阿維菌素進行檢測時，發(fā)現(xiàn)不同檢測人員得到的結(jié)果存在明顯差異，有的試紙條顯色不均勻，有的則出現(xiàn)背景干擾嚴重的問題。檢測結(jié)果的不穩(wěn)定性嚴重影響了檢測工作的質(zhì)量，也增加了監(jiān)管工作的難度[2]。

2.3 檢測范圍存在局限性

膠體金快速檢測技術(shù)在豇豆中農(nóng)藥殘留檢測范圍方面存在明顯局限性，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。①當前膠體金快速檢測技術(shù)無法實現(xiàn)多種農(nóng)藥殘留的同時檢測，每次檢測只能針對單一種類的農(nóng)藥進行分析?，F(xiàn)有的檢測試紙條往往只能檢測1種或少數(shù)幾種特定農(nóng)藥，而豇豆生產(chǎn)過程中可能使用多種不同類型的農(nóng)藥，這種單一檢測的局限性導致檢測效率低下，增加了檢測成本和時間[3]。②檢測試劑的適用性受限，目前的膠體金快速檢測技術(shù)主要針對常見農(nóng)藥品種開發(fā)，對新型農(nóng)藥或者特殊類別農(nóng)藥的檢測能力不足。現(xiàn)有的膠體金檢測試紙條能檢測水胺硫磷等傳統(tǒng)農(nóng)藥，而對于一些新型農(nóng)藥則缺乏相應(yīng)的快速檢測手段，嚴重影響了農(nóng)藥殘留監(jiān)管工作的全面性和有效性[4]。

2.4 應(yīng)用成本過高

膠體金快速檢測技術(shù)在豇豆農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用成本方面存在較大難題，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。①檢測設(shè)備和試劑成本較高，一臺標準的膠體金快速檢測設(shè)備價格通常在數(shù)萬元以上，而每次檢測所需的專用試紙條成本也較高，單次檢測的試劑成本在50～100元，這種高額的設(shè)備和耗材投入對基層農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管部門造成了較大的經(jīng)濟壓力[5]。②人力資源投入成本大，由于膠體金快速檢測技術(shù)要求操作人員具備專業(yè)技能，需要投入大量資金用于人員培訓。例如，在漢中市開展的膠體金快速檢測豇豆中農(nóng)藥殘留技能提升培訓中，不僅需要聘請專業(yè)教師進行理論講解和實驗操作示范，還需要為每位參訓人員配備完整的實驗用品。這種持續(xù)的人力資源投入增加了檢測工作的總體成本，影響了該技術(shù)在基層監(jiān)管工作中的推廣應(yīng)用。

3 改進對策

3.1 提升檢測靈敏度

針對膠體金快速檢測技術(shù)在豇豆農(nóng)藥殘留分析中靈敏度不足的問題，建議采取以下改進措施。①開發(fā)和應(yīng)用新型納米材料增強檢測靈敏度，可以通過引入石墨烯、量子點等新型納米材料作為信號放大元件，利用其優(yōu)異的光學性質(zhì)和電子傳遞性能，顯著提升檢測系統(tǒng)的信號響應(yīng)強度。同時，可以采用表面等離子體共振增強技術(shù)，通過優(yōu)化膠體金納米粒子的形貌和尺寸，提高其對目標農(nóng)藥分子的識別能力，實現(xiàn)檢測靈敏度的數(shù)量級提升。②優(yōu)化檢測體系的識別元件設(shè)計，通過分子模擬和計算化學方法，對抗原抗體結(jié)構(gòu)進行理性設(shè)計和改造，提高識別元件與目標農(nóng)藥分子的親和力；采用雙抗體夾心法檢測策略，通過在檢測系統(tǒng)中引入第二種特異性抗體，形成多重識別位點，顯著增強檢測信號的穩(wěn)定性和可靠性，有效降低檢測下限，使其更接近標準分析方法的檢測水平，從而滿足實際監(jiān)管工作的需求。

