食品中农兽药残留快速检测技术应用分析

摘 要：本研究系统分析了食品中农兽药残留快速检测技术的关键要素及其应用。结果表明，样品前处理技术、检测灵敏度与特异性设计、数据处理与质量控制是影响检测结果的关键要素。免疫学方法、色谱与质谱联用技术、光谱分析方法以及生物传感器技术等快速检测技术在灵敏度、特异性及适用场景等方面各具优势。尽管快速检测技术为食品安全监测提供了有效手段，但在多残留同步检测、复杂基质干扰消除、现场实时检测等方面仍需进一步优化，以提高方法的适用性和可靠性。

关键词：食品安全；农兽药残留；快速检测技术

Abstract： This study systematically analyzed the key elements and applications of rapid detection technology for agricultural and veterinary drug residues in food. The results indicate that sample pretreatment techniques， design of detection sensitivity and specificity， data processing， and quality control are key factors affecting the detection results. Immunological methods， chromatographic and mass spectrometry techniques， spectroscopic analysis methods， and biosensor technologies have their own advantages in sensitivity， specificity， and applicable scenarios for rapid detection. Although rapid detection technology provides effective means for food safety monitoring， further optimization is still needed in areas such as synchronous detection of multiple residues， elimination of complex matrix interference， and real-time on-site detection to improve the applicability and reliability of the methods.

随着全球食品安全问题日益突出，农兽药残留已成为威胁公众健康的重要风险因素。传统检测方法耗时长、成本高、操作复杂，难以满足日益增长的检测需求。相比之下，快速检测技术具有检测时间短、灵敏度高、操作简便等优点，在食品安全监测中发挥着重要作用。然而，目前快速检测技术仍面临诸多挑战，如样品前处理效率低、检测结果准确性有待提高等，因此系统研究农兽药残留快速检测技术具有重要的理论意义和实践价值。

1 食品中农兽药残留的危害分析

1.1 健康风险危害

农兽药残留对人体健康造成多重危害，长期食用含有农兽药残留的食品可能导致慢性中毒，引发神经系统、内分泌系统和免疫系统紊乱。抗生素残留则可能引起人体菌群失调，导致耐药性增加，特别是对儿童、孕妇和老年人等易感人群，即使是微量的农兽药残留也可能产生显著的健康影响。研究表明，某些农药具有致癌、致畸和致突变性，可能诱发多种疾病。此外，一些农兽药残留具有生物累积性，在人体内长期蓄积可能引发慢性中毒症状，如肝功能损害、神经系统障碍等。

1.2 生态环境影响

农兽药残留对生态环境的危害主要体现在其对土壤、水体和生物多样性的影响上。农药通过土壤渗透和地表径流进入水体，造成水质污染并破坏水生生态系统平衡。此外，农药残留会在土壤中积累，影响土壤微生物活性和土壤肥力。抗生素残留则会导致环境中耐药菌株增加，进而破坏自然生态系统中的微生物群落结构，这些残留物质通过食物链在生态系统中传递和富集，最终可能导致某些物种数量减少，影响生物多样性[1]。

2 食品中农兽药残留快速检测技术分析

2.1 农兽药残留快速检测技术的关键要素

2.1.1 样品前处理技术

样品前处理是检测过程中最耗时且最容易引入误差的关键环节。为提高检测效率，研究人员开发了QuEChERS技术。该技术通过乙腈提取、无水硫酸镁/氯化钠盐析和分散固相净化等步骤，将前处理时间缩短到30 min内，并使回收率稳定在85%～110%。新型纳米材料的引入进一步提升了前处理效率。例如，磁性石墨烯具有高达1 200 m²·g-1的比表面积，其吸附容量是传统C18材料的3～5倍。

2.1.2 灵敏度与特异性设计

农兽药残留检测的关键在于灵敏度和特异性的精准控制。纳米材料的引入为免疫分析方法带来了突破，通过酶促循环放大机制，检测灵敏度可提升100～1 000倍。其中，量子点标记技术凭借其卓越的光学性能（量子产率＞80%）和稳定性（光漂白时间＞4 h），在免疫荧光检测中表现出色。此外，上转换纳米颗粒的近红外激发技术有效避免了背景荧光干扰，检出限甚至可达pg·mL-1级别[2]。

