农药筛选技术进展

由于农药在防止虫害、杂草和疾病造成作物损失方面的作用，农药已成为现代农业过程中不可或缺的一部分。¹与联合国《2030年可持续发展议程》的目标一致²由于重新强调可持续农业技术和环境安全，对能够检测和监测环境中过量农药残留的筛选技术的需求正在增加。

尽管有这样的需求，但它仍然相对稀少农药检测在耕作过程中就地发生。对于作物和食品上的农药残留，最常见的方法是将样品送到分析实验室进行检测。这可能会给出准确的结果，但这是一个耗时的过程，对于常规筛查来说是非常不切实际的。^3.在天平的另一端，环境土壤和土壤径流样品很少被检测。⁴

因此，几个研究小组现在已经开始开发可以在现场轻松部署的先进农药筛选系统。这种系统能够快速和负担得起地检测环境样品，而不需要依赖外部实验室。

现场测试用电化学传感器

当农药喷洒在作物上时，大量农药会落到土壤上。雨水可以开始通过土壤冲刷这些农药残留物，直到污染农田下面的土壤径流和地下水。⁵当这些被污染的水进入河流和其他水体时，这可能会给当地的生态系统带来灾难。

对于经常接触这些农药或接触受污染农田的工人来说，接触农药也是一个问题。

他说:“长期接触真正低含量的农药是有问题的。Shalini Prasad博士他是德克萨斯大学达拉斯分校生物工程和生物医学工程系的教授。

“低剂量暴露会引发不会立即感受到的健康影响，包括从肠道微生物到偏头痛、哮喘或其他类型的免疫相关后果。”

普拉萨德最近领导了一项新的电化学传感器的研究，该传感器可用于快速检测土壤径流中的极性和非极性农药化合物。⁴

当目标分析物与沉积在传感器表面的抗体层结合时，标准电化学传感器测量电势的变化。但正如普拉萨德解释的那样，许多农药并没有与它们相关的任何电荷，因此需要某种氧化还原介质来放大这种微妙的电荷变化信号。

普拉萨德解释说:“在这里，我们决定不这样做，但我们实际上会去看看系统的电容变化。”“(我们)正在研究每种测量方法的阻抗变化。现在，这些都很小，然而，与之相关的相对变化可以通过手持便携式电子设备测量。”

普拉萨德补充说:“这里的想法是，如果我可以把极性和非极性农药放在一起，那么我就不受标准电化学对我的影响的影响，我必须在我的系统中带电来测量一些东西。”

在浸入土壤径流样本后，普拉萨德团队生产的原型感应装置能够使用相同的设置检测极性农药草甘膦和非极性阿特拉津的存在，阿特拉津的水平可以精确到万亿分之一，而草甘膦的水平可以精确到十亿分之一。通过机器学习分类器集成，传感器还能够将某些信号标记为实际土壤径流样本中农药的“低”、“中”或“高”水平。

通过公私伙伴关系的进一步开发和合作，研究团队希望创造出一种成品设备，可以作为筛查和解决农药相关土壤污染的第一道防线。

普拉萨德说:“在这种非侵入性筛查技术上投资一点，真的可以在很大程度上建立消费者信心。”“这里的目的不是监管，而是真正的合作。还有教育。”

大麻花中农药残留的分析方法

最近，佛罗里达州要求在大麻产品中检测67种农药残留和5种真菌毒素。下载此应用程序注意，发现LC/MS/MS方法学，是同时分析大麻中的农药和真菌毒素残留物的理想方法，满足佛罗里达州严格的LOD和LOQ要求，并最大限度地减少基质干扰。

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农药监测的横向流动分析

电化学装置并不是快速检测农药残留的唯一方法。

横向流动分析(LFAs)是一种快速、低成本的检测给定分析物存在的解决方案，COVID-19大流行提高了LFAs作为一种分析方法的知名度有效的即时检测方法．^3.

“这种检测系统于20世纪80年代推出，用于怀孕检测。它现在已经扩展到检测许多具有临床、生物学和环境重要性的标记。 Jairo Pinto de Oliveira博士他是联邦大学Espírito Santo的生物化学教授。“它的主要优点是简单、低成本和用肉眼检测，不需要设备或实验室。”

在最近的一次回顾中，^3.由de Oliveira领导的团队评估了LFAs在田间检测农药方面的最新发展。

de Oliveira解释说，一个简单的标准LFA由四个核心组件组成:一个玻璃纤维膜垫，一个含有“识别分子”的共轭垫，一个具有二级识别分子的硝化纤维检测区和一个最终的纤维素膜吸收垫。在正常操作中，毛细管作用将把样品溶液拉过这四个区域。

