纳米颗粒修饰电化学传感器在果汁农药残留检测中的创新应用与机制研究

为解决农产品中农药残留引发的环境和健康风险，研究人员系统综述了纳米材料（如碳基材料、金属纳米颗粒）修饰电化学传感器在果汁农药（如甲基对硫磷MP、多菌灵CBZ）检测中的应用。通过分析2019-2024年文献，总结出传感器可实现低检测限（LOD达0.013 nM）、高选择性及快速响应，为食品安全监测提供绿色高效解决方案。该成果发表于《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis Open》，推动了农药残留检测技术的革新。

　　

农药残留问题已成为全球食品安全和生态环境保护的严峻挑战。随着农业集约化发展，有机磷类（如甲基对硫磷MP）、氨基甲酸酯类（如多菌灵CBZ）等农药的过度使用导致其在水果中的残留浓度远超安全标准。这些化合物通过生物累积（bioaccumulation）和食物链放大效应威胁人类健康，尤其对神经系统和内分泌系统具有潜在毒性。传统检测方法如色谱技术存在设备昂贵、耗时长等缺陷，亟需开发便携、高灵敏的现场检测技术。

针对这一需求，国内研究人员在《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis Open》发表综述，系统分析了纳米材料增强型电化学传感器在果汁农药检测中的应用进展。研究团队通过文献计量学方法，筛选2019-2024年间90余项关键研究，重点探讨了碳纳米管（CNTs）、石墨烯氧化物（GO）、金纳米颗粒（AuNPs）等材料对传感器性能的提升机制。

关键技术方法包括：差分脉冲伏安法（DPV）和循环伏安法（CV）用于定量分析；扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表征纳米材料形貌；通过电化学阻抗谱（EIS）评估传感器界面特性；采用实际果汁样本进行加标回收实验验证实用性。

纳米材料分类与特性
研究详细对比了碳基材料（如单壁碳纳米管SWCNTs、还原氧化石墨烯rGO）和金属纳米颗粒（如Au、Ag）的增效机制。其中，ZrO₂
NPs修饰的氮掺杂碳片（ONCSs）使甲基对硫磷检测限低至0.033 nM，归因于其大比表面积和催化活性位点。

典型传感器性能

• 甲基对硫磷检测：UiO-66金属有机框架修饰电极实现5.8-5800 μM宽线性范围，番茄样本回收率达111.73%。
• 多菌灵检测：In₂
  O₃
  @CNF复合材料通过π-π堆积增强吸附，柑橘检测回收率99.8%。
• 双效检测：rGO/Cu/CuO-Ag传感器可同步分析克百威（CAR）和苯线磷（FEN），葡萄样本回收率105%。

实际应用验证
激光诱导石墨烯（LIG）柔性传感器在苹果汁中实现0.005 mg/kg检测限，且抗干扰实验表明其对常见糖类和有机酸无响应。分子印迹聚合物（MIP）技术进一步提高了对马拉硫磷（MLT）的选择性，草莓检测RSD<5%。

该研究证实纳米材料修饰可显著提升传感器的灵敏度（提升10³
倍）和抗基质干扰能力。未来需突破多残留同步检测技术瓶颈，并推动传感器与物联网设备的集成。这项工作为开发下一代智能农药监测设备奠定了理论基础，对实现联合国可持续发展目标（SDGs）中的零饥饿和清洁水源条款具有实践意义。