CN109799201B - 农产品农残快速检测方法以及检测用层叠体 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种农产品农残快速检测方法以及检测用层叠体，针对目前现有检测农产品农残过程复杂的现状，基于分子印迹以及光子晶体，提供一种快速、稳定的检测农产品农残的方法，所述方法具有使用方便、低成本的优点。

Description

农产品农残快速检测方法以及检测用层叠体

技术领域

本发明属于食品安全相关的农产品检测领域，具体而言，属于农产品农药残留物的检测领域，尤其涉及一种快速检测水果、蔬菜等农产品农残的检测方法。

背景技术

随着农业技术的发展，已经能够为公众提供更加丰富的各种农产品。然而与此同时，也存在着为了单纯追求农产品产量而过度使用各种含磷、含氮等农药或其他杀虫剂的现象。一方面，这些农药的使用能够提高产量或农产品品质、增加农产品的生长速度以及杀死威胁农产品生产的各类害虫；另一方面，这类农药的使用也存在着危害环境和人体的危险，例如过度使用农药而使得在公众食用该种农产品前难以彻底将残留的农药去除，导致对人体有危害的农药化合物进入人体。

因此，随着公众对健康饮食的要求越来越高，人们也更注重食品安全问题，存在着尽量减少农药残留于农产品表面的需求。因此，检测各种农产品中农药残留不仅是农产品生产企业必须采取的措施，也是市场监管、检测机构所必须采用的监管手段。

目前市场上农产品中残留农药的检测主要有两类方法。

第一类是采用气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)以及气质联用(GC/MS)或液质联用(HPLC/MS)等仪器，主要通过色谱和质谱等方法鉴定分析农产品表面或内部残留的农药分子的种类和含量。此类方法应用最为广泛，具有检测灵敏度高、选择性好、结果可靠等特点，并且可同时对各类残留农药进行定性和定量分析。

第二类方法主要是基于生物酶作用来快速检测农产品中农药的残留情况。其中主要包括：

酶抑制率法。其在一定条件下，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。正常情况下，酶催化神经传导代谢产物(乙酰胆碱)水解，其水解产物可与显色剂反应，用分光光度计可以测定该显色反应过程中吸光度随时间的变化值。在有机磷和氨基甲酸酯类农药存在的情况下，会对该显色反应产生抑制作用。因此可以通过计算抑制率，进一步判断出样品中是否存在高剂量有机磷或氨基甲酸酯类农药；

速测卡法。胆碱酯酶可催化靛酚乙酸酯(红色)水解为乙酸和靛酚(蓝色)，有机磷或氨基甲酸酯类农药对胆碱酯酶有抑制作用，使催化、水解、变色的过程发生改变，由此可判断出样品中是否存在高剂量有机磷或氨基甲酸酯类农药。

第一类方法中采用了GC/MS、HPLC/MS等农残分析技术，需要大型设备的配置、检测成本非常高、检测周期较长，不能满足现场快速检测的要求。

第二类方法检测类别有限，仅能针对有机磷和氨基甲酸酯类等农药残留分子，酶的活性易受检测过程各种因素的影响，而且只能进行定性或半定量检测。检测时间大约为15～30分钟，仍属于较长的检测周期。此外，对现场检测人员的操作水平和专业性也提出了很高的要求。

两类方法均属于破坏性检测，即检测时需要对农产品进行打碎、溶解、萃取等一系列前处理步骤，十分繁杂，耗时较长，同样对技术人员的操作水平提出了较高要求。

此外，为了进一步的在保证检测的准确性的基础上提高检测的简便性，已经报道了大量使用分子印迹光子晶体膜(MIP)进行特定物质检测的方法。

引用文献1公开了一种基于光子晶体分子印迹水凝胶对香兰素的测定方法，首先在普通玻璃片上制备二氧化硅光子晶体，将香兰素、甲基丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈溶解在甲醇中作为分子印迹前驱液。将前驱液渗透到有机玻璃和光子晶体之间，紫外聚合。氢氟酸除去二氧化硅，甲醇浸泡除去香兰素。在有机玻璃上形成了光子晶体分子印迹水凝胶。然后将该水凝胶浸泡于含有一定浓度的目标分子的溶液中进行检测。光子晶体分子印迹水凝胶对痕量香兰素具有响应速度快，选择性高，灵敏度高，抗干扰能力强等优点。

引用文献2公开了一种基于综合应用分子印迹、光子晶体、溶胶/凝胶等纳米制备技术，构建了一种分子、纳米和微米层次上具有自表达特性的分子印迹水凝胶分散体系，在常温下将光子晶体水凝胶墨水涂覆在待检测区域，随着印迹分子溶于溶剂，光子晶体水凝胶微球的光子带隙发生红移，颜色发生改变，即可证明待检测区域具有该水凝胶微球可检测的物质，该种微球可以应用于违禁农药、毒素和重金属量子点纳米粒子的检测。

