表面等離子體共振技術在農(nóng)藥殘留檢測研究中的應用

林 釗，劉 霞 *，李 迎

(湖南農(nóng)業(yè)大學食品科技學院，食品科學與生物技術湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128)

表面等離子體共振技術在農(nóng)藥殘留檢測研究中的應用

林 釗，劉 霞 *，李 迎

(湖南農(nóng)業(yè)大學食品科技學院，食品科學與生物技術湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128)

表面等離子共振(SPR)技術具有靈敏度高、操作簡單、能夠實時監(jiān)測反應的動態(tài)過程，只需對樣品進行簡單的預處理，無需進行標記，也可以無需純化各種生物組分，耗樣量少，檢測時間短，已被廣泛應用于各個研究領域。該技術不僅可以檢測分析物，而且可以測定分子間相互作用的動力學常數(shù)。目前，SPR在檢測食品和環(huán)境領域中的農(nóng)藥殘留做了大量的研究工作。本文簡單介紹SPR的基本原理以及SPR生物傳感器的類型，重點綜述SPR生物傳感器應用于農(nóng)藥檢測中傳感芯片的識別分子種類，檢測方法以及目前SPR檢測農(nóng)藥的研究現(xiàn)狀，最后對SPR生物傳感器應用于農(nóng)藥檢測領域的發(fā)展前景作出展望。

表面等離子共振(SPR)；傳感器；農(nóng)藥；檢測

表面等離子共振(surface plasmon resonance，SPR)現(xiàn)象自1902年Wood[1]發(fā)現(xiàn)至今已有一百多年的歷史。20世紀80年代初，Nylander等[2]和Liedberg等[3]首次將SPR技術用于化學領域，并成功地研制出第一個SPR氣體傳感器。從此應用SPR傳感器在檢測領域的研究進入了快速發(fā)展階段。目前，SPR技術已應用到生物[4]、藥物[5]、環(huán)境[6]、食品安全[7]等多個領域。

隨著世界人口的增加和社會的發(fā)展，人類對農(nóng)產(chǎn)品的需求量越來越大，不可避免地對果蔬使用大量農(nóng)藥。農(nóng)藥的使用不僅會殘留在果蔬上，也會污染土壤、水等人類生存的環(huán)境。農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境中殘留的農(nóng)藥則會通過食物鏈等途徑，直接或間接地影響生態(tài)系統(tǒng)的平衡和人類的健康，嚴重時甚至會導致人畜出現(xiàn)急性中毒或造成三致毒性、神經(jīng)毒性、遺傳基因毒性、免疫毒性等慢性危害[8]，因此對農(nóng)藥殘留的檢測是十分重要的。近年來發(fā)展了多種農(nóng)藥殘留的檢測方法[9-15]，其中SPR傳感器具有高度的專一性、快速、簡單、高靈敏、可實時監(jiān)測反應的動態(tài)過程、無需標記、耗樣量極少等優(yōu)點，在農(nóng)藥殘留的檢測領域具有明顯的優(yōu)勢，具有潛在的應用前景。

1 SPR工作原理

SPR是一種物理光學現(xiàn)象。當一束P偏振光以一定的角度入射到棱鏡中，若入射角大于臨界角時，光線將發(fā)生全內(nèi)反射，在全內(nèi)反射的情況下，電場在金屬與棱鏡的界面處并不立刻消失，而是向金屬介質中傳輸振幅呈指數(shù)衰減的消失波。該消失波可引發(fā)金屬薄膜中的自由電子，使其形成表面等離子體(surface plasmon，SP)(圖1中A-2)。當入射光波長為某一適當值的條件下，由SP形成的表面等離子波(surface plasmon waves，SPW)與消失波的頻率和波數(shù)相等時，二者將發(fā)生共振。此時入射光被吸收，使反射光能量急劇下降，在反射光譜上出現(xiàn)共振峰(即反射光強度最低值，對應的角度為共振角，見圖1中B-2)。SPR對金屬表面的介質折射率微小變化是極其敏感的，待測物與金屬薄膜接觸時若存在吸附、生化反應或構象的改變，則金屬表面的折射率就會發(fā)生變化，共振角隨即發(fā)生改變[16-18]，據(jù)此，可對待測物進行檢測和分析。如圖1中A-1所示，在傳感器金膜表面上固定抗體(生物識別分子)，然后使游離的抗原緩緩通過流通池，當抗原抗體發(fā)生特異性結合時，SPR的共振角就會隨之發(fā)生改變(圖1中B-2)，并且隨著反應時間的改變共振角也會發(fā)生相應的改變，直至抗原-抗體反應達到平衡(圖1中B-3)，共振角也不會再發(fā)生改變，故通過SPR反射光譜的共振峰的變化可對抗原進行高靈敏度的檢測。

圖1 SPR傳感器原理示意圖[18]Fig.1 Principle of the surface plasmon resonance sensor[18]

2 SPR傳感器類型

目前常用的SPR傳感器，根據(jù)其耦合器件的不同可分為3種類型，分別為：棱鏡型SPR傳感器、光纖型SPR傳感器和光柵型SPR傳感器[16]：1)棱鏡型SPR傳感器是利用棱鏡做為光的耦合器件，是當今世界上應用最廣泛的傳感器。該傳感器具有容易再生，使用成本相對較低等優(yōu)點。早在1990年該傳感器就已經(jīng)實現(xiàn)了商品化，至今為止有眾多公司或機構在研發(fā)和生產(chǎn)，如美國Biacore AB公司生產(chǎn)的Biacore 1000、Biacore 2000、Biacore 3000，美國Affinity Sensors公司生產(chǎn)的IASys，日本Nippon Laser Electronics生產(chǎn)的SPR-670，中國科學院電子研究所研制的SPR-2000，西班牙SENSIA，SL公司生產(chǎn)的SPR傳感器等[19]。國內(nèi)外也有不少實驗室使用自組裝棱鏡型的SPR傳感器如：Liu等[20]自組裝的波長檢測型的棱鏡型SPR傳感器；2)光纖型SPR傳感器是利用光纖作為光的耦合器件，該傳感器非常容易小型化，具有方便野外作業(yè)的優(yōu)點，但由于其再生性不好，使用成本高，而導致使用程度低于棱鏡型SPR傳感器。Rajan等[21]報道了利用光纖型的SPR傳感器來進行實驗研究；Tsai等[22]研究了增強的光纖形SPR傳感器信號的方法；3)光柵型SPR傳感器采用的是衍射光柵耦合入射光，其結構比棱鏡型SPR傳感器復雜，并且在實際分析中存在著溶液對光的吸收問題。與棱鏡耦合入射光的方式相比較，光柵耦合法在計算方面極其復雜，無法應用麥克斯韋方程去求解邊界條件，因此使用較少[16]。

