農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)前處理技術(shù)研究進(jìn)展

于 輝

(青島市即墨區(qū)綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山東 青島 266200)

近年來，由于人口的不斷增長(zhǎng)和城市化的快速發(fā)展，為了提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量、品質(zhì)和延長(zhǎng)其貯藏期，使得農(nóng)藥的使用量日益增加，而大量農(nóng)藥的使用導(dǎo)致農(nóng)藥殘留超標(biāo)問題嚴(yán)重[1]。長(zhǎng)期食用含有農(nóng)藥殘留超標(biāo)的農(nóng)產(chǎn)品會(huì)對(duì)人體健康造成潛在的危害[2-3]，隨著物質(zhì)生活的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步，人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的安全性要求在不斷提高，我國(guó)對(duì)食品中農(nóng)藥的最大殘留限量作出了嚴(yán)格要求，《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》(GB 2763-2019)規(guī)定了食品中有機(jī)氯類、有機(jī)磷類、擬除蟲菊酯類、氨基甲酸酯類等483種農(nóng)藥7107項(xiàng)最大殘留限量，也加大了監(jiān)管力度，增加了農(nóng)藥殘留檢測(cè)方面的投入。

目前，用于農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法，主要包括氣相色譜法(GC)、液相色譜法(HPLC)、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)、高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)等[4-5]。然而，在進(jìn)行高效、準(zhǔn)確的定性定量分析之前，由于食品中農(nóng)藥殘留的含量通常較低、農(nóng)藥類型和化學(xué)性質(zhì)差異較大、農(nóng)產(chǎn)品種類繁多且基質(zhì)復(fù)雜，需要合理的樣品前處理方法和復(fù)雜的技術(shù)手段，提取目標(biāo)物，去除雜質(zhì)，減少檢測(cè)干擾，實(shí)現(xiàn)提取和凈化的目的[6]。因此，樣品前處理技術(shù)是農(nóng)藥殘留儀器分析檢測(cè)之前必須執(zhí)行的過程和成功的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)的農(nóng)藥殘留前處理技術(shù)，包括液-液萃取(LLE)、索氏提取、振蕩提取、柱層析等。然而，這些方法都存在樣品需求量大、提取時(shí)間長(zhǎng)、有機(jī)溶劑消耗量大和缺乏選擇性等缺點(diǎn)[7]。解決以上問題，研究者開發(fā)了不同類型的快速有效的樣品的前處理方法，快速、省時(shí)、低廉、萃取和凈化效率高、多殘留檢測(cè)的前處理方法越來越受到青睞。本文將對(duì)近年來農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)樣品前處理技術(shù)進(jìn)行綜述，并對(duì)其未來的發(fā)展方向進(jìn)行了展望，旨在為農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)的深入研究和發(fā)展提供參考，表1為各種前處理方法優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍的概述。

1 固相萃取技術(shù)(SPE)

固相萃取技術(shù)作為一種快速而有效的樣品前處理手段，它利用固體吸附劑將目標(biāo)化合物吸附，使之與樣品的基體和干擾化合物分離，然后洗脫液洗脫或加熱解脫，從而達(dá)到分離和富集目標(biāo)化合物的目的[8]。SPE技術(shù)基于樣品在液-固兩相之間的分配，采用選擇性吸附、選擇性洗脫方式對(duì)樣品進(jìn)行富集、分離。SPE 操作步驟包括萃取柱預(yù)處理、上樣、淋洗以及洗脫，具有適用性廣、回收率和富集倍數(shù)高、分離效率高、操作簡(jiǎn)單和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。近幾年，該技術(shù)的發(fā)展取得了良好的成果，被廣泛用于農(nóng)藥殘留檢測(cè)的前處理過程。Gao等[9]制備了氧化石墨烯基復(fù)合材料(DABP-GO)，建立了以DABP-GO為吸附劑，高效液相色譜-紫外檢測(cè)相結(jié)合的固相萃取法，痕量測(cè)定蔬菜(冬瓜和小白菜)樣品中的氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留，為復(fù)雜蔬菜樣品中氨基甲酸酯類農(nóng)藥的測(cè)定提供了新的選擇。高堯華等[10]采用串聯(lián)C18/PSA 固相萃取柱的凈化方法，結(jié)合氣相色譜-串聯(lián)三重四級(jí)桿質(zhì)譜(GC-MS/MS)，建立了大豆、花生及其糧油中56種農(nóng)藥殘留的分析方法，為高油脂植物源性食品中農(nóng)藥殘留的檢測(cè)提供參考。李櫻紅等[11]建立了HLB固相萃取小柱凈化，LC-MS/MS同時(shí)測(cè)定蜂王漿中7種高風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)藥殘留的檢測(cè)方法，方法的檢出限和定量限分別為0.5～2.0 μg·kg-1和1.0～5.0 μg·kg-1，3個(gè)添加水平的回收率均在80%以上。Zhao等[12]建立了茶葉中有機(jī)磷、有機(jī)鹵素、擬除蟲菊酯、有機(jī)氮等多種農(nóng)藥殘留的GC-MS分析方法。以乙腈為萃取溶劑，采用新型多層固相萃取柱TPT進(jìn)行萃取，將優(yōu)化后的方法應(yīng)用于茶葉樣品的分析。

