林云燕，黃 海

（廣西壯族自治區(qū)產品質量檢驗研究院，廣西南寧 530222）

隨著時代的發(fā)展，農產品安全監(jiān)管工作日益受到重視和關注，各種新的檢測技術在農產品安全監(jiān)管中得到了很好的應用。自SPR 生物傳感技術應用在農產品安全檢測方面后[1-2]，其所具備的高靈敏度、操作簡單、檢測周期短、樣本量小、檢測成本低等優(yōu)點使得檢測精準度及效能得以大幅提升。

1 SPR 生物傳感技術應用概述

SPR 生物傳感技術即表面等離子體共振生物傳感技術，該技術應用在農產品快速檢測方面的設備主要是由棱鏡、光源、金膜以及生物分子識別膜等部分構成。實施檢測時，入射光以一定的角度入射到棱鏡，在棱鏡與金屬膜之間的界面發(fā)生反射及折射，當入射角θ 大于臨界角θc的時候，光線就會被全部反射，當入射光與金屬膜表面的等離子波（Surface Plasmon Wave，SPW）二者波向量匹配時，光線就會耦合進入金屬膜，引起金屬膜中自由電子產生共振，即表面等離子體共振（Surface Plasmon Resonance，SPR），如圖1所示。

圖1 SPR 生物傳感技術在樣品檢測中的應用機理

SPR 生物傳感器具有高度的敏感性，并且能夠自主完成信號檢測工作，其具體處理流程為被檢測樣品表面的生物分子之間會形成相互作用導致表面等離子體共振生物傳感器出現(xiàn)折射率的變化，折射率所產生的變化會被傳感器的金膜表面捕捉，并且與樣品表面所反射的光強度進行對比，內置的光電探測器能夠對單個光電信號的變化狀況進行持續(xù)地監(jiān)測記錄，以此來對被檢測樣品的濃度進行分析。

2 農產品安全檢測中SPR 生物傳感技術的應用

2.1 農產品中農藥殘留的檢測

目前農藥在農業(yè)中的應用非常廣泛，可以有效減少病蟲害的發(fā)生，提高糧食的產量。但長期施用農藥，會對土壤、水體等周圍的自然生態(tài)環(huán)境產生無法挽回的污染，而農藥殘留則會通過農產品對人體健康產生危害[3]。農產品中的農藥殘留物主要包含有機磷、有機氯、有機氮等。在國家強制性標準《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》（GB 2763—2021）[4]中嚴格限定了共計564 種農藥的殘留量。由于農藥殘留物的分子量小，易于汽化，熱穩(wěn)定性高，傳統(tǒng)的測定方法難以確保準確率，且操作過程也非常復雜煩瑣。而SPR 生物傳感技術具有靈敏度較高的特點，因此非常適合進行高精度的農藥殘留物檢測。SHIRO[5]等使用表面等離子體共振（SPR）免疫傳感器同時檢測了6 種農藥，即嘧菌酯、啶酰菌胺、蟲螨腈、抑霉唑、異惡唑磷和烯啶蟲胺。嘧菌酯的工作范圍為3.5～19.0 ng·mL-1，啶酰菌胺為4.5～50.0 ng·mL-1，蟲螨腈為2.5～25.0 ng·mL-1，抑霉唑為5.5～50.0 ng·mL-1，異惡唑磷為3.5～50.0 ng·mL-1，烯啶蟲胺為8.5～110.0 ng·mL-1。番茄樣品中的回收率顯示嘧菌酯為104%～116%，啶酰菌胺為94%～101%，蟲螨腈為90%～112%，抑霉唑為96%～106%，異惡唑磷為107%～119%，烯啶蟲胺為104%～109%。與使用蔬菜樣品的液相色譜法（HPLC 或LC-MS/MS）的相關系數(shù)一致為0.91～0.99，無強偏差。這一SPR免疫傳感器具有很高的適用性，可用于蔬菜樣品中農藥殘留物的檢測分析。

2.2 農產品中非法添加物的檢測

屬于β2受體激動劑的克倫特羅和沙丁胺醇俗稱“瘦肉精”，在畜牧養(yǎng)殖業(yè)中經常被牟取利益的不法分子用作飼料添加劑。當動物體內殘留的β2受體激動劑通過食物鏈進入食用者體內后，會對食用者產生毒副作用而導致中毒現(xiàn)象。包括我國在內的全球多個國家已頒布了多部法律法規(guī)明令禁止將β2受體激動劑作為動物飼料添加劑。為加強農產品安全監(jiān)管，急需在現(xiàn)有的色譜法、常規(guī)酶聯(lián)免疫法基礎上建立更加快速、可靠的β2受體激動劑檢測方法。SPR 生物傳感技術在這一領域的大通量檢測中具有重要的應用價值。孫銘雪[6]研發(fā)了直接檢測牛尿中克倫特羅和沙丁胺醇的SPR 免疫傳感器法。經方法學驗證，克倫特羅和沙丁胺醇的標準曲線的線性范圍均在0.1～6.0 ng·mL-1，最低檢測限（LOD）分別為0.05 ng·mL-1和0.01 ng·mL-1。在1～5 ng·mL-1添加濃度范圍內，平均回收率分別為82.46%～98.60%和87.82%～91.67%。經采用UPLC-MS/MS 法進行方法比對結果良好。

