农产品质量安全检测技术

来源:华文易迅 时间:2022-09-08 09:00:00

智能农业是农业发展由数字化、网络化、智能化的高级阶段，是农业发展的一个里程碑，已经成为当今世界农业发展的趋势，也成为发展中国家消除贫困的重要途径。智能农业的传感器技术是智能农业的核心和关键，它在智慧农业中占有重要地位。今后国际农业传感技术的突破与颠覆主要集中在动植物生命信息的采集、种养殖与加工储运的环境信息传感、农产品质量安全感知等方面。

物质文明和物质文明水平不断提高，消费者对优质农产品的需求不断增加，农产品质量安全检测技术得到了越来越多的关注。危害农产品质量安全的主要危害因素包括：人为因素(如非法添加、农药、兽药使用等)、自然污染(例如真菌毒素、致病微生物等)、环境迁移(例如重金属、持久性有机污染物等等)[2]。农产品中的有害因素种类多，危害大，且含量低，而农产品则具有“活”的特点，在保证质量安全检测技术的灵敏度、稳定性、选择性等性能指标及可操作性、实用性等方面提出了更高的要求。已有的农产品质量安全检测技术很难满足现代农业的需要。

纳米式传感器是一种具有纳米尺度、无损伤、无创、实时等特性的传感器，在农业生产中已成为重要的营养管理工具、疾病评价、食品生产、DNA/蛋白质检测、植物激素调节等手段[3]。奈米材料的出现，给农产品质量安全检测性能的提高与改善带来了新的机遇。奈米材料因其特殊的尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，具有光学、热学、电、磁、力、化等特殊性质。这些特性对提高农产品质量安全检测性能的检测和提高有着十分重要的意义。当前，碳纳米材料、贵金属纳米材料、金属有机框架等纳米结构材料，被广泛应用于构建高性能、安全、高效、高效的农产品质量安全纳米传感器件。

本论文围绕农产品质量安全检测技术展开综述，首先介绍了纳米材料的种类、性质，然后着重讨论了纳米材料在农业产品质量安全检测中的应用，如化学传感、生物传感、电化学传感、光谱传感等。并对纳米材料在农产品质量安全检测中的应用作了总结和展望。

2纳米材料及其性能。

奈米材料主要包括纳米尺度材料和纳米结构材料，具体指至少一维在纳米尺度(0.1~100nm)或以它们为基本单元组成的三维空间中的材料。奈米材料因其尺寸、表面效应和宏观量子隧道等效应，具有特殊的光、电、磁等物理化学性质，对装配感测装置有独特的优势。当前，碳纳米材料是纳米传感中常用的材料之一，它是一种重要的纳米材料，CNMs)，金属纳米材料和金属-有机框架材料(Metal-OrganicFrameworks,MOFs)等。

CNMs是一类具有优良的光、电、力学和热性能的工程纳米材料，在能源、催化、环境、生命科学等领域有着广泛的应用[4]。自1985年发现富勒烯(C60)、1991年发现的碳纳米管(CNT)、2004年发现了石墨烯和碳的量子点。当前，这些碳纳米材料作为传感器的信号放大与传输单元，已广泛应用于环境监测、食品安全等领域。

近年来，纳米科技的飞速发展，推动了金属纳米材料合成、性质及应用的深入研究[7]。许多金属和合金具有清晰的尺寸、形状和组成，已经在电子、催化、生物医学等领域广泛应用。尤其是贵金属纳米材料，由于其光学性质源于材料表面强电磁作用，这些光学性质可以用来构建可视化探测和增强光谱信号。

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MOFs是一种结构均匀、复杂多孔材料，因其高孔隙率、可调节的物理化学性能而被广泛应用于气体和水存储、气体净化、污染物去除和催化等领域。由于MOFs的光谱、结构等性质以及丰富的活性基团，使得它在传感领域有着广阔的应用前景。