熒光光譜法檢測蜂蜜中腐霉利農藥的含量

葛學峰， 吳彥瑋， 趙志敏*

(1. 南京航空航天大學 理學院， 江蘇 南京 210016； 2． 南京師范大學， 江蘇 南京 210046)

熒光光譜法檢測蜂蜜中腐霉利農藥的含量

葛學峰1,2， 吳彥瑋1， 趙志敏1*

(1. 南京航空航天大學 理學院， 江蘇 南京 210016； 2． 南京師范大學， 江蘇 南京 210046)

為了實現農產品中農藥殘留含量快速分析，根據熒光光譜的基本原理研究了腐霉利的熒光特性，對腐霉利-蜂蜜混合體系進行了研究，分析熒光強度與蜂蜜中腐霉利含量之間的關系。采用穩態熒光光譜儀分別檢測腐霉利溶液和蜂蜜溶液的熒光光譜，純蜂蜜溶液熒光峰在342 nm，腐霉利溶液的熒光峰在390 nm，通過逐次向純蜂蜜溶液中添加0.1 g/dL的腐霉利標準溶液，發現相對于純蜂蜜，熒光峰位置發生紅移,說明腐霉利與蜂蜜中某些物質發生了相互作用。采用Origin8.5數據分析軟件對蜂蜜的熒光峰值處熒光峰強度與腐霉利含量線性擬合后，發現蜂蜜溶液中腐霉利的含量與對應的熒光強度有良好的線性關系，預測函數模型為I=188504.75x+384764.33，相關系數為0.99。經過相同實驗條件下的實驗驗證，模型預測準確率在96.8%～100%之間。研究結果表明：熒光光譜法檢測蜂蜜中腐霉利殘留含量的方法是行之有效的，為其他農產品中腐霉利農藥殘留含量的檢測提供了參考依據。

熒光光譜； 蜂蜜； 腐霉利； 含量檢測

1 引 言

腐霉利是一種新型殺菌劑，具有低毒性，在農業生產中使用廣泛。它主要抑制菌體內甘油三酯的合成，對葡萄孢屬和核盤菌屬真菌有特效。在植物開花初期、盛花期、結果期噴灑腐霉利，可防治果樹、蔬菜的灰霉病、菌核病等。蜂蜜是蜜蜂從植物的花中采得花蜜在蜂巢中釀制而成。在采集蜜源植物花粉的過程中，蜜蜂會將農藥攜帶到蜂巢中，造成蜂蜜農藥殘留超標，影響蜂蜜質量安全[1]。腐霉利農藥已經被證實為一種抗雄激素，蜂蜜產品中的腐霉利農藥會毒害人類的生殖系統[2]，因此，有必要對蜂蜜中腐霉利農藥殘留進行檢測。

現有的農藥殘留檢測方法有許多種。對于腐霉利農藥殘留的檢測, 任剛等[3]分別用4種萃取方法從人參提取物中萃取腐霉利，采用高效液相色譜法檢測，發現水溶解-石油醚超聲萃取腐霉利的方法有較高的提取率，干擾峰少。祁超等[4]用丙酮稀釋50%可濕腐霉利粉劑，利用高效液相進行檢測，相關系數達到0.999。Fulgêncio等[5]利用微分脈沖和方波伏安法測定了巴西蘋果中的腐霉利殘留的含量。氣相或液相色譜質譜聯用法[6-12]可實現對腐霉利含量的檢測。Taira等利用質譜成像技術研究黃瓜中腐霉利農藥隨著時間變化的空間分布，利用固相萃取法萃取樣品中的腐霉利，利用氣相色譜-質譜法(GC-MS)檢測腐霉利的含量[13]。Araújo等[14]利用低溫固液萃取技術萃取出一批胡蘿卜樣品中的腐霉利，通過GC-MS成功地檢測出有10%的樣品腐霉利農藥殘留超標。Korba等[15]采用頂空固相萃取技術測定紅葡萄酒的農藥殘留。朱學良等[16]采用基質固相分散進行樣品前處理，從桃中提取五氯苯胺、甲基五氯苯基硫醚和腐霉利3種殺真菌劑，用氣相色譜法檢測出其殘留含量，取得良好的效果。但這些方法存在樣品前處理復雜和檢測時間長等不足之處，不適用于現場快速檢測，因此，研究一種快速、高效的農藥殘留檢測方法具有重要的實用意義。