2 固相微萃取技術(shù)(SPME)

固相微萃取是20世紀(jì)90年代初發(fā)展起來的一種樣品前處理技術(shù)[13]。SPME裝置類似于色譜微量注射器，由手柄和萃取頭組成，通過萃取頭表面的高分子固相涂層，對(duì)樣品中目標(biāo)分子進(jìn)行萃取和預(yù)富集。SPEM法是一個(gè)基于待測(cè)物質(zhì)在樣品及萃取涂層中的分配平衡的萃取過程。該方法具有操作簡(jiǎn)單、分析時(shí)間短、樣品需要量小、無需萃取溶劑、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。Sapahin等[14]采用聚丙烯酸酯(PA)商品化纖維用于20種地方蔬菜(卷心菜、羽衣甘藍(lán)、芥菜等)制品中11種有機(jī)磷農(nóng)藥的萃取，氣相色譜-火焰光度法(GC-FPD)分析檢測(cè)，所有分析物檢出限和定量限分別為0.01～0.14 μg·L-1和0.03～0.42 μg·L-1。該方法樣品制備過程不需要離心步驟、操作簡(jiǎn)便、具有良好的靈敏度，并顯著降低溶劑消耗量。Huang等[2]以喹硫磷為模板分子，采用溶膠-凝膠分子印跡技術(shù)制備SPME萃取探針，結(jié)合HPLC成功測(cè)定了不同食品樣品(西紅柿、卷心菜、大麥等)中5種有機(jī)磷農(nóng)藥。Zhang等[15]采用物理粘附法，制備了一種新型ZIF-90-NPC涂層SPME纖維，結(jié)合氣相色譜-微電子捕獲檢測(cè)器(GC-μECD)系統(tǒng)測(cè)定了不同果蔬樣品中8種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥，方法的檢出限范圍在0.1～0.5 ng·g-1，線性范圍為0.3～50 ng·g-1。張文敏等[16]通過原位溶劑熱聚合法制備了金屬有機(jī)骨架/碳化氮納米片復(fù)合材料涂覆的固相微萃取纖維，與GC-MS相結(jié)合，建立用于紅茶中9種有機(jī)氯和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥檢測(cè)的高靈敏分析方法，并成功在實(shí)際樣品中檢測(cè)出了艾試劑、α-硫丹和聯(lián)苯菊酯農(nóng)藥殘留。

3 凝膠滲透色譜(GPC)

