蔬菜中農藥殘留檢測技術綜述

范 葉，戴先焙

（1.長沙市農產品質量監測中心，湖南 長沙 410008；2.新寧縣水廟鎮農業綜合服務站，湖南 新寧 422700）

隨著人們健康意識的增強，蔬菜的質量安全越來越受到人們的重視，蔬菜中農藥殘留已成為影響我國食品安全和農產品對外貿易的主要因素之一。建立和完善蔬菜中農藥殘留檢測方法，已成為一項亟待解決的經濟和民生問題。隨著科技的發展和研究的深入，蔬菜中農藥殘留檢測技術不斷得到完善，呈現出日新月異的發展趨勢。根據檢測效率快慢和是否需要準確定性、定量的要求，可將蔬菜中農藥殘留檢測技術分為快速檢測法和儀器分析法2大類型。由于不同農藥種類的理化性質和不同檢測技術對人員、環境、經費等要求的不同，2大類型檢測技術又分別被研究出不同的檢測方法，現對其進行詳細的闡述，以助一線檢測技術人員能夠結合實際選擇和掌握方便快捷、經濟適用和安全可靠的檢測方法。

1 快速檢測法

蔬菜作為保鮮期短的生活必需品，其質量安全檢測必然需要現場快捷和準確的檢測技術。目前常用的快速檢測技術包括：酶抑制法、免疫分析法、活體生物測定法和化學快速檢測法等。

1.1 酶抑制法

酶抑制法是利用有機磷及氨基甲酸酯類農藥可特異性地抑制乙酰膽堿酯酶（AchE）活性的原理，將乙酰膽堿酯酶與處理好的樣品進行化學反應，根據酶反應試驗中顏色或物理化學信號的變化，來判斷是否存在有機磷或氨基甲酸酯類農藥殘留。目前應用較多的酶抑制法檢測方法主要有：速測卡（紙片）法、比色（分光光度）法和膽堿酯酶生物傳感器法等。

1.1.1 速測卡（紙片）法

速測卡（紙片）法主要利用膽堿酯酶催化靛酚乙酸酯（紅色）使之水解為乙酸與靛酚（藍色）的原理。一般來說，有機磷或氨基甲酸酯類農藥能夠抑制膽堿酯酶的活性，在農藥殘留檢測中會發生顏色的改變，再利用速測卡（紙片）的顏色變化與模板進行對比；當檢出的速測卡（紙片）呈淺藍色或白色時，就可以確定存在有機磷或氨基甲酸酯類農藥殘留[1]。

速測卡（紙片）法具有操作簡單、使用方便的特點，尤其適用于田間地頭和超市等需要快速出結果場所的蔬菜農藥殘留檢測。

1.1.2 比色（分光光度）法

比色（分光光度）法同樣利用了有機磷或氨基甲酸酯類農藥對乙酰膽堿酯酶的抑制作用，由于抑制率與農藥濃度具有一定的相關性[2]， 顯色劑的顏色變化與農藥濃度有關，進而利用分光光度計讀數進行檢測分析。

比色（分光光度）法與速測卡（紙片）法均屬于現場快速定性的檢測方法，可及時發現蔬菜或水果中是否存在農藥殘留，通過現場快速檢測能有效防止存在農藥殘留的蔬菜產品進入市場交易環節，保障食品安全。

1.1.3 酶生物傳感器法

酶生物傳感器由物質識別元件（固定化酶膜）和信號轉換器（生物電極）組成。其原理是利用酶的專一識別特性，通過酶促反應產生電活性物質，從而在生物電極中輸出電信號，從而實現定量分析[3]。

酶生物傳感器法具有檢測迅速、操作簡單、靈敏度高、特異性強的特點，但由于酶試劑不易保存、容易失活，容易導致檢測結果重現性差、數據不穩定[4]。

1.1.4 小結

速測卡法、比色法和酶生物傳感器法3種酶抑制檢測方法，由于乙酰膽堿酯酶只能與有機磷和氨基甲酸酯類農藥發生特定反應，限制了檢測農藥的種類；另外，如果在保存過程中出現酶活性降低或失活，容易造成假陽性的結果，因此存在一定的局限性，但其作為一類快速篩選的方法，在農殘快速檢測技術中仍是不可缺少的。

1.2 免疫分析法

免疫分析法是利用抗原與抗體特異性結合反應檢測農藥殘留的分析方法。農藥是典型的半抗原，只有反應原性而無免疫原性，不能誘導產生抗體。抗原和抗體的制備是免疫分析法的關鍵和基礎，在制備抗原時需將農藥分子直接與蛋白質載體進行偶聯反應，沒有活性官能團的農藥分子則需要將農藥進行衍生化，再接上供偶聯反應的活性官能團合成人工抗原。

現應用的免疫分析方法主要有酶免疫分析（EIA）（也稱酶聯免疫吸附分析ELISA）、放射免疫分析（RIA）、化學發光免疫分析（CLIA）、熒光免疫分析（FIA/PFIA）4種檢測方法，其中酶免疫分析最為常用。