2.3 農產品中的獸藥殘留檢測

全球不同的國家或組織為應對來自畜牧產品中抗生素耐藥菌株殘留的這一擔憂，紛紛制定了抗生素的最大殘留限量的相關標準。目前常用HPLC 和ELISA 法來檢測抗生素殘留，但其在現(xiàn)場快速檢測方面存在局限性?；赟PR 生物傳感技術所開發(fā)出的局部表面等離子體共振（Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR）傳感器具有靈敏、無標記、實時等特點，在現(xiàn)場快速檢測領域顯示出了巨大的潛力。WENQIAN 等[7]開發(fā)出一種LSPR 生物傳感方法，以聚多巴胺分子印跡聚合物（Polydopamine-Molecularly Imprinted Polymer，PDA-MIP）為識別元件，快速、靈敏和特異地檢測恩諾沙星（Enrofloxacin，ENRO）。該檢測可在20 min 內快速完成，檢測范圍為25～1 000 ng·mL-1，檢測限為61.1 ng·mL-1。所研制的LSPR/PDA-MIP 傳感器具有較高的靈敏度、特異性和穩(wěn)定性，可用于現(xiàn)場快速檢測ENRO 殘留。ZHANG[8]等采用聚乙烯吡咯烷酮殼包覆金納米粒子實現(xiàn)了硫酸新霉素的快速比色檢測。所提出的方法在0.01～10.00 μmol·L-1的寬線性范圍內對硫酸新霉素的測定顯示出優(yōu)異的性能，相關系數(shù)為0.99，檢測限為1 nmol·L-1。用三氯乙酸萃取并用熱氯仿處理后，羅非魚樣品中的硫酸新霉素得到了滿意的回收率。該方法具有靈敏度高、快速、特異性強、成本低、無需復雜的前處理程序等優(yōu)點。

2.4 農產品中的致病菌檢測

沙門氏菌是引發(fā)全球許多疾病的主要食源性病原體之一。BHANDARI 等[9]結合磁性納米顆粒（Magnetic Nanoparticles，MNP）開發(fā)出檢測生菜中的鼠傷寒沙門菌的SPR 方法。采用3 種不同的方法對SPR 檢測效果進行比對后發(fā)現(xiàn)連續(xù)兩步夾心法和預孵育一步夾心法的SPR 信號分別比直接法高7.5倍和14.0 倍。YU 等[10]成功地建立了一種新的、靈敏的沙門氏菌invA基因定量檢測方法。研究人員對傳感器芯片表面進行修飾，形成三明治結構。在最佳條件下，基于SPR 的DNA 傳感器顯示出0.2～10.0 nmol·L-1的線性范圍和0.200 nmol·L-1的合成目標序列的低檢測限。這一生物傳感器具有優(yōu)異的靈敏度和高穩(wěn)定性，使其成為沙門氏菌篩選的一種有前途的工具。

2.5 農產品中的重金屬檢測

通過將l-酪氨酸官能化銀納米顆粒（AgNPs）固定在聚對苯二甲酸乙二醇酯襯底上，AMIRJANI等[11]開發(fā)了一種可回收的光學納米傳感器，用于快速測定Pb2+離子。所制造的傳感器對于快速測定鉛離子顯示出了有希望的結果，檢測值的極限低至1 nmol·L-1（S/N＝3）。即使在連續(xù)運行3 次之后，傳感器仍能再現(xiàn)所獲得的結果，實際樣品中加標濃度的回收率在95%～103%，證明了這一光學檢測試劑盒的可回收性。

3 SPR 生物傳感技術在農產品安全檢測應用方面的前景展望

當前我國社會正處于高質量發(fā)展時期，人們的物質生活水平不斷提高，對農產品安全也越發(fā)關注，對農產品安全檢測提出了更高的要求。隨著相關技術的快速發(fā)展與應用，SPR 生物傳感技術所涉及的檢測方法、檢測設備的種類也越來越多，且檢測效率、精確度方面也有了較大的提升，SPR 生物傳感技術相較于傳統(tǒng)的農產品檢測方法有著極大的優(yōu)勢，在未來的農產品安全檢測方面必將得到更為廣泛的應用和推廣。