凝膠滲透色譜(GPC)是根據(jù)溶質(zhì)分子體積大小進(jìn)行分離的，一般大分子先溶出，其淋洗體積小；而小分子后溶出，其淋洗體積大。隨著淋洗過程的不斷進(jìn)行，不同分子量組成的樣品得到分離。與吸附色譜等凈化技術(shù)相比，GPC分離不依賴于流動(dòng)相、固定相和溶質(zhì)分子三者之間的作用力，對(duì)組分和性質(zhì)十分相近但分子量不同的物質(zhì)可以有效的分離，一般單一溶劑即可達(dá)到分離目的，實(shí)驗(yàn)條件和操作過程大大簡(jiǎn)化。此外，GPC用于農(nóng)藥殘留分析過程還具有分析速度快、重復(fù)性好、回收率高等優(yōu)點(diǎn)，適用于農(nóng)藥目標(biāo)物是小分子化合物，而樣品中的油脂、色素等都是大分子物質(zhì)，會(huì)比農(nóng)藥分子先從柱中流出。陳平等[17]以丙酮為提取劑，加速溶劑萃取裝置萃取，經(jīng)全自動(dòng)凝膠滲透色譜儀凈化，凈化液在線濃縮定容后采用GC-MS分析，測(cè)定水果中7種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留，方法檢出限為0.012～0.084 μg·L-1，回收率均在80%以上。史曉梅等[18]建立了GPC法結(jié)合GC-MS/MS測(cè)定植物油中多種類型農(nóng)藥殘留(有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥、擬除蟲菊酯農(nóng)藥、氨基甲酸酯農(nóng)藥)的方法，能夠滿足國(guó)內(nèi)外食品安全標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)植物油的最大殘留限量要求。張曉林等[19]運(yùn)用在線GPC-GC-MS測(cè)定藥食同源食品中30種農(nóng)藥殘留。該方法具有廣泛的樣品適用性，大幅縮短了反應(yīng)時(shí)間，是一種可應(yīng)用于精準(zhǔn)定量檢測(cè)藥食同源類食品中農(nóng)藥多種殘留量的檢測(cè)方法。

4 基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)(MSPD)

MSPD技術(shù)是取適量固相萃取吸附劑(C18、石墨化碳等)與樣品混合，再一起研磨成半固體狀態(tài)混合物，然后將混合物裝柱，用不同溶劑淋洗柱子，從而將目標(biāo)化合物洗脫下來的前處理方法[20]。該方法將傳統(tǒng)的樣品前處理過程中均化、萃取、凈化等步驟合為一步完成，從而使過程簡(jiǎn)單、快速、樣品目標(biāo)分析物損失和溶劑消耗更少，具有回收率高，重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。然而，MSPD方法需要對(duì)樣品量、固相萃取吸附劑材料(種類和用量)和洗脫液組成等變量進(jìn)行優(yōu)化。Wang等[21]制備了新型的分子印跡聚合物，以該印跡聚合物為吸附劑，MSPD-GC方法同時(shí)測(cè)定9種痕量有機(jī)磷農(nóng)藥殘留。在優(yōu)化條件下，用該方法測(cè)定了蘋果和梨樣品基質(zhì)中9種有機(jī)磷農(nóng)藥的加標(biāo)回收率為81%～105%，并成功地應(yīng)用于柑桔中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的定量檢測(cè)。鞏麗萍等[22]建立了基質(zhì)固相分散萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(UHPLC-MS/MS)測(cè)定蔬菜中多菌靈、氧樂果、克百威等9種農(nóng)藥殘留分析方法。將該方法用于50批蔬菜樣品中農(nóng)藥殘留的檢測(cè)，毒死蜱、多菌靈和氧樂果殘留的檢出率分別為42%、14%和2%，毒死蜱超標(biāo)率為8%，檢測(cè)效率高，非常適合大批量蔬菜樣品中多種農(nóng)藥殘留的定性和定量分析。劉家曾等[23]將茶葉樣品采用MSPD技術(shù)進(jìn)行前處理，GC-MS定量檢測(cè)茶葉中8種農(nóng)藥殘留。此方法簡(jiǎn)便、易操作、靈敏度高，能滿足農(nóng)藥殘留分析的要求，對(duì)農(nóng)藥的監(jiān)控具有一定的參考價(jià)值。