酶聯免疫法具有操作步驟簡單、價格低廉、靈敏度高、專一性強等優點[5]，但由于免疫分析方法抗體制備難度大，加之不能同時對多種農藥進行分析[6]，限制了免疫分析法在農藥殘留分析上的廣泛應用。

1.3 活體檢測法

活體檢測法是使用活的生物來進行直接測定的方法，常用的活體檢測方法有2種：一是由于農藥可影響特定的發光細菌的活性從而表現為發光程度的變化，通過測定細菌的發光情況的變化來檢測農藥殘留量；二是由于農藥會導致敏感家蠅中毒，用樣本喂食敏感家蠅后，根據家蠅死亡率測出農藥殘留量。

以上2種檢測技術操作過程簡單直接，無需復雜檢測儀器，但該方法無法分辨殘留農藥的種類，且檢測時間相對較長，僅適于田間未采收蔬菜的監測。

1.4 化學速測法

化學速測法主要是利用有機磷農藥與金屬離子發生氧化還原反應的特性，使之水解為醇與磷酸，導致檢測液中的紫紅色顯色劑褪色，變成無色，再根據顯色劑變色反應來判斷樣品是否有農藥殘留。

化學速測方法為化學反應，試驗過程比較穩定，可有效克服酶抑制法中存在的酶不穩定、不易保存的問題，但該方法易受葉綠體和植物組織的干擾，且有時顏色變化并不明顯，導致難以作出明確判斷，只適用于檢測葉片和果品表面的農藥殘留。

2 儀器分析法

儀器分析法又稱為理化分析法，是最經典、最常用的農藥殘留定性、定量檢測方法。目前常用的儀器分析方法有：氣相色譜法（GC）、高效液相色譜法（HPLC）、氣相色譜-串聯質譜法（GC-MS）和液相色譜-串聯質譜法（LC-MS）等。近年來，超臨界流體色譜法（SFC）、毛細管電泳技術（CE）和串聯質譜檢測等一系列檢測新技術也得到快速發展。

2.1 氣相色譜法（GC）

氣相色譜法的原理主要是利用物質的沸點、極性及吸附性質的差異實現混合物的分離，待分析樣品先在氣化室氣化后，隨流動相進入色譜柱，隨著流動相的流動，樣品組分在流動相和固定相之間反復多次地分配或吸附或解吸，在流動相中分配系數大的組分先流出色譜柱，而在固定相中分配系數小的組分后流出。流出組分進入檢測器中形成氣相色譜圖，通過與標準物質比較，用保留時間來進行定性，用色譜峰的峰高或面積來計算農藥殘留量。由于不同的檢測器對原子或官能團的響應具有特異性，不同類型的農藥需要不同的檢測器。目前常用的檢測器有電子捕獲檢測器（ECD）、氫火焰檢測器（FID）、火焰光度檢測器（FPD）及熱導檢測器（TCD）等[7-8]。

氣相色譜法是應用最廣泛和最經典的蔬菜農藥殘留檢測方法之一，具有分辨率高、分析速度快、選擇性好、靈敏度高等優點，可同時測定多種組分，但只能分析在操作條件下能氣化而且熱穩定性良好的樣品，具有一定的局限性。

2.2 高效液相色譜法（HPLC）

高效液相色譜法是在氣相色譜基礎上發展起來的一種分析方法，它應用的流動相通常為甲醇、乙腈、水、緩沖鹽等[9]。高效液相色譜法常用于檢測極性強、沸點高、分子量大和熱穩定性差的離子型殘留農藥，常與熒光、二極管陣列、紫外吸收等檢測器連接使用。

高效液相色譜法具有分離速度快、效率高、靈敏度高等優點，但根據化合物的性質不同，需要使用各種不同的填充柱，并且流動相消耗量大且多數有毒，存在環境資源損害的可能。

與GC相比，HPLC的流動相可靈活調節其組成、比例和pH值，更有利于分析物與一些干擾物質的有效分離。

2.3 氣相色譜-串聯質譜法（GC-MS）

氣相色譜-串聯質譜法將氣相色譜儀和質譜儀串聯起來成為一個整體。質譜分析是一種通過測量電離室中離子荷質比（電荷-質量比）的大小進行質譜檢測的分析方法，其基本原理是使試樣各組分在離子源中發生電離，生成不同荷質比的帶正電荷的離子，經加速電場作用，形成離子束，進入質量分析器中，再利用電場和磁場使其產生相反的速度色散，將它們分別聚焦而得到質譜圖，利用其離子荷質比的大小不同精準確定農藥的性質。

氣相色譜-串聯質譜法既具有氣相色譜高質量分離能效，又具有質譜準確鑒定化合物結構的功能，可達到同時準確定性、定量檢測分析的目的。不足之處是：當分析目標化合物的含量較高時，會對其組分濃度的定量分析產生影響[10]；同時，儀器昂貴、維護成本高，又需要高素質的專職檢測技術人員進行操作。

