蔬菜、水果中农药残留速测技术
一、蔬菜、水果农药残留概念及危害
（一）农药残留、农药残留量和农药残留限量超标的概念
农药残留是指残存在环境及生物体内的微量农药，包括农药原体、有毒代谢物、降解物和杂质。残留的数量称之为残留量，通常用毫克/千克（mg/kg）表示。
化学农药施用以后，大部分由于风吹雨淋、日光分解和高温挥发等逐渐消失。但仍有一部分附着于作物上，被吸收或渗入植物体内；另一部分散落在土壤、大气和水等环境中。环境中残存的农药中的一部分又被植物的根部摄取，进入植物体内；一部分散布到大气中，随雨水进入到土壤和水中，被水生生物吸收。
残留农药可直接通过植物果实或水、大气到达人、畜体内，或通过食物链逐步富集，并通过粮食、蔬菜、水果、鱼虾、肉、蛋、奶等食物进入人体，造成危害。通过环境、食物链最终传递给人、畜。
导致和影响农药残留的原因有很多，其中农药本身的性质、环境因素以及农药的使用方法是影响农药残留的主要因素。
农药最高残留限量（MRL）按照世界卫生组织和联合国粮农组织（WHO/FAO）的定义为：按照良好的农业生产（GAP）规范，直接或间接使用农药后，在食品和饲料中形成的农药残留物的最大浓度。以每公斤农产品中所含农药的毫克数表示（mg/kg）。首先根据农药及其残留物的毒性评价，按照国家颁布的良好农业规范和安全合理使用农药规范，适应本国各种病虫害的防治需要，在严密的技术监督下，在有效防治病虫害的前提下，在取得的一系列残留数据中取有代表性的较高数值。它的直接作用是限制农产品中农药残留量，保障公民身体健康。在世界贸易一体化的今天，农药最高残留限量也成为各贸易国之间重要的技术壁垒。
农药残留量超标是指农药在某类（种）作物上残留量超过政府公布的该农药在此类（种）作物上的最高残留限量（MRL）。有的农药急性毒性不高，但在人畜体内有慢性累积性毒性或致畸、致癌、致突变等。人们长期食用带微量农药的食品可能引起慢性中毒。食物的慢性中毒问题是对群体影响的问题。农产品和食品中的农药残留数量不超过最高残留限量（MRL），对食用者是安全的，一般称为“农药残留量未超标”。
（二）农药残留会导致各方面的危害
1、农药残留对健康的影响
食用含有大量高毒、剧毒农药残留的农副产品会直接危及人体的神经系统和肝、肾等重要器官。有的人在农药中毒后会出现头晕、头痛、腹痛、食欲减退、视觉模糊、恶心、呕吐、多汗等症状，重度中毒者还会出现胸部有挤压感、肌肉颤抖等，严重的可出现脉搏、呼吸加快及潜质昏迷症状。同时，长期食用农药残留超标的农副产品，残留农药在人体内蓄积，超过一定量度后会引起慢性中毒，导致一些慢性疾病，如肌肉麻木、咳嗽等，甚至会诱发血管疾病、糖尿病和癌症等，甚至影响到下一代。
2、药害影响农业生产
由于不合理使用农药，特别是除草剂，导致药害事故频繁，经常引起大面积减产甚至绝产，严重影响了农业生产。土壤中残留的长残效除草剂是其中的一个重要原因。同时，土壤中残留的农药，如六六六、DDT也会影响后季作物的品质。
3、 农药残留影响进出口贸易
世界各国，特别是发达国家对农药残留问题高度重视，对各种农副产品中农药残留都规定了越来越严格的限量标准。许多国家以农药残留限量为技术壁垒，限制农副产品进口，保护农业生产。继日本肯定列表制度正式实施后，今年4月初，欧盟茶叶委员会(ETC)再次提高了欧盟及德国茶叶新农药残留标准。更新后的农残项目共计227项，其中207个农残项目的标准限量为目前仪器最低检测底线，占91.2%。农残标准的不断提升，对我国茶叶出口企业提出巨大挑战。目前，一些茶叶出口企业已开始在茶源、茶农、农药管理等环节提升自身的应对能力。
