[发明专利]果蔬农药残留的无损检测方法

说明书

技术领域

本发明属于农产品质量安全监测技术领域，涉及果蔬中农药残留量检测方法，具体涉及一种果蔬农药残留的无损检测方法，该无损检测方法利用SERS技术(Surface Enhanced Raman Spectroscopy，表面增强拉曼光谱)，建立残留量的多种检测模型，从而实现快速、无损地检测果蔬中农药残留的具体含量。

背景技术

目前我国对于农产品中农药残留量的要求是依据国标GB 2763-2014食品中农药残留最大残留限量的规定来实行。目前用于果蔬农残检测的技术多达几十种，检测原理遍及各个学科，其中大多数是生物、化学检测方法。虽然这些检测方法及样品前处理方法对于检测结果有突出的贡献，但是，其操作的高复杂性和高成本等特点限制了现场检测的应用，并且，基于生物化学原理的检测方法耗时长，结果的等待周期长。

光谱法可克服现在主流检测方法的诸多缺点，而其中的拉曼光谱法因其不受水的干扰、分辨率高等优点尤其适合进行果蔬中农药残留的检测。只要首次建立了准确、稳定的模型，即可对果蔬产品进行快速、无损、无污染的直接测量，无需像物理化学原理方法每次测量都进行复杂的样品制备，更适用于现场检测。表面增强拉曼散射技术，即SERS(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)技术，作为拉曼光谱技术领域的一种新兴技术，由于所需样本浓度低、灵敏度高等特点，在食品与农产品安全检测方面得到越来越多的重视。

在现今的国内外研究成果中，虽然已有学者利用SERS技术进行果蔬农残检测，但样本类型还多为溶液或果蔬提取液，对果蔬本身会产生一些损坏，不仅影响果蔬的继续食用，也不适宜农残的现场检测。而要达到无损检测，就必然要对蔬果表皮进行扫描，现有检测方法还难以实现。另外，果蔬中的农药残留种类非常复杂，很多都不止含有单一一种农药，但现有技术难以实现基于SERS技术对多种农药同时进行检测。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种果蔬农药残留的无损检测方法，基于SERS技术对果蔬中农药残留量进行无损检测。本发明提供的检测方法可以对果蔬中的一种或多种农药残留进行快速、无损检测，无需复杂的样品制备，而且准确率较高。

本发明的核心是：使用SERS技术对菠菜、苹果等果蔬进行无损检测，考虑到常见果蔬的物理性状对检测精确度的影响，首先选取具有代表性的果蔬样本(菠菜、苹果)作为叶菜类、类球体等其他常见果蔬的参考；其次，针对不同种类果蔬样本之间存在的差异，可采用直接法和单位面积换算法分别处理测量样本；并且，采集的原始SERS光谱是样本的面扫描光谱，后期预处理前先拆分求平均，在一定程度上提高了光谱采集的准确率。在采用化学计量学方法进行数据处理阶段，本发明根据不同情况，结合本发明的建模算法，选取了化学计量学方法中的一种或多种方法进行组合改进并有效应用，能够达到去除采集过程中或样本本身物质干扰的预期效果。本发明采用差谱数据建模，即用含农药样本减去无农药样本光谱得到的数据，理论上该差谱数据和浓度之间存在一定联系，因此，由此建立差谱与浓度之间的定量模型，能够较好完成果蔬中具体农残含量的预测。此外，本发明在多种农药的定性分析中，采用经典的距离匹配和判别分析两种算法，较好地区分了三种农药。跟现有方法对两种农药定性相比，三种(或多种)农药的区分难度提高，因为多种农药包含的信息量及复杂程度增加，而且它们之间可能或多或少的包含某些相似成分结构或内在联系，所测得的光谱也容易有相似的特征信息，做区分容易产生干扰、难度增加。

本发明使用SERS技术对菠菜、苹果等果蔬进行无损检测，解决现有的有损检测方法在对果蔬样本进行检测时造成一定程度破坏，且达不到现场检测或快速检测的要求的问题。本发明无需复杂的样品制备，不仅可以对菠菜、苹果的农药残留量进行无损检测，而且针对果蔬可能含多种农药的实际情况，对多种类别的农药残留进行快速、无损检测，且准确率较高，因此，本发明方法可用于农残的现场检测、其他果蔬中农药残留量的无损检测。

本发明提供的技术方案是：

一种果蔬农药残留的无损检测方法，基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术，采用多种预处理方法结合建模算法，实现快速、无损地检测果蔬中的农药残留含量；包括以下步骤：

1)同批次获取果蔬、农药原药试剂、表面增强剂；

2)配制农药溶液；制备果蔬样本；

在本发明实施实验中，由于样本之间存在差异，采用直接法和单位面积换算法分别处理测量样本；

3)使用拉曼光谱仪，在适宜的环境下采集样本的SERS光谱；