果蔬中農藥殘留安全檢測技術

王 雪，王 盾，黃大明，張姝娟，褚乾梅，朱 夢，潔彭萍

（襄陽市農業(yè)科學院農產品質量安全檢驗檢測中心，湖北襄陽 441057）

果蔬中農藥殘留安全檢測技術

王 雪，王 盾，黃大明，張姝娟，褚乾梅，朱 夢，潔彭萍

（襄陽市農業(yè)科學院農產品質量安全檢驗檢測中心，湖北襄陽 441057）

蔬菜水果農藥殘留是農產品安全的最大問題，文章就近年來蔬菜水果殘留檢測的發(fā)展，對殘留農藥的前處理技術及檢測技術包括儀器分析和速測技術的發(fā)展做了論述。農藥殘留檢測技術朝著快速、簡單、準確、高效的方向轉變。

蔬菜水果 農藥殘留 檢測技術

1 緒論

我國農藥品種結構存在明顯的不合理現象，有機磷占70%，就作物種類而言，我國農藥用量最大的是蔬菜，并以每年3%的速度增長，農藥殘留在蔬菜中又最為嚴重。每年因食用蔬菜而農藥中毒的事件及環(huán)境污染問題更層出不窮，我國也采取措施加強對農產品的監(jiān)管，提高農藥檢出能力，降低農藥中毒發(fā)生率，保護生態(tài)環(huán)境。

在蔬菜生產中使用的農藥現歸納為以下4種。

（1）有機磷農藥，主要有敵敵畏、樂果、馬拉硫磷等。這類農藥不穩(wěn)定，易揮發(fā)，是神經毒物，易分解，不污染環(huán)境，殘留時間短，故多為急性中毒。

（2）氨基甲酸酯類農藥，如克百威、西維因等，應用很廣，毒性和有機磷類似，易恢復，毒性較低。

（3）擬除蟲菊酯類農藥，主要有氯氰菊脂、 溴氰菊脂、 殺滅菌脂等，對人類低毒，但有蓄積性。

（4）有機氯農藥，高殘農藥，很多早已禁用，但仍存在違規(guī)使用。此類農藥穩(wěn)定，不易分解，殘留時間長。動物性食物殘留高于植物性食物，不因加工和時間而分解減少，容易蓄積。

基于農藥的有害性，農藥檢測也非常重要。農藥殘留是指農藥在使用后存在于生物體、食品及環(huán)境中的微量農藥原體、有毒的代謝物和雜質的總稱[1]。單位以mg/kg， μg/kg，ng/kg表示[2]。農藥殘留技術分樣品前處理和檢測兩個方面，其中樣品前處理是農藥殘留檢測過程的重要部分，直接影響檢測結果的準確性。

2 前處理

2.1 常用的前處理

前處理指將樣品中的農藥最大限度的提取出來，去除檢測過程中的干擾物，是農藥殘留檢測的關鍵，決定了檢測定量的準確性，具體過程分為3步，即提取、凈化、濃縮。選擇適合不同樣品理化性質的前處理方法，對農藥殘留分析的準確性影響很大。農藥殘留涉及的樣品種類多，樣品組成及濃度復雜，樣品物理形態(tài)范圍廣泛，所以干擾因素特別多，所以選擇科學有效的前處理方法對測定結果很重要。

2.1.1 提取

提取指用適宜的有機溶劑和方法，將樣品中的農藥從試樣中分離出來，經凈化濃縮后測定。方法如下。

（1）振蕩法。用振蕩器振蕩提取，在盛有樣品的容器中加入提取劑，振蕩一段時間，適用于粉狀樣品。

（2）索氏提取法。利用溶劑回流和虹吸原理，用索氏提取器，從固體物質中持續(xù)不斷地用純溶劑萃取，適用于耐熱脂溶性成分的提取，使用該方法時采用低沸點溶劑即可完全提取。

（3）搗碎和勻漿法。使用組織搗碎機或勻漿機進行少量多次提取，適用于含水量較大的樣品。

（4）超聲波提取法。溶劑提取，用超聲波儀器中超聲波作用，增大介質分子運動速度、穿透力，提取出生物中有效成分，提高提取率。

（5）微波輔助萃取法。根據不同物質吸收微波能力的不同使基體的某些區(qū)域或萃取系統(tǒng)中的某組分被選擇加熱，使被萃取物從基體中分離進到微波吸收能力相對差、介電常數較小的萃取劑中，達到提取的目的，適用于有吸水能力的樣品。

（6）加速溶劑萃取法或加壓液體萃取法。在溫度50～200℃和壓力1 000～3 000PSI條件下，用有機溶液萃取的自動化方法。

（7）超臨界流體萃取（SFE）。利用其溶解度與密度的關系，即溫度和壓力對超臨界流體溶解力的影響。適合于高沸點或熱敏性成分的提取，例如二氧化碳是首選的超臨界萃取劑。

