农药危害风险及其残留检测用广谱特异性抗体研究进展

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  摘要:农药残留是威胁农产品质量安全的关键危害因素之一,是农产品质量安全监管工作的重要对象。当前已被开发和投入使用的农药种类纷繁复杂,农药残留检测工作任务多、责任大,因此建立一套可用于农药残留检测用的免疫学快速检测方法一直是广大科研工作者努力探索的目标。本文分门别类梳理农产品中主要农药残留及其危害,探讨国内外抗体创制领域最新热点技术,并就农药残留检测用广谱特异性抗体研发和应用现状进行概述及展望,旨在为指导农药残留快速检测技术的研发提供参考。
  关键词:农产品;农药残留;广谱特异性抗体;检测方法
  中圖分类号:TS207.5*3
  文献标识码:A
  文章编号:1000-4440(2019)02-0489-08
  农药作为当今世界农业生产不可或缺的重要生产资料,主要用于防控病虫害、杂草及鼠类等,有效保障了农作物的产量和质量,带来了巨大的社会和经济效益”。同时,也因为农药在农业生产过程中的大量使用,其在农产品、水及土壤环境中的残留,给生态环境造成了巨大的负面影响,严重威胁人及动物健康[23]。近年来农药引发的影响较大的农产品质量安全事件也时有发生,如2010年海南“毒豇豆”事件、2013年山东潍坊“毒生姜”事件等,导致多名消费者中毒,影响较大,严重挫伤广大消费者对中国农产品的消费信心[4]。农产品产供过程的用药安全关系到广大老百姓的日常生活,是关乎国计民生的大事,党中央和国务院各有关职能部门高度重视。习总书记2013年在中央农村工作会议上就提出农产品质量安全是“产出来”与“管出来”的重要论断,要求以“四个最严”确保广大老百姓“舌尖上的安全”;2016年12月原国家卫计委、农业部和食药总局联合发布了食品安全国家标准《食品中农药残留最大限量》(GB2763-2016),规定了中国食品中433种农药4140项最大残留限量指标,配套的检测方法接近1000个;与此同时,新修订的《食品质量安全法》和《农药管理条例》已分别在2015年10月1日和2017年6月1日正式颁布实施,《农产品质量安全法》也在着手修订当中[5]。农药残留监测作为农产品准入市场前的最后一道工序,是保障农产品质量安全的最后一道防线。当前农药残留检测分析方法主要分为高精度的仪器分析法[气相色谱法(GC)、液相色谱法(HPLC)、气相/液相色谱串联质谱法(GC/HPLC-MS)]和快速检测法(免疫分析法、酶抑制法、生物传感器法、活体检测法和液体工作站检测法等)[6]。众多方法中,基于“抗原-抗体”结合原理的免疫学检测方法因其具有操作简单、特异性强、灵敏度高、方便快捷、分析容量大等特点,适用于现场样品分析和大容量样品检测,是农药残留检测的研究热点刀。同时,很多类型的农药都具有通用结构或共性区域等特点[8],这也为农药检测用广谱特异性抗体提供了依据和可能,本文着重就广谱检测用抗体在农药残留检测上的研究及应用状况进行概述。
   1 当前农药使用状况及其主要残留风险
  农药作为用于防控农林病虫害及杂草和调节农作物生长的药品的统称,其具有来源广、品种多、成分复杂等特点,是当今农业生产中必不可少的投入品,为农业增产保收做出了巨大贡献[9]。与此同时,随着农业生产对农药的过渡依赖,长期大量使用农药(特别是化学农药)导致农药残留、土壤功能退化、水体和环境污染、生物链结构中断以及生态失衡等一系列问题日益凸显[2.10]。有证据表明,相当一部分化学农药对人畜具有高“三致”(致癌、致畸、致突变)危害风险,越来越引起科学界和政府部门的高度关注[11-12]。按来源可将农药划分为无机农药(砷酸类、氯酸类、硫酸铜等有毒有害无机物)、有机合成农药(有机氯类、有机磷类、拟除虫菊酯类、三嗪类和新烟碱类等合成农药)和生物农药(微生物农药、植物和动物等代谢产物或提取物以及转基因生物毒素)等三大类。本文按类别划分,整理了几种较为典型的代表性农药的主要用途、危害风险及其每日允许摄入量等信息(表1)。
  无机农药主要是源于天然的无机类化学物或其制剂,在早期农业生产上发挥了重要作用,然而随着科技的发展,其多数品种因具有毒性强、安全性差、药效欠佳及使用量大等缺点,逐渐被淘汰,其中汞制剂、砷铅类等早已被列入国家禁用农药名录[13]。有机氯农药[如DDT(Dichlo-rodiphenyltrichloroethane)、六六六(Hexachlorocy-clohexane)、艾氏剂(Aldrin)等]主要以苯、环戊二烯以及松节油为原料,结构稳定,不易降解,具有持久性、远距离迁移性、生物蓄积性等特点,能引起人畜慢性中毒,目前有机氯农药已经在世界范围内开始被陆续禁止生产和使用[14]。有机磷农药多数属于磷酸酯类或硫代磷酸酯类化合物,其残留引发的中毒特征主要是导致神经系统机能失调,引发身体不良状况,中国农药食物中毒事件中有机磷农药高居首位,其中甲胺磷(Methami-dophos)、对硫磷(Parathion)、毒死蜱(Chlorpyri-fos)、甲拌磷(Phorate)等已被列入国家禁用农药名录[15-1]。拟除虫菊酯(Pyrethroid)是由天然除虫菊素改变结构后发展而来,是一类类似于天然除虫菊素(Pyrethrin)的有机化学合成物(如高效氯氟氰酯、顺式氯氰菊酯、顺式氰戊菊酯等),因其对作物和多种害虫具有高选择性、高效率、低毒性、快速杀虫和残留少等优点,在现代农业生产中占据了较大市场份额,但菊酯类农药对水生生物具有特异性高毒活性,因而严重威胁水生生物群落平衡[17-18]新烟碱类有机农药也是近年来蓬勃发展的人工合成的超高效杀虫剂[如啶虫眯(Acetamiprid)、噻虫胺(Clothianidin)、吡虫啉(Imidacloprid)、噻虫啉(Thiacloprid)等],具有广阔的发展前景,对昆虫具有高杀虫活性,而对人及哺乳动物低毒,属于安全农药[19]。生物农药是非化学合成的天然生物源化合物,具有类似农药的作用,主要来源于生物活体或其代谢产物[如当前使用较为成熟的有苏云金芽孢杆菌Bt毒素(Bacillus?thuringiensis,Bt)、2,4-D(2,4-Di-chlorophenoxyacetic acid)、沙蚕毒素(Lumbriconer-is heteropoda)、阿维菌素(Abamectin)等],一般认为其具有对人畜和非靶标生物安全、环境兼容性好、不易产生抗性、易于保护生物多样性等优点,对人类健康、环境保护和农业的可持续发展都有重大的意义[2[20],但近年也不断暴露出一些安全隐患,引起关注[21-23]。

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