蘋果中農藥殘留檢測不同前處理技術的比較

王 璐 張 健 袁嘉瑋 田時敏 張鵬飛 王愛玲 梁哲軍

（山西農業大學棉花研究所，運城 044000）

自農藥被廣泛應用于農業生產以來，為保障糧食供應發揮了重要的作用。隨著農藥登記制度不斷完善，產品質量顯著提高，我國農藥產業已經進入較成熟的發展階段，但農藥不合理使用導致的藥物殘留問題已成為制約現代農業產業化發展的重要原因。我國是蘋果種植和消費大國，隨著蘋果種植面積的增加和種植方式的改變，為應對逐漸加重的病蟲害，超劑量施用高毒、高殘留農藥屢見報道[1]。殘留的農藥進入生態環境中隨著遷移、降解造成環境污染等負面影響，而長期食用農藥殘留超標的蘋果，會導致人體免疫力下降，引發急慢性中毒，其代謝產物、降解物通過細胞介導對人體具有致癌性，嚴重威脅人類身體健康[2]。

因此，在合理使用農藥的同時，通過檢測農藥殘留來判別農作物安全與否必不可少。其中，氣相色譜法是農藥殘留檢測中較為常用的方法，而前處理技術是氣相色譜分析測定中必不可少的一部分。目前前處理技術具有便捷、環保、節省試劑等優點，同時也有著制約檢測效率、準確度不穩定等缺點，所以明確各種前處理技術的原理及優缺點，不但對選擇合適的前處理技術非常重要，而且對下一步相關技術的改進創新具有一定的指導意義。

1 氣相色譜法（GC）及前處理技術的特點

氣相色譜法(GC)對分析樣品的要求較高，氣體、液體或固體樣本采集后大多必須經過一定的前處理以后才能進行相關的分析測定[3]。農藥殘留量分析屬于痕量分析，需要提高檢測方法的靈敏度，適合的樣品前處理技術不僅可以減小對色譜柱和檢測器的污染，而且直接關系到檢測的效率和準確度[4]。不合適的前處理技術不但無法有效去除基質干擾，還會造成儀器的損耗。所以分析工作者也一直致力于省時、節省溶劑、環保、微型化和自動化的樣品前處理技術的研究[5]。

2 氣相色譜法檢測蘋果中農藥殘留前處理技術的應用

2.1 固相萃取（SPE）

SPE是由液固萃取和柱液相色譜技術相結合發展而來的，通過吸附、離子交換等方法將被測物質保留在固相萃取材料上，再選用適當強度溶劑沖去雜質，少量溶劑將被測物質洗脫下來，實現了被測物質的分離凈化和富集濃縮，SPE技術操作簡單省力，可以實現自動化批量處理及與其它分析儀器聯用[3,6]。

SPE前處理一般多使用乙腈、丙酮等提取，然后用固相萃取柱凈化，固相萃取的材料填充在萃取小柱中[7]，目前有活性炭SPE小柱、Al2O3SPE小柱、弗羅里硅土SPE小柱、GCB/NH2SPE小柱等，其中弗羅里硅土SPE小柱因價格低廉、操作簡便、凈化時間短、穩定性及重現性好等優點使用較為廣泛[8]。曲栗等[9]在測定蘋果等11種食品中的擬除蟲菊酯類殘留中使用丙酮和正己烷混合提取，提取溶液后顏色較深，采用了去色效果較好的活性炭小柱進行凈化，更好地實現了目標物和色素的分離及凈化。

2.2 固相微萃取（SPME）

SPME是集取樣、萃取、預濃縮為一體的綠色無溶劑萃取技術，以固相萃取為基礎，可活體取樣，無需溶劑，能在分析系統直接脫附，排除了需要柱填充物和使用有機溶劑進行解吸的缺點[10-11]。固相微萃取工作流程分為萃取過程和解吸過程，將覆有萃取材料的涂層纖維插入樣品中，讓其在被測物質中進行吸附和反應，然后熱解吸涂層纖維上吸附的物質，后導入色譜柱，完成提取分離和濃縮[12]。萃取涂層起著十分重要的作用，涂層的極性、厚度、耐溶劑性等特性對被測物質的富集與分析有很大影響，在提高靈敏度方面也具有決定性作用[6,13]。