3 SPR檢測農(nóng)藥的識別分子種類及檢測方法

SPR傳感器首次檢測農(nóng)藥(除草劑阿特拉津(atrazine)和西瑪津(simazine))是在20世紀90年代。隨著SPR儀器的發(fā)展和研究的深入，目前已發(fā)展了多種應用于SPR檢測農(nóng)藥的識別分子和檢測方法。

3.1 SPR檢測農(nóng)藥的識別分子種類

SPR傳感芯片上固定的識別分子必須具有高度專一性，即結構上具有的特異結合位點只能與特定生物分子發(fā)生相互作用。不難發(fā)現(xiàn)，只要能跟農(nóng)藥特異性結合的物質都可以考慮作為SPR檢測農(nóng)藥的識別分子。根據(jù)近年來的報道，應用于農(nóng)藥檢測的SPR傳感芯片的識別分子主要有以下幾種類型。

3.1.1 抗體

抗體作為傳感芯片的識別分子，一般以農(nóng)藥或其衍生物作為抗原物質。利用抗體作為識別分子檢測農(nóng)藥是目前世界上應用最廣、最普遍的SPR檢測方法，近年來有大量的文獻報道[18,23-31]。早在1993年Minunni等[25]將Atrazine的一個衍生物固定在傳感器表面，Atrazine的抗體與含有除草劑的樣品混合，當抗體與固定在傳感器表面的Atrazine衍生物反應時，SPR響應信號的強度隨著樣品中Atrazine的濃度不同而改變。最低檢測限為0.05ng/mL，分析時間為15min。Mouvet等[26]在1997年用Simazine的單克隆抗體Anti-simazine作為識別分子測定了地表水中的Simazine，單個樣品的測定時間為22min，檢測范圍為0.2～2.4μg/L，傳感芯片經(jīng)過約200次重復測定后沒有明顯變化，重現(xiàn)性好。

3.1.2 酶

有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥是乙酰膽堿酯酶(AChE)的抑制劑，這些農(nóng)藥通過與AChE的活性位點絲氨酸(Ser200)殘基形成共價鍵從而抑制了AChE的活性[32]，因此可以應用AChE作為SPR生物傳感器的生物識別分子進行農(nóng)藥的檢測。2006年Lin等[33]報道了以AChE作為識別分子，利用金納米粒子作為基質膜的光纖型SPR傳感器，檢測對氧磷。該實驗小組首先將5cm清潔后的裸露光纖浸泡在含有金膠體的溶液中，使光纖表面自組裝單分子層的金納米粒子。然后將修飾了納米金粒子的傳感器芯片浸泡在胱胺鹽酸鹽(cystamine dihydrochloride)溶液中2h，接著在室溫條件下用2.5%戊二醛溶液中浸泡40min，再用水沖洗并風干。以上處理使傳感芯片表面固定的醛基與AChE中的胺基發(fā)生共價結合，從而在傳感芯片上組裝AChE。最后將對氧磷溶液通入AChE修飾的傳感芯片進行檢測。他們的研究表明，利用酶作為識別分子檢測對氧磷，檢測上限為0.234nmol/L，該方法檢測對氧磷具有高的靈敏度和穩(wěn)定性。

3.1.3 信使核糖核酸(mRNA)

以mRNA作為識別分子，是由于某種mRNA與特定的農(nóng)藥具有特異性。其檢測方法是：首先在傳感芯片表面固定親和素，再將生物素化的DNA/RNA探針組裝到親和素上，然后引入mRNA標記的農(nóng)藥，由于DNA/RNA探針能與農(nóng)藥特異結合的mRNA互補配對，從而可以進行農(nóng)藥的SPR檢測。親和素是由4個相同的含128個氨基酸的亞基組成，并且每一個亞基含有一個與生物素結合的位點，能與生物素或其衍生物形成高度穩(wěn)定的化合物[34]，生物素-羥基琥珀亞胺酯(biotinhydroxysuccinimide，BNHS)末端羧基可與蛋白質、糖類、DNA和酶等多種類型的大小分子形成生物素化的產(chǎn)物，而且不影響這類物質的生物活性。親和素-生物素[35]的結合是已知的生物大分子與小分子配體非共價結合最強的一例，其具有結合快，在多種有機溶液中可穩(wěn)定存在的特點。Lim等[36]在2000年報道了利用該方法進行除草劑Atrazine的檢測，應用的是對Atrazine具有特異性的釀酒酵母菌的P450 mRNA。該實驗小組首先將鏈霉親和素(streptavidin)固定在SPR傳感芯片的表面，然后將生物素化的寡核苷酸探針(oligonucleotide probes)組裝在鏈酶親和素上，P450 mRNA與寡核苷酸探針發(fā)生互補，從而對Atrazine進行檢測。他們的研究結果表明，該方法的SPR響應靈敏度有很大的提高，最低檢測限達到1pg/mL。

“你不同意，我就跟你把官司打到高院去?！饼埍竽抗鈭远ǖ乜粗耥崱Ｖ耥崨]有回答他，不輕不重地掐了他一把，然后咬咬唇，上前抓住了輪椅扶手。海力先是略略一愣，也馬上上前抓住另一邊扶手，和竹韻一起推著龍斌慢慢走出了法庭。

3.1.4 光合反應中心(reaction centers，RCs)

