生物傳感技術(shù)在食品農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用分析

摘 要：食品安全作為公共衛(wèi)生的核心議題，農(nóng)藥殘留的檢測至關(guān)重要。傳統(tǒng)檢測方法存在范圍有限、靈敏度不足及操作過程煩瑣等缺陷。生物傳感器憑借其高靈敏度、特異性識別及便攜性，實現(xiàn)食品中農(nóng)藥殘留的快速篩查、現(xiàn)場檢測及多組分同時檢測，尤其在低濃度殘留準確檢測方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。該技術(shù)旨在為食品安全監(jiān)管提供新的有效手段，保障消費者健康，促進農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)，提升國際競爭力。

關(guān)鍵詞：生物傳感技術(shù)；農(nóng)藥殘留；食品安全；快速篩查；現(xiàn)場檢測；多組分檢測；低濃度殘留

Application Analysis of Biosensing Technology in Food Pesticide Residue Detection

LI Yi

（Gansu Finance and Trade Professional College， Lanzhou 730030， China）

Abstract： Food safety is a core issue of public health， and the detection of pesticide residues is crucial. Traditional detection methods have limitations in scope， insufficient sensitivity， and cumbersome operation processes. Biosensors， with their high sensitivity， specificity， recognition， and portability， enable rapid screening， on-site detection， and simultaneous detection of pesticide residues in food， particularly demonstrating significant advantages in accurate detection of low concentration residues. This technology aims to provide new and effective means for food safety regulation， safeguard consumer health， promote green agricultural production， and enhance international competitiveness.

Keywords： biosensing technology; pesticide residues; food safety; rapid screening; on-site detection; multi-component detection; low-concentration residue

生物傳感器作為一種集生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)及信息技術(shù)于一體的新型檢測裝置，通過生物識別元件與待測物質(zhì)發(fā)生特異性反應(yīng)，將生物信號轉(zhuǎn)換為可測量的電信號或光信號，從而實現(xiàn)對目標物質(zhì)的快速、準確檢測。在食品安全領(lǐng)域，農(nóng)藥殘留作為影響食品質(zhì)量的重要因素，其準確檢測對于保障消費者健康、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及滿足國際貿(mào)易標準具有重要意義[1]。隨著人們食品安全意識的提高和國際貿(mào)易對食品標準的日益嚴格，農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)成為研究的熱點。傳統(tǒng)檢測方法如色譜法、質(zhì)譜法等雖然準確性高，但存在檢測范圍局限、靈敏度不足及檢測過程煩瑣等局限性，難以滿足快速、準確、全面的檢測需求。生物傳感技術(shù)憑借其獨特的優(yōu)勢，在食品農(nóng)藥殘留檢測中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

1 食品農(nóng)藥殘留檢測的重要性

1.1 保障食品安全，維護消費者健康

食品安全直接關(guān)系到人們的健康，是一項至關(guān)重要的民生問題。農(nóng)藥殘留作為食品安全的重要指標之一，其超標可能引發(fā)一系列健康問題，如急性中毒、慢性中毒甚至致癌等。通過實施嚴格的農(nóng)藥殘留檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)并處理含有超標農(nóng)藥殘留的食品，從而有效保障消費者的健康權(quán)益。

1.2 控制食品中農(nóng)藥殘留，促進農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)

農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)是當前全球農(nóng)業(yè)發(fā)展的主流趨勢。嚴格控制食品中農(nóng)藥殘留，不僅是保障消費者健康的重要舉措，也是保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵措施。通過實施農(nóng)藥殘留檢測，可以有效促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者合理使用農(nóng)藥，減少農(nóng)藥的過量使用，從而降低農(nóng)藥對土壤、水源等環(huán)境的污染。以我國為例，近年來政府加大對農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的監(jiān)管力度，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向綠色、有機方向轉(zhuǎn)變，不僅提升了農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，也促進了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.3 滿足食品國際貿(mào)易標準，提升國際競爭力