偶联垫释放一个标记的检测试剂，通常是某种类型的抗体，进入样品，因为它流过偶联垫。这些标记的“识别分子”抗体只会与特定的目标分析物结合，这就是在检测区域的“测试线”上检测到的。检测区中还存在第二控制线，其包含可与分析物或其他抗体检测剂结合的控制抗体。这条控制线可以用来检查LFA是否仍然正常工作，并且测试没有由于不良的存储或不当的使用而降级。⁶

de Oliveira解释说:“尽管基于电化学分析的LFA更敏感，但标准的LFA[结果]可以用肉眼检测到。”“它们非常适合现场应用和未经训练的人员使用。”

这种LFA试剂盒已经用于农药检测，⁷尽管它们并不常见。根据他们的综述，de Oliveira和同事们发现，使用lfa的研究人员经常报告重复性差和对高分析物浓度的敏感性等问题。有人还对一些LFA检测包的安全处置提出了问题，因为一些设备可能含有荧光标签或重金属，如果大规模使用可能会对环境造成损害。

de Oliviera说:“另一个必要的进步是需要多种设备来评估每种基质中的多种农药。”在这方面已经有了一些建议。然而，它们仍然非常有限，主要是由于农药在同一基质中的化学特性不同。”

尽管如此，研究人员总结说，LFA技术仍然可以成为现场作业的有用检测工具。未来在多残留分析和简化样品制备方面的进步将确保基于lfa的技术在不久的将来成为一种可靠、可靠和敏感的农药筛选方法。

用于简单残留检测的聚合物薄膜

LFAs并不是唯一简单直观的农药筛选方法。最近，来自密苏里大学的研究人员证明，分子印迹聚合物(MIP)薄膜可用于检测番茄作物上氯虫酰胺(CHL)农药残留的存在。⁸

在这项研究中，将整个西红柿混合成一种液体，然后加入CHL。然后将多孔MIP薄膜浸泡在加了钉子的番茄汁中。研究人员发现，浸泡过的MIP薄膜暴露在加了盐的番茄汁中，与浸泡在没有加盐的干净水中的MIP薄膜反射的光波长不同。另外的实验还表明，番茄汁基质不影响农药的检测。

MIP薄膜传感器的颜色变化无法用人眼检测到，但可以用光谱仪可靠地检测到CHL水平，低至每升约半微克。

虽然仍处于发展的早期阶段，但研究人员认为，这项概念验证研究可能会为农民创造更便宜的商业农药测试解决方案。不需要采集样本并将它们送到分析实验室，高效测试所需要的只是一个便携式传感器和一个紧凑的读取装置。

正如普拉萨德教授所指出的，这种易于使用的检测技术并不是为了成为一种监管农民的新方式，而是农民可以采取的一种主动措施，以保护他们的土地免受过量农药污染，并提高消费者信心。作为连锁反应，这有助于保护工人的健康和自然生态系统。快速检测还可以同时作为可能接近相关法定安全限值的农场的早期预警信号，确保在真正的危险开始出现之前采取行动。

参考文献

1.阿克塔·MW，森古普塔·D，乔杜里·A.农业使用农药的影响:它们的好处和危害。Interdiscip Toxicol。2009; 2(1): 1 - 12。doi:10.2478 / v10102 - 009 - 0001 - 7

2.可持续发展目标。联合国。https://www.un.org/sustainabledevelopment/sustainable-development-goals/．2022年6月访问。

3.Jara MDL, Alvarez LAC, Guimarães MCC, Antunes PWP, de Oliveira JP。横向流动法在农药检测中的应用研究进展。环境科学污染处理．2022; 29:46487 - 46508。doi:10.1007 / s11356 - 022 - 20426 - 4

4.达木VN, Sukumar S, Kadambathil CS, Muthukumar S, Prasad S.土壤径流农药面板的针对性按需筛选。前面。化学。2021; 9。doi:10.3389 / fchem.2021.782252

5.地下水中的农药。美国地质调查局。https://www.usgs.gov/special-topics/water-science-school/science/pesticides-groundwater．2018年出版。2022年6月访问。

6.Koczula KM, Gallotta A.横向流动分析。学生物化学的论文。2016; 60(1): 111 - 120。doi:10.1042 / EBC20150012

7.Di Nardo F, Chiarello M, Cavalera S, Baggiani C, Anfossi L.十年横向流动免疫分析技术应用:趋势，挑战和未来展望。传感器．2021; 21(15): 5185。doi:10.3390 / s21155185

8.王晓明，王晓明，王晓明，王晓明。番茄中氯虫酰胺残留量的检测方法。Microchimica学报。2021; 188:70。doi:10.1007 / s00604 - 021 - 04731 - 2