引用文献3涉及一种快速检测三聚氰胺的分子印迹光子晶体水凝胶膜，属于材料化学和分析检测领域。本发明利用光子晶体与分子印迹技术相结合，制备了具有三维有序排列大孔结构的对三聚氰胺分子特异性识别的分子印迹光子晶体凝胶膜。随着三聚氰胺的含量变化，布拉格衍射波长会随之红移，肉眼可分辨出颜色变化，根据该印迹光子晶体凝胶膜对目标分子的光谱响应变化，可实现对三聚氰胺的快速检测。

引用文献4涉及了一种分子印迹光子晶体检测卡及其应用，将分子印迹预聚液灌入光子晶体模板，聚合后洗去模板分子即得分子印迹光子晶体检测卡。本发明涉及的分子印迹光子晶体农药残留速测卡对目标农药分子具有特异选择性，能够在复杂测试环境下避免其他农药分子的干扰；其表面结构色能够响应外界刺激，具有裸眼可视性，通过和标准颜色卡对照，可以快速得到待测物中灭多威的含量。

尽管以上参考文献利用了对特定分子具有吸附作用的分子印迹光子晶体膜对农残分子进行了吸附，但检测方法仍然局限于使用上述MIP膜对含有农残化合物的溶液进行检测，而获得这样的溶液仍然需要额外的前处理，例如对农产品农残的收集步骤。

因此，可以看出，本领域中对于采用更为简便、快速、稳定的农产品农残检测方法仍然有进一步提高的余地，尤其地，引用文献4虽然提出了检测卡的使用，但其仍然局限于颜色的比对，不能说是完全定量的分析方法。

引用文献

引用文献1：CN103499548A

引用文献2：CN107490576A

引用文献3：CN108003374A

引用文献4：CN107664637A

发明内容

发明要解决的问题

本发明所要解决的主要技术问题在于针对目前现有检测农产品农残过程复杂的现状，提供一种快速、稳定的检测农产品农残的方法，所述方法具有使用方便、检出限低以及无损检测的优点。

进一步，本发明也提供了一种包括上述方法的农产品检测方法。

进一步，本发明还提供了用于上述检测方法的检测用层叠体。

用于解决问题的方案

经过本发明人潜心研究，发现通过以下技术方案能够解决上述技术问题：

[1].本发明首先提供了一种农产品农残快速检测方法，所述方法包括：

标准曲线制备

测定n个吸附不同量的农残化合物的分子印迹光子晶体膜的吸收峰，并记录这些吸收峰相比于空白的分子印迹光子晶体膜的吸收峰的变化量，所述n≥3，

建立所述变化量与所述不同浓度的线性关系曲线，得到标准曲线；

待测农残取样

使用分子印迹光子晶体膜与待测农产品规定区域表面接触，得到吸收了农残化合物的分子印迹光子晶体膜；

农残检测

使用便携式光谱仪收集所述吸收了农残化合物的分子印迹光子晶体膜的吸收光谱，并根据其相比于空白的分子印迹光子晶体膜的吸收峰的变化量与所述标准曲线进行对比。

[2].根据[1]所述的方法，在标准曲线制备中，测定n个经过含有不同浓度的农残化合物水溶液浸渍过的分子印迹光子晶体膜的吸收峰，并记录这些吸收峰相比于空白的分子印迹光子晶体膜的吸收峰的变化量，所述不同浓度的浓度范围为10^-2ppb～10²ppm。

[3].根据[1]或[2]所述的方法，在标准曲线制备中，所述变化量为吸收峰峰值位置或峰值强度的变化量。

[4].根据[1]～[3]任一项所述的方法，在标准曲线制备中，所述变化量与所述不同浓度的线性关系曲线通过非线性数据拟合而得到。

[5].根据[1]～[4]任一项所述的方法，在待测农残取样中，所述接触，为使用所述分子印迹光子晶体膜擦拭所述农产品规定区域表面。

[6].根据[1]～[5]任一项所述的方法，在待测农残取样中，所述规定区域为所述待测农产品表面的全部区域或任意占比区域。

[7].根据[1]～[6]任一项所述的方法，所述农残化合物为选自含磷或含氮化合物，并且所述农残化合物为针对所述分子印迹光子晶体膜的印迹化合物。

[8].进一步本发明也提供了一种农产品检测方法，所述方法包括根据[1]～[7]任一项所述的方法。

[9].根据[8]所述的方法，其特征在于，所述农产品包括水果、蔬菜的一种或多种。

[10].进一步，本发明还提供了一种用于农产品农残检测用层叠体，所述层叠体包括：

检测层，

所述检测层包括基膜层以及形成于基膜层上的分子印迹光子晶体膜层(MIP层)；

区域控制层，

所述区域控制层层叠于所述检测层之上，并且在与MIP层重叠区域具有镂空区域，所述镂空区域面积大于MIP层的面积；

以及任选的可剥离层，所述可剥离层层叠于所述区域控制层之上，并且至少全部覆盖所述镂空区域。

[11].根据[10]所述的层叠体，所述基膜层具有弹性。

[12].根据[10]或[11]所述的层叠体，所述MIP层形成于所述基膜层的中心部位，且在MIP层周围以外处仍为没有被MIP覆盖的基膜层；所述MIP层形状选自矩形、圆形、椭圆形或正方形。

