近年来常用光谱技术对农药残留的检测分析,农业基础科学论文.docx

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1、近年来常用光谱技术对农药残留的检测分析,农业基础科学论文我们国家是个农业大国，农产品中的农药残留现象较为严重，人们对农产品尤其是水果、蔬菜的食用安全问题越来越重视。果蔬外表的农药残留问题不仅会危害消费者的身体健康，而且还会影响经济效益。当前，固然对农药残留检测已经有了很多成熟的检测技术，如色谱检测技术、生化检测技术等，且具有检测精度高、范围广和重现性好等优点; 但是需要对样品进行前处理，分析样品时间长，不利于现场和在线检测，并且还需有专业技术的人员才能完成农药残留的检测，不太适用于生产实践中，比拟合适实验室里的精到准确分析。而光谱技术因具有分析效率高、操作简便、非毁坏性、样品无需预处理、测试重

2、现性好和便于实如今线分析等特点，成为了一种快速无损的新型检测技术，在农药残留检测等领域中得到了飞速的发展。 当前，农药残留量检测的技术主要有色谱检测技术、生化检测技术和光谱检测技术。华而不实，光谱检测技术具有操作方便、非毁坏、高效率、高精度等特点，遭到广大研究者的青睐。常用的光谱检测技术有红外光谱技术、拉曼光谱技术、高光谱图像技术、荧光光谱技术等。本文就最近几年来常用的光谱技术对农药残留的检测进行了分析、研究和讨论。 1、 红外光谱技术 1 1 近红外光谱技术 近红外光是介于可见光和中红外光之间的电磁波，其光谱波长区域为 780 2 526nm。它是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能

3、级跃迁时产生的，主要反映分子的倍频和合频振动信息。 近红外光谱检测技术在农药残留检测领域还处于起步阶段，本世纪初才初次将近红外分析法用于农药分析。刘翠玲等用近红外光谱方式方法对溶液中极微量毒死蜱进行了测定，获得了良好的检测效果。Pi-erre Billeen等曾利用近红外检测拌种用杀虫剂的含量，获得了较好的结果。当前，利用近红外光谱技术检测农药残留的样品大多是采用人工配制的农药模拟喷洒在被测样品上，以后还需对实际样品进行农药残留检验分析研究。 近红外光谱技术检测农药残留的缺点主要是不适用于痕量分析、检测灵敏度低、相对误差较大、建模比拟难，而且大多数模型是在统计数据基础上的线性和非线性拟合，可靠

4、性难以保证。在将来的研究中，背景干扰、检测机理和微量物质检测等都是近红外检测技术的重点研究领域。另外，开发便携式近红外光谱仪也为现场农药残留检测开拓了一条广阔的途径。 1 2 中红外光谱技术 中红外光谱是波长区间在 2 500 25 000nm 的电磁波，是由于分子振动状态在相邻振动能级之间的跃迁而构成的，主要反映分子基频振动信息。 随着中红外光谱测量技术与化学计量学学科的有机结合，该技术在农药残留检测中的定性、定量分析均得到广泛应用。李文秀等对敌敌畏等农药在蔬菜汁中的中红外光谱数据进行了研究，结果表示清楚，应用中红外光谱技术可对蔬菜上的农药残留进行检测。马国欣等应用中红外光谱技术能够测定农药

5、中吡虫啉的含量。 中红外光谱技术检测农药残留的缺点是检测灵敏度相对较低，不适于做微量成分的测定和含水样品分析，光谱分析较复杂，且定量分析较困难。在将来的研究中，在定量分析的精到准确性和定性分析灵敏度方面是有待突破的研究领域，把不同的分析仪器与红外光谱联用、借助光路系统或光导纤维来传递红外光、利用衰减全反射原理和外表加强技术等能够提高样品检测精度，也是将来研究的重要方向。 2、 拉曼光谱技术 拉曼光谱技术是一种基于拉曼散射效应的光谱分析技术，是光子与样品分子之间发生了能量交换而产生的，具体表现出的是分子振动或转动的信息。常见的拉曼光谱技术有傅里叶变换拉曼光谱技术、外表加强拉曼光谱技术、显微拉曼光

6、谱技术、激光共振拉曼光谱技术和高温高压拉曼光谱技术等。一般在农药残留检测中常用的拉曼光谱技术有傅里叶变换拉曼光谱技术和外表加强拉曼光谱技术等。 2 1 傅里叶变换拉曼光谱技术 傅里叶变换拉曼光谱技术以近红外激光为光源，采用了傅立叶变换技术对信号进行收集，具有较强的荧光抑制能力，在生物方面样品测定具有优势。 激光技术的发展使得傅里叶变换拉曼光谱技术逐步趋向成熟，并在农药残留检测领域研究中发挥了重要的作用。这种技术具有测量波段宽、热效应小、荧光抑制能力强、精度和灵敏度高、多通路的特点，能同时测定所有频率。周小芳等用傅立叶变换拉曼光谱仪对常见水果外表上的常见农药进行了测试，结果表示清楚，用傅立叶变换

7、拉曼光谱仪能够辨别水果外表的各种农药。 傅里叶变换拉曼光谱技术检测农药残留的缺点是样品的移动对光谱影响较大，容易产生温度漂移。随着激光技术的发展，通过与光纤、计算机和其他技术的联用，使得傅里叶变换拉曼光谱技术有了更广阔的应用范围和发展前景。高精度、小型化、便携式拉曼光谱仪能实现对样品现场快速、准确的检测，在农业等领域具有广阔的应用前景。 2 2 外表加强拉曼光谱技术 外表加强拉曼光谱是指吸附到某些粗糙金属外表分子的拉曼信号加强的光谱，能够将检测限提高 10个数量级，能够实现单分子检测。 外表加强拉曼光谱技术能够加强所分析试样的拉曼效应，知足某些分析的特殊需要，十分是痕量分析，所以在农药残留检测