光系統(tǒng)Ⅱ(photosystemⅡ，PSⅡ)是植物類囊體膜的一種光合作用單位，它含有兩個捕光復合物和一個光反應中心。三嗪類(triazine)除草劑可以取代該光反應中心的主要組分D1蛋白上的第二個醌結合位點(QB)，從而抑制光合作用中的光反應，因此可以利用該方法對三嗪類除草劑進行檢測。但由于Alsoother類除草劑也可以與D1蛋白結合，故其特異性不佳[37-38]。一些研究者通過研究紫細菌(purple bacterial)的RCs后，發(fā)現(xiàn)其結構和功能均與植物的D1蛋白相似，能與QB結合，并且與Triazine類除草劑結合強度遠遠大于其他除草劑，因此RCs也可以作為識別分子，應用于SPR檢測Triazine類除草劑。在2000年，Nakamura等[39]報道了一種直接檢測三嗪類除草劑的方法，該小組應用的檢測方法是利用紫細菌(purple bacterium)的RCs。他們將組氨酸標記的RCs固定在SPR傳感器芯片表面上，并利用鎳-氨基三乙酸(nickel-nitrilotriacetic acid)作為橋梁結合一個Triazine類除草劑Atrazine。他們的研究發(fā)現(xiàn)Atrazine在0.1～1μg/mL的質量濃度范圍內(nèi)與SPR的響應信號呈比例關系，并且應用RCs組裝傳感芯片的方法直接檢測農(nóng)藥的靈敏度高于應用抗體組裝傳感芯片的方法。他們[40]在2003年還報道了將大量亞基組氨酸標記的反應中心(heavy-subunit-histidine-tagged RCs，HHisRCs)固定在傳感芯片表面作為識別分子(圖2)，由于HHisRCs會與Atrazine發(fā)生化學的螯合作用而結合，從而能夠檢測Atrazine。同時他們還對含氯除草劑敵草隆(DCMU)和2-甲,4-氯丙酸(MCPP)進行對比檢測。他們的研究表明Atrazine的最低檢測限為1μg/mL，DCMU的最低檢測限為20μg/mL，MCPP信號不明顯。

圖2 阿特拉津與反應中心結合過程[40]Fig.2 Schema of atrazi binding to the RC[40]

3.2 檢測方法

由于小分子很難引起足夠大的折射率變化， 所以一般情況下SPR檢測分子質量小于500D的物質較困難[41-42]。農(nóng)藥屬于小分子物質，因此利用SPR傳感器對農(nóng)藥的直接檢測靈敏度還不是很高[43]。鑒于此，研究人員采取一些增強SPR檢測信號的方法進行農(nóng)藥的SPR檢測。

3.2.1 競爭法

所謂的競爭法是指先在芯片表面固定半抗原-蛋白交聯(lián)物，然后注入被分析物與固定濃度的抗體混合液，使表面固定的半抗原和溶液中的被分析物競爭的結合溶液中抗體的方法(圖3)，當溶液中被分析物濃度減少時則芯片表面結合的抗體就多，SPR響應信號就大。因此SPR傳感器的響應信號與被分析物濃度成反比。競爭法可明顯提高SPR檢測小分子的靈敏度，是目前檢測農(nóng)藥的最常用的方法。Dostalek等[23]利用競爭法來檢測Atrazine和2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid，2,4-D)，該研究小組首先把牛血清白蛋白和Atrazine結合物(BSA-atrazine)，牛血清白蛋白和2,4-D結合物(BSA-2,4-D)組裝在傳感器芯片上。接著將Atrazine標準品溶解在氰化甲烷(acetonitrile)中，質量濃度為1mg/mL；2,4-D標準品則準備在磷酸鹽緩沖液(PBS)中，質量濃度為20μg/mL。然后分別用PBS把上述兩種溶液稀釋成10-3～103ng/mL一系列質量濃度，并逐一與10μg/mL的單克隆抗體混合后，注入SPR傳感器進行檢測，此時組裝在傳感器表面的農(nóng)藥和固定抗體濃度的混合溶液中的農(nóng)藥(農(nóng)藥標準品)競爭相同數(shù)量的抗體。他們通過競爭法增強SPR響應信號得到的Atrazine和2,4-D最低檢測限分別為0.07ng/mL和0.16ng/mL。Mauriz等[24]利用競爭法，比較了單一和同時分析毒死蜱(有機磷類)、西維因(氨基甲酸酯類)、DDT(有機氯類)3種農(nóng)藥，得出單一和同時分析的最低檢測限分別為：DDT：32ng/L和18ng/L；毒死蜱：54ng/L和52ng/L；西維因：1.38μg/L和0.05μg/L。他們的研究表明：DDT和西維因同時分析的靈敏度高于單一分析，毒死蜱在單一和同時分析時靈敏度十分接近。Kim等[44]利用競爭法檢測2,4-D，得到的最低檢測限為0.1ng/mL。

圖3 競爭抑制實驗示意圖Fig.3 Schema of the competitive immunoassay format

3.2.2 三明治夾心法

傳統(tǒng)的三明治夾心法就是將抗體固定在SPR傳感器芯片的表面，然后引入抗原，使其與固定在芯片表面的抗體結合，此時加入二抗增強SPR響應信號[16]。該方法是利用在傳感器芯片上結合更多的物質，使得SPR信號增強的一種方法(圖4)。Shimomura等[45]利用三明治夾心法進行了Atrazine的檢測，他們先在傳感器表面組裝Atrazine抗體(anti-atrazine)，然后注入含有Atrazine和辣根過氧化物酶(HRP)的混合溶液。Atrazine和HRP也能發(fā)生特異性結合，混合溶液中同時存在Atrazine和Atrazine-HRP兩種物質。當Atrazine和Atrazine-HRP與Anti-atrazine特異性結合后，最后注入HRP的抗體(antibody against HRP)，在質量濃度為5ng/mL的Atrazine樣品中檢測到信號放大比率為1.9。

圖4 三明治夾心法Fig.4 Schema of the sandwich method

3.2.3 利用銀膜作為傳感芯片

SPR研究的是反射光譜，選擇不同的金屬材料作為構成表面等離子體共振的基質膜將會對SPR光譜產(chǎn)生很大的影響，所以要首先考慮反射率較高的金屬，在可見光范圍內(nèi)，金屬Ag、Al、Au、Cu的反射率高，Au的反射率雖然不如Ag膜，但它的穩(wěn)定性最好，故SPR最常用Au膜作為基質膜[46]。但由于銀的高反射率，也有研究者應用銀膜進行農(nóng)藥的檢測。Rajan等[21]利用Ag作為基質膜的光纖型SPR傳感器檢測了毒死蜱，該研究小組利用蒸鍍技術在纖芯直徑為600μm和0.40數(shù)值孔徑的光纖上蒸鍍了一層大約55nm厚銀膜。在鍍膜前先要除去光纖上約20cm包層，然后再用丙酮清洗，接著把清洗后的的光纖置于真空室中，調(diào)節(jié)真空室氣壓為1.33322×10-4Pa。在真空處理15min后，加熱烘烤20min，完成烘烤5min后，真空管完全打開直到真空狀態(tài)完成。最后增加電壓直到銀完全蒸發(fā)，待冷卻后從真空室取出，銀膜厚度約55nm。使用該方法檢測毒死蜱，最低檢測濃度為0.1μmol/L。應用Ag作為基質膜要現(xiàn)鍍現(xiàn)用，并采取措施保護Ag膜防止其氧化。

3.2.4 金納米粒子(gold nanoparticles，AuNPs)