在全球化背景下，食品國際貿(mào)易日益頻繁。各國對進口食品的安全標準也越來越嚴格，其中農(nóng)藥殘留量是重要的檢測指標之一。一旦食品中農(nóng)藥殘留超標，將會導(dǎo)致退貨、銷毀等嚴重后果，甚至影響整個國家的食品出口聲譽。因此，加強農(nóng)藥殘留檢測，確保食品符合國際貿(mào)易標準，是提升國家食品產(chǎn)業(yè)國際競爭力的必要條件。

1.4 加強食品監(jiān)管，確保食品質(zhì)量與安全底線

食品監(jiān)管是保障食品安全的重要環(huán)節(jié)。通過農(nóng)藥殘留檢測，政府監(jiān)管部門可以及時了解食品中農(nóng)藥殘留的情況，并對超標食品進行追溯和處理，從而確保食品質(zhì)量與安全底線。農(nóng)藥殘留檢測也是食品質(zhì)量監(jiān)管體系的重要組成部分，為政府制定相關(guān)政策和法規(guī)提供科學(xué)依據(jù)。例如，我國已建立完善的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測體系，其中包括對農(nóng)藥殘留的定期檢測，這一體系的有效運行，為保障我國食品安全提供了有力支撐。

2 傳統(tǒng)方法在食品農(nóng)藥殘留檢測中的局限性

2.1 檢測范圍局限，難以全面覆蓋

在食品中農(nóng)藥殘留檢測領(lǐng)域，傳統(tǒng)方法展現(xiàn)出明顯的局限性，尤其體現(xiàn)在檢測范圍的有限性上，這些方法通常只針對特定種類的農(nóng)藥進行設(shè)計和優(yōu)化，其檢測能力被嚴格限定在已知且已被納入檢測范圍的農(nóng)藥殘留之內(nèi)。例如，氣相色譜法（Gas Chromatography，GC）、液相色譜法（Liquid Chromatography，LC）及其聯(lián)用技術(shù)雖然具有較高的靈敏度和準確性，但其應(yīng)用范圍卻受限于已知農(nóng)藥的標準品和檢測方法的建立。通常需要針對每種待測農(nóng)藥進行單獨的方法開發(fā)、優(yōu)化和驗證，因此無法輕易擴展到未知或新興農(nóng)藥的檢測。實際食品生產(chǎn)中使用的農(nóng)藥種類繁多，涵蓋殺蟲劑、殺菌劑、除草劑等多種類型。隨著農(nóng)業(yè)科技的不斷進步，新農(nóng)藥的研發(fā)和應(yīng)用速度日益加快，使得農(nóng)藥殘留的檢測范圍不斷擴大，而傳統(tǒng)方法難以適應(yīng)這一變化。特別是對于那些新興或未被廣泛研究的農(nóng)藥，由于缺乏相應(yīng)的檢測標準和方法，傳統(tǒng)方法無法進行有效檢測[2]。

2.2 靈敏度不足，易漏檢低濃度殘留

農(nóng)藥殘留檢測作為確保食品安全的重要環(huán)節(jié)，要求能夠準確、敏感地識別并量化食品中微量的農(nóng)藥成分。傳統(tǒng)檢測方法（如GC和LC）雖然在一定程度上能夠滿足農(nóng)藥殘留檢測的需求，但在處理低濃度殘留時，易受樣品基質(zhì)復(fù)雜性的干擾，如食品中的油脂、蛋白質(zhì)、糖分等成分可能對農(nóng)藥的檢測產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致檢測結(jié)果不準確。此外，檢測儀器的精度也是限制傳統(tǒng)方法靈敏度的一個重要因素。現(xiàn)有檢測儀器在靈敏度上存在一定的局限性，難以準確檢測到極低濃度的農(nóng)藥殘留。