[13].根据[10]～[12]任一项所述的层叠体，其特征在于，所述检测层与所述区域控制层在重叠区域至少部分地粘合。

发明的效果

本发明所提供的农产品农残的检测方法具有如下优点：

1.农残取样方法简便，仅需要将分子印迹光子晶体膜与农产品表面接触(擦拭)以吸附特定农残化合物分子，而无需像现有技术一样将农产品经过前处理以得到含有农残的溶液体系，是一种快速、无损检测方法；

2.由于使用分子印迹光子晶体膜，因此使得整个检测过程的准确度较高，并且不易受到农产品表面残留的其他成分的干扰，并且具有较高水平的检出限；

3.本发明所提供的检测方法，整个过程快速简单，不需要特定的大型检测仪器，具有快速简易、成本低廉的特点；

4.另外，本发明所提供的检测方法不仅可以进行定性检测，也可以用于定量检测，并且可以具有多通道扩展的简便性。

5.本发明提供了适用于上述农产品农残检测用层叠体，该层叠体可以在农产品表面规定区域(例如单位区域内取样)，为快速测定农残提供了简便方法。

附图说明

图1：本发明的一个检测用层叠体的实例

具体实施方式

以下将对本发明所述的检测农产品农残的方法进行详细说明。需要说明的是，除非特殊声明，本发明所使用的单位名称均为本领域通用的国际单位名称。此外，本发明以下出现的数值的点值或者数值范围均应当理解为包括了工业上允许的误差。

<第一方面>

本发明的第一方面提供了一种农产品农残化合物快速检测方法。

农产品

本发明所述的农产品，没有特别的限制，可以是各种作为农产品的果实或是植物的茎或叶等，可以是水果、蔬菜等。

可以列举的水果包括但不限于：

属于蔷薇科的梨果，例如：苹果、沙果、海棠、野樱莓、枇杷、欧楂、山楂、梨(香梨、雪梨等)、温柏、蔷薇果、花楸等；核果，例如：杏、樱桃、桃(水蜜桃、油桃、蟠桃等)、李子、梅子(青梅)、西梅、白玉樱桃等；聚合核果，例如：黑莓、覆盆子、云莓、罗甘莓、白里叶莓等；瘦果，例如：草莓、菠萝莓等。

芸香科的柑果，例如：橘子、砂糖桔、橙子、柠檬、青柠、柚子、金桔、葡萄柚、香橼、佛手、指橙、黄皮果等。

葫芦科的瓠果，例如：哈密瓜、香瓜、白兰瓜、刺角瓜、金铃子(癞葡萄)等。

芭蕉科，例如：香蕉、大蕉、南洋红香蕉等。

以及不受限制的，其他科的枣、葡萄、提子、醋栗、黑醋栗、红醋栗、蓝莓、蔓越莓、越橘、乌饭果、芒果、猕猴桃(奇异果)、黄心猕猴桃、软枣猕猴桃(奇异莓)、红心猕猴桃、菠萝(凤梨)、杨梅、柿子、黑枣(君迁子)、黑柿、番木瓜、桑葚(桑椹)、无花果、菠萝蜜、构树果实、牛奶果、火龙果、黄龙果、红心火龙果、仙人掌果、荔枝、龙眼(桂圆)、红毛丹、榴莲、猴面包果(猴面包树的果实)、阳桃、三敛果、石榴、椰子、槟榔、海枣(椰枣)、蛇皮果、山竹、莲雾、嘉宝果、番石榴、菲油果、苏里南苦樱桃、西番莲(百香果/热情果/鸡蛋果)、牛油果(鳄梨)、番荔枝、牛心果(牛心番荔枝)、枸杞、香瓜茄(人参果)、灯笼果、圣女果(小番茄)、沙棘、牛奶子、余甘子、木奶果、罗望子(酸角果)等。