熒光光譜具有水分干擾小、靈敏度高、操作簡便等優點。本文利用熒光光譜測量系統對蜂蜜溶液中腐霉利的含量進行研究，分析純蜂蜜-腐霉利溶液的熒光光譜特性，實現了蜂蜜中殺菌劑腐霉利農藥殘留含量的快速檢測。

2 測量原理

熒光是一種光致發光現象，某些波長的光被物質吸收后分子從基態被激發到激發態，處于激發態的分子在很短的時間內消耗部分能量后去激發返回原始能級，產生熒光。不同物質由于其能級結構不同，在相同波長光的照射下產生的熒光特性也不相同，因此熒光分析可以實現對物質種類特性的鑒別[17]。

一般在垂直入射方向接收熒光。接收的光信號中沒有入射光，因此靈敏度很高。以激光為光源的熒光光譜更適用于對超低濃度樣品的定量檢測[18]。 熒光和入射光的光路圖如圖1所示。

圖1 實驗原理光路圖

熒光光強F由式(1)描述：

(1)

其中I0為入射光強，F為熒光光強，k為摩爾吸光系數，c為溶液濃度，A為熒光量子產率，l為溶液厚度。由式(1)可得

F=AI0(1-e-kcl)，

(2)

F=AI0kcl，

(3)

因而在相同溶液厚度情況下，熒光強度與濃度成正比例關系。

3 測量方法

3.1 儀器

測量儀器為HORIBAJobinYvon公司生產的穩態熒光光譜儀(FluoroMax-4)。儀器采用全反射光路設計，可以避免透鏡產生的色差影響。

3.2 實驗材料

純蜂蜜從蜂農自營養蜂處購得(江蘇省常州市武進區)。腐霉利為分析標準品，從南京晚晴化玻儀器有限公司購得，上海阿拉丁生化科技股份有限公司生產。純凈水從蘇果超市購得，杭州娃哈哈集團有限公司生產。

4 結果與討論

4.1 方法

配制蜂蜜溶液并按比例摻入不同量的腐霉利溶液，用比色皿取溶液3mL，采用FluoroMax-4檢測樣品的最佳激發波長，設置儀器采樣間隔為1nm，狹縫寬度為6nm，掃描波長范圍為300～500nm。

4.2 熒光峰檢測

通過實驗，確定最佳激發波長為270nm。選擇270nm作為激發波長，設置儀器采樣間隔為1nm，狹縫寬度為6nm，掃描波長范圍為300～500nm。圖2為270nm波長光激發產生的熒光光譜，圖中1～3線是濃度分別為0.1，0.05，0.025g/dL的腐霉利溶液熒光光譜，4～6線是濃度分別為2，1，0.5g/dL的蜂蜜溶液熒光光譜。

由圖2可以看出，兩個強度較大的熒光峰為342nm和390nm。

4.3 腐霉利蜂蜜溶液的熒光檢測

分別配制濃度0.1g/dL腐霉利和1g/dL蜂蜜溶液。取1mL蜂蜜溶液逐次加入腐霉利溶液1，0.5，0.4，0.3，0.2，0.1，0mL，兌水至4mL。待溶液均勻后，利用比色皿進行溶液提取測量，設置儀器采樣間隔為1nm，狹縫寬度為7nm，掃描波長范圍為300～500nm。結果如圖3所示。1～6線分別為添加1～0.1mL腐霉利溶液后的混合溶液的熒光光譜，7線為純蜂蜜溶液的熒光光譜。

圖3 270 nm激發的蜂蜜-腐霉利混合溶液的熒光光譜

Fig.3Fluorescencespectraofmixedsolutionofprocymidone-honeysolutionexcitedby270nm

從圖3中可以看出，熒光峰在342～390nm范圍內，隨著腐霉利含量的增加，峰值隨之增大。與純蜂蜜溶液相比，特征熒光峰值位置發生紅移(342～390nm)。這一結果表明，腐霉利與蜂蜜發生了相互作用，因此，可以用熒光光譜法檢測蜂蜜中的農藥殘留。

4.4 腐霉利含量與熒光峰強度相關性

為研究熒光強度與腐霉利含量之間的關系，取蜂蜜熒光峰值波長處的各熒光強度值，得到不同腐霉利含量溶液在蜂蜜熒光峰值波長處對應的熒光強度，通過Origin8.5軟件對數據線性擬合。結果表明，二者在實驗范圍內線性度良好，腐霉利蜂蜜質量比例×100與熒光強度預測函數模型為I=188504.75x+ 384764.33，結果如圖4所示。