2.1.2 凈化

將待測物與提取液中的干擾物質分離，達到提純除雜的目的，其主要方法如下。

（1）液液分配法。指樣品中待測物與干擾物在不互溶的兩種溶劑中分配系數有差異，而進行分離的凈化。通常用一種水溶性極性溶劑和一種非水溶性的非極性溶劑進行液液分配，經過反復多次分配，使待測物與雜質分離。常用的液液溶劑有丙酮-己烷、乙腈-己烷（石油醚）、二甲基甲酰胺-己烷（石油醚）、二甲基亞砜-己烷（石油醚）。

（2）柱層析法。又稱柱色譜技術。先在圓柱管中填充不溶性基質，即固定相，加入樣品，再用特殊溶劑洗脫，即流動相。樣品洗脫下來的過程中，根據樣品中各組分在固定相和流動相中分配系數不同，并反復分配，組分得到分離。

（3）固相萃取法（SPE）。又叫液固提取法。它是指液體樣品中的分析物被吸附和吸收被在吸著劑上，再合適的溶劑洗脫，從而達到快速分離凈化的目的。

（4）薄層色譜法。將適宜的固定相均勻涂于玻璃板、塑料或鋁片上，形成薄層，點樣后待展開，將比移值與對照物按同法所得的色譜圖的比移值比對，可用于鑒別藥品、雜質檢查。

2.1.3 濃縮

樣品在經過提取、凈化等步驟后，體積變大，待測物質濃度降低，不利于檢測。所以濃縮是指去除樣品溶液中的部分溶劑，提高待測農藥在溶液中的濃度，以便超過儀器靈敏度可以檢出，常用的方法包括：

（1）常壓濃縮法。主要用于待測組分為非揮發(fā)性的樣品精華液的濃縮，通常采用蒸發(fā)皿直接揮發(fā)或采用旋轉蒸發(fā)器濃縮樣品并且溶劑的沸點低。

（2）減壓濃縮法。溶劑瓶內壓力變小，減低溶劑沸點。適用于熱不穩(wěn)定性或易揮發(fā)組分而溶劑沸點高的體系。

（3）旋轉蒸發(fā)儀濃縮法。電子控制旋轉蒸發(fā)儀，使燒瓶在適宜的速度及溫度條件下旋轉并加熱，增大蒸發(fā)面積，同時采用真空泵，使蒸發(fā)瓶處于負壓狀態(tài)下，瓶內的溶液黏附于內壁形成一層薄的液膜，進行擴散，增大了蒸發(fā)面積，由于負壓作用，溶劑的沸點降低，進一步提高了蒸發(fā)效率。因此，該法較一般蒸發(fā)裝置蒸發(fā)效率成倍提高，并且可防止暴沸、被測組分氧化分解。

（4）氣流吹蒸濃縮法。將空氣或氮氣吹入盛有凈化液的容器中，不斷降低液體表面蒸氣壓，使溶劑不斷蒸發(fā)而達到濃縮的目的。此法操作簡單，但效率低，主要用于體積較小、溶劑沸點較低的溶液的濃縮，而蒸氣壓較高的組分易損失。針對農藥殘留，多數待測物不穩(wěn)定，一般采用氮吹。如需在熱水浴中加熱促使溶劑揮發(fā)，應控制水浴溫度，防止被測物氧化分解或揮發(fā)，對于蒸氣壓高的農藥，必須在50℃以下操作，最后殘留的溶液只能在室溫下緩和的氮氣流中除去，以免造成農藥的損失。

（5）柱吸附濃縮法。如固相萃取，將樣品在正壓、負壓、離心或重力條件下，通過含有固體吸附劑的萃取產品（包括萃取柱、萃取膜、萃取吸嘴等），使得被測組分（或者雜質相）被固體吸附劑吸附，最終通過具更高吸附強度的溶劑將被測物洗脫出來從而得到純凈的目標化合物。常用的固相萃取柱有硅酸鎂固相萃取柱，氧化鋁固相萃取柱、Carb/NH2柱等。

（6）真空離心濃縮。采用離心機、真空和加熱相結合的方法，在真空狀態(tài)下離心樣品，并通過超低溫的冷阱捕捉溶劑，從而將溶劑快速蒸發(fā)達到濃縮或干燥樣品的目的。離心濃縮后的樣品可方便地用于各種定性和定量分析。

（7）冷凍干燥。指冷凍的同時，減壓抽真空，使溶劑升華，適用于有生物活性的樣品。

2.1.4 衍生

通過化學反應，將樣品中難分析的目標化合物定量轉化為另一種較容易檢測的化合物，對后者進行定性定量分析。在氣相色譜分析中，某些高沸點、不氣化的化合物不能用氣相色譜分析，可通過衍生化技術將這類化合物定量轉化為可氣化的衍生物，再用氣相色譜進行分析。