对于蔬菜，可以列举但不限于：

十字花科：包括萝卜、芜菁、白菜(含大白菜、白菜亚种)、甘蓝(含结球甘蓝、苤蓝、花椰菜、青花菜等变种)等。

伞形科：包括芹菜、胡萝卜、小茴香、芫荽等。

茄科：包括番茄、茄子、辣椒(含甜椒变种)等。

葫芦科：包括黄瓜、西葫芦、南瓜、笋瓜、冬瓜、丝瓜、瓠瓜、苦瓜、佛手瓜以及西瓜、甜瓜等。

豆科：包括菜豆(含矮生菜豆、蔓生菜豆变种蔬菜)、豇豆、豌豆、蚕豆、毛豆(即大豆)、扁豆、刀豆等。

百合科：包括韭菜、大葱、洋葱、大蒜、韭葱、金针菜(即黄花菜)、石刁柏(芦笋)、百合等。

菊科：包括莴苣(含结球莴苣、皱叶莴苣变种)、莴笋、茼蒿、牛蒡、菊芋、朝鲜蓟等。

藜科：包括菠菜、甜菜(含根甜菜、叶甜菜变种)等。

农残化合物

本发明所针对的农残化合物，没有特别限定，可以是农产品养殖、生产中使用的各种农药、杀虫剂或违禁添加的其他有害化合物等。

不受限制的，这些农残化合物可以包括：三氟氯氰菊酯、氟氯氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、甲氰菊酯、除虫脲、杀螟硫磷、倍硫磷、克螨特、百菌清、艾氏剂、氟氰戊菊酯、水胺硫磷、除虫脲、杀螟松、马拉硫磷、杀扑磷、杀螟硫磷、二嗪磷、咪酰胺、磷胺、甲胺磷、甲拌磷、克百威、涕灭威、对硫磷、毒死蜱、水胺硫磷、L-Dopa、D-Dopa、四环素、氯霉素、麻黄碱、伪麻黄碱、阿特拉津、河鲀毒素、甲基膦酸、乙基膦酸、氨甲基膦酸、氯吡脲、伊维菌素或啶虫眯、乐果、敌百虫、甲萘威、抗蚜威、克百威、西维因、残杀威或杀螟丹等这些组分或者组分中的主要活性成分。

分子印迹光子晶体膜

本发明的整体思路是基于具有光学响应的(本案为分子印迹光子晶体膜)受体材料，利用便携式量子点光谱检测设备，有针对性的对农药残留进行快速简便无损的检测。

首先，具有光学响应的受体材料，本案为分子印迹光子晶体膜(MIP)。

本发明中，这些分子印迹的光子晶体膜的制备方法，本发明没有特别的限定，可以使用本领域中现有的各种MIP的制备方法。在本发明一些具体的实施方案中，对于MIP膜的制备可以采用如下方法：

光子晶体膜的制备，其可以使用自组装的方法形成二氧化硅光子晶体膜，例如，可以制备含有二氧化硅颗粒的分散体或者胶体，利用溶液或分散液的蒸发，将二氧化硅颗粒自组装形成光子晶体模板。对于二氧化硅颗粒的粒径，没有特别的限定，通常从形成光子晶体品质的角度考虑，二氧化硅颗粒具有100～500nm的平均粒径，在一些优选的实施方案中，二氧化硅颗粒具有200～400nm的平均粒径。

对于用于形成分散体或胶体的连续相，可以为水或者有机溶剂。作为优选的，有机溶剂可以为水性有机溶剂，典型地，可以使用乙醇等醇类溶剂。

另外，对于二氧化硅颗粒的制备方法，没有特别的限定，可以使用本领域通常的方法，例如使用各种硅酸盐或硅酸酯进行水解而得到。

在本发明优选的实施方案中，上述光子晶体膜可以形成于基膜层上，所述基膜层的材质没有特别的限定，可以使用聚丙烯酸酯类、聚烯烃类、聚碳酸酯或聚酯类等树脂。这些树脂膜具有高的光透过率，以及具有平坦的表面，并且，在另外一些实施方案中，这些树脂膜还可以具有一定的弹性。

在得到了上述光子晶体模板后，将含有目标分子的分子印迹可聚合组合物注入到所述光子晶体模板中。对于目标分子(也称为模板分子)，可以为上文所述的各种农残化合物分子。

所述分子印迹可聚合组合物，优选为液态组合物，除了包含上述模板分子之外，还可以包括可聚合单体、引发剂、交联剂、溶剂等。对于可聚合单体，不受限制的，可以使用各种具有不饱和双键的单体，可列举的为：甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、4-乙烯基咪唑、乙烯吡咯烷酮的一种或多种。在本发明进一步优选的实施方案中，可聚合单体优选为(甲基)丙烯酸类单体。对于引发剂，可以选自光引发剂或者热引发剂，例如可以使用偶氮类引发剂、苯甲酮类引发剂、过氧化物或过硫酸盐中的一种或多种，典型的可以使用偶氮二异丁腈、二苯甲酮、过硫酸钾、过硫酸铵等中的一种或多种。对于交联剂，可以使用多官能团单体，例如具有两个或两个以上不饱和双键的丙烯酸(酯)类单体。对于溶剂，没有特别的限制，可以根据实际情况使用或者不使用，通常选自本领域常用的各种聚合反应的溶剂即可。

在得到所述分子印迹可聚合组合物后，可以使用本领域通常的方法将其注入到上述的光子晶体膜中，然后再在光或热的外界条件下引发聚合，得到含有印迹分子的分子印迹光子晶体膜。