應用AuNPs是增強SPR響應信號的一種有效手段，尤其適用于小分子物質的檢測。由于AuNPs本身的折射率大以及AuNPs的表面等離子體子與金膜本身的表面等離子體子發(fā)生了耦合[16](圖5)，引入AuNPs可明顯提高SPR傳感器靈敏度。金納米粒子已成功地應用于生各種物分子的標記，如酶[47]和DNA[48]和抗體[48-52]等，利用金納米粒子標記除草劑Atrazine抗體也有相關報道[53]。2009年Huang等[43]報道了利用AuNPs標記氨基甲酸鹽(carbamate)農(nóng)藥從而提高SPR響應信號的方法。該研究小組利用AuNPs標記Carbamate的過程如下，首先把Carbamate置于酒精溶液中配制成合適的濃度。接著在持續(xù)攪拌條件下緩慢滴加AuNPs溶液，在室溫、黑暗環(huán)境中保存過夜。然后以1200r/min的速度離心10min，收集沉淀物，用PBS緩沖液調(diào)制成懸浮液。最后利用紫外可見光譜對該耦合物表征，以確認Carbamate已被AuNPs標記。他們首先將酶固定在經(jīng)過巰基十一酸修飾SPR芯片上，然后通入AuNPs標記的Carbamate，進行檢測。他們的檢測結果顯示利用AuNPs增強SPR信號方法檢測兩個不同醚鍵的Carbamate 4a與4b，最低檢測限分別達到7.0pmol/L和12pmol/L。2008年Valera等[53]研究了利用金納米粒子標記Atrazine抗體，進行Atrazine的高靈敏SPR檢測。2010年該研究小組[54]利用金納米粒子標記Atrazine的抗體，擴大SPR信號，檢測紅酒中的Atrazine，實驗得到的最低檢測限遠遠低于歐洲標準中紅葡萄酒的Atrazine最大殘留量(50μg/kg)的標準。

圖5 金納米粒子增強法Fig.5 Schema of SPR biosensor based on AuNPs signal enhancement

4 SPR 檢測農(nóng)藥的研究現(xiàn)狀

目前從國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀來看，SPR技術對農(nóng)藥殘留的研究主要集中于環(huán)境監(jiān)控和飲用水中的殺蟲劑和除草劑檢測。

4.1 有機磷類殺蟲劑檢測

20世紀40年代，施拉德的第一個有機磷殺蟲劑進入德國市場后，這一領域有了突飛猛進的發(fā)展。至今為止，有機磷農(nóng)藥超過了300個品種[55]。隨之應用SPR生物傳感器檢測有機磷農(nóng)藥的研究也逐漸增多。

Mauriz等[29]利用SPR生物傳感器檢測有機磷酸酯類殺蟲劑毒死蜱。他們應用競爭法進行檢測，先將農(nóng)藥與BSA結合，然后固定在SPR傳感器芯片上。檢測到毒死蜱的最低檢測限為50pg/mL左右，檢測芯片經(jīng)過200次的再生循環(huán)靈敏度沒有發(fā)生明顯的改變。2006年該實驗小組[56]對實際樣品地表水和飲用水中的毒死蜱進行檢測，利用抗體作為生物識別分子，通過研究得到毒死蜱的最低檢測限為55ng/L，檢測時間約20min。Yang等[57]也有應用SPR Biacore 3000和光流環(huán)共振器(opto-fluidic ring resonator，OFRR)兩種儀器分別檢測機磷農(nóng)藥的報道。Kaufiman等[58]報道了應用SPR測定農(nóng)藥有機磷和甲基2-苯并咪唑氨基甲酸酯。

4.2 苯氧羧酸類除草劑檢測

苯氧羧酸類除草劑在環(huán)境中容易被降解[55]，但在大量使用的情況下也會在環(huán)境形成殘留，利用SPR檢測苯氧羧酸類除草劑的研究開展得較早，在20世紀末已有關于檢測此類農(nóng)藥的報道。

1998年，Revoltellalr等[59]利用SPR、酶聯(lián)免疫(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)、放射免疫(radioimmunoassay，RIA)技術3種方法分別對2,4-D進行檢測。他們研究結果表明利用SPR方法檢測2,4-D，在0.001～1.0mg/L范圍內(nèi)呈線形，因而SPR更適合檢測2,4-D。2000年Svitel等[27]利用兩種方法檢測2,4-D，并進行了對比。方法一是在傳感器芯片上直接固定牛血清白蛋白和2,4-D耦合物(BSA-2,4-D)，然后注入2,4-D單克隆抗體進行檢測，最后用葡萄糖再生；方法二是首先在傳感芯片上修飾一層葡聚糖，接著在葡聚糖上固定伴刀豆蛋白A和2,4-D耦合物(Con-A-2,4-D)，然后注入2,4-D單克隆抗體進行檢測，最后用葡萄糖再生。結果顯示第一種檢測方法不能再生；第二種檢測方法再生性好，在兩個月內(nèi)進行約200次重復實驗，結果沒有顯著差異。Kaur等[28]報道利用A蛋白(protein A)作為連接層，分別將BSA-2,4-D和BSA-atrazine的耦合物固定在傳感芯片的表面，應用競爭法檢測了2,4-D和Atrazine。Gobi等[60]報告了利用物理的吸附作用把2,4-D-BSA組裝到傳感芯片的表面的方法，進行2,4-D的SPR檢測。他們的研究發(fā)現(xiàn)，利用這種方法所制造的芯片檢測2,4-D在重復使用20次左右都具有良好的重現(xiàn)性。隨后，該研究小組[30]同樣利用靜電吸附作用，分別在SPR傳感芯片表面固定BSA-2,4-D耦合物與卵清蛋白和2,4-D耦合物(OVA-2,4-D)，利用競爭法進行了2,4-D的檢測，BSA-2,4-D與OVA-2,4-D的最低檢測限分別是0.5nmol/L和0.1nmol/L。Kim等[61]研究了應用SPR技術直接對自然界水體中的2,4-D進行檢測。Soh等[62]也報道了采用競爭法對二惡英的前體物質2,4-D的SPR檢測。

4.3 三氮苯類除草劑的檢測

三氮苯類化合物的除草活性于1952年被發(fā)現(xiàn)，1957年商品化。這類化合物至今仍是很有價值的旱田除草劑，以用于玉米田的Atrazine最為突出[55]。SPR對此類除草劑的研究也較多，特別是針對Atrazine的檢測。