2.2 其他前處理方法

近年，出現了其他種類的前處理方法，包括基質固相分散萃取法、加速溶劑提取法、QuECHERS法等。

基質固相分散法，將被測物吸附在比表面積大的C18、C8鍵合相上，用不同極性溶劑洗脫提取。該方法所需樣品量及溶劑量很少，適合單個或某一種化合物的分離。Fernandez[3]用此方法測定蔬菜和水果中13種氨基甲酸酯類農藥；Torres[4]比較該方法與傳統(tǒng)液固分配凈化方法在果蔬中13種殺菌劑及殺蟲劑殘留的萃取效果，結果表明前者效果更好。

加速溶劑萃取法，一種在50～200℃，10.3～20.6 MPa溫度壓力的條件下，采用有機溶劑萃取的自動化方法[5]，該方法有機溶劑用量少、方法快速、待測組分回收率高。

美國農業(yè)部于2003年首先提出QuEChERS法，一種快速、簡單、價廉、高效、穩(wěn)定、安全的方法，應用于高濕度食品中多農藥殘留分析樣品的制備和凈化，經過近年來不斷完善和發(fā)展，該方法已已成為全球檢測蔬果農殘時的標準樣品處理方法。董靜等[6]用改良的方法檢測蔬菜水果中的54種農藥殘留，檢出限為0.003～0.025 mg/kg，在加標0.05～1.00 mg/kg范圍內，得到回收率在60%～120%。

索氏提取法、液液萃取法等制備方法，較為傳統(tǒng)，效率低，易有誤差，溶劑用量大，產生污染大，近期漸漸由固相萃取、超臨界流體萃取等取代。所以農藥殘留檢測前處理應該是趨于自動化、微量、快速、無毒和低成本。[7，8]

3 檢測技術

我國從20世紀90年代初開始研究和利用分析方法，如一系列國標：GB/T 17331～1998食品中有機磷和氨基甲酸酯類農藥多種殘留的測定、GB/ T17332～1998食品中有機氯和擬除蟲菊酯類農藥多種殘留量的測定等，可同時測定20多種農藥殘留。目前，國內外采用多種農藥殘留檢測技術。FDA農藥分析手冊的多殘留方法可檢測300多種農藥；德國科學研究協會開發(fā)了320種農藥多殘留同時檢測的方法；英國中央科學院實驗室也開發(fā)了104種農藥殘留檢測方法。我國也發(fā)布了多農藥殘留檢測標準方法，例如GB/T19648～2006，GB/T20769～2008等方法可以同時測定近500種農藥殘留。由于常規(guī)氣相色譜儀、液相色譜儀技術以及氣質聯用儀、液質聯用儀的應用上的新突破，使得農藥多殘留檢測得以很快發(fā)展。而發(fā)展較快的是如原子發(fā)射檢測器、生物傳感器、超臨界流體色譜、光譜技術等有特殊新型檢測器的儀器。這些技術也大大提高了農藥定性定量的準確性，使農藥多殘留快速檢測技術也得到了很大發(fā)展。

農藥殘留測定大致分為：化學分析、生化分析、儀器分析、在線監(jiān)測四類。目前常用的方法是建立在色譜儀器上的分析方法，如氣相色譜、液相色譜，氣質聯用、液質聯用、超臨界流體色譜等。這些方法都耗時較長，如今一些簡便的方法如分光光度計法等也在使用，基于酶法和酶免疫原理的快速檢測法得到了很快發(fā)展。

3.1 色譜法

3.1.1 氣相色譜法（GC）

氣相色譜法[9]是分析可揮發(fā)物，分離效率高、速度快、選擇性高。目前，GC法用的是毛細管柱，針對一些沸點高或不穩(wěn)定的農藥，就不能用該方法進行檢測，要經過衍生化后才能檢測，衍生化可以降低沸點、提高熱穩(wěn)定性，但是加大了前處理的難度，這就限制了氣相色譜的應用范圍。

3.1.2 氣質譜聯用法（GC-MS）

氣相色譜-質譜聯用法和氣相色譜-串聯質譜（GC-MS-MS）[9]技術是農藥殘留檢測常用的定性定量方法，串聯質譜可以降低干擾物的影響，提高靈敏度，可分析出化合物結構分析進一步確證。Lehotay[10]用離子阱質譜法分析蔬菜水果中殘留農藥共46種。

3.1.3 高效液相色譜法（HPLC）

高效液相色譜法對氣相色譜不能分析的高沸點和熱不穩(wěn)定的農藥，可以有效分離，檢測限也高于氣相色譜法，是農藥殘留定性定量的很有效手段[11]，用C18、C8做柱填料[12]，流動相一般用甲醇、乙腈等水溶性溶劑，組成、比例和pH值可以靈活調節(jié)，達到樣品中不同種農藥的有效分離。張毅等[13]用該方法同時檢測白菜中14種農藥殘留。

