基于光谱分析的典型食品农药残留检测与降解关键技术研究-光学工程专业论文.docx

NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics TheGraduateSchoolCollegeofScienceResearchontheDetectionofPesticideresidueandDegradationkeyTechnologyoftypicalfoodbySpectroscopicMethodsAThesisin OpticalEngineeringbyJiRendong AdvisedbyProf.ZhaoZhiminSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeof DoctorofPhilosophyApril,2015承诺书本人声明所呈交的博士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名： 日期：摘要农药的大量使用而导致的污染危害问题已越来越严重，有关研究已引起世界各国广泛关注，许多国家都制订了相关法规政策禁止高污染农药的施用。研究食品农药残留检测新方法是食品发展的研究热点。与此同时，在研究新型有效的农药残留检测技术基础上，采用多种有效技术对农药残留进行降解，也是减少环境农药污染、降低农药毒副作用的一个重要研究方向。根据上述背景，本文开展了相关技术研究。首先对果汁中农药残留检测进行深入研究，提出并建立了基于光谱技术定量分析农药残留的数学模型；基于臭氧、紫外光以及与药食同源类中药材相互作用等技术进行农药降解特性研究；同时综合运用多种光谱分析方法构建农药与生物分子相互作用信息体系，通过所建立农药降解前后的作用信息体系这一关键技术，分析农药降解结果，探究农药毒性变化规律。本研究是对农药残留的检测、降解直至农药与生物分子相互作用的系统性研究，为保障食品安全、降解农药污染和研究药物作用机理提供依据，研究内容具有重要的实用意义。论文主要研究内容和创新工作如下：（1）提出基于紫外-可见吸收光谱和荧光光谱技术实现纯果汁中农药残留检测方法，系统研究了4种农药（吡虫啉、多菌灵、阿维菌素和百菌清）及其与3种果汁（苹果汁、橙汁和桃汁）混合体系光谱药物特征峰强度和药物浓度之间的相互关系，通过建立农药残留光谱检测数学模型函数，计算相关系数基本都超过 0.99，同时从回收率、检出限和定量限等方面对模型函数进行了评价分析；对多菌灵-果汁混合体系吸收光谱分析处理，结果表明 Savitzky-Golay 光谱平滑处理有利于模型函数相关系数提高；对阿维菌素-桃汁混合体系吸收光谱微分处理，结果明确了导数光谱有利于提高预测模型函数的分辨率，相对原始光谱其检出限和定量限参数值提高接近5倍。上述研究结果表明：利用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱技术直接对果汁中农药残留进行检测方法是可行的，为农药残留的快速检测提供了一种新技术，为研制相关的检测仪器提供了理论指导依据。（2）设计并搭建基于臭氧和紫外光两种农药残留降解技术硬件平台，提出了从农药特征峰吸光度变化的角度来表征农药残留降解效果，并根据降解作用时间与吸光度对应关系建立降解模型函数，同时结合所构建的吸收光谱农药残留检测模型函数，计算得出不同降解时间所对应降解率；农药（吡虫啉、阿维菌素和恶霉灵）与纯果汁（苹果汁和桃汁）混合体系紫外光降解实验表明：吡虫啉降解效果最好，其降解率为阿维菌素和恶霉灵的3倍左右；农药（吡虫啉、阿维菌素和百菌清）臭氧降解实验表明：阿维菌素降解效果最优，而且对其可建立降解模型函数，但是对吡虫啉和百菌清农药降解不能实现准确建模；提出了利用药食同源类中药材与农药进行相互作用，从药物荧光特征峰强度改变的角度探索研究了农药降解变化规律，为农药降解I提供了新途径。（3）利用荧光光谱、紫外吸收光谱和同步荧光光谱等光谱技术，对农药（多菌灵和恶霉灵）与牛血清白蛋白之间的结合机制进行了深入研究，构建了农药-血清白蛋白相互作用信息体系，体系参数包括结合常数、结合位点数、结合距离、荧光猝灭类型、相互作用力类型以及药物对蛋白质构象变化的影响等信息。提出利用所建作用信息体系从分子角度来分析研究农药经紫外光照射和臭氧降解后的变化情况，研究结果表明：臭氧降解将会导致恶霉灵猝灭类型发生变化（静态猝灭变为动态猝灭）；紫外光和臭氧降解能够改变两种农药与牛血清白蛋白之间结合常数，并且会改变多菌灵药物与牛血清白蛋白之间相互作用力类型（静电作用力变为氢键和范德