氣相色譜法測定農產品中有機磷殘留農藥

◎ 孫翠霞

（高密市檢驗檢測中心，山東 高密 261500）

1 有機磷農藥殘留及其危害

農藥（Pesticide），即“殺害藥劑”，多用于對農林牧業生產有害生物（害螨、害蟲、病原菌等）的防治以及對植物生長的調節，曾為人類糧食增產作出過巨大貢獻。1944年的第二次世界大戰期間，德國拜耳公司第一次發現了能夠殺蟲的有機磷，之后立即生產、制造出了第一種殺蟲劑——1605（對硫磷）[1]。以對硫磷為代表的這一類有機磷農藥（OPs）問世以來，表現出高效、光譜廣、易分解、品種多等優良特性，成為當時繼有機氯類農藥之后的第二大殺蟲劑支柱。隨著有機磷農藥的廣泛使用，研究發現，多數有機磷農藥屬劇毒、高毒，少數為低毒，高毒類有機磷農藥少量接觸即可中毒，低毒類大量進入體內也會產生危險。雖然對有機磷中毒量、致死量人體或動物之間差異很大，但大量使用會使環境及健康問題日益嚴重。含有機磷農藥的農產食品由于食物殘留進入食物鏈，在生物體內中發生生物富集，進而可致畸、致癌、致突變等[2-5]。

自2003年加入WTO以來，我國與各國的農產品交易壁壘已被打破，近年來，隨著我國推行“一帶一路”國家級頂層合作倡議的深入，要想中國農產品在國際競爭中爭得一席之地，其中一個重要環節即是嚴格控制農藥殘留。對有機磷類農藥殘留的毒理研究及檢測方法的加強，也是進一步保障人類健康，保護生態環境。

2 有機磷農藥殘留檢測方法

有機磷農藥是一類有機化合物，且含有C-P鍵或C-N-P、C-O-P、C-S-P鍵，目前市面上的正式商品有幾十種，包括馬拉硫磷、敵百蟲、敵敵畏等。大多數種類有機磷農藥溶于有機溶劑、不溶于水，堿性條件下易水解而失效，但在中、酸性條件下穩定，不易水解。有機磷農藥大多是與體內的膽堿酯酶形成磷酰化膽堿酯酶，抑制了生物體內的膽堿酯酶（CH-E）活性，乙酰膽堿（Ach）作為傳導介質會誘發代謝紊亂，遲發性神經毒性隨后產生，多引起運動失調、呼吸中樞麻痹、昏迷、癱瘓甚至死亡等毒蕈堿樣、煙堿樣和中樞神經系統癥狀[6]。可通過消化道攝入有機磷農藥這類典型的酶毒劑，也可通過呼吸道、皮膚和黏膜的吸收而引發中毒癥狀，但由消化道進入較一般濃度的呼吸道吸入或皮膚吸收中發病急、毒癥狀重。針對有機磷農藥的化學和毒理學性質，有機磷農藥殘留檢測的分析方法目前包括波譜、色譜、酶抑制、酶聯免疫以及活體生物測定5大類方法。

波譜法的缺點是每次只能測一種或帶相同基團的一類有機磷農藥，通常作為鑒別方法的初步篩選，靈敏度低且無法對含多類有機磷農藥殘留的樣品進行同時的確證試驗，多需與其他方法同時使用[7]。酶抑制法是根據有機磷農藥毒理特性建立的一種快速檢驗方法，最大的優點是操作無需昂貴儀器，簡單、快速，極適合現場檢測和篩選大批樣品，易推廣普及，但靈敏度比儀器法更低，重復性、回收率低。酶聯免疫法靈敏度高，檢測過程操作簡便快捷，可定性定量且安全性好，但缺點是特異性強，無法實現多殘留檢測，抗體制備難度大，易出現假陽性、假陰性的現象。活體生物測定法雖然結果可用性高，但實驗周期長、成本高。色譜法則包括薄層色譜法、氣相色譜法和高效液相色譜法等，其優點是靈敏度高、檢測限低，可以進行多殘留檢測[8]。現代儀器分析方法飛速發展，20世紀50年代后，在柱層析之后發展起來的氣相色譜法作為又一種新型儀器分析方法，已逐漸成為目前應用最廣泛的一類典型方法，且占有絕對優勢。

3 氣相色譜法（GC）在有機磷農藥殘留檢測中的應用

從20世紀60年代開始，氣相色譜法開始在農藥測定方面得到應用。隨著氣相色譜的推廣應用，以及高靈敏度選擇性檢測器的應用，農藥殘留量的測定水平提升到一新高度。氣相色譜法（gas chromatography，GC）是色譜法的一種，主要以氣體作為流動相，根據樣品中各組分不同理化性質與特定柱填充物（固定相）不同的相互作用，彼此分離，按順序離開色譜柱后進入檢測器，將各組分逐個鑒定出來，可實現多組分同時分析。此外，GC的分類形式繁多，根據固定相的不同，可分為氣固色譜（吸附色譜、柱色譜）和氣液色譜（分配色譜），按所使用的色譜粗細不同，分為一般填充柱和毛細管柱。不同固定液使用于氣相色譜填充柱和毛細管柱并產生高效的分離能力，使得多種農藥可一次進樣，快速完全地分離，最后完成定性和定量檢測。此外，一些選擇性很高的氣相色譜檢測器包括火焰光度檢測器（FPD）和氮磷檢測器（NPD）等的相繼問世，使有機磷農藥組分殘留低至10-12g也能被檢測出，而且比薄層色譜大大減少了雜質的干擾，因此氣相色譜法廣泛應用于有機磷農藥殘留量的分析測試中得益于其好的分離效果、快速簡便的操作、高的靈敏度和準確度優越。