5 QuEChERS方法

QuEChERS方法是2003年首次由美國(guó)農(nóng)業(yè)部Anastassiades 教授等人開發(fā)的針對(duì)蔬菜及水果中農(nóng)藥檢測(cè)的新型樣品前處理技術(shù)[24]。因其具有快速(Quick)、簡(jiǎn)單(Easy)、低廉(Cheap)、高效(Effective)、穩(wěn)定(Rugged)和安全(Safe)的特點(diǎn)，命名為QuEChERS。QuEChERS方法操作簡(jiǎn)單：樣品均質(zhì)后經(jīng)乙腈、丙酮、乙酸乙酯等有機(jī)溶劑提取，同時(shí)加入硫酸鎂或氯化鈉鹽析分層后，混合體系經(jīng)過振蕩和離心，取部分有機(jī)相與PSA、C18等吸附劑混合，利用基質(zhì)分散固相萃取原理除去有機(jī)酸、色素等干擾物質(zhì)，以達(dá)到凈化的目的。QuEChERS方法僅需幾步就可以完成樣品的前處理過程，因其簡(jiǎn)單、省時(shí)等特點(diǎn)受到廣泛的關(guān)注。經(jīng)過十幾年發(fā)展，QuEChERS方法經(jīng)改進(jìn)優(yōu)化后，擴(kuò)大了應(yīng)用范疇，已發(fā)展成為食品基質(zhì)中農(nóng)藥殘留檢測(cè)的首選方法。張愛芝等[25]以QuEChERS為前處理方法，UHPLC-MS/MS為檢測(cè)儀器，建立了蔬菜中250種農(nóng)藥殘留的快速檢測(cè)方法。優(yōu)化了QuEChERS除水劑與凈化劑及其用量，確定適合蔬菜基質(zhì)的最佳處理?xiàng)l件，建立的檢測(cè)方法對(duì)市售果蔬進(jìn)行檢測(cè)，檢出農(nóng)藥品種16種，檢出批次5次。盧巧梅等[26]采用QuEChERS 前處理方法結(jié)合HPLC-MS/MS技術(shù)，建立了不同批次茶葉中18種農(nóng)藥殘留的分析方法，各種樣品的加標(biāo)回收率均大于84 %，能夠滿足農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的快檢要求。Rizzetti等[27]對(duì)QuEChERS提取和凈化的條件進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，UHPLC-MS/MS技術(shù)對(duì)橙汁中74種農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果令人滿意。該方法具有動(dòng)態(tài)、簡(jiǎn)便、快速、分析步驟少、誤差小等優(yōu)點(diǎn)，可用于橙汁中農(nóng)藥殘留常規(guī)分析。Tette等[28]提出了一種改進(jìn)的QuEChERS方法結(jié)合UHPLC-MS/MS法測(cè)定蜂蜜中116種農(nóng)藥含量。方法回收率為81.6%～108.9%，檢出限為0.005 mg·kg-1，采用該方法對(duì)蜂蜜實(shí)際樣品中農(nóng)藥殘留進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到滿意的結(jié)果。Rejczak等[29]首次利用二氧化鋯基吸附劑開發(fā)了一種簡(jiǎn)單的QuEChERS樣品前處理方法，采用HPLC-DAD分析用于乳品中多殘留農(nóng)藥的檢測(cè)，該方法可以作為使用HPLC-MS或HPLC-MS/MS的較低成本的替代方法。

表1 不同樣品前處理方法比較

6 結(jié)語

食用農(nóng)產(chǎn)品種類和基質(zhì)的復(fù)雜性、農(nóng)藥種類和化學(xué)組成的復(fù)雜化，推動(dòng)了樣品的前處理技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新。目前，食用農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)前處理方法有了很大的改進(jìn)，不同的前處理技術(shù)有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。在實(shí)際工作中，需要根據(jù)實(shí)際樣品種類和基質(zhì)、農(nóng)藥本身性質(zhì)和檢測(cè)方法的不同，選擇合適的樣品前處理方法，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。隨著人們對(duì)食品安全重要性認(rèn)識(shí)的提高，各種新型的農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法的不斷出現(xiàn)，成本效益高、環(huán)境友好、高度自動(dòng)化、適用范圍廣的樣品前處理方法是未來農(nóng)藥殘留檢測(cè)前處理技術(shù)的發(fā)展方向。