茶葉中農藥殘留檢測技術應用進展

許禎毅，姜咸彪

（武夷學院茶與食品學院，福建武夷山 354300）

1 引 言

近幾十年來，功能各異、品種繁多的農藥對茶葉的增產、增收起了積極的促進作用，但隨著農藥使用用量和使用品種的不斷增多，再加上茶農不合理的使用，茶葉產品中相繼出現了許多農藥殘留甚至超標的問題，嚴重影響到人類的健康安全和生態環境可持續發展，引起了世界各國人民和綠色環保組織的的密切關注與高度重視。2012年4月11日和4月23日，國際非政府環保組織綠色和平連續發布了《2012年茶葉農藥調查報告》和《2012年“立頓”茶葉農藥調查報告》，報告內容涉及我國多家知名茶企的茶葉中檢出違法違禁農藥殘留，直接影響我國茶葉在國際社會的聲譽和茶葉的出口[1]。

目前，各國在茶葉產品中農藥殘留的檢測和監控方面主要有兩個工作重點，一是制定各種農藥的最大殘留限量（Maximum residue limit，MRL）；二是開發準確快速的定性、定量分析方法。進入21世紀以來，許多發達國家和國際組織都對茶葉中農藥的MRL進行規定和修改，一方面是不斷增加農藥的種類，另一方面是不斷減小農藥的MRL。我國從2005年起開始對茶葉產品中農藥的MRL做出強制性要求限制，經過5次修訂后于2019年發布最新的《食品安全國家標準食品中農藥最大殘留限量》（GB 2763-2019）。其中明確限定茶葉中六六六、滴滴涕等65種農藥的最高殘留限量[2-4]。但與此同時，歐盟茶葉委員會自2000年以來針對茶葉的殘留限量標準陸續增至400多項，其中以最低檢出量作為MRL的項目已占總量的90%以上。日本進口茶葉的農殘檢測標準依據《肯定列表制度》后，對茶葉產品中的農藥殘留限量的種類由89種增加到276種，除少數特殊物質外，其他農藥的MRL一律為0.01 mg/kg[5]。由此可見，我國對茶葉產品中農藥殘留限量的監管和檢測工作仍是“任重道遠”。

隨著科學技術的發展，農藥的品種越來越多，再加上人們對茶葉中農藥殘留問題的日益關注，茶葉中農藥殘留檢測技術也在不斷發展。近年來，有關茶葉質量安全的問題經常被媒體曝光，全世界各國都在集中大量的人力、物力開展茶葉中農藥殘留檢測技術的研究[6]。目前研究較為深入、使用最廣泛的茶葉農藥殘留檢測技術主要有以下幾種。

2 常見檢測技術

2.1 氣相色譜法

氣相色譜法（Gas chromatography，GC）是常以氮氣、氬氣等高純惰性氣體為流動相，通過毛細管柱或玻璃柱將待測組分與干擾組分進行分離后檢測的色譜。它具有樣品用量少、選擇性好、靈敏度高、操作簡單和速度快等優點，在分析低沸點、易揮發、熱穩定性好的化合物方面得到了廣泛應用，是目前茶葉中農藥殘留檢測最常用的方法之一。目前采用氣相色譜法檢測茶葉中農藥殘留的檢測器主要有①電子捕獲檢測器、②微池電子捕獲檢測器、③火焰光度檢測器、④脈沖火焰光度檢測器、⑤氮磷檢測器等。

電子捕獲檢測器（Electron capture detector，ECD）主要適用于分析含有鹵素、硫、磷、氮等電負性化合物，一般來說電負性越強，檢測器的響應值就越大，靈敏度越高。早在八十年代初期，就有技術人員采用ECD檢測茶葉中六六六、滴滴涕，溴氰菊酯，聯苯菊酯等多種有機氯類和菊酯類農藥，靳保輝等[7]將茶葉用正己烷-丙酮（2∶1,V/V）提取、濃縮后，用ECD可一次性檢測出茶葉中25種有機氯農藥，該方法可測得三氯殺螨醇的最低檢出限為8.0 g/kg，其余24種有機氯農藥的最低檢出限為5.0μg/kg。周峰等[8]將茶葉用水活化后經正己烷、石油醚超聲提取后、離心、萃取濃縮后，用ECD檢測茶葉中六六六和滴滴涕殘留量，試驗結果表明，農藥分離效果好，樣品前處理快速、簡便，檢測結果準確、可靠。