Chegel等[41]利用SPR生物傳感器檢測了抑制光合作用的農(nóng)藥Atrazine，該方法是將蛋白質D1固定在傳感芯片金膜的表面，當?shù)鞍踪|D1中的質體醌遇到Atrazine時，Atrazine會將質體醌置換，從而可利用SPR生物傳感器來檢測Atrazine。該實驗小組利用以上原理對Atrazine的水溶液進行檢測，其檢測范圍為0.05～5.0μg/mL。2007年Farré等[63]報道了利用一種便攜式的SPR生物傳感器檢測水中的Atrazine。首先在傳感器金膜芯片表面用烷基硫醇(alkanethiolate)修飾，然后固定Atrazine的衍生物。將Atrazine樣品和多克隆抗體混合后，注入SPR的流通池并進行分析。最低檢測限穩(wěn)定在20pg/mL，該傳感器的循環(huán)再生時間大約需要25min。Sasaki等[64]利用有機硅修飾SPR傳感芯片，再將Atrazine單克隆抗體固定在芯片表面。用SPR分別測定添加了0.05μg/L Atrazine的河水與0.05μg/L的標準溶液，研究結果表明兩者有十分接近的響應值。Strachan等[65]利用對Atrazine具有特異性的單鏈抗體片段進行實驗，他們的研究表明來源于植物和細菌的兩種單鏈抗體片段，與單克隆抗體比較有相似的結合比率。但是單體的植物和細菌單鏈抗體片段，與二聚的單鏈抗體片段和單克隆抗體在固定抗原方面相比較，呈現(xiàn)出較低的親合力。Kusharyoto等[66]利用SPR Biacore 3000研究了幾種不同的抗原結合片段(fragment of antigen binding，F(xiàn)ab)與Atrazine的動力學參數(shù)。Nabok等[67]還報道了利用特異性抗體固定在傳感芯片表面，分別對Atrazine和Simazine進行檢測。Harris等[68]利用抗Simazine的IgG抗體與抗Simazine Fab片段分別檢測Simazine，得到的最低檢測限前者為0.16μg/L，后者為0.11μg/L。

4.4 有機氯類殺蟲劑、氨基甲酸酯類殺蟲劑和其他類型殺蟲劑的檢測

有機氯類農(nóng)藥曾是世界上應用最廣泛的殺蟲劑。1939年瑞士化學家保羅·米勒制成DDT，從此開始了生產(chǎn)和使用有機氯農(nóng)藥的歷史[55]。由于DDT在環(huán)境中不容易降解，并且DDT會通過生物富集作用存在于食品中，許多國家已經(jīng)禁止使用。但是直到目前，DDT在環(huán)境中的殘留情況還是比較嚴重。氨基甲酸酯類殺蟲劑因其有高的生物活性和選擇性以及易于生物降解等特點而成為農(nóng)藥中的一大類。近年來SPR對其的研究也有報道。

2006年Mauriz等[12]利用自組裝單分子膜(SAM)的形式在裸露的傳感芯片表面固定巰基烷酸，由于巰基烷酸的巰基端可與金相互作用發(fā)生鍵合并穩(wěn)定的吸附在金膜上，巰基烷酸的羧基端作為活性基團，通過EDC/NHS激活后可與抗體連接。并用抗體作為識別分子檢測西維因，得到的最低檢測限為1.38μg/L。同一年，該研究小組也利用該方式，檢測了含量不超過歐洲法規(guī)標準的天然水中DDT、毒死蜱、西維因3種有機污染物[69]。Mauriz等[70]也利用SPR生物傳感器檢測DDT，其檢測方法是競爭法。他們先將DDT衍生物固定在自組裝烷基硫醇單分子膜的傳感芯片上，分別利用DDT的單克隆抗體、DDT與其代謝物的單克隆抗體，用競爭法來進行實驗。結果顯示單獨檢測DDT的最低檢測限是15pg/mL，DDT與其代謝物的最低檢測限是31pg/mL。Keegan等[71]分別利用SPR和超高效液相色譜-串聯(lián)四極桿質譜(UPLC-MS-MS)對牛奶樣品中的苯并咪唑氨基甲酸酯進行檢測，該實驗研究發(fā)現(xiàn)SPR更適合用于苯并咪唑氨基甲酸酯檢測。2004年Obataya等[72]報道了把縮氨酸固定在芯片表面，應用SPR技術對農(nóng)藥中間體二氯苯胺進行檢測，發(fā)現(xiàn)縮氨酸對二氯苯的識別具有特異性。Devlin等[73]報道了利用SPR技術對聯(lián)吡啶類除草劑百草枯(paraquat)進行檢測，實驗結果表明單鏈抗體片段對百草枯的特異性與Fab片段相似。在生物殺蟲劑方面，Gunning等[74]報道了，利用SPR研究棉鈴蟲酯酶與蘇云金桿菌殺蟲劑Cry1Ac毒素的相互作用。等[75]研究了農(nóng)藥二苯脲的單克隆抗體-抗原復合物，獲得IgG和其Fab片段的鍵合動力學速率常數(shù)，他們的研究表明，隨著溫度的下降，兩者的鍵合能力增強，在15min內(nèi)便可完成0.1μg/L半抗原的測定。

5 SPR檢測農(nóng)藥的現(xiàn)存問題及解決方法

根據(jù)SPR檢測農(nóng)藥的研究現(xiàn)狀，存在的問題與解決措施主要有以下幾個方面：1)農(nóng)藥多屬小分子物質，SPR檢測小分子物質的靈敏度還有待于提高。以往研究提高SPR檢測小分子靈敏度的方法，主要集中在利用競爭法代替直接法，目前隨著新材料的運用(如納米材料)、新技術的發(fā)展(如SPR與其他儀器的聯(lián)用)、新方法的出現(xiàn)(如多檢測方法結合)，在不久的將來這一瓶頸極其有可能被突破。2)目前SPR的檢測成本比較高，一次性使用的傳感芯片是檢測成本居高不下的重要因素。據(jù)此，多個實驗室已經(jīng)開展傳感芯片循環(huán)再生的相關研究工作。3)SPR應用于農(nóng)藥檢測的研究開展的相對較晚，實際推廣使用的條件還不夠成熟，并且面臨著很多的挑戰(zhàn)(如重現(xiàn)性)，但是隨著今后實驗條件的優(yōu)化以及研究的進一步深入，SPR檢測農(nóng)藥技術的推廣使用必將會成為現(xiàn)實。

