赣南脐橙农药残留共焦显微拉曼光谱快速检测方法研究

农药在农产品上的残留量、残留时间及演变情况是当前人们非常关心的问题，开展农产品农药残留快速检测技术研究，对保障消费者身心健康和提高农产品国际市场竞争力至关重要。本项目以江西特色水果赣南脐橙为研究对象，针对水果常见的氯氰菊酯、亚胺硫磷、乐果和毒死蜱四种农药残留，在研究水果农药残留快速检测参数优化与匹配基础上，研究水果农药残留拉曼光谱响应特性、研究高荧光及随机噪声背景下水果拉曼光谱信号获取方法、解决系统参数与环境条件变化对测量光谱的影响、建立水果农药残留的快速定性判别与定量分析数学模型并对模型进行验证。项目拟解决因水果主要由碳水化合物组成，荧光效应干扰和多组分农药残留含量低等多因素，导致水果农药残留拉曼光谱区分困难，检测时间长，检测精度低和多组分农药残留快速定量困难等共性技术难题。项目为探索农产品农药残留快速无损技术和研制拥有自主知识产权的水果农药残留快速检测仪器提供理论基础与技术支撑。

脐橙农药残留常规检测方法存在样品前处理复杂、检测时间长、成本高等不足，亟需探索一种简便、快速、低成本的检测方法。表面增强拉曼光谱（SERS）具有高灵敏度和选择性，可用于单分子和生物样品检测。项目以亚胺硫磷、毒死蜱和乐果三种农药为检测分析对象，优化了水果农药残留快速检测参数，分析了水果农药残留拉曼光谱响应特性、提出了水果拉曼光谱信号获取方法，建立了水果农药残留的快速定性判别与定量分析数学模型，并对模型进行验证。（1）制备了金胶和银胶2种表面增强基底，连同Klarite商品化芯片共同作为表面增强基底，增强了不同农药残留共焦显微拉曼光谱信号；优化了共焦显微拉曼光谱仪的参数，以金胶和Klarite商品化芯片为增强基底时，共焦显微拉曼光谱仪的积分时间和激光功率分别为10s和10mW；银胶对应的积分时间和激光功率分别为3s和10mW。（2）分析了亚胺硫磷、毒死蜱和乐果三种农药的共焦显微拉曼光谱响应特性，确定了它们的特征拉曼位移，亚胺硫磷的特征拉曼位移位于501，605，798，1013，1189和1774cm-1；毒死蜱的特征拉曼位移位于674，1016，1097，1443和1570cm-1；乐果的特征拉曼位移位于766，1061和1452cm-1处。（3）采用表面增强技术结合液相萃取法，进行脐橙表皮农药残留定性判别和定量分析研究，对比分析了金胶、银胶和Klarite商品化芯片的增强效果，三种基底均有效增强拉曼光谱信号，金胶和银胶略优于Klarite商品化芯片的增强结果，且金胶的效果略优于银胶；采用金胶增强后，亚胺硫磷和毒死蜱农药残留定性检测限分别为3mg/L和4mg/L，而采用银胶增强亚胺硫磷和毒死蜱农药残留定性检测限均为5mg/L，同时确定了1774cm-1和342cm-1是识别亚胺硫磷和毒死蜱混合农药残留的特征拉曼位移。（4）研究了不同预处理方法对农药残留定量分析结果的影响，经2阶微分、平滑和多元散射校正处理后的光谱建立的定量分析数学模型预测结果最优，亚胺硫磷和毒死蜱农药残留的最优偏最小二乘法定量数学模型预测相关系数均为0.909，预测均方根误差均为3.338mg/L，而乐果农药残留的最优偏最小二乘法定量数学模型预测相关系数为0.936，预测均方根误差为1.706mg/L。项目研究为实现水果农药残留快速检测以及研制拥有自主知识产权快速检测仪器提供理论基础与技术支撑。