微池電子捕獲檢測器（Micro electron capture detector，μ-ECD）的工作原理與傳統的ECD相似，但它的檢測池體積更小，因此具有更高的靈敏度和更寬線性范圍，而且十分穩定，可以優化進行快速氣相色譜測定[9]。吳剛等[10]利用μ-ECD建立茶葉中殺螟丹的殘留量的檢測方法，該方法的最低檢測限可達0.01 mg/kg。Pangt等[11]合成了一種纖維狀磁性氮化硼納米復合材料，并通過GC-μ-ECD對茶葉中10種殺蟲劑殘留量進行檢測，加標回收率在84.5%～122%之間，相對標準偏差在4.8～12%之間，最低檢測限為0.01～0.05 ng/mL。

火焰光度檢測器（Flame photometric detector，FPD)是對含磷、含硫類化合物具有高選擇性和高靈敏度的一種色譜檢測器。FPD對含磷、含硫有機物的響應值與含碳、含氫有機物的響應值之比可達100左右，因此可很好排除有機溶劑和烴類有機物的干擾，實現對痕量或微量含磷、含硫化合物的定量分析，常用來檢測有機磷農藥或含硫污染物。廖和菁等[12]采用乙腈作提取劑，經超聲波提取后，經石墨碳黑/氨基復合（Carbon/NH2）固相萃取小柱凈化，用FPD檢測茶葉中敵敵畏、樂果等10種有機磷農藥，最低檢出限為2.0～13.0μg/kg。朱雪琴等[13]將茶葉樣品用快速前處理技術提取、凈化后，經GC-FPD檢測茶葉中敵敵畏、樂果、毒死蜱、水胺硫磷和三唑磷5種有機磷農藥殘留量。試驗結果表明，5種有機磷農藥的平均回收率在80%～108.3%之間，相對標準偏差為2.58%～7.31%。

脈沖火焰光度檢測器（Pulsed flame photometric detector,PFPD）是FPD的升級版，P-FPD能夠對P、S等28種特定元素實現無可匹敵的選擇性檢測，與FPD相比，其檢測性能提高了10倍以上，同時還具有更強的穩定性和更低的操作成本，是提高實驗室分析效率的首選。陳玉珍[14]利用P-FPD建立了一次性檢測茶葉中甲胺磷、乙酰甲胺磷等14種有機磷類農藥殘留量的方法，14種農藥的檢出限在0.005～0.02 mg/kg之間，檢測效果良好。

氮磷檢測器（Nitrogen phosphorus detector，NPD）是一種質量型檢測器，對含氮、磷元素的化合物具有高靈敏度、專一性強，專用于氮、磷化合物的痕量分析。由于其專一性強，還可用于復雜樣品的直接進樣分析，可以避免繁雜的前處理過程，簡化分析方法。游飛明等[15]將茶葉樣品用丙酮超聲波提取后，采用NPD一次測定茶葉中16種有機磷農藥殘留量，檢出限在0.01～0.16mg/kg之間。

2.2 氣相色譜-質譜法

氣相色譜-質譜法（Gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）是在氣相色譜分離的基礎上，加上一個質量分析器用于分析待測組分的碎片離子。因為氣相色譜在檢測目標化合物時，若樣品中雜質多，僅根據保留時間定性時，可能會將雜質錯誤地定性為目標化合物，出現假陽性結果[16]。GC-MS法根據目標化合物的保留時間和特征碎片離子作為定性和定量依據，克服了可能出現假陽性面造成的誤判問題[17]。

蘇建峰等[18]將茶葉樣品用乙酸乙酯均質和超聲波提取后，采用茶葉專用萃取柱（TPT）除去色素和剩余的少部分極性雜質，最后用GC-MS進行分析，可同時測得茶葉中286種農藥殘留量。曹亞林等[19]將茶葉樣品經正己烷/丙酮（80∶20，V/V）提取，再用正己烷復溶后用分散固相萃取凈化，，最后用GC-MS檢測茶葉中7種擬除蟲菊酯農藥殘留。試驗結果表明7種擬除蟲菊酯在0.02～0.1 μg/g范圍內呈現良好的線性關系，方法的加標回收率為84.3～102.9%，重復多次測量的相對標準偏差小于5.5%。謝吉林等[20]通過實驗研究建立茶葉中32種農藥多殘留的GC-MS分析方法,該方法用乙腈為提取溶劑，硅鎂型吸附劑、無水硫酸鈉和活性炭粉作為凈化劑，用空白樣品進行加標回收率測試，最后得出32種農殘回收率范圍為80%～120%。

