[01446914]基于生物传感器的农药残留快速检测关键技术与应用

该项目属于农产品安全检测技术领域。农药大量、不合理使用,对我国食品安全及人类健康构成了严重威胁。针对我国小规模农户分散生产的现状,要控制农药残留量,就必须发展能对果蔬表面的农药残留进行快速实时检测的手段,在果蔬上市之前进行大规模抽检。传统的检测方法使用的仪器价格昂贵,需对样品进行繁琐的分离、提取等预处理步骤,耗时、成本高,存在有机溶剂污染环境等问题,需要专业技术人员维护,不适用现场检测。 目前市场上的农药残留快速检测仪大多采用比色原理,受到果蔬中色素干扰,只能用于检测果蔬表面的农药,对渗入果蔬内部和带色的果蔬匀浆的农药残留无法检测。乙酰胆碱酯酶（AChE）生物传感器是通过检测接触农药前后酶催化底物产生电流的变化,来测定农药浓度,可有效克服上述问题。该项目在山东省科技发展计划项目、国家自然科学基金和国家农业科技成果转化资金项目的资助下,经过课题组多年的研究攻关,对乙酰胆碱酯酶生物传感器的制备方法、微弱电流信号的采集与处理技术、果蔬样品提取与处理技术等关键问题进行了深入系统的研究,研发了基于生物传感器的农药残留快速检测仪,解决了果蔬中农药残留的快速检测过程中存在的关键问题。 该项目主要技术创新点如下：提出了基于双层膜修饰的乙酰胆碱酯酶生物传感器制备方法,简化了乙酰胆碱酯酶生物传感器制作过程,提高了检测的准确性。研究了基于纳米材料的乙酰胆碱酯酶固定方法和生物传感界面修饰方法,利用纳米材料的协同作用,显著增大了酶传感器的响应电流,提高了酶传感器的灵敏度,缩短了乙酰胆碱酯生物传感器酶传感器检测时间。确定超声离心萃取法作为生物传感器农药残留检测仪的配套样品处理方法。此种方法样品处理过程不超过15min,且样品的回收率在96.56%～105.74%之间。研发了基于生物传感器的农药残留快速检测仪,对微电流信号检测系统进行了设计,完成了从微电流模拟信号到数字量信号的转换,并最终实现了微弱电流信号在计算机上实时显示和曲线绘制,完成相应农药残留浓度的计算和显示。建立了特定农药浓度与特定酶平均抑制率的数学模型,为准确定量样品液中有机磷农药提供计算依据。 项目研究成果获得国家发明专利4项。在《Biosensors and Bioelectronics》发表JCR一区论文2篇,在《Food Control》发表JCR二区论文1篇,SCI影响因子总数达到20.393分。完成的山东省科技攻关项目2010年12月通过山东省科技厅组织的技术鉴定,完成的国家农业科技成果转化资金项目2014年3月通过山东省教育厅组织的技术鉴定,鉴定委员会专家评价其技术水平均达到国际先进水平。该农药残留快速检测仪及检测技术已在淄博市蔬菜办、高青县检验检测中心、山东飞达集团及淄博瑞谷自动化控制设备有限公司等多家单位生产或使用。从样品处理到检测结果显示不超过30分钟,使用的生化试剂量小,检测成本降低50%以上,假阳性率低,无漏检现象。该检测仪操作简单,无需专门培训,产品性能优良,有效减少了农药残留超标造成的直接经济损失,具有显著的经济和社会效益。