2.3 檢測過程煩瑣，耗時長

傳統(tǒng)農(nóng)藥殘留檢測方法在實際應(yīng)用中，通常要求進行一系列復(fù)雜的樣品前處理步驟，以確保檢測結(jié)果的準確性和可靠性。具體而言，在樣品分析之前，都需要經(jīng)過提取、凈化、濃縮等一系列煩瑣的前處理步驟。提取過程需要使用有機溶劑將農(nóng)藥從樣品基質(zhì)中分離出來，并進行多次提取以達到滿意的回收率。凈化步驟是為了去除提取液中的雜質(zhì)和干擾物，以確保后續(xù)分析的準確性。而濃縮步驟則是為了提高農(nóng)藥的濃度，使其達到檢測儀器的靈敏度范圍。這些前處理步驟不僅耗費時間和資源，而且容易在操作過程中引入額外的誤差，進而影響檢測結(jié)果的準確性[3]。

此外，傳統(tǒng)檢測方法的檢測周期也相對較長。從樣品采集到最終結(jié)果的出具，通常需要數(shù)天甚至數(shù)周。在食品安全事件頻發(fā)的背景下，這種較長的檢測周期顯然難以滿足快速檢測的需求。食品安全事件的及時應(yīng)對和處理需要快速、準確的檢測結(jié)果作為支撐，而傳統(tǒng)方法的煩瑣過程和長周期嚴重限制其在快速檢測中的應(yīng)用。

3 生物傳感器在食品農(nóng)藥殘留檢測中的具體應(yīng)用

3.1 快速篩查與現(xiàn)場檢測

生物傳感器作為一種新興的檢測技術(shù)，在食品農(nóng)藥殘留檢測中展現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢，生物傳感器便于攜帶，其小巧輕便的設(shè)計使得檢測人員可以輕松地將其帶到現(xiàn)場進行實時檢測，極大地提高檢測效率，使得在食品生產(chǎn)、加工、流通等各個環(huán)節(jié)都能迅速對農(nóng)藥殘留進行篩查。例如，在農(nóng)田現(xiàn)場，農(nóng)民可以使用便攜式生物傳感器對剛采摘的果蔬進行快速檢測，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在的農(nóng)藥殘留問題，確保農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全[4]。

在快速篩查方面，生物傳感器憑借其高靈敏度和特異性，能夠在短時間內(nèi)對食品中的農(nóng)藥殘留進行準確識別。生物傳感器不需要復(fù)雜的樣品前處理步驟，可直接對食品樣品進行檢測，大大縮短檢測時間，這有助于監(jiān)管部門迅速掌握食品中農(nóng)藥殘留的情況，并及時采取措施防止不合格食品流入市場。

現(xiàn)場檢測是生物傳感器在食品農(nóng)藥殘留檢測中的另一個重要應(yīng)用。在食品加工企業(yè)、農(nóng)貿(mào)市場、超市等場所，檢測人員可以使用生物傳感器對食品進行現(xiàn)場檢測，確保食品中的農(nóng)藥殘留符合相關(guān)標準，這不僅提高了檢測的準確性，還增強了消費者的信心，讓消費者更加放心地購買和食用食品。

3.2 多組分同時檢測

生物傳感器在食品農(nóng)藥殘留檢測中的重要突破之一是其多組分同時檢測的能力。生物傳感器的特異性識別元件，如抗體、酶、DNA等，能夠與目標農(nóng)藥發(fā)生特異性結(jié)合，從而實現(xiàn)對農(nóng)藥的準確識別。當食品樣品中存在多種農(nóng)藥殘留時，生物傳感器可以通過不同的特異性識別元件同時與這些農(nóng)藥發(fā)生反應(yīng)，生成相應(yīng)的檢測信號，并將這些信號轉(zhuǎn)化為電信號或光信號等可測量的形式，進而實現(xiàn)對多種農(nóng)藥殘留的同時檢測。以抗體為基礎(chǔ)的生物傳感器為例，針對不同種類的農(nóng)藥設(shè)計不同的抗體，使其能夠特異性地識別并結(jié)合相應(yīng)的農(nóng)藥分子。當食品樣品中含有多種農(nóng)藥殘留時，這些抗體會同時與樣品中的農(nóng)藥分子發(fā)生反應(yīng)，生成不同的檢測信號。通過測量這些信號，生物傳感器可以準確地判斷出食品中存在哪些農(nóng)藥殘留及其具體含量[5]。