3.1.4 液質譜聯用法（LC-MS）

一些極性高、熱不穩(wěn)定且難揮發(fā)的大分子有機化合物，不能使用GC-MS分析，而液相色譜定性能力弱，就可以使用LC-MS，分析結構定性確認，可靠高效。

3.2 超臨界流體色譜法（SFC）

超臨界流體色譜法[14]可分析熱不穩(wěn)定的農藥，氣相和液相的檢測器也可以使用，重復性和穩(wěn)定性效果好，檢測限可以達到Pg級。但超臨界色譜需特殊設備聯合使用，應用范圍受到局限。

3.3 酶法

1985年，美國中西部研究所研制出一種農藥檢測酶片，可快速檢測有機磷和氨基甲酸酯類農藥，其靈敏度在0.1～10 mg/kg范圍[15]。何穎等[16]用有機磷農藥對乙酰膽堿酯酶敏感強度不同，在相同溫度時間樣品提取液與酶反應后測定吸光度，計算它們對酶的抑制率。雖然快速簡便，但酶易受溫度、酸度影響，后來也出現了如速測卡和速測試劑等[17，18]速測方法。酶法雖快捷但應用范圍窄，準確性低，檢測出陽性后，需用色譜或其他進一步方法定性定量。

3.4 薄層層析法（TLC）

該方法依據樣品和標樣的比移值相互對照來粗略定量。常用硅膠、氧化鋁做吸附劑，展開劑常用：環(huán)己烷/己烷（1/2）、四氯化碳/乙酸乙酯（9/1）等，薄層板一般是長方形或方形，有不同規(guī)格[19]。薄層層析已應用于植物中某些有機磷農藥殘留的檢出和定量，結果可達到μg級[20]，能同時分析多個樣品，快速簡單，多應用于復雜混合物的分離。但是該方法的樣品凈化處理復雜回收率低，而檢測痕量分析物，則需處理大量樣品，比較困難，所以不適合做農藥多殘留檢測。

3.5 免疫分析法

該方法快捷準確，是20世紀90年代最優(yōu)先開發(fā)的農要殘留分析方法。國外發(fā)展很活躍，尤其在酶聯免疫分析技術方面進展很快[21]。現場樣品和大量樣品的快速檢測就可以用免疫技術試劑盒。我國也廣泛應用了不少該類試劑盒，有15種殺蟲劑及16種除草劑進行檢測的酶聯免疫試劑盒。根據標記物不同，此類方法又可分為酶免疫分析法、放射免疫分析法和免疫傳感技術法等。

3.6 毛細管電泳法

毛細管電泳法是以電場為驅動力，根據離子或荷電粒子在毛細管中按各自不同的分配技術進行高效、快速分離，該方法樣品用量少，操作簡便、溶劑用量低、環(huán)境污染少。由于樣品組分在不同背景緩沖液中所受作用的不同，又可分為：等電聚焦、毛細管凝膠電泳、毛細管區(qū)帶電泳等。唐建設[22]等在農藥殘留檢測應用系統(tǒng)中介紹了毛細管電泳技術。與其他檢測技術相比，該方法樣品處理操作簡單，進樣量少，檢測范圍寬，適合快速檢測要求。

4 農藥殘留檢測的應用及發(fā)展趨勢

農藥殘留檢測分析應用歸納下來有用途：對樣品中微量殘留農藥進行定性定量分析；可以制定農藥最大殘留量和合理使用標準；還可以評價某種農藥對食品和環(huán)境的安全影響，為制定防治污染措施提供依據；同時還能為新農藥提供其在農作物上的殘留動態(tài)。

現場快速檢測是未來農藥發(fā)展的趨勢，快檢和陽性色譜驗證結合，對農藥殘留檢測具有準確性和可靠性，這樣減少了檢測工作量，提高效率，加強了農藥殘留監(jiān)管。雖然毛細管電泳技術等為農藥檢測發(fā)展提供了理論支持，但是也存在一些問題，如酶法容易假陽性、假陰性，因為植物中復雜基質對酶反應有很大干擾，不同批次不同試劑瓶中中酶的質量和反應條件對結果影響較大，所以會降低檢測的準確性。快速檢測技術是目前最具發(fā)展?jié)摿Γ瑢崿F快速檢測方法可以降低成本、節(jié)約時間、及時發(fā)現問題以保障食品的安全。這就要求農藥檢測趨于簡便快速化、自動精確化，農藥檢測新技術的不斷發(fā)展，高精密度分析儀器和在線聯用技術才是關鍵。

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