得到上述含有印迹分子的膜后，可以通过刻蚀处理将其中的二氧化硅模板以及模板分子清除或洗脱。不受限制的，这样的刻蚀用组合物可以是含有氢氟酸的各种液体，在本发明一些优选的实施方案中，将含有印迹分子的分子印迹光子晶体膜浸渍于含有氢氟酸的溶液中，当二氧化硅模板溶解或脱落后，再将剩余的膜使用甲醇溶液浸泡或使用甲醇冲洗，去除模板分子。

经过上述处理后，进而进行干燥以得到最终的分子印迹光子晶体膜。本发明中，分子印迹技术为快速检测提供了必要的准确性与灵敏度；光子晶体的规则微纳结构为快速检测提供了光学响应的材料基础。

标准曲线

本发明中，标准曲线用来和实时检测的结果进行对比，以确定农残的含量。

本发明中，标准曲线的制备基于如下理论，分子印迹光子晶体膜具有特定的光响应性。此外，相对于空白的分子印迹光子晶体膜(又称白膜)，已经与农残化合物接触的分子印迹光子晶体膜的光响应性将发生变化，并且这种变化随着农残化合物在分子印迹光子晶体膜上存在的量的变化而变化。通常情况下，这种变化体现在光谱吸收峰的峰值位置或峰值强度上。

在本发明具体的实施方案中，首先检测所述白膜的光谱吸收特征。在一些优选的实施方案中，本发明所述的白膜在紫外-可见光范围内具有特征吸收峰，记录此峰的峰值位置或峰值强度。

另一方面，测定n个吸附不同量的农残化合物的分子印迹光子晶体膜的吸收峰，并记录这些吸收峰相比于空白的分子印迹光子晶体膜的吸收峰的变化量，所述n≥3，优选n为5-20，进一步优选为8-15。

建立所述变化量与所述不同浓度的线性关系曲线，得到标准曲线。

在本发明一些具体的实施方案中，配置含有不同浓度的农残化合物的水溶液作为标准溶液，所述农残化合物与分子印迹光子膜的模板分子相同。将上述水溶液以足以浸渍所述分子印迹光子膜的方式置于容器中，在本发明一些优选的实施方案中，这些水溶液具有相同的体积。

对于上述标准溶液中农残化合物的浓度范围，可以为10^-2ppb～10²ppm。

在本发明一些优选的实施方案中，准备得到n个标准溶液。其中，n≥3，优选n为5-20，进一步优选为8-15。

进一步，将n个体积相同的白膜浸渍入上述含有不同浓度农残化合物水溶液的容器中，需要说明的是，考虑到白膜的厚度基本相同，因此，上述体积相同在一些实施方案中可以基本通过使用相同面积的膜来实现。

这些浸渍后的n个白膜充分吸收了水溶液中的农残化合物后，取出，在必要的情况下进行干燥。由于上述水溶液中的农残化合物的含量是微量的，白膜中所能够吸附的农残化合物的量被视为远高于溶液中农残化合物的量。因此，充分吸收后，可以视为水溶液中的农残化合物基本均吸附于上述白膜当中。

因此，通过对白膜的浸渍，得到了n个经过不同浓度的农残化合物水溶液浸渍过的分子印迹光子晶体膜(吸附膜)。

对上述吸附膜的光谱吸收特征进行检测，这些吸附膜在紫外-可见光范围内具有特征吸收峰，记录此峰的位置或峰强。由于不同吸附膜上吸附的农残化合物量是不同的，因此，得到的n个吸收峰的位置或峰强也不同。

具体而言，以吸收峰峰值位置变化为例。白膜的吸收峰峰值位置设为A0，则n个吸附膜的吸收峰峰值位置设为A1、A2….An。由于吸附膜上的农残化合物含量不同，因此，也造成了吸收峰峰值位置与白膜相比，具有不同的变化，通常情况下，吸附的农残化合物量越多，则该吸附膜相对于白膜的吸收峰的位置变化越大。

将吸收峰的峰值位置变化设为则：

…..

在得到上述后，将这些数值与吸附膜中农残化合物的含量建立曲线关系。在本发明的一些实施方案中，所述曲线关系以横坐标、纵坐标的二维坐标进行表示。所述横坐标可以是每个吸附膜所对应的上述含有农残化合物水溶液中农残化合物的浓度，或者，由于可以简便的确定上述含有农残化合物的水溶液的体积和浓度，因此，在优选的实施方案中，横坐标可以直接为吸附膜所吸附的农残化合物的绝对量。对于纵坐标，可以设置为相对于白膜，吸附膜的吸收峰的位移量，例如是0～100nm的位移范围。

在建立了二维坐标图以后，通过数学拟合方法，将坐标图上的点进行非线性拟合，对于拟合方法没有特别的限定，可以使用Matlab，OriginLab等软件进行，最终得到标准曲线图。