二、快速检测概念及发展状况
（一）快速检测的概念及分类
快速检测没有经典的定义，而是一种约定俗成的概念。即：包括样品制备在内，能够在短时间内出据检测结果的行为称之为快速检测。
根据约定俗成的概念，理化快速检验方法，是指包括样品制备在内，能够在两小时以内出具检测结果，即可视为实验室快速检测方法。
如果方法能够应用于现场，在30分钟内出具检测结果，即可视为现场快速检测方法。如果能够在10几分钟甚至几分钟内得到检测结果，可将其视其为比较理想的现场快速检测方法。
快速检测分类：一、急性食物中毒物质的快速筛选和检测；二、慢性伤害物质和劣质食品的快速检测；三、食品加工、贮藏和运输安全度的快速测定；四、微生物的快速检测
（二）快速检测的必要性及重要性
1、社会的发展需要快速检测：随着生活水平的提高，人们的食品安全意识越来越强。随着国家财力的增长，政府在保障百姓饮食安全上的投入越来越多。
按说，社会进步了，食品应该越来越安全了，可我们看到和听到的却有许多不协调的现象与不和谐的音符，如二恶英、疯牛病、非典、苏丹红事件，农药中毒、鼠药中毒、甲醇中毒、亚硝酸盐中毒等等。也就是说，虽然社会进步了，新的问题又出现了，或原有的问题还没有得到很好的解决。加上在商品经济运行中，由于金钱利益的驱使以及极端思维的存在，不法分子人为的掺杂、使假以及投毒等等，使食品安全的隐患加大。
而实验室的设置有限、样品检测数量有限、加之检验周期较长，远远满足不了食品安全保障的需求，由此需要快速检测行为来适应社会发展的需要。
2、监管能力和监管形象需要快速检测：食品安全监管人员，单凭眼看、手摸、鼻闻、嘴尝的管理方法已不适应现代食品安全管理的模式。要将有可能发生的事件消灭在萌芽之中，将有可能发生的危害降低到最小程度，需要将积累的经验与先进的设备相结合来加以实施。与此同时，也会让被管理者心服于科学的管理，共同编织和谐文明社会。
3、实验室设置数量有限：食品在生产、储存、运输及销售等各个环节，都有可能受到污染，需要多部门、多环节来加以监控。而实验室的建设成本较大、设置数量有限，满足不了实际需求，由此需要便携式的快速检测设备、试材来实施快速检测行为。
4、实验室的样品检测数量有限：由于实验室更加着重于终端产品的检测，难以满足对大量样品以及对食品原料、生产环节卫生状况等进行适时监测，由此需要快速检测行为，将一旦超标需要复检的样品送实验室做进一步检测。
5、实验室的样品检测周期较长：对于许多食物如蔬菜、豆浆、快餐等等，如果送实验室检测，在还没有得到检测报告之前就已过食用期或已销售待尽了。为保障此类食品的食用安全性，比较好的措施即是快速检测。
6、实验室的样品检测费用较高：许多廉价、普遍食用而又容易出问题的食物如集贸市场出售的食物，要用成百倍的检测费用由实验室来全面保障食用者的安全，这是不现实的，而快速检测则是一种可行的补充行为。
7、实验室的工作量较大：有些物质如色素，己知的就有三千多种，要想区分哪些是食用色素、哪些是非食用色素，要用常规的方法检测其工作量是相当大的，为了减轻工作强度，提高工作效率，需要快速检测加以筛选定性，条件许可时再加以定量。
8、食物中毒发生时更加需要快速检测：在诸多的可疑样品中，快速筛选出是哪一种毒物引起的中毒，加以确认后，赢得抢救伤者的时间。
（三）国内外食品安全现场快速检测状况