2.1.3 数据处理与质量控制

数据分析和质量控制是检测结果可靠性的重要保障。化学计量学模型，如偏最小二乘判别分析在光谱数据处理中的预测准确率在95%以上。基于卷积神经网络的深度学习模型可自动识别特征峰，将人为判断误差率降低到1%以下。在质量控制方面，同位素稀释内标法可将基质效应的影响控制在±10%。

方法学验证包括线性范围（通常跨越3～4个数量级）、精密度（相对标准偏差＜10%）、准确度（回收率85%～120%）等性能指标评估。在实验室间比对中，要求Z值在±2的合格率在90%以上。智能化检测平台的建立，通过标准化操作流程和自动化数据管理，使检测结果的批间差异控制在5%以内，为检测数据的可靠性和溯源性提供了有力保障。

2.2 农兽药残留快速检测技术的应用

2.2.1 免疫学方法

免疫学方法是基于抗原与抗体特异性识别原理的快速检测技术，主要包括酶联免疫吸附测定（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）、免疫荧光法和免疫磁性粒子法。

ELISA技术利用酶标记的抗体或抗原与待测物发生特异性结合，通过酶促反应产生的显色变化来定性或定量检测目标物质。该方法具有灵敏度高、特异性强、重复性好等优点，已成为农兽药残留检测的重要手段之一。免疫荧光法则是利用荧光标记的抗体与样品中的抗原结合，通过检测荧光信号来确定目标物含量，具有检测速度快、操作简便的特点。例如，在某大型畜禽养殖场，为了确保出栏畜禽产品的安全性，引入了基于ELISA的快速检测试剂盒，用于检测畜禽肉样中的抗生素和激素残留。在检测过程中，技术人员按照试剂盒说明书操作，对肉样进行前处理后，加入检测试剂进行反应。通过比色法观察结果，发现一批次猪肉样品中某种抗生素残留超标。随即，养殖场对该批次猪肉进行了隔离，并追溯了养殖过程中的用药记录，确认是由于饲养员误用了过期且剂量不准确的抗生素所致。此案例证明了快速检测技术在畜禽产品农兽药残留检测中的有效性，能够及时发现潜在的安全风险，为养殖场提供了有力的质量控制手段，保障了消费者的食品安全。免疫磁性粒子法将抗体固定在磁性纳米颗粒表面，利用磁场可以快速分离和富集目标物质，显著提高了检测效率和灵敏度。该方法还可以有效去除基质干扰，提高检测准确性。与传统检测方法相比，免疫学方法具有显著优势，包括检测时间短，从样品预处理到结果获得通常只需1～2 h；检测成本低，不需要昂贵的仪器设备；操作简单，技术人员经过简单培训即可掌握。

2.2.2 色谱与质谱联用技术

色谱与质谱技术的结合形成了一种高效的农兽药残留检测手段，在此联用技术中，色谱负责分离复杂样品中的目标化合物，质谱则精准鉴定这些化合物的分子结构。目前应用最广泛的是液相色谱-质谱联用（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS）和气相色谱-质谱联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）技术。这两种技术能同时检测数10种甚至上百种农兽药残留物。色谱分离过程充分发挥了不同化合物在流动相和固定相之间分配系数的差异，而质谱分析则利用化合物特征碎片离子的质荷比进行定性和定量分析。近年来，突破性的技术进展了提升了该领域的检测能力，主要体现在超高效液相色谱的应用使分离效率提高了数倍；串联质谱的引入将检测灵敏度提升至ppb甚至ppt级别；高分辨质谱的发展使得分子结构解析更加准确可靠；新型离子源的开发，如电喷雾离子源和大气压化学电离源，极大地扩展了可检测化合物的范围。值得一提的是，多反应监测模式的应用，使得在复杂基质中实现目标物的超痕量检测成为可能[3]。