影響有機磷農藥殘留氣相色譜檢測的因素有很多，其中，樣品前處理的科學性直接決定了檢測結果的準確性，所以，樣品前處理是氣相色譜分析有機磷農藥殘留的重要步驟。樣品前處理過程大多包括提取、凈化和濃縮等關鍵步驟。氣相色譜分析的前提需要進行樣品的提取，因樣品種類、有機磷農藥性狀（主要指其極性）不同其提取方法也不同[9]。包括二硫代磷酸、磷酸酯、硫醇磷酸酯、硫酮磷酸、膦酸酯和磷酰胺6大類在內的有機磷農藥，極性差異大，因此無法用同一種溶劑提取所有有機磷農藥，而大多根據不同極性農藥選擇不同溶劑提取。如一般用丙酮作溶劑勻漿抽提水果、蔬菜類農產品中的樂果殘留，而多用甲醇作溶劑振蕩提取谷物中的敵敵畏殘留。

值得注意的是，在不同樣品中的同一種有機磷農藥有不同配比的提取溶劑和提取方法。正如Yoichi Aoki等人的有機磷農藥提取方法的對比研究發現，有機磷農藥殘留量分析的一大關鍵是提取溶劑和提取方法的變化。此外，我國學者樊德方主編的《農藥殘留量分析與檢測》一書中，也列出了許多有價值的有機磷農藥提取溶劑和方法。

氣相色譜分離的核心部分是色譜柱。毛細管柱與填充柱之間的分離能力差別很大，但均依靠各種不同極性固定液對各農藥組分分離。所以，農藥組分在色譜柱上分離程度的好壞取決于固定液選擇正確與否。實驗表明，大多數有機磷農藥都屬高沸點化合物，為分析需較高溫汽化，所以有機磷農藥分析多選擇高溫固定液。高分子化合物組成的高溫固定液，需要可高達200～250 ℃的加熱溫度[10]。有機磷農藥極性包括弱、中、強3種，相差較大，因此多用利用相似相溶的原理選擇色譜柱中的固定液。合適的填充柱還需要選擇合適的擔體。對填充柱而言，如果需要對敵百蟲、樂果、內吸磷、氧化樂果等農藥進行分析，選用了對應的極性固定液后，還需篩選和處理擔體，否則色譜峰形差，進而組分的定性、定量受影響。目前有機磷農藥分析擔體大約有幾十種，以白色硅藻土為主。擔體使用前，需進行化學鍵合、酸洗和硅烷化等處理，其目的在于將吸附減至最低程度，否則也會發生色譜峰形變差的現象。

近20年來，毛細管柱發展迅速，已成為一種分離效能極高的色譜柱，其特點是被分析組分在固定液上傳質阻力小、滲透性大、無窩流，且樣品用量少。因此，有機磷農藥殘留量的分析已廣泛應用毛細管柱色譜柱。

分析有機磷農藥普及面最廣、使用最多的檢測器是火焰光度檢測器（FPD），其對有機磷農藥類的含磷化合物選擇性好、靈敏度高，磷檢測限可達1×10-12g/s，線性范圍為103，薄層色譜法和化學法都無法達到。FPD成熟檢測器的優點是雜質干擾小、壽命長、對水不敏感等。氮磷檢測器原理是由堿鹽受熱揮發產生蒸汽后，與被測分子中的磷、氮等原子作用后形成離子流的原理制造，也是一種用于有機氮、磷農藥檢測的高靈敏度專用型檢測器，它比FPD性能更高，磷檢測限達5×10-14g/s，線性范圍大于104，而且它結構簡單、造價成本低，是具有推廣價值的專用型檢測器[11]。

4 氣相色譜法測定有機磷農藥殘留的現狀和趨勢

總的說來，用氣相色譜法測定有機磷農藥殘留分離樣品用量少、效率高、分析速度快、靈敏度高、選擇性好、應用范圍廣，是目前食品農產品中有機磷農藥殘留分析檢測的主要設備。氣相色譜法分析有機磷農藥殘留目前主要針對首先有效提取不同樣品中有機磷農藥殘留組分以排除其他雜質干擾，其次是選擇合適色譜柱，以實現高效分離，最后是使用高靈敏度和選擇性檢測器以完成準確定性、定量檢測。此外，分析有機磷農藥殘留從單種農藥將進入了多種農藥分析的新階段，方法也將從單一的氣相色譜法轉變為氣相色譜和質譜聯用的方法。提高有機磷農藥殘留檢測的靈敏度、高效性是未來氣相色譜法結合其他檢測方法需要關注的方向。

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