国外食品安全现场快速检测的状况依其国力的不同而情况不同。在发展中国家，我国算是走在前面的，但与发达国家相比，我国还有一定的差距。发达国家的经济状况较好，分析仪器也较为先进，能够将实验室使用的大型仪器微型化，并将其安放在专用车中进行现场快速检测，常用的快速检测试剂盒、试纸、小型辅助设备等安放在专用检测箱中，随时使用。
我国一些单位按照发达国家的模式装备了一些车辆，起到了一定的作用，由于起步较晚，仪器设备应该如何装备以及如何发挥实际作用都还有一个过程。无论是国内还是国外，快速的、具有特异性的试剂、试纸等具有独到之处和难以替代的作用。在此方面，我国许多单位做了大量工作，而且取得了成效。
三、蔬菜、水果中农药残留速测原理及特点
（一）蔬菜、水果中用于快速检测的农药有两类
一是有机磷类农药，有甲拌磷（3911）、对硫磷（1605）、甲胺磷等；
二是氨基甲酸脂类农药，有呋喃丹、抗蚜威、西维因等。
有机磷类农药和氨基甲酸脂类农药在我国使用比较广泛，这类农药中有不少为高残留、高毒农药。有机磷和氨基甲酸酯类农药的快速检测方法，不受时间、地点、场合等条件限制，甚至普通消费者也能够操作使用，有利于及时发现问题、采取措施，控制高残留农药蔬菜的摄入，降低农药中毒发生率，保障消费者食菜安全。
（二）蔬菜、水果中农药残留速测原理
有机磷和氨基甲酸酯类农药残留可以和人体内神经传导物质—胆碱脂酶相结合，即抑制酶的生理活性，引起神经传导过程受到阻碍，出现中毒症状，轻则引起慢性头疼、记忆力减退等症状，重则导致呼吸困难，甚至死亡。
蔬菜中农药残留快速检测是基于“在一定条件下，有机磷和氨基甲酸酯类农药对胆碱酯酶正常功能有抑制作用，其抑制率与农药的浓度呈正相关”这一原理，提取制备了胆碱脂酶作为检测试剂，根据酶的活性变化程度来测定蔬菜中残留的农药。
正常情况下，胆碱酯酶（酶）催化乙酰胆碱（底物）水解，其水解产物（胆碱）与显色剂反应，产生黄色物质，用分光光度计在412nm处测定吸光度随时间的变化值，计算出抑制率，通过抑制率可以判断出样品中是否有高剂量有机磷或氨基甲酸酯类农药的存在。
基本的化学反应式：
酶(胆碱酯酶）+ 底物（乙酰胆碱） → 中间产物（胆碱）
中间产物（胆碱）+显色试剂 → 黄色物质
基本检验机理
抑制率的概念
抑制率指的是农药对酶抑制程度的指标。
其计算公式为：
I=（A0 - At）/ A0*100%
I 为抑制率
A0为3分钟对照溶液吸光度的变化
At为3分钟样品溶液吸光度的变化
四、速测仪检测原理、结构
前面介绍过，农药残留速测是在412nm处测定反应产物吸光度随时间的变化值，因此农残速测仪即是分光光度计的一种新的形式。
（一）农残速测仪基本原理
光源发出的光经过单色器时被变成平行的单色光，当单色光通过均匀的溶液时，光的一部分被溶液吸收，在吸收层厚度（比色皿）一定时，光的吸收于溶液的浓度成正比。仪器检测器将光的变化信号转化为电信号变化，经过仪器测量系统处理，检测结果显示在屏幕上。
（二）农残速测仪结构
可见吸光光度计是利用物质本身对可见光的选择性吸收进行测定的。分光光度计的基本部件有：光源、单色器、吸收池（比色皿）、检测器和显示装置 。
A、光源 分光光度计常用钨灯作为光源，波长为320-2500nm。
B、单色器 单色器是将光源发射的复合光分解为单色光的光学装置。
C、吸收池 也叫比色皿，是盛放样品溶液的容器，一般为1厘米厚。
D、检测器 是一种光电转换设备，它将光强度转变为电信号显示出来。
E、测量系统 包括放大器和结果显示装置，它可以将结果进行处理，并显示在屏幕上，或者打印出来。
五、速测仪的使用方法及注意事项
（一）试剂的配制
1、提取液：将提取液粉剂置于500ml瓶中,加入510 ml蒸馏水摇匀溶解备用。可在常温下保存。