2.4 液相色譜-串聯質譜法（LC-MS）

液相色譜-串聯質譜法以液相色譜為分離系統，質譜為檢測系統，使用的液相色譜柱為窄徑柱，分析時間短。液質聯用體現了色譜和質譜優勢的互補，將色譜對復雜樣品的高分離能力，與質譜具有高選擇性[11-12]、高靈敏度及能夠提供相對分子質量與結構信息的優點結合起來，是常用于分析對熱不穩定、分子量較大且用氣相色譜-質譜聯用難以分析的農藥殘留的方法，但它同樣也有對部分農藥的分析靈敏度較差的局限性。

2.5 超臨界流體色譜法（SFC）

超臨界流體色譜法是以超臨界流體作為流動相的一種色譜分析方法。超臨界流體是一種特殊流體狀態，當氣液平衡的物質升溫升壓時，熱膨脹會引起液體密度降低，壓力升高又會使氣相密度升高，當溫度和壓力達到某一臨界點時，氣液兩相界面消失成一個均相體系，當物質的溫度和壓力高于臨界點時，就處于超臨界狀態，此時該物質為超臨界流體。超臨界流體具有氣體和液體的雙重性質，其黏度小、傳質阻力小、擴散速度快、溶解能力強，具有GC和HPLC的雙重優點。

由于超臨界流體色譜法流體的黏度低，使其流動速度比HPLC法快、柱效高、分離時間短；與氣相色譜法比較，超臨界流體譜帶展寬較小，可使用比其更低的溫度，實現對大分子、熱不穩定、高聚物等復雜化合物的分離和測定。SFC的儀器昂貴，技術尚不夠成熟，限制了其在農藥殘留檢測中的應用[13]，但它所具有的諸多優點仍是農藥殘留檢測技術中最具發展潛力的技術之一。

2.6 毛細管電泳法（CE）

毛細管電泳是在電泳技術的基礎上發展起來的以毛細管為分離通道、以高壓直流電場為驅動力的新型液相分離技術，使分析化學得以從微升水平進入納升水平。其工作原理是在高壓電場驅動作用下，使毛細管柱內的不同帶電粒子（如離子、分子或衍生物等）以不同的速度在背景緩沖液中定向遷移，從而實現分離。

毛細管電泳法具有分離速度快、效率高、樣品用量少等優點，適用于難以用傳統的HPLC分離的離子化樣品的分離和測定，且所需緩沖液不會污染環境。由于毛細管直徑小，進樣量少，光路短，因而制備能力差，分析靈敏度較低。

2.7 串聯質譜檢測新方法

隨著科技的發展，現已研發出了一系列串聯質譜檢測新方法，主要有氣相-串聯質譜法（GCMS-MS）、超高效液相-串聯質譜法（UPLC-MSMS）、飛行時間質譜法（TOF-MS）、全二維氣相色譜質譜法等。

串聯質譜常采用多反應監測模式（MRM）進行定性、定量分析，利用母離子與子離子一一對應的特征關系，使得MRM模式比單級質譜的選擇離子檢測模式具有更出色的靈敏度和準確性，多用于樣品的確證及未知化合物的定性。

GC-MS-MS不僅可以有效排除基質干擾，降低方法的檢測限，而且可以簡化前處理過程，提高檢測效率。近年來，GC-MS-MS被廣泛應用于不同基質中多組分農藥殘留的痕量檢測及未知化合物的確證[14]。

UPLC-MS-MS主要應用于一些極性強、不易揮發、熱穩定性差的農藥殘留分析[15]，具有抗干擾能力強、靈敏度高、定性準確等特點。

TOF-MS的質量分析器是一個離子漂移管，可以把不同質量的離子按m/z值大小進行分離，具有掃描速度快、靈敏度高的特點，能夠獲得樣品的全掃描質譜圖和精確的質量數，不存在分析對象質量范圍限制，是一種新型的高分辨率質量設備。

全二維氣相色譜質譜儀，具有高分辨率、高靈敏度、高峰容積等優勢，特別適合分析復雜體系，在已知化合物的精密確證和未知化合物的篩選方面具有獨特優勢。

上述儀器設備優勢突出，但普遍比較昂貴，操作復雜，影響其在大范圍特別是基層檢測單位的應用和推廣。

3 展望

隨著科技研究的深入，蔬菜中農藥殘留檢測技術呈現日新月異的發展趨勢。一方面，隨著社會關注度的提高，蔬菜作為保鮮期短的生活必需品，現場、快捷和安全可靠的現場快速檢測技術得到了不斷發展；另一方面，隨著新型農藥的研發和使用，農藥殘留檢測面臨著新壓力和新挑戰，特異性強、敏感度高、分析容量大的新型儀器檢測技術同樣得到不斷研發應用，蔬菜中農藥殘留檢測的各種快速檢測和儀器檢測技術的相互補充和不斷發展，將推動我國農產品質量安全監管再上新的水平。