另外，在以记录吸收峰的强度变化为基础的标准曲线的制备中，也是遵从上述的方法得到标准曲线图。

进一步，对于上述标准曲线的制备中，可以替代的简便方法也可以为使用确定体积的标准溶液滴加到白膜中，以制备与不同浓度/含量的标准溶液接触的吸附膜，经过干燥等处理后，测定吸收峰特征，并参照如上方法进行比对和制备标准曲线。

待测农残取样

根据本发明的方法，允许采用相比于现有技术更为简便的取样方法。即，直接使用空白的分子印迹光子晶体膜与待测农产品的表面进行接触，以获得与分子印迹光子晶体膜匹配的农残化合物。

不受限制的，可以使用具有一定体积的上述空白的分子印迹光子晶体膜擦拭或反复擦拭所述农产品的表面的规定区域，以尽量将该规定区域内存在的农残化合物全部吸附到分子印迹光子晶体膜中。对于规定区域，可以是该农产品(可能与农残化合物接触)的全部表面，或者任意百分比表面，例如50％，20％或10％表面等。

农残检测

将吸附了农残化合物的分子印迹光子晶体膜使用便携式光谱仪进行检测，以得到该膜的吸收峰特征，将该吸收峰与白膜的吸收峰特征进行对比，确定吸收峰的变化量(峰值位置或峰值强度的变化量)，进而根据上述标准曲线的对比，可以得到上述规定区域内所残留的农残化合物的量。

在本发明一些优选的实施方案中，所述便携式光谱仪可以使用便携式量子点光谱仪。

在本发明的一些具体实施方案中，可以通过该规定区域内所残留的农残化合物的量直接推算出整个农产品所残留的农残化合物的含量，进而可以直接计算整个农产品的农残含量或程度。

可见，本发明在第一方面所提供的农产品农残快速检测方法中，无需前处理的复杂步骤如粉碎、萃取、纯化、点样等，真正实现快捷的现场检测。制备与使用成本低廉。

<第二方面>

本发明的第二方面中，进一步也提供了一种农产品检测方法，其包括上述本发明第一方面所提供的农产品农残的快速检测方法。

本发明中，可以使用任意方式对上述快速检测方法进行扩展，例如，可以同时使用两种或多种分子印迹光子晶体膜对不同种农残进行检测，也可以配合本领域已知的其他检测方法进行检测。

本发明的检测方法可以提供对于浓度为10^-2ppb～10²ppm范围内的农残化合物的检测。对于检测精确度，虽然与大多数检测一样，随着农残化合物的浓度的降低检测误差有增高的趋势，但本发明仍然在整个检测范围内，提供5％以下的低的检测误差，例如3％以下，1％以下的检测误差。

<第三方面>

本发明的第三方面中，提供了一种用于<第一方面>和/或<第二方面>农产品农残检测的检测工具。所述检测工具可以是一种具有多层结构的层叠体，优选为片状层叠体。

所述层叠体包括检测层、区域控制层和任选的可剥离保护层。

所述检测层包括基膜层、以及形成于基膜层上的分子印迹光子晶体层。对于基膜层，没有特别限制，可以为在形成分子印迹光子晶体时使用的基膜。与前文所述相同，所述基膜可以由树脂组合物形成，优选的，所述树脂组合物基于聚丙烯酸酯类、聚烯烃类、聚酯或聚碳酸酯类树脂。并且，任选的，在任意需要的情况下，可以使用各种添加剂，例如抗氧化剂、抗静电剂、防雾剂、增塑剂、增强填料等。重要的是，本发明第三方面的所述基膜具有高的光透过率，优选的，基膜的光透过率为90％以上，更优选的光透过率为93％以上，进一步优选的光透过率为96％以上。另外，从使用便利的角度出发，优选基膜具有一定的弹性。对于所述弹性的获得，没有特别的限制，通常可以通过在形成所述基膜的树脂组合物中添加弹性体而得到。

对于形成于基膜层之上的分子印迹光子晶体层，没有特别的限定，可以采用上述本发明第一方面所述的方法而得到分子印迹光子晶体层。本发明中，分子印迹光子晶体层的面积要小于所述基膜层。在本发明一些优选的实施方案中，MIP层形成于或者被置于基膜层的中心部位，即，MIP层的四周或周围以外处仍然存在没有被MIP层覆盖的基膜层。

对于MIP层的面积和形状，没有特别的限定，但从生产或使用简便性的角度考虑，MIP层的面积可以为0.5～5cm²，优选为0.8～1.5cm²，在另外一些实施方案中，MIP层可以为矩形、圆形、椭圆形或正方形形状，优选的，可以为圆形或正方形。MIP层外缘与基膜层的边缘的最小距离为：1cm以上，优选的为2cm以上；6cm以下，优选为5cm以下。