2、酶液：每瓶酶粉剂加入3.1 ml提取液，摇匀后 4℃冰箱中保存备用。配制好的酶液在4℃可保存6天。
3、底物：每瓶底物粉剂加入3.1 ml蒸馏水，摇匀后 4℃冰箱中保存备用。配制好 的底物在4℃可保存6天。
4、显色剂：将显色剂粉剂倒入棕色瓶中，加入32ml提取液摇匀后4℃冰箱中保存
（二）试剂保存的注意事项
1、酶的保存：粉状的酶应储藏在冷冻室（约0～-8℃），使用时用提取试剂溶解，溶解后的酶液分成小瓶。暂时不用的储存在冷冻室内，用时解冻；用后的酶液储存在冷藏室（0～5℃）内，在1周内用完。酶液反复解冻最多不超过两次，否则会影响酶活性。
2、底物和显色剂保存：固体保存在冷冻室（约0～-8℃），溶解后的底物和显色剂应保存在冰箱的冷藏室内（0～5℃）。
3、提取试剂的保存：固体及溶解后的提取试剂只需在常温下保存。
（三） 仪器使用步骤
（四）仪器调零、调100
A、仪器调零 打开仪器后，进入仪器调零界面，将仪器所配的挡光黑块放入检测通道，盖好盖板，按下仪器调零确认键，待出现0.00后，即可完成调零。
B、仪器调100 取出挡光黑块，确认各光路中没有挡光物质后，盖好盖板，按下仪器调100确认键，待出现99.9后，即可完成调100。
注意：一般应先调零，后调100。
（五）样品处理及检测
1、样品采集后，后应尽快进行检测，选取表面干净的的蔬菜或水果样品，叶菜类蔬菜用剪刀随机取样品的不同植株叶片；瓜果类蔬菜用削皮刀沿果菜表面处取约1厘米厚的样本，然后剪成1cm左右见方碎片，备用。
2、用天平准确称取1g放入小烧杯中。
3、用移液管吸取5ml提取液浸泡，在常温下放置10分钟，每3分钟晃动一下烧杯，使蔬菜中的农药充分溶入液体中。若用震荡器，震荡2分钟即可。
4、吸取上清液2.5ml于小试管内，加入0.1ml酶、0.1ml显色剂，30℃水浴15分钟。
6、加入0.1ml底物，混匀，倒入比色皿中，放入通道盖好盖板，按“启动”键，开始检测。
葱、蒜、萝卜、韭菜、芹菜、香菜、茭白、蘑菇及番茄汁液中，含有对酶有影响的植物次生物质，容易产生假阳性。处理这类样品时，可采取整株（体）蔬菜浸提。
（六）样品检测流程
样品 对照
检测过程中应注意事项
（1）检测所用的蒸馏水为两次以上蒸馏水。
（2）检测时操作步骤要按程序进行，前后顺序不要颠倒，动作要迅速，加完试剂不能停留太长时间。
（3）电子天平使用前要调水平，使电子天平上的气泡处于圆圈内。然后调零，称量。
（4）样品、样品提取液、酶、显色剂、底物等取样量要准确。
（5）每次使用移液枪量取液体过程中，取液时移液枪按到第一停位点，排液时按到第二停位点，尽量排尽溶液，以免引起误差。
（6）操作时间要按照标准控制好。振荡时间1～2分钟；样品提取时间10～15分钟；水浴抑制时间15分钟。
（7）水浴温度设置。乙酰胆碱脂酶抑制温度30℃，丁酰胆碱脂酶抑制温度37～38℃。
（七）结果判别
被测样品酶抑制率低于50%为安全果蔬，酶抑制率高于50%为农药残留超标，建议重复一次，确定之后送农产品质检中心做进一步检测。
结果判别应注意事项
（1）空白值，3分钟前后吸光值控制在0.4～0.8之间为好。如果空白值低于0.4，可适当加大酶底物等试剂的使用量。3分钟前后吸光值变化率应大于30%，如果低于30%，可适当提高水浴温度及时间。
（2）如果抑制率出现负值较大，造成主要原因是操作中出现的系统误差，例如操作人员操作不熟练，若蒸馏水的纯度不够，也可能造成抑制率负值。另外，同一种蔬菜由于不同次重复取样部位不同，较小的负值误差（-10%以下）是在允许范围内，这种情况下，样本无农药检出。
