水果表面苯并咪唑农药的穿戴式电化学检测研究

Benzimidazole fungicides are widely used during the growth and storage of fruits. Carbendazim is an important active constituent for benzimidazole fungicides, and its detection rate in fruits is the highest among the pesticide residues in China. Rapid and on-site detection of carbendazim is an effective way to prevent excessive pesticide residues in fruits and to guarantee the food security. For this aim, a sensor for the collection of carbendazim is fabricated, and cooperates with a wearable electrochemical sensor fabricated on latex glove to develop a wearable method for rapid detection of carbendazim. To achieve this goal, the collection sensor is directly printed on fruits using an electrode ink that is capable to solidify at room temperature. Then, the mechanism of the wearable detection is explored for the development of quantitative analysis method. After that, apples, pears and oranges are used to evaluate the performance of this wearable method for rapid detection, and the effects of temperature and time of storage on sensing performance are explored. This study is to afford a novel solution for the rapid analysis of contaminants on food samples and to afford basic theory and basic knowledge for applications of the wearable electrochemical detection of food samples.

苯并咪唑类杀菌剂广泛用于水果的生长和贮藏，多菌灵是苯并咪唑类杀菌剂发挥药效的重要活性成分，也是我国水果中检出率最高的农药残留。实现多菌灵的现场快速检测，及时发现并消除超标隐患是保障食品安全的有效途径。本项目将构建固体样品表面多菌灵收集传感器，与乳胶手套上的电化学传感器配合实现水果表面多菌灵的穿戴式电化学检测，建立一种多菌灵快速检测方法，为水果多菌灵无损检测和持续性监测提供技术支撑。为实现这一目的，本项目将以室温印刷电极为基础，直接在水果表面构建对多菌灵响应灵敏的农药收集传感器，并进一步研究水果表面多菌灵穿戴式检测方法的机理，为其定量检测提供理论指导。以苹果、梨和柑橘为对象，研究穿戴式检测方法的快速检测性能以及贮藏期温度和时间对检测的影响，为食品表面化学污染物快速检测提供理论基础和实践依据。

农产品在生长、采后加工、储运等环节中都易受到病虫害侵袭，引起作物减产和食品腐烂等危害。苯并咪唑类农药被广泛用于防治农产品在生长及储运过程中的各种病害，但也导致农残留超标的新问题。因此，农残快速检测对于保障食品安全和促进农业产业发展具有重要意义。本项目开发了操作简便、快速的穿戴式农残检测方法，用于满足农产品农残的快速检测需求，主要取得了以下结果：. （1）利用碳纳米管和石墨在柔性基底上制备了圆形果实穿戴式农残传感器，明确了制备参数对性能的影响及最佳制备方法，获得了可伴随果实生长的穿戴式传感器，解析了传感器的柔性形变机理；验证了传感器的穿戴式检测性能，为农产品生长期的穿戴式检测提供了传感器构建基础数据。. （2）解析了圆形果实在生长、成熟、储藏期间的穿戴式检测特性，明确了传感器对于生长期环境条件的适应性，揭示了穿戴式传感器在果实生长、储存期间，对物料特性不断变化的果实的外观品质的影响规律，为农产品的穿戴式无损检测提供了理论依据。. （3）利用制备的穿戴式农残传感器进行电化学检测，实现了农产品苯并咪唑农残的快速、无损检测；利用手持式家用血糖仪作为便携式电化学信号定量转换仪器，探究了有机磷农残的穿戴式检测，为农残检测提供了一种简便、经济的定量检测方法和仪器。. （4）针对苯并咪唑农药分子的结构，合成荧光探针，获得了对苯并咪唑类农残响应灵敏的荧光传感器；开发了收集固体样品表面苯并咪唑农残的穿戴式荧光传感器，探究农残的穿戴式荧光检测特性及便携式光强度信号检测机理，为农残的穿戴式荧光检测提供了有益的实践参考。. 本项目研究结果为实现农产品农药残留快速检测提供了经济、简便、无损的方法，满足在田间地头进行快速检测、在农业生产活动中及时掌握农药残留水平的需求，为提升农产品安全品质提供技术和装备支撑。此外，本项目提出的穿戴式检测方式也为农产品无损检测提出了新的发展方向。