拟除虫菊酯类农药残留检测技术进展综述

作者及机构
本文由Dirong Goh、Ahmad Faizal Abdull Razis（通讯作者）等来自马来西亚博特拉大学（Universiti Putra Malaysia）多个研究所的学者合作完成，发表于2024年12月的开放获取期刊*Heliyon*（Volume 11, e41154）。

主题与背景
本文是一篇系统性综述，聚焦农业商品中拟除虫菊酯类农药（pyrethroids）残留检测技术的进展。拟除虫菊酯因其高效杀虫性被广泛用于农作物保护，但其潜在的健康与环境风险（如对水生生物的影响和人体生物蓄积性）亟需可靠的检测方法以保障食品安全。文章对比了传统分析技术与新兴传感技术的优劣，旨在为研究者和从业者提供方法选择的参考依据。

主要观点与论据

1. 传统分析技术的应用与局限

观点：气相色谱（GC, gas chromatography）、液相色谱（LC, liquid chromatography）、超临界流体色谱（SFC, supercritical fluid chromatography）和胶束电动毛细管色谱（MECC, micellar electrokinetic capillary chromatography）是当前拟除虫菊酯检测的主流技术，但各有适用场景和局限性。
论据：
- GC：适用于挥发性拟除虫菊酯（如氯氟氰菊酯、溴氰菊酯），常联用电子捕获检测器（ECD）或质谱（MS），灵敏度高（LOD可达0.01 μg/kg），但需复杂前处理（如QuEChERS法）。
- LC：反相色谱（RP-LC）对极性较低的拟除虫菊酯分离效果佳，但紫外检测易受基质干扰。通过衍生化（如转化为3-苯氧基苯甲酸）可提升灵敏度。
- SFC：以超临界CO₂为流动相，兼具GC和LC的优势，尤其适合手性异构体分离（如λ-氯氟氰菊酯），且溶剂消耗少。
- MECC：通过胶束增溶实现高效分离，但灵敏度较低，需结合富集技术（如毛细管头空间微萃取）。

局限性：传统方法依赖大型仪器，难以满足现场快速检测需求。

2. 酶联免疫吸附试验（ELISA）的优化与转化

观点：ELISA作为常规免疫分析法，通过单克隆抗体（mAbs）实现高特异性检测，但需向便携式免疫层析试纸条（LFIA）转化以适配现场应用。
论据：
- Huang等开发的抗氯氰菊酯mAbs，其间接竞争ELISA（ic-ELISA）的IC50为2.49 ng/mL，而基于同一抗体的胶体金试纸条（LFIA）可实现0.3 μg/mL的视觉检测限。
- 小分子农药（如拟除虫菊酯）的抗体开发难度高，需设计特殊半抗原（如Xu等合成的芬普尼酯免疫原）。

3. 光学传感技术的创新突破

观点：荧光（FL）、表面增强拉曼光谱（SERS）等光学方法因高灵敏度和便携性成为新兴趋势。
论据：
- 荧光探针：
- 分子印迹聚合物（MIPs）与量子点（QDs）结合，如镧系金属有机框架（Ln-MOF）探针可检测12种拟除虫菊酯代谢物（LOD低至8 ng/mL）。
- 智能手机集成：Zhu等开发的比率荧光纳米球（CDs@MIPs）通过APP分析颜色通道值，实现茶叶中0.61 μg/L的检测。
- SERS：
- 贵金属纳米颗粒（如Au/Ag）作为基底，通过局部表面等离子共振（LSPR）增强信号。Hou等利用金纳米颗粒（AuNPs）检测苹果表面的溴氰菊酯（LOD 0.02 μg/cm²）。
- 柔性基底（如Ag@细菌纳米纤维素）可通过磁控溅射技术规模化制备，提升检测稳定性。

4. 电化学传感器的潜力与挑战

观点：电化学方法因快速响应和低成本具备应用潜力，但需解决选择性修饰和信号稳定性问题。
论据：
- 纳米材料修饰：金属有机框架（MOF-5）或氮掺杂氧化锌（Ag-N@ZnO）可扩大电极表面积，提升电子转移效率（如阻抗从78 Ω降至64 Ω）。
- 识别元件：
- 抗体：Xiang等将金标抗体固定在ZIF-67 MOF上，检测生菜中芬普尼酯（LOD 0.0258 nM）。
- 酶：Borah利用谷胱甘肽-S-转移酶（GST）催化反应间接检测氯氰菊酯（LOD 0.002 mg/L）。

研究意义与价值

1. 科学价值：系统梳理了10年间拟除虫菊酯检测技术的演进路径，揭示了传统方法与新兴技术的互补性。
   
2. 应用价值：为农业监管提供了从实验室到现场的多元化解决方案，如智能手机集成光学传感器和便携式电化学设备。
   
3. 未来方向：机器学习辅助光谱数据分析、物联网（IoT）实时监控网络、以及稳定识别元件的设计（如耐环境变化的MIPs）是重要突破点。
   

亮点总结

• 技术对比：首次全面评估SFC与GC-MS/MS在多残留分析中的等效性（LOQs均为2–100 μg/L）。
  
• 创新方法：肽桥接金属有机框架（PNMOF）和双模板MIPs等新型探针设计显著提升选择性。
  
• 跨学科融合：纳米材料、免疫分析和人工智能算法的结合推动检测技术向智能化发展。
  

（全文约2400字）