（3）乙酰胆碱脂酶≥50%，丁酰胆碱脂酶≥70%时超标，说明蔬菜中含有某种有机磷或氨基甲酸脂类农药残留。此时样本要有2次以上的重复检测。
（八）检测注意事项
1、每次检测前仪器预热20分钟，要进行仪器调零、调100。
2、每次检测样品前应先做对照，在使用过程中更换一瓶试剂，环境温度发生明显或者同一瓶酶上次对照制作的时间距离本次检测时间超过4小时以上，对照则要重做。
3、提取各种试剂和样品提取液的移液管及移液器的头不能混用。
4、使用后的烧杯、移液管、比色皿等应及时用自来水冲洗，再用蒸馏水冲洗，并干燥备用。
五、如何减少和防止农药残留
（一）生产中减少或防止农药残留的方法
1、用药量适度。既不能过少，过少不起作用，也不能过多，过多易产生药害，还会造成残留，应选择高效、低毒、低残留的农药。
2、采取农业措施。应采取秋翻地措施，可杀死部分病菌、虫卵，减少越冬基数，翻地结合施入有机肥，加强中耕，及早除草，合理灌水，科学追肥，创造适宜作物生长发育，而不利于病虫害发生的环境条件，可有效地减轻农药危害。
3、严格遵守农药使用范围。不能超范围使用农药。
4、控制农药的浓度、用具、剂型、次数和方法。农药中以乳油残留量大，乳粉和可湿性粉剂次之，水剂较低。从施药方法中，种子处理、土壤处理、树干包扎法比喷雾、喷粉有较高残留，特别在接近农作物收药期喷药，一定选择毒性小、分解快的药剂品种，严格控制用药量、浓度、方法等。
5、严格安全间隔。根据各种作物的安全间隔期，严格遵守收获前的最后一次施药。
（二）生活中减少或防止农药残留的方法
人体有一定的抵抗力，所以人们食用有农药残留的蔬菜后一般不会立即发现，有毒物质大部份会被排出体外。但长期食用含有过量农药的蔬菜，易引起慢性中毒，可人们一日三餐又离不开蔬菜。最好的去除农药的办法是：将新鲜果蔬先用洗涤剂浸泡10—15分钟，用清水冲洗干净。建议在日常生活中用下面几种方法减少农药残留：
1、洗：用自来水将蔬菜浸泡数分钟后再稍加搓洗，用清水冲洗干净，表面农药残留量可以减少50％—80％。蔬菜上的农药主要是有机磷类杀虫剂，它难溶于水，长时间浸泡也不能有效去除，所以不主张采用浸泡法，而是提倡水洗。
2、烫：用开水烫这种方法适合一些用其他方法难以处理的蔬菜，如花椰菜、芹菜、青椒、豆角等。用温水清洗或放到沸水中煮2～5分钟，捞出再清洗一两遍即可。氨基甲酸酯类杀虫剂随温度升高而加快分解，高温可有效去除农药残毒。
3、削：去皮对茎类蔬菜来说是较好的去除残留农药的方法。因为像冬瓜、苹果、梨、黄瓜等蔬菜外表不平或多毛，表面农药残留量相对较多。因此，食用前可以去皮的一定要去皮吃，但必须先清洗再去皮，以免削皮刀上沾染的农药污染蔬果。
4、存：储存法，即将蔬菜保存起来，使蔬菜中的农药慢慢分解为对人体无害的物质。这样做时，蔬菜的保存时间一般要达到15天以上，而且采用此法的蔬菜一定要易保存。
5、涤：即用洗涤剂清洗蔬菜。据研究人员介绍，目前市场上所售的洗涤剂，效果最好的大概能达到40%以上。选择洗涤剂的时候应根据有机磷农药的性质，即在碱性界质中比较容易分解这一点，考虑洗涤剂的使用。
6、选：节日前后应避免抢购蔬果，同时尽量选购当令盛产的蔬菜和信誉良好的基地生产的蔬菜。可选购含农药机率较少的蔬果，如具有特殊气味的洋葱、大蒜等。应避免选购表面有药斑或有不正常、刺鼻的化学药剂味道的蔬菜。豌豆、韭菜花、小黄瓜、芥蓝菜等因属于连续性采收的农作物，须长期且连续地喷洒农药，应特别加强清洗次数及时间。