8、中得到广泛应用。国内外应用拉曼光谱技术在农药残留检测中获得了一定的研究进展。Shende 等应用外表加强拉曼光谱技术检测到食品中的农药残留，其检测限到达 10 6。吉芳英等应用外表加强拉曼光谱技术，获得了不同浓度农药的拉曼光谱，研究了有机磷农药的形态变化。 当前，外表加强拉曼光谱技术在农药残留检测方面已经构成了一种快速、精到准确、无损的分析检测方式方法，其检测限能够到达单分子级别; 但其基本原理仍遭到一些限制，相关的基础科学和仪器发展较慢，基衬的重线性和稳定性也难以控制。随着光电技术和纳米科学的发展，对单分子体系、过渡金属体系、纳米构造以及进行生物分子鉴别的研究已经越来越成为研究的热门，外表加

9、强拉曼光谱技术的应用前景将会越来越广阔。 3、 高光谱图像技术 高光谱图像技术是利用光谱成像设备采集目的物体的图像信息和光谱信息，利用图像处理技术和光谱分析技术，对目的物体进行设别和分析的技术。该技术综合了光学、电子学、图像处理、计算机科学等领域的先进技术，是二维成像技术和光谱技术有机结合在一起的一门新兴技术。 高光谱图像技术在农产品的病害、品质( 外表缺陷、糖度、水分、坚实度、内部缺陷和外表污染等) 检测等方面的研究成果较多，在农药残留检测方面研究还处于试验阶段，研究的成果较少。Christian Nansen等利用高光谱图像技术研究了玉米叶中残留杀螨剂的生物活性。索少增等利用高光谱图像仪采

10、集滴在水晶皇冠梨上毒死蜱的高光谱图像，并用人工神经网络进行建模，结果表示清楚能够检测出毒死蜱农药。 高光谱成像技术能同时采集到被测样品丰富的图像和光谱信息，但是高光谱图像数据量非常庞大，且光谱数据分析方式方法多种多样，进而导致数据处理的工作量比拟大，影响了高光谱图像技术的广泛应用。 因而，在从海量的高光谱数据中进行数据挖掘、改良和融合传统的分类辨别技术、开创建立合适高光谱数据特点的分类辨别新形式等方面，还有待广大科研工作者的深切进入研究和探寻求索。高光谱成像技术在很多领域越来越遭到研究者的青睐，在农药残留检测中有着广泛的应用前景。 4、 荧光光谱技术 荧光光谱技术是根据基态分子吸收能量后发射的

11、荧光特性和强度对待测物进行定性或定量分析的技术，适用于微量物质检测。常用的技术有前外表荧光技术、同步荧光光谱技术和三维荧光光谱技术等。荧光光谱技术在农药残留检测中还处于起步阶段，但获得的研究成果表示清楚，荧光光谱技术在农药残留检测方面有其独特的优势。王雪梅等人利用荧光光谱技术实现了香蕉中的双苯三唑醇含量的快速定量测定。荧光光谱在采集经过中容易受溶剂性质、溶液PH 值、温度和散射光等外界因素的影响，怎样避免和解决这些因素的影响、怎样利用化学计量学研究和建立更准确的数学模型等都是广大科研工作者研究的重点。 5、 结束语 光谱技术作为无损快速检测技术在各个领域中广泛应用，每种光谱技术都有各自的优势和

12、缺乏。红外光谱技术发展较成熟，但模型的可靠性难以保证，且结果易受外界干扰; 拉曼光谱技术在农药残留检测中有着良好的发展前景，其易受荧光背景的干扰，且在建立拉曼光谱数据库方面有所欠缺，有待进一步研究; 高光谱图像技术在农药残留检测方面还处于试验阶段，在提高模型精度、降低数据冗余和选择特征波段等方面还需加强研究; 荧光光谱技术在农药残留检测中还处于起步阶段，怎样有效解决外界因素的干扰还需进一步研究。当下，光谱技术的不断研究，各种先进的理论、算法和技术的不断出现，各种便携式、高精度光谱检测仪器的不断开发，各种新兴技术与光谱技术的有机融合，都为农药残留的快速、准确、无损检测提供了强大的技术支持。 以下

13、为参考文献: 1 朱开祥，李垚辛，董全 农药残留分析检测技术研究进展J 中国食物与营养，2018，17( 1) : 16 19 2 刘翠玲，隋淑霞，吴静珠 近红外光谱技术检测溶液中毒死蜱含量试验J 农业机械报，2018，40( 1) : 129 131 3 罗春生，薛龙，刘木华，等 基于近红外光谱法无损检测芦柑外表多种农药残留研究J 中国农机化，2020，24( 2) :128 131 4 李文秀，徐可欣 蔬菜农药残留检测的红外光谱法研究J 光谱学与光谱析，2004，24( 10) : 1202 1204 5 马国欣，王成龙，范多旺，等 红外光谱法直接测定农药中吡虫啉含量J 光谱学与光谱分析，2006，26( 3) : 434 437 6 张雁，尹利辉，冯芳 拉曼光谱分析法的应用介绍J 药物分析杂志，2018，29( 7) : 1236 1241 7 周小芳，方炎，张鹏翔 水果外表残留农药的拉曼光谱研究J 光散射学报，2004，16( 1) : 11 14