綜上，GC-MS適用于具有易揮發、熱穩定、非極性的有機磷、有機氯、菊酯類、部分氨基甲酸酯類化合物的檢測分析，特別適用于多農藥殘留的定性、定量檢測，但與ECD、FPD等特征型、專用型的檢測器相比，其定量靈敏度可能會出現下降的情況。因此，氣相色譜-串聯質譜儀（GC-MS/MS）應運而生，GC-MS/MS可以通過特定的程序選擇物質的特征母離子而排除其它離子的干擾，不僅可以避免GC中用保留時間作定性而出現的假陽性可能，而且可以防止GC-MS檢測中因干擾物質而出現的假陰性的可能，實現更加精確的定性和定量分析，同時還可有效地提高檢測的靈敏度，得到更低的檢測出限，因此特別適合于像茶葉這種復雜樣品中的農藥殘留檢測[21]。程水連等[22]建立了同時對黑茶中9種農藥殘留進行定性定量分析的GC-MS/MS確證方法。樣品經乙腈提取、TPT固相萃取柱凈化后，多重反應監測（Multiple reaction monitoring,MRM）采集方式進行分析測定。試驗結果表明9種農藥在0.4～3.2mg/L濃度范圍內與峰面積呈良好的線性關系，相關系數均大于0.99，相對標準偏差為1.5%～5.6%，平均加標回收率為81.6%～98.6%。

2.3 液相色譜法

液相色譜法（Liquid chromatography，LC）是20世紀70年代后急劇發展起來的一項高效、快速、準確的分離檢測技術。它以液體作為流動相，待測組分先后經過高壓泵、高效色譜柱和高靈敏度的檢測器，具有高壓、高速、高效、高靈敏度等優點。與氣相色譜相比，LC只要求待測組分能制成溶液，而不需要氣化，因此不受試樣揮發性的限制，適用于沸點高、熱穩定性差、受熱易分解的、相對分子質量較大的有機化合物，因此被廣泛應用到茶葉產品中殺蟲劑、滅菌劑、除莠劑、除草劑等農藥的殘留檢測。LC根據所待測化合物的不同結構和性質，可選用不同類型的檢測器，以保證檢測結果的靈敏度高、重現性好、響應快、線性范圍寬等要求。LC中常用的檢測器有紫外光度檢測器（Ultraviolet spectrometer，UV）、光電二極管陣列檢測器（Diode array detector，DAD）、熒光檢測器（Fluorescence detector，FLD）等。李青等[23]建立了超高效液相色譜法（High performance liquid chromatography，HPLC）測定茶葉中氯噻啉殘留量的分析方法，茶葉樣品經正已烷-乙酸乙酯提取、氧化鎂粉末凈化，濃縮，用乙腈定容后進樣，試驗結果表明在0.05～50 mg/kg線性范圍內氯噻啉線性關系良好,線性相關系數為0.9998，樣品在0.05,0.8和1.5 μg/mL三個不同加標水平下的回收率為80%～110%之間，相對標準偏差小于10%。許禎毅等[24]采用HPLC-DAD檢測器建立了武夷巖茶中除蟲脲農藥殘留的檢測方法，并已應用到日常的檢驗檢測中。馮敏鈴等[25]將茶葉粉碎后經乙腈提取后，用Carbon/NH2固相萃取小柱凈化，UV檢測器測定，建立了LC同時測定茶葉中啶蟲脒和多菌靈2種農藥的分析方法。