6 SPR檢測農(nóng)藥的發(fā)展前景

盡管SPR應用于農(nóng)藥的檢測已經(jīng)做了很多研究工作，針對目前農(nóng)藥檢測的現(xiàn)狀和SPR檢測技術的不斷改進，SPR技術應用于農(nóng)藥檢測可以向以下方面發(fā)展：1)對于有機磷類、氨基甲酸酯類農(nóng)藥的檢測，用酶作為生物識別分子，可以考慮利用其他來源更廣、成本更低并且具有特異性的酶類，代替乙酰膽堿酯酶，比如：利用植物膽堿酯酶，以降低實驗成本，有利于SPR技術用于檢測農(nóng)藥的推廣使用。2)在目前SPR檢測微生物領域中出現(xiàn)了一種識別分子：噬菌體[76-77]。利用噬菌體作為識別分子，可以嘗試尋找并建立SPR檢測微生物源農(nóng)藥(天然源農(nóng)藥如阿維菌素)的方法。3)利用多種方法結合，以增大SPR的響應信號，如金納米粒子增強SPR信號法與三明治法結合使用。4)目前SPR對農(nóng)藥檢測的研究主要集中在3類殺蟲劑和兩類除草劑，分別是：有機磷類殺蟲劑、氨基甲酸酯類殺蟲劑、有機氯類殺蟲劑和苯氧羧酸類除草劑、三氮苯類除草劑。而有機氮類、擬除蟲菊酯類、有機金屬類的研究較少；雜環(huán)類檢測主要集中于有機污染物方面。在以后的SPR研究中可擴大檢測農(nóng)藥的種類，使得SPR檢測農(nóng)藥的應用范圍更廣。

隨著SPR技術的進一步發(fā)展與成熟， SPR技術將在農(nóng)藥殘留的檢測中發(fā)揮越來越重要的作用，為農(nóng)產(chǎn)品檢測、環(huán)境監(jiān)控提供一種高靈敏、實時、方便、快捷的檢測方法。

[1] WOOD R W. On a remarkable case of uneven distribution of light in a diffraction grating spectrum[J]. Proceedings of the Physical Society of London, 1902, 18(1): 269-275.

[2] NYLANDER C, LIEDBERG B, LIND T. Gas detection by means of surface plasmons resonance[J]. Sensors and Actuators, 1982/1983, 3: 79-88.[3] LIEDBERG B, NYLANDER C, LUNDSTROM I. Surface plasmons resonance for gas detection and biosensing[J]. Sensors and Actuators,1983, 4: 299-304.

[4] POLLET J, DELPORT F, JANSSEN K P F, et al. Fiber optic SPR biosensing of DNA hybridization and DNA-protein interactions[J].Biosensors and Bioelectronics, 2009, 25(4): 864-869.

[5] ROCHE P J R, NG S M, NARAYANASWAMY R, et al. Multiple surface plasmon resonance quantification of dextromethorphan using a molecularly imprintedβ-cyclodextrin polymer: A potential probe for drug-drug interactions[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2009,139(1): 22-29.

[6] FORZANI E S, FOLEY K, WESTERHOFF P, et al. Detection of arsenic in groundwater using a surface plasmon resonance sensor[J].Sensors and Actuators B: Chemical, 2007, 123(1): 82-88.

[7] PILIARIK M, PAROVA L, HOMOLA J. High-throughput SPR sensor for food safety[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2009, 24(5):1399-1404.

[8] 張志恒. 農(nóng)藥合理使用規(guī)范和最高殘留限量標準[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2007: 1-7.

[9] LAMBROPOULOU D A, ALBANIS T A. Liquid-phase micro-extraction techniques in pesticide residue analysis[J]. Journal of Biochemical and Biophysical Methods, 2007, 70(2): 195-288.

[10] QIAN Guoliang, WANG Limin, WU Yunru, et al. A monoclonal antibody-based sensitive enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for the analysis of the organophosphorous pesticides chlorpyrifos-methyl in real samples[J]. Food Chemistry, 2009, 117(2): 364-370.

[11] SILVA M G D, AQUINO A, DOREA H S, et al. Simultaneous determination of eight pesticide residues in coconut using MSPD and GC/MS[J]. Talanta, 2008, 76(3): 680-684.

[12] MAURIZ E, CALLE A, ABAD A, et al. Determination of carbaryl in natural water samples by a surface plasmon resonance flow-through immunosensor[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2006, 21(11): 2129-2136.

[14] BERNAL J L,J J, RIVERA J M, et al. On-line solid-phase extraction coupled to supercritical fluid chromatography with diode array detection for the determination of pesticides in water[J]. Journal of Chromatography A, 1996, 754(1/2): 145-157.

[15] KLEIN C, SCHNEIDER R J, MEYER M T, et al. Enantiomeric separation of metolachlor and its metabolites using LC-MS and CZE[J].Chemosphere, 2006, 62(10): 1591-1599.

[16] 劉霞. 波長檢測型表面等離子體子共振傳感器的性能改進及其應用[D]. 長春: 吉林大學, 2006.

[17] 吳英才, 袁一方, 徐艷平. 表面等離子共振傳感器的研究進展[J]. 傳感器技術, 2004, 23(5): 1-5.

[18] SHANKARAN D R, GOBI K V, MIURA N. Recent advancements in surface plasmon resonance immunosensors for detection of small molecules of biomedical, food and environmental interest[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2007, 121(1): 158-177.

[19] 程慧, 黃朝峰, 段子淵. SPR生物傳感器及其應用進展[J]. 中國生物工程雜志, 2003, 23(5): 46-49.

[20] LIU Xia, SUN Ying, SONG Daqian, et al. Enhanced optical immuosensor based on surface plasmon resonance for determination of transferrin[J].Talanta, 2006, 68(3): 1026-1031.

[21] RAJAN S, CHAND S, GUPT B D. Surface plasmon resonance based fiber-optic sensor for the detection of pesticide[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2007, 123(2): 661-666.

[22] TSAI W H, LIN Yucheng, TAI Jiukai, et al. Multi-step structure of sidepolished fiber sensor to enhance SPR effect[J]. Optics & Laser Technology,2010, 42(3): 453-456.

[23] DOSTALEK J, PRIBYL J, HOMOLA J, et al. Multichannel SPR biosensor for detection of endocrine-disrupting compounds[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2007, 389(6): 1841-1847.

[24] MAURIZ E, CALLE A, MANCLUS J J, et al. Multi-analyte SPR immunoassays for environmental biosensing of pesticides[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2007, 387(4): 1449-1458.

[25] MINUNNI M, MASCHINI M. Detection of pesticide in drinking water using real-time biospecific interaction analysis(BIA)[J]. Analytical Letters,1993, 26(7): 1441-1460.