对于区域控制层可以为一个膜层，其作用为限制MIP层与待测农产品表面接触的区域的面积。在一些具体的实施方案中，区域控制层的材质可以与所述检测层中的基膜层的材质相同或不同，由基于聚丙烯酸酯类、聚烯烃类、聚酯类或聚碳酸酯类树脂组合物而形成。在另一些实施方案中，区域控制层具有与所述检测层中的基膜层外形基本上相同的大小和形状，并且，在与MIP层重叠的区域，具有镂空区域，镂空区域面积大于所述MIP层的面积。在一些具体实施方案中，所述镂空区域面积可以为1～10cm²，优选为1～5cm²。在更优选的实施方案中，为了取样以及后续计算方便，可以将上述镂空区域面积控制为整数(cm²)面积，例如，可以为1cm²、2cm²、3cm²、4cm²等。

将区域控制层层叠于检测层之上，露出MIP层。并且，在一些具体实施方案中，区域控制层与检测层重叠区域至少部分地粘合。所述粘合所使用的手段没有特别的限制，可以使用本领域任意的粘合方式，典型的，可以借助粘合剂进行粘合。对粘合剂类型也没有特别限定，可以使用本领域通常使用的热敏粘合剂或压敏粘合剂。

任选地，在区域控制层之上可以附加可剥离层，以对MIP层进行保护，防止生产、运输或者使用前的意外污染，因此，所述可剥离层的面积至少大于区域控制层的镂空区域面积，并完全能够覆盖区域控制层的镂空区域。对于可剥离层的材质没有特别限定，可以使用通常的用于可再剥离类型的树脂薄片或纸薄片等的常规材料形成。在一些优选的实施方案中，可剥离层与区域控制层在区域控制层的非镂空区域进行粘合，任选的，可以通过粘合剂进行粘合。

当使用上述检测用层叠体时，首先去除可剥离层，然后利用区域控制层上的粘合剂将层叠体剩余部分粘贴于待测农产品表面，使得检测层之上的MIP层与农产品表面区域接触。滑动与MIP层对应的检测层部分，使得MIP层在区域控制层的区域里对目标农残化合物进行取样。取样完毕后，从农产品表面剥离层叠体。后续对层叠体的MIP层的光学吸收特性进行检测。

图1中，示出了本发明检测用层叠体的一种具体方案，其中A表示检测层的基膜层，B表示检测层的MIP层，C表示检测层与区域控制层的粘合区域，D表示区域控制层，E表示区域控制层上的镂空区域，且E区域面积大于B区域面积。D层之上的可剥离层没有示出，但该可剥离层可以通过粘合剂与D层重叠并至少全部遮盖住E区域。

通过上述检测用层叠体的使用，借助于具有可控或定量面积的镂空区域可以方便的对农产品定量的进行取样，并且最终简便的推算出整个农产品表面所残留的农残化合物的量。

实施例

为了使本技术领域的技术人员能够更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例，进一步阐述本发明。但应当理解的是，所述实施例仅是本发明的具体方案，不应将其理解为对本发明的限制。实施例中的百分数，如果没有特殊规定，则为质量百分数。在实施例和比较例中的诸特性，均是按以下方法测定的。

制备针对阿特拉津的分子印迹光子晶体膜

玻片的预处理(羟基化)：将载玻片裁成约50mm宽的长条，用“H₂O₂：H₂SO₄＝3：7(v)”的混合溶液浸泡12h以上；用甲醇清洗并用氮气吹干(需要十分干净)，备用。

光子晶体的制备：购买20nm粒径的二氧化硅微球溶液，测量表征其固含量的具体数值；取适量体积，以8000rpm/15min将微球沉出并除去上清液水，加入乙醇并超声使其分散均匀，配制成固含量为2％的二氧化硅微球的乙醇溶液。将所得乙醇溶液分装在20mL玻璃瓶中，将预处理后的玻片以约75°的角度斜插入溶液，置入真空烘箱中，30℃下静置3-5天，等待乙醇挥发；待乙醇挥发速度降到很慢时，取出玻片，用乙醇缓慢淋洗，自然晾干(朝上面为正面)，备用。

膜片的制备：取带有光子晶体的玻片，按照光子晶体的面积剪裁PMMA膜(稍稍长出2mm即可)，并将PMMA膜覆盖在玻片正面，将无光子晶体的空白玻片部分裁除，小夹子夹好其两端(尽量相同高度可使玻片水平放置)；取配制好的MMA溶液，用注射器注入竖直放置的PMMA膜与玻片间的光子晶体层，竖直静置2-3min后水平放置，365nm紫外光引发2h后静置过夜使膜充分聚合。

玻片刻蚀：取上述聚合完全的材料器件，将不同类别置于不同的塑料培养皿中，加入5％的HF溶液浸泡，室温搅拌，至其PMMA膜与玻片分离开。洗脱：配制“乙酸：甲醇(v)＝1：9”的混合溶液；取上述所得PMMA膜片，置于玻璃培养皿，将乙酸/甲醇溶液滴加在膜片表面浸润，隔10min更换洗脱液，直至洗脱液中不出现阿特拉津的吸收峰(约250nm)；用磷酸钠缓冲液(pH＝7)冲洗后用无尘纸吸除残留的液体，测紫外吸收峰(即“after elution”)。