2.4 液相色譜-串聯質譜聯用法

液相色譜-串聯質譜聯用法（Liquid chromatography－tandem mass spectrometry，LC-MS/MS）是以LC或HPLC作為分離系統，質譜作為檢測系統，非常適合用來分析復雜體系中的痕量組分。LC-MS/MS的工作原理是將樣品通過高壓泵輸送到色譜柱中，再經過色譜柱的吸附、解吸作用進行分離后進入質譜系統，在質譜系統中，樣品先經過離子源時被離子化后形成許多特征的、帶電的的碎片離子，這些碎片離子經質量分析器后按設定質量數被分開，最后通過檢測器得到質譜圖。LC-MS/MS實現了色譜系統的高分離能力與質譜系統的高選擇性、高靈敏度能力結合起來，不僅能用于待測化合物的定量、定性分析，還可以通過質譜圖得到未知化合物的相對分子質量與結構信息，用于尋找和分析未知化合物，因此被廣泛應用于藥物分析、食品分析和環境分析等領域。特別是LC-MS/MS中的多反應監測（MRM）技術，它先通過第一個四級桿選擇一個或多個母離子，在碰撞池中產生碎片離子后，通過第二個四級桿來監測母離子后產生的一個或多個特定的碎片離了，這樣可以有效排除復雜基質所產生的碎片離子的干擾，極大提高檢測的靈敏度和定量的準確性。因此LC-MS/MS是科研機構、檢驗檢測機構、高校等單位開展農藥殘留痕量分析和高通量復雜樣品分析的理想裝備，也是推斷分析和確認農藥結構的常用儀器之一，特別適用于像茶葉這種成分復雜、干擾雜質多的樣品中農藥多殘留分析。余璐等[26]將茶葉用乙腈提取，經石墨化炭黑－N－丙基乙二胺復合固相萃取柱（Carb-PSA）凈化，濃縮后利用超高效液相色譜-四極桿-飛行時間質譜（UPLC-Q-TOF/MS）技術建立了茶葉中204種農藥殘留的快速篩查和確證檢測方法。楊梅等[27]建立了綠茶中56種農藥殘留的HPLC-MS/MS快速檢測方法，茶葉樣品采用乙腈提取后，濃縮提取物用TPT固相萃取小柱凈化，再利用MRM方法進行測定。尹鵬等[28]將茶葉樣品經水潤濕后，用含5%乙酸的乙腈溶液提取，在提取液中加入100 mg石墨化炭黑和200 mg十八烷基硅烷凈化后，用HPLC-MS/MS同時測定茶葉中毒死蜱及其代謝產物3，5，6-三氯-2-羥基吡啶的殘留量，該方法簡便、快速、靈敏度高、重現性好，適用于茶葉中毒死蜱及其代謝產物的快速測定。

2.5 表面增強拉曼光譜法

表面增強拉曼光譜技術（Surface enhanced raman spectroscopy，SERS）是利用金、銀、銅等金屬粗糙表面產生電磁場作用，可將吸附在金屬粗糙表面的待測物拉曼信號增強106-109倍，從而提高檢測靈敏，實現對微量樣品的快速檢測，而且其具有樣品制備簡單、操作簡便、靈敏度高、檢測速度快等優點，已逐步應用于食品和農產品中的農藥殘留快速檢測[29-31]。

朱曉宇等[32]采用SERS技術結合快速前處理方法，分析綠茶中甲萘威農藥殘留。研究人員以金溶膠為增強基底，以1557 cm-1的峰強度為定量峰，建立茶葉中甲萘威農藥殘留線性分析方程，該方程在0.28～5.56 mg/kg范圍內，線性關系良好，線性相關系數為0.9744。該方法分析茶葉中甲萘威農藥殘留的最低檢出濃度為0.83 mg/kg，而且前處理簡單、單個樣本檢測在10 min內就可完成。吳燕等[33]利用無水硫酸鎂、四氯化三鐵、石墨化碳對茶葉提取液進行簡單凈化處理后，用SERS技術檢測干茶葉中樂果的農藥殘留量，建立了茶葉中樂果農藥殘留的快速檢測分析方法。該方法檢測茶葉中樂果農藥的最低濃度能達到1.0 mg/L以下。胡瀟等[34]利用SERS技術結合二維相關光譜法快速檢測茶葉中毒死蜱農藥殘留，研究人員以金納米為增強基底，采集含不同濃度毒死蜱殘留茶葉樣本的SERS，利用標準正態變量變換對原始拉曼光譜進行預處理，再以毒死蜱濃度為外擾，進行二維相關同步光譜和自相關譜分析，建立茶葉中毒死蜱殘留分析模型。研究表明SERS結合二維相關光譜法可實現茶葉中毒死蜱農藥殘留快速檢測，為研究茶葉中農藥殘留快速檢測裝置開發提供方法支持。

3 展 望

綜上，隨著農藥檢測項目的不斷增加和農藥檢測技術的不斷提升，針對單一種類的農藥殘留檢測方法己經不能適應現代農藥殘留檢測的要求，茶葉中農藥殘留檢測技術正逐步向著更高效、快速、準確、環保的方向發展。更高效、快速，要求盡量減少樣品前處理及分析檢測過程所花費的時間，實現實驗操作自動化；更準確，就是要盡可能提高檢測的靈敏度和最低檢出限，同時保證良好的重現性；更環保，就是要減少溶劑的使用量，減輕對環境的排放和污染。另外隨著《食品安全國家標準植物源性食品中208種農藥及其代謝物殘留量的測定氣相色譜-質譜聯用法》(GB 23200.113-2018)已于2018年12月21日正式實施，該標準首次將快速前處理方法（QuEChERS）的前處理方法納入多農藥殘留檢測的國家標準方法中，因此QuEChERS方法將依靠快速、簡便、經濟、高效、穩定和安全等特點，在多茶葉產品的農藥殘留分析中得到了廣泛應用。