[26] MOUVET C, HARRIS R D, MACIAG C, et al. Determination of simazine in water samples by waveguide surface plasmon resonance[J].Analytica Chimica Acta, 1997, 338(1/2): 109-117.

[27] SVITEL J, DZGOEV A, RAMANATHAN K, et al. Surface plasmon resonance based pesticide assay on a renewable biosensing surface using the reversible concanavalin A monosaccharide interaction[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2000, 15(7/8): 411-415.

[28] KAUR J, SINGH K V, SCHMID A H, et al. Atomic force spectroscopybased study of antibody pesticide interactions for characterization of immunosensor surface[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2004, 20(2):284-293.

[29] MAURIZ E, CALLE A, MANCLUS J J, et al. Single and multi-analyte surface plasmon resonance assays for simultaneous detection of cholinesterase inhibiting pesticides[J]. Sensors and Actuators B: Chemical,2006, 118(1/2): 399-407.

[30] GOBI K V, KIM S J, TANAKA H, et al. Novel surface plasmon resonance (SPR) immunosensor based on monomolecular layer of physically-adsorbed ovalbumin conjugate for detection of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid and atomic force microscopy study[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2007, 123(1): 583-593.

[31] PETZ M. Recent applications of surface plasmon resonance biosensors for analyzing residues and contaminants in food[J]. MonatshefteChemie/Chemical Monthly, 2009, 140(8): 953-964.

[32] 楊娟, 楊芳芳. 淺談用于廣東蔬菜有機磷農(nóng)藥殘留檢測的幾種生物識別酶[J]. 中外企業(yè)家, 2009(6): 135-136.

[33] LIN Tsaojen, HUANG Kuangtse, LIU Chiayu. Determination of organophosphorous pesticides by a novel biosensor based on localized surface plasmon resonance[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2006, 22(4): 513-518.

[34] VAKNIN D, ALS-NIELSEN J, PIEPENSTOCK M, et al. Recognition processes at a functionalized lipid surface observed with molecular resolution[J]. Biophysical Journal, 1991, 60(6): 1545-1552.

[35] BASSIL N, MAILLART E, CANVA M, et al. One hundred spots parallel monitoring of DNA interactions by SPR imaging of polymerfunctionalized surfaces applied to the detection of cystic fibrosis mutations[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2003, 94(3): 313-323.

[36] LIM T K, OYAMA M, IKEBUKURO K, et al. Detection of atrazine based on the SPR determination of P450 mRNA levels in Saccharomyces cerevisiae[J]. Analytical Chemistry, 2000, 72(13): 2856-2860.

[37] PILETSKAYA E, PILETSKY S, LAVRIK N, et al. Towards the D1 protein application for the development of sensors specific for herbicides[J]. Analytical Letters, 1998, 31(15): 2577-2589.

[38] PILETSKAYA E V, E'SKAYA S A, SOZINOV A A, et al. D1 protein: an effective substitute for immunoglobulins in ELISA for the detection of photosynthesis inhibiting herbicides[J]. Analytica Chimica Acta, 1999,398(1): 49-56.

[39] NAKAMURA C, HASEGAWA M, SHIMADA K, et al. Direct triazine herbicide detection using a self-assembled photosynthetic reaction center from purple bacterium[J]. Biotechnology and Bioprocess Engineering,2000, 5(6): 413-417.

[40] NAKAMURA C, HASEGAWA M, NAKAMURA N, et al. Rapid and specific detection of herbicides using a self-assembled photosynthetic reaction center from purple bacterium on an SPR chip[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2003, 18(5/6): 599-603.

[41] CHEGEL V I, SHIRSHOV Y M, PILETSKAYA E V, et al. Surface plasmon resonance sensor for pesticide detection[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 1998, 48(1/3): 456-460.

[42] 張微微, 陳宇春, 王菊英, 等. 表面等離子體共振技術在環(huán)境污染物分析中研究[J]. 環(huán)境科學與技術, 2007, 30(5): 95-98.

[43] HUANG Xi, TU Haiyang, ZHU Danhua, et al. A gold nanoparticle labeling strategy for the sensitive kinetic assay of the carbamate-acetylcholinesterase interaction by surface plasmon resonance[J]. Talanta, 2009,78(3): 1036-1042.

[44] KIM S J, GOBI K V, IWASAKA H, et al. Novel miniature SPR immunosensor equipped with all-in-one multi-microchannel sensor chip for detecting low-molecular-weight analytes[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2007, 23(5): 701-707.

[45] SHIMOMURA M, NOMURA Y, ZHANG Wei, et al. Simple and rapid detection method using surface plasmon resonance for dioxins, polychlorinated biphenylx and atrazine[J]. Analytica Chimica Acta, 2001, 434(2):223-230.

[46] 趙曉君. 表面等離子共振化學和生物傳感器的研究[D]. 長春: 吉林大學, 1999.

[47] DU Dan, CHEN Shizhen, CAI Jie, et al. Immobilization of acetylcholinesterase on gold nanoparticles embedded in sol-gel film for amperometric detection of organophosphorous insecticide[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2007, 23(1): 130-134.

[48] QIAO Feiyan, LIU Jun, LI Furong, et al. Antibody and DNA duallabeled gold nanoparticles: Stability and reactivity[J]. Applied Surface Science, 2008, 254(10): 2941-2946.

[49] CHOI J W, KANG D Y, JANG Y H , et al. Ultra-sensitive surface plasmon resonance based immunosensor for prostate-specific antigen using gold nanoparticle-antibody complex[J]. Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects, 2008, 313/314: 655-659.

[50] MAO Xun, JIANG Jianhui, LUO Yan, et al. Copper-enhanced gold nanoparticle tags for electrochemical stripping detection of human IgG[J]. Talanta, 2007, 73(3): 420-424.

[51] MAO Shun, LU Ganhua, YU Kehan, et al. Specific biosensing using carbon nanotubes functionalized with gold nanoparticle-antibody conjugates[J]. Carbon, 2010, 48(2): 479-486.

[52] SAFENKOVA I V, ZHERDEV A V, DZANTIEV B B. Correlation between the composition of multivalent antibody conjugates with colloidal gold nanoparticles and their affinity[J]. Journal of Immunological Methods, 2010, 357(1/2): 17-25.

[53] VALERA E, JAVIER R A, SANCHEZ F J, et al. Conductimetric immunosensor for atrazine detection based on antibodies labelled with gold nanoparticles[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2008, 134(1): 95-103.

[54] VALERA E, JAVIER R A, BARRANCO A, et al. Determination of atrazine residues in red wine samples. A conductimetric solution[J].Food Chemistry, 2010, 122(3): 888-894.