标准曲线

取pH＝7的PBS缓冲液，配制10种不同浓度的阿特拉津溶液；将溶液滴加在光子晶体印迹膜表面，静置1min后用无尘纸从印迹膜边缘将表面剩余的液体吸除，测试滴加阿特拉津溶液前后光子晶体印迹膜的紫外吸收峰峰值位置变化，根据所得结果做出通过matlab进行数学拟合的标准曲线。标准曲线被记录在便携式量子点光谱仪数据库中，以供检测使用。

待测农残的取样与检测

直接使用空白的分子印迹光子晶体膜与一个苹果的1/4表面进行擦拭，使得苹果取样区域表面可能含有的阿特拉津分子充分的被吸附在分子印迹光子晶体膜中。

将吸附了阿特拉津的分子印迹光子晶体膜使用便携式量子点光谱仪进行检测，以得到该膜的吸收峰特征，将该吸收峰与白膜的吸收峰特征进行对比，确定吸收峰的变化量，再根据与内存的上述相应标准曲线的对比，可以得到阿特拉津分子残留在苹果取样区域内的量，进而计算出残留于整个苹果表面的阿特拉津分子的量或浓度。

结果验证

取与上述经过本发明检测方法中使用的待测苹果相同批次、大小基本相同的另外的20个苹果，采用高效液相色谱-质谱联用的测试方法，检测每个苹果的阿特拉津残留量，并转换为浓度，作为真浓度。

将检测浓度与真浓度进行比较，本发明的检测方法的误差为2％以下。

产业上的可利用性

本发明所述的方法和层叠体可以用于农产品表面农残的快速检测。

Claims (11)

1.一种农产品农残快速检测方法，其特征在于，所述方法包括：

标准曲线制备

测定n个吸附不同量的农残化合物的分子印迹光子晶体膜的吸收峰，并记录这些吸收峰相比于空白的分子印迹光子晶体膜的吸收峰的变化量，所述n≥3，

建立所述变化量与所述不同浓度的线性关系曲线，得到标准曲线；

待测农残取样

使用分子印迹光子晶体膜与待测农产品规定区域表面接触，得到吸收了农残化合物的分子印迹光子晶体膜；

农残检测

使用便携式光谱仪收集所述吸收了农残化合物的分子印迹光子晶体膜的吸收光谱，并根据其相比于空白的分子印迹光子晶体膜的吸收峰的变化量与所述标准曲线进行对比，

在所述标准曲线制备中，测定n个经过含有不同浓度的农残化合物水溶液浸渍过的分子印迹光子晶体膜的吸收峰，并记录这些吸收峰相比于空白的分子印迹光子晶体膜的吸收峰的变化量，所述不同浓度的浓度范围为10^-2ppb~10²ppm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在标准曲线制备中，所述变化量为吸收峰峰值位置或峰值强度的变化量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在标准曲线制备中，所述变化量与所述不同浓度的线性关系曲线通过非线性数据拟合而得到。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在待测农残取样中，所述接触，为使用所述分子印迹光子晶体膜擦拭所述农产品规定区域表面。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在待测农残取样中，所述规定区域为所述待测农产品表面的全部区域或任意占比区域。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述农残化合物为选自含磷或含氮化合物，并且所述农残化合物为针对所述分子印迹光子晶体膜的印迹化合物。

7.一种农产品检测方法，其特征在于，所述方法包括权利要求1~6任一项所述的方法。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述农产品包括水果、蔬菜的一种或多种。

9.一种用于农产品农残检测用层叠体，其特征在于，所述层叠体包括：

检测层，

所述检测层包括基膜层以及形成于基膜层上的分子印迹光子晶体膜层；

区域控制层，

所述区域控制层层叠于所述检测层之上，并且在与分子印迹光子晶体膜层重叠区域具有镂空区域，所述镂空区域面积大于分子印迹光子晶体膜层的面积；

以及任选的可剥离层，所述可剥离层层叠于所述区域控制层之上，并且至少全部覆盖所述镂空区域，

所述基膜层具有弹性，

所述用于农产品农残检测用层叠体在使用时，将所述分子印迹光子晶体膜层与待测农产品规定区域表面接触。

10.根据权利要求9所述的层叠体，其特征在于，所述分子印迹光子晶体膜层形成于所述基膜层的中心部位，且在分子印迹光子晶体膜层周围以外处仍为没有被分子印迹光子晶体膜层覆盖的基膜层；所述分子印迹光子晶体膜层形状选自矩形、圆形、椭圆形或正方形。

11.根据权利要求9或10所述的层叠体，其特征在于，所述检测层与所述区域控制层在重叠区域至少部分地粘合。

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