[发明专利]数字成像系统及其快速检测果蔬中有机磷农药残留的方法

说明书

技术领域

本发明属于食品安全检测技术领域，具体涉及一种数字成像系统及其快速检测果蔬中有机磷农药残留的方法。

背景技术

统计资料显示，在我国农药中毒及其导致死亡的事故中，杀虫剂约占80%左右，而在杀虫剂中，又以有机磷农药为主，约占90%。残留在水果和蔬菜上的有机磷或环境中的有机磷进入到有机体内,大部分会对生物体内胆碱酯酶有抑制作用,使其失去分解乙酰胆碱的能力,造成乙酰胆碱积累，引起神经功能紊乱，从而导致肌体的损害。近年来，各国政府对农作物中有机磷农药残留限量的要求越来越严格，从而增加了检测的难度。

目前有机磷农药的检测方法主要有波谱法、色谱法和色质联用法等。近年来，世界各国的专家都加速开展快速、灵敏、准确、简便的检测方法的研究，主要有酶抑制法、免疫分析法、生物传感器和光谱检测技术等。

波谱法是根据有机磷农药中某些官能团或水解、还原产物与特殊的显色剂在一定的条件下发生化学反应，产生特定波长的颜色反应来进行定性或定量(限量)测定。该方法一次只能测定一种或相同基团的一类有机磷农药，且灵敏度不高，只能对含有各种不同有机磷农药残留的样品进行粗选，呈阳性的样品还需要用色谱法和质谱法等来进行确证实验。 色谱法是目前有机磷农药的最主要检测方法，根据检测过程中的物理化学特性又可分为薄层色谱法、气相色谱法和液相色谱法三类。缺点是时间长、操作复杂，仪器昂贵，难以大面积普及推广。色质联用法是一种把气相色谱法或液相色谱法与质谱法联合使用的方法。该方法既具备了色谱法的高分离效能优点，又具备了质谱法准确鉴定化合物结构的特点，可同时达到定性、定量的检测目的，特别适合于农药代谢物、降解物的检测和多残留检测等，特别适合于多残留分析。但由于色质联用仪价格昂贵，目前在农药残留检测中还未得到普遍采用。

酶抑制法是基于有机磷农药可以抑制乙酰胆碱酯酶的活性这一原理。在无有机磷农药存在时，乙酰胆碱在乙酰胆碱酯酶的作用下可以产生胆碱和乙酸，当有机磷农药存在时，乙酰胆碱酯酶的活性受到抑制，作为其分解产物的乙酸也相应减少，利用这一反应特性，根据指示剂颜色或反应液PH值的变化，达到有机磷农药检测的目的。但酶试剂易失活，导致反应不稳定，检测结果误差较大，重复性差，实际应用中的确认率大约为60%～70%。

免疫分析法是利用抗原和相应抗体在体外也能特异性结合的原理发展起来的一类特异灵敏的检测技术。该方法有很强的特异性，一种试剂盒只能检测单一有机磷农药而不能检测农药的多残留，并且对结构类似的化合物有一定程度的交叉，还存在抗原提取不易、试剂盒成本高等问题。

生物传感器技术通常是指由一种生物敏感部件与转换器紧密配合，对特定种类化合物或生物活性物质具有选择和可逆响应的分析工具。当待测物与分子识别元件（由具有识别能力的生物功能物质如酶、微生物、抗原和抗体等构成）特异性地结合后，产生的光、热等通过信号转换器转变为可以输出的电信号、光信号等，由检测器经过电子技术处理，在仪器上显示或记录下来，从而达到分析的目的。但目前生物传感器技术还处在起步阶段，存在稳定性差，使用寿命短等问题。

光谱分析技术是利用光与物质的相互作用来研究分子结构及动态特性，通过获取光的发射、吸收和散射信息可获得与样品相关的化学信息，这是一种简便、快速的无损检测技术。但是直接使用光谱分析技术进行有机磷农药残留检测出现结果不稳定、检测精度难以满足定量性的要求等问题，而传统的图像处理和光谱分析均无法全面地获取被测目标的光谱信息和空间信息。

因此，虽然有机磷农药残留带来的食品安全隐患逐渐被人们重视，但是到目前为止，还没有一种非常方便、快速的方法对有机磷农药残留进行检测。该发明方法针对我国目前最常用的三种含硫有机磷农药：毒死蜱（分子式C9H11CL3NO3PS)、乐果（分子式C5H12NO3PS2）和辛硫磷（分子式C12H15N2O3PS），利用图1所示的数字成像系统获取被测果蔬的数字图像，经过图像处理和数据分析，建立含硫有机磷农药浓度的预测评估模型，从而可以快速、方便地检测其中一种农药在果蔬中的残留含量。该系统主要包括光源、相机和镜头、滤光片及滤光片回转轮、计算机等，其中滤光片回转轮上可安装6枚滤光片，滤光片敏感波长的确定是利用含硫有机磷农药和氯化钯可以发生显色反应，利用分光光度计测其溶液的吸光度来确定。该方法可以通过滤光片回转轮切换滤光片，从而方便、快捷地检测三种农药，并为进一步制作便携式农药检测仪提供了可行的依据。

发明内容