[55] 夏世鈞, 孫金秀, 白喜耕, 等. 農(nóng)藥毒理學[M]. 北京: 化學化工出版社, 2008: 266-333.

[56] MAURIZ E, CALLE A. Real-time detection of chlorpyrifos at part per trillion levels in ground, surface and drinking water samples by a portable surface plasmon resonance immunosensor[J]. Analytica Chimica Acta, 2006, 561(1/2): 40-47.

[57] YANG G, WHITE I M, FAN X. An opto-fluidic ring resonator biosensor for the detection of organophosphorus pesticides[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2008, 133(1): 105-122.

[58] KAUFIMAN B M, CLOWER M. Immunoassay of pesticides: an update[J]. Journal of AOAC International, 1995, 78(4): 1079-1090.

[59] REVOLTELLALR P, ROBBIOL L, LIEDBERG B. Comparison of conventional immunoassays (RIA, ELISA) with surface plasmon resonance for pesticide detection and monitoring[J]. Biotherapy, 1998, 11(2/3):135-145.

[60] GOBI K V, TANAKA H, SHOYAMA Y, et al. Highly sensitive regenerable immunosensor for label-free detection of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid at ppb levels by using surface plasmon resonance imaging[J].Sensors and Actuators B: Chemical, 2005, 111/112: 562-571.

[61] KIM S J, GOBI K V, TANAKA H, et al. A simple and versatile selfassembled monolayer based surface plasmon resonance immunosensor for highly sensitive detection of 2,4-D from natural water resources[J].Sensors and Actuators B: Chemical, 2008, 130(1): 281-289.

[62] SOH N, TOKUDA T, WATANABE T, et al. A surface plasmon resonance immunosensor for detecting a dioxin precursor using a gold binding polypeptide[J]. Talanta, 2003, 60(4): 733-745.

[63] FARRE M, MARTINEZ E, RAMON J, et al. Part per trillion determination of atrazine in natural water samples by a surface plasmon resonance immunosensor[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2007,388(1): 207-214.

[64] SASAKI S, NAGATA R, HOCK B, et al. Novel surface plasmon resonance sensor chip functionalized with organic silica compounds for antibody attachment[J]. Analytica Chimica Acta, 1998, 368(1/2): 71-76.

[65] STRACHAN G, GRANT S D, LEARMONTH D, et al. Binding characteristics of anti-atrazine monoclonal antibodies and their fragments synthesised in bacteria and plants[J]. Biosensors and Bioelectronics,1998, 13(6): 665-673.

[66] KUSHARYOTO W, PLEISS J, BACHMANN T T, et al. Mapping of a hapten-binding site: molecular modeling and site-directed mutagenesis study of an anti-atrazine antibody[J]. Protein Engineering, 2002, 15(3):233-241.

[67] NABOK A V, TSARGORODSKAYA A, HASSAN A K, et al. Total internal reflection ellipsometry and SPR detection of low molecular weight environmental toxins[J]. Applied Surface Science, 2005, 246(4):381-386.

[68] HARRIS R D, LUFF B J, WILKINSON J S, et al. Integrated optical surface plasmon resonance immunoprobe for simazine detection[J].Biosensors and Bioelectronics, 1999, 14(4): 377-386.

[69] MAURIZ E, CALLE A, MONTOYA A, et al. Determination of environmental organic pollutants with a portable optical immunosensor[J].Talanta, 2006, 69(2): 359-364.

[70] MAURIZ E, CALLE A, MANCLUS J J, et al. Optical immunosensor for fast and sensitive detection of DDT and related compounds in river water samples[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2007, 22(7): 1410-1418.

[71] KEEGAN J, WHELAN M, DANAHER M, et al. Benzimidazole carbamate residues in milk: Detection by surface plasmon resonance-biosensor,using a modified QuEChERS (quick, easy, cheap, effective, rugged and safe) method for extraction[J]. Analytica Chimica Acta, 2009, 654(2):111-119.

[72] OBATAYA I, NAKAMURA C, ENOMOTO H, et al. Development of a herbicide biosensor using a peptide receptor screened from a combinatorial library[J]. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 2004, 28(4/6):265-271.

[73] DEVLIN C M, BOWLES M R, GORDON R B, et al. Production of a paraquat-specific murine single chain Fv fragment[J]. J Biochem, 1995,118(3): 480-487.

[74] GUNNING R V, DANGG H T, KEMP F C, et al. New Resistance mechanism in Helicoverpa armigera threatens transgenic crops expressing Bacillus thuringiensis Cry1Ac toxin[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2005, 71(5): 2558-2563.

[76] NANDURI V, BHUNIA A K, TU S I, et al. SPR biosensor for the detection of L. monocytogenes using phage-displayed antibody[J].Biosensors and Bioelectronics, 2007, 23(2): 248-252.

[77] CRISTINA G A, XAVIER M B, JENKINS A T A, et al. Surface plasmon resonance assay for real-time monitoring of somatic coliphages in wastewaters[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2008, 74(13): 4054-4058.

Recent Advances in Application of Surface Plasmon Resonance in Determining Pesticide Residues

LIN Zhao，LIU Xia*，LI Ying
(Hunan Province Key Laboratory of Food Science and Biotechnology, College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)

Surface plasmon resonance (SPR) has been widely applied in various fields owing to its simplicity, low cost, no labeling, high selectivity, and real-time monitoring. SPR can be used not only for detecting analytes, but also determining kinetic parameters of molecular interactions. Interest in the development of SPR based immunosensors for the detection of low molecular weight pesticides in foods and environment has been rapidly increased over the last ten years. In this paper, the SPR principle and instrument types are briefly introduced. The category of recognized molecules immobilized on the SPR sensor surface, detection methods and their applications in pesticide detection are introduced emphatically. In addition, trends of SPR in the area of pesticide detection are also prospected.

surface plasmon resonance (SPR)；sensor；pesticide；detection

TS207.53

A

1002-6630(2011)05-0342-09

2010-07-12

湖南省教育廳優(yōu)秀青年項目(10B050)；長沙市科技計劃重點項目(K1005181-21)；

湖南農(nóng)業(yè)大學引進人才基金項目(08YJ07)；湖南省研究生創(chuàng)新基金項目(CX2010B281)

林釗(1985—)，男，碩士研究生，研究方向為食品安全與控制。E-mail：linq004@163.com

*通信作者：劉霞(1976—)，女，副教授，博士，研究方向為食品生物技術與分析。E-mail：liuxia608@gmail.com