比色阵列传感技术在弱反应性农药多组分残留分析中的应用研究

The superior properties of colorimetric sensor array technique, i.e., capable of rapid, efficient and simultaneous detection of multiple analytes, make it very suitable for discriminant analysis of pesticide residues. However, owing to less-reaction of most pesticides, indicators possessing strong chemical interactions and cross-reactivities are difficult to synthesize, which seriously hampered the wide application of colorimetric sensor array technique in discriminant analysis of pesticide residues. Consequently, based on colorimetric sensor array technique, this project will focus on converting less-reactive pesticides into the reactive analytes through designing and screening appropriate pretreatment methods, i.e., strong acids, strong bases, strong oxidants, strong reductants and so on, and then fabricate sensor array through a variety of indicators which could induce color changes of the reactive analytes, realizing indirect identification of organophosphates, carbamates and pyrethroids. This project will expand the range of application of colorimetric sensor array methodology to distinguish less-reactive analytes.

由于具有快速高效、可实现对多组分同时检测等优势，比色阵列传感技术极适于农药残留的辨别分析应用。但是，受限于当前大多农药分子的弱反应性特征，且具有强化学相互作用及交叉响应能力的指示剂难以合成，这已严重掣肘比色阵列传感技术在农药残留辨别分析领域的应用拓展。所以，本项目拟以比色阵列传感技术为基础，首先通过设计并筛选恰当的预处理技术（强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等），将惰性的农药分子活化转变为易于发生变色反应的目标分子，进而围绕目标分子筛选指示剂并构造传感阵列，最终实现对弱反应性的有机磷类、氨基甲酸酯类与拟除虫菊酯类等农药残留的单一类别及多类别的间接辨别分析。本项目的开展有望拓宽比色阵列传感技术在辨别分析弱反应性分子时的应用范围。

众所周知，农业是我国国民经济的基础，随着人口不断增长，农业经济的重要地位愈加凸显。为了农作物增产，农业增收，农药不可避免地被使用在农业生产过程中。然而，随着农药使用范围的不断扩大和使用量的逐渐增加，农药的毒性危害及其所引起的3R问题（农药残留、抗药性、再猖獗）越来越受到人们的关注，尤其是农药残留导致的食品安全问题更是备受瞩目。因此，如何实现与食品安全相关的农药残留的快速、简便、高灵敏性辨别分析成为目前迫切需要解决的问题。由于具有快速高效、可实现对多组分同时检测等优势，比色阵列传感器技术极适于农药残留的辨别分析应用。但是，受限于当前大多农药分子的弱反应性特征，且具有强化学相互作用及交叉响应能力的指示剂难以合成，这已严重掣肘比色阵列传感技术在农药残留辨别分析领域的应用拓展。本项目设计开发了一种基于硫酸辅助高锰酸钾自褪色策略的新型简易比色阵列传感器，用于农残的辨别分析。这种比色阵列传感器由不同浓度/比例的硫酸和高锰酸钾构建而成。层次聚类分析结果表明所制备的比色阵列传感器具有较高的维数，对常见农药（有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类等）具有较强的识别能力。另外，结合层次聚类分析及相应的拟合曲线，该比色阵列传感器还可以实现对农药的半定量检测。最后，所建立的方法还被成功应用于实际样品中农药残留的检测分析。本项目的开展拓宽了比色阵列传感技术在辨别分析弱反应性分子时的应用范围。