多組分同時檢測不僅提高檢測的效率，還有效降低檢測的成本，增強檢測的準確性和可靠性。由于生物傳感器能夠同時檢測多種農(nóng)藥殘留，可以更全面地反映食品中農(nóng)藥殘留的情況，避免因漏檢或誤檢而導(dǎo)致的食品安全問題。例如，在果蔬農(nóng)產(chǎn)品檢測中，生物傳感器可以同時檢測有機磷農(nóng)藥、氨基甲酸酯類農(nóng)藥、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥等多種常見農(nóng)藥殘留，使其在果蔬農(nóng)產(chǎn)品安全監(jiān)管中發(fā)揮重要作用，有效保障消費者的健康和安全。

3.3 低濃度殘留準確檢測

生物傳感器在食品農(nóng)藥殘留檢測中的另一優(yōu)勢在于其高靈敏度，這使得其能夠準確檢測食品中低濃度的農(nóng)藥殘留，從而確保食品的安全性。生物傳感器的高靈敏度主要得益于其特異性的生物識別元件，如抗體、酶或DNA等。這些元件能夠與目標農(nóng)藥分子進行特異性結(jié)合，即使在極低濃度下也能產(chǎn)生明顯的檢測信號，使得生物傳感器在復(fù)雜樣品中能夠準確識別并檢測出目標農(nóng)藥，避免其他干擾物質(zhì)的影響。以酶聯(lián)免疫吸附試驗（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）為基礎(chǔ)的生物傳感器為例，該技術(shù)利用抗原-抗體特異性結(jié)合的原理，可以檢測到極低濃度的農(nóng)藥殘留。當樣品中的農(nóng)藥與傳感器表面的抗體結(jié)合時，會引發(fā)一系列化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生可測量的信號。這種信號強度與農(nóng)藥濃度呈正相關(guān)，通過測量信號的強度，可以準確計算出樣品中農(nóng)藥的殘留量。

除了ELISA外，其他類型的生物傳感器也展現(xiàn)出對低濃度殘留物進行準確檢測的能力。例如，基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移（Fluorescence Resonance Energy Transfer，F(xiàn)RET）的生物傳感器，利用熒光染料之間的能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象來檢測農(nóng)藥殘留。當農(nóng)藥分子與傳感器中的熒光染料結(jié)合時，會改變?nèi)玖现g的距離或構(gòu)象，從而影響能量轉(zhuǎn)移的效率。通過測量熒光信號的變化，可以實現(xiàn)對低濃度農(nóng)藥殘留的準確檢測。

4 結(jié)語

生物傳感技術(shù)在食品農(nóng)藥殘留檢測中展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢和應(yīng)用潛力。其具備快速篩查、現(xiàn)場檢測及多組分同時檢測的能力，不僅大幅提升了檢測效率和準確性，還有效降低了檢測成本。生物傳感器對低濃度農(nóng)藥殘留的高度敏感性，為食品安全監(jiān)管提供有力的技術(shù)支持。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，生物傳感技術(shù)在食品農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用將更加廣泛和深入。未來，生物傳感技術(shù)有望成為保障食品安全、促進農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)及提升國際競爭力的重要手段之一。

參考文獻

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作者簡介：李毅（1986—），男，甘肅蘭州人，本科，講師。研究方向：食品分析檢測、食品標準法規(guī)。