圖4 熒光峰強度與蜂蜜中腐霉利含量的關系

Fig.4 Linear fit of the intensity and procymidone content in honey

由圖4曲線和其相應的模型函數可以看到，腐霉利含量與熒光強度之間基本呈線性關系，確定系數為0.99。為驗證預測函數的正確性，在相同實驗條件下，分別配制腐霉利 0.1 g/dL、蜂蜜1 g/dL溶液，取1 mL蜂蜜溶液逐次加入腐霉利溶液0.6，0.7，0.8，0.9 mL，兌水至4 mL，待溶液均勻后利用比色皿進行溶液提取測量其熒光光譜，得到在蜂蜜熒光峰值波長處的熒光強度值，根據所得模型函數計算預測值與實際值對比，結果如表1所示。測量結果表明，模型預測準確率在96.8%～100%之間。

表1 蜂蜜中腐霉利含量實際值與預測值

Tab.1 Actual and forecast values of procymidone residues in honey

預測值/%實際值/%預測率6.27.18.19.0678996.8%98.6%98.8%100%

5 結 論

本文利用穩態熒光光譜儀對蜂蜜溶液中腐霉利的含量進行了檢測和研究。結果表明，腐霉利溶液在390 nm處有較強的熒光峰，說明可以使用熒光光譜法判定純蜂蜜中是否有腐霉利農藥殘留。通過向純蜂蜜溶液中逐次增加腐霉利得到蜂蜜-腐霉利混合溶液的熒光光譜，發現熒光峰位置發生紅移(342～390 nm)，利用該特點實現了蜂蜜中腐霉利殘留含量的檢測。采用Origin8.5對蜂蜜熒光峰值波長處熒光強度與腐霉利含量進行擬合，發現二者具有良好的線性關系，預測函數模型為I=188504.75x+384764.33，相關系數為0.99。經過相同實驗條件下的實驗驗證，發現模型預測準確率在96.8%～100%之間，驗證了熒光光譜法檢測蜂蜜中腐霉利殘留的可行性，為其他農產品中農藥含量的快速定量分析提供了參考。

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葛學峰(1973-)，男，江蘇泗陽人，博士研究生，高級工程師，2005年于南京師范大學獲得碩士學位，主要從事光學工程方面的研究。

E-mail: gexuefeng@njnu.edu.cn

趙志敏(1955-)，女，遼寧沈陽人，教授，博士生導師，1992年于南京航空航天大學獲得碩士學位，主要從事光測技術與信息處理方面的研究。

E-mail: nuaazhzhm@126.com

Deteramination of Procymidone Residues Content in Honey by Fluorescence Spectroscopy

GE Xue-feng1,2, WU Yan-wei1, ZHAO Zhi-min1*

(1. College of Science, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China; 2. Nanjing Normal University, Nanjing 210046, China)

In order to offer the quick analysis of concentration of pesticides residues in agricultural products, a mixed procymidone-honey system was built and studied according to the principle of fluorescence spectrum. The relationship between the fluorescence intensity and the procymidone content in honey was also analyzed. With the aid of steady fluorescence spectrometer, the fluorescence spectra of procymidone solution and honey solution were detected respectively. The fluorescence emission peaks of pure honey and procymidone are found at about 342 nm and 390 nm. The fluorescence peak position has a red shift (from 342 nm to 390 nm) with respect to an addition of procymidone (0.1 g/dL) into honey, indicating the interaction between procymindone and some substances in honey. By using software program of Origin8.5 which is used to process and analyze data, the linear fitting is done of the fluorescence peak intensity of the honey and the content of procymindone. The results show that the prediction models between the fluorescence intensity and procymidone content in honey has a good linear relationship. The function model isI=188504.75x+384764.33, and the correlation coefficient is 0.99. The experimental results under the same conditions show that the accuracy of the function model is 96.8%-100%. The results can be concluded that the determination of procymidone is effective and reliable for the concentration testing of procymidone residues in other agricultural products.

fluorescence spectrum; honey; procymidone; concentration detection

1000-7032(2017)07-0973-05

2016-12-05；

2017-02-04

國家自然科學基金(61475071)； 教育部博士點(博導類)專項基金(20093218110024)資助項目 Supported by National Natural Science Foundation of China (61475071); Ministry of Education (Ph.D. Category) Special Fund (20093218110024)

O433.4

A

10.3788/fgxb20173807.0973

*Corresponding Author, E-mail: nuaazhzhm@126.com