3.2 增強結(jié)果穩(wěn)定性

針對膠體金快速檢測技術(shù)在豇豆農(nóng)藥殘留分析中結(jié)果穩(wěn)定性差的問題，建議采取以下改進措施。①開發(fā)專門的樣品前處理技術(shù)，可以采用選擇性吸附材料如分子印跡聚合物或多孔有機骨架材料對樣品中的干擾物質(zhì)進行定向去除，設(shè)計特異性的樣品提取緩沖液體系，通過優(yōu)化pH值、離子強度和表面活性劑組成，有效抑制基質(zhì)中色素、多酚等干擾物質(zhì)的共提取，顯著提高檢測體系的抗干擾能力和結(jié)果重現(xiàn)性。②改進檢測試紙條的制備工藝和質(zhì)量控制體系，建議通過自動化噴膜系統(tǒng)實現(xiàn)抗體和膠體金的精確定量涂布，采用真空冷凍干燥技術(shù)提高試紙條的儲存穩(wěn)定性，并建立完整的質(zhì)量控制體系。開發(fā)配套的標準品和質(zhì)控樣品，通過規(guī)范的驗證程序確保檢測結(jié)果的可靠性，為豇豆農(nóng)藥殘留監(jiān)管工作提供更加穩(wěn)定和可靠的技術(shù)支持。

3.3 拓展檢測應(yīng)用范圍

針對膠體金快速檢測技術(shù)在豇豆農(nóng)藥殘留分析中檢測范圍存在局限性的問題，建議采取以下改進措施。①開發(fā)多殘留同時檢測技術(shù)平臺，通過設(shè)計多通道檢測卡，在同一檢測條上集成多個檢測單元，每個單元針對不同類別的農(nóng)藥，采用不同的識別元件和標記物，以實現(xiàn)多種農(nóng)藥的一次性快速篩查。利用微流控技術(shù)和生物傳感器技術(shù)，構(gòu)建智能化的檢測平臺，以提高檢測通量。②加強新型識別元件的研發(fā)和應(yīng)用，針對新型農(nóng)藥和特殊類別農(nóng)藥，建議通過噬菌體展示技術(shù)或核酸適配體篩選技術(shù)，開發(fā)具有高特異性和高親和力的新型識別分子，以擴展檢測范圍。采用廣譜性抗體或多克隆抗體技術(shù)，開發(fā)能夠同時識別多種結(jié)構(gòu)類似農(nóng)藥的檢測試劑，并通過理性設(shè)計和分子改造，提高識別元件的適用性。

3.4 降低技術(shù)應(yīng)用成本

針對膠體金快速檢測技術(shù)在豇豆農(nóng)藥殘留分析中應(yīng)用成本過高的問題，建議采取以下改進措施。①優(yōu)化檢測設(shè)備和試劑的生產(chǎn)工藝，通過改進膠體金納米粒子的制備方法，采用連續(xù)流動反應(yīng)器等自動化設(shè)備實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，降低原材料消耗和人工成本；開發(fā)模塊化、便攜式的檢測設(shè)備，通過標準化設(shè)計和批量化生產(chǎn)降低制造成本，并通過優(yōu)化試紙條的制備工藝，提高生產(chǎn)效率。②建立區(qū)域性檢測技術(shù)服務(wù)平臺，通過整合多個監(jiān)管部門的檢測需求，集中采購檢測設(shè)備和試劑，發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，降低采購成本；建立標準化的檢測操作規(guī)程和遠程技術(shù)支持系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)課程和在線指導等形式開展人員培訓，降低培訓成本。推行檢測設(shè)備共享機制，通過統(tǒng)籌調(diào)配實現(xiàn)設(shè)備的高效利用，并建立專業(yè)的技術(shù)服務(wù)團隊，為多個監(jiān)管部門提供技術(shù)支持，提高檢測工作的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

農(nóng)藥殘留膠體金快速檢測技術(shù)在豇豆質(zhì)量安全監(jiān)管中發(fā)揮著重要作用，但在檢測靈敏度、結(jié)果穩(wěn)定性、檢測范圍和應(yīng)用成本等方面仍存在諸多問題。通過開發(fā)新型納米材料、優(yōu)化樣品前處理技術(shù)、構(gòu)建多殘留同時檢測平臺以及建立區(qū)域性檢測服務(wù)體系等措施，可有效提升檢測技術(shù)的性能指標，降低應(yīng)用成本。

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作者簡介：宋昕怡（1995—），女，陜西勉縣人，本科，助理工程師。研究方向：農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管、農(nóng)產(chǎn)品檢測。