2.2.3 光谱分析方法

在农兽药残留快速检测领域，光谱分析技术凭借其独特的分子结构表征能力展现出显著优势，其主要包括近红外光谱、拉曼光谱和荧光光谱技术。这些技术基于电磁辐射与物质相互作用时产生的能量转换和光学响应，通过分析特征光谱信号实现对目标物的快速检测。

近红外光谱技术利用波长在780～2 500 nm的电磁辐射，主要检测分子中C-H、N-H、O-H等基团的倍频和合频振动。该技术最显著的特点是样品预处理简单，可实现无损检测。通过建立化学计量学模型，结合偏最小二乘法、主成分分析等多变量数据分析方法，可以同时获得多种农兽药残留的定性和定量信息。目前，便携式近红外光谱仪的开发使现场快速检测成为可能。拉曼光谱技术基于分子振动和转动能级变化引起的散射光谱，具有“分子指纹”特征。表面增强拉曼散射技术的引入显著提高了检测灵敏度，检出限可达10-9级，特别是纳米材料（如金纳米粒子、银纳米线）的应用进一步增强了拉曼信号，扩展了检测范围。该技术对水分子干扰不敏感，适用于水溶液体系的检测。荧光光谱分析利用分子的荧光发射特性进行检测，通过设计特异性荧光探针或标记物，可实现高灵敏度检测。量子点、上转换纳米材料等新型荧光材料的应用，极大地提高了检测的稳定性和准确性。同时，基于荧光共振能量转移原理开发的检测方法，可有效降低基质干扰，提高检测特异性。

2.2.4 生物传感器技术

生物传感器技术是一种将生物识别元件与物理化学传感器相结合的新型检测技术，在农兽药残留快速检测中发挥着重要作用。其核心组成包括生物敏感元件、信号转换器和信号处理系统3个部分。生物敏感元件可以是酶、抗体、核酸适配体或细胞等，它们通过特异性识别靶标分子，将生物信息转化为可测量的物理或化学信号。从信号转换原理来看，生物传感器主要分为电化学型、光学型和压电型。

电化学生物传感器基于电化学反应产生的电流、电位或电导变化进行检测，具有灵敏度高、响应迅速的特点。修饰电极技术的发展，如纳米材料修饰、分子印迹聚合物修饰等，显著提升了电极的电子传递效率和选择性。例如，基于石墨烯修饰电极的电化学传感器可实现对磺胺类抗生素的超灵敏检测，检出限可达10-12 mol·L-1。光学生物传感器利用生物分子识别过程中产生的光学信号变化进行检测，包括表面等离子体共振、光纤传感和生物发光等技术。表面等离子体共振技术可实现标记游离检测，在农药残留实时监测中表现出独特优势。基于光纤的生物传感器则通过包覆生物敏感材料，利用光波导原理实现远程检测，特别适合于现场快速筛查。压电生物传感器通过测量生物分子结合引起的质量变化来实现检测，其中石英晶体微天平和表面声波传感器应用最为广泛。这类传感器不仅具有灵敏度高、响应快速的特点，还能够实现实时、在线监测[4-5]。

3 结语

综上所述，农兽药残留快速检测技术为保障食品安全提供了有力支撑。未来应着重提高检测的灵敏度和特异性，开发多残留同时检测方法，优化样品前处理技术，并加强数据处理与质量控制。同时，应推进检测技术标准化和规范化，促进新技术在实际检测中的应用，为食品安全监管提供更加可靠的技术保障。

参考文献

[1]陈俊.动物源性食品中兽药残留快速检测技术研究[J].食品界，2025（1）：60-62.

[2]王文琪.食品检验检测中的兽药残留检测[J].现代食品，2024（20）：201-203.

[3]马叶涵，王真，王亦琳，等.水产食品动物中兽药残留现状分析及思考[J].畜牧与兽医，2024，56（12）：110-117.

[4]张倩勉，黄海霞.食品兽药残留检测现状分析及标准体系构建思路[J].饲料工业，2024，45（21）：169-176.

[5]邓龙，周思，黄佳佳，等.食品中农兽药残留检测样品前处理方法[J].食品工业，2023，44（2）：231-234.

作者简介：刘俐（1989—），女，内蒙古鄂尔多斯人，硕士，工程师。研究方向：食品检测。