虞游毅等[14]在測定中選用了65 μm聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯（PDMS/DVB）等4種涂層萃取纖維頭，優化萃取頭、萃取溫度、萃取時間等條件，結合氣相色譜質譜聯用法進行檢測，結果表明在65 μm PDMS/DVB萃取頭，50℃下萃取50 min等條件下4種有機氯農藥呈現良好的線性關系，回收率為83.3%～93.4%。該方法在滿足檢測要求的同時，減少有機溶劑的使用，簡化縮短了操作步驟和時間，拓展了SPME技術的應用范圍。

2.3 分散固相萃取（DSPE）及QuEChERS法

DSPE即吸附劑在樣品溶液中分散，通過增加樣品和吸附劑的接觸面，兩者相互作用不斷加劇，去除萃取液中的干擾物質達到凈化目的，當前與該方法結合應用最廣泛的是QuEChERS方法[15-17]。QuEChERS法利用吸附劑填料與基質中雜質的相互作用，從而達到凈化的目的[18]。

QuEChERS法操作過程樣品使用乙腈提取，然后鹽析離心分層，最后依據分散固相萃取原理進行萃取凈化[19]。常用吸附劑有N-丙基乙二胺（PSA）、C18和石墨化碳黑（GCB），其中 PSA具有極強的離子交換能力，吸附脂肪酸、糖類等干擾物效果好；C18對脂類等干擾物能有效去除；GCB由于特殊的化學結構，可以吸附色素、甾醇等干擾物[20]。近年來研究者也不斷在QuEChERS法的提取溶劑、分散固相萃取中吸附劑的選擇等方面進行改進[21]。

徐國鋒等[22]在測定蘋果中有機磷農藥中樣品用乙腈提取，經氯化鈉鹽析，C18填料和無水硫酸鎂分散固相萃取凈化，結合氣相色譜FPD檢測器檢測，不同加標水平下31種有機磷農藥的回收率為81.7%～120.7%。氯化鈉可以更好地調節極性、減少極性雜質的干擾；而MgSO4的主要作用是吸附樣品中多余的水分[23]。陳姣姣等[24]研究發現，在以往的檢測中固相萃取柱凈化的方法溶劑消耗大，處理步驟較為繁瑣，故在檢測中采用GCB凈化吸附，改進的QuEChERS前處理方法能夠提高檢測效率，且溶劑用量少，檢測的準確度和精密度等符合要求，實際應用價值高。

2.4 加速溶劑萃取(ASE)

ASE是在提高溫度 (50～200℃)和壓力(10.3～20.6 MPa)條件下，將未及臨界點的液體作為萃取溶劑，增強溶劑的溶解能力和溶質擴散效率，從而提高有機溶劑對固體或半固體樣品的萃取效率的一種萃取方法。ASE萃取的整個操作處于密閉系統，減少溶劑揮發對環境的污染，與環境的相容性好。高萃取量、自動化和低溶劑消耗使得ASE成為最具潛力、選擇性強的萃取技術[25-27]。

歐陽運富等[28]研究發現，經二氯甲烷-丙酮加速溶劑提取，活性炭柱-氨基柱串聯凈化，樣品在3個添加水平下的回收率為70.5%～107.5%，萃取過程省時、省試劑，定量更容易且提取效果好。

2.5 凝膠滲透色譜(GPC)

GPC是根據溶質分子的大小、洗脫量取決于物理參數的差異、與樣品無關的特點而進行分離的技術，通過多孔性凝膠固定相，樣品中的大分子先洗脫出，隨后洗脫出小分子。具有對流動相的要求低，相對穩定、分析速度快、重現性高、回收率高等優點[29]。

封利會等[30]采用QuEChERS方法和在線凝膠滲透色譜對樣品進行前處理，結合氣相色譜串聯質譜進行測定，提高了分析速度，各環節全部實現自動化。同樣Dasheng Lu等[31]在測定蘋果等45種果蔬中農藥殘留時，用改進的QuEChERS方法提取樣品，通過在線凝膠滲透色譜-氣相色譜-質譜儀進行分析樣品中的目標農藥，結果表明GPC能夠有效去除基質干擾，提高了靈敏度、回收率。

2.6 超聲波萃取(UE)

UE是基于超聲波的特殊物理性質，利用超聲過程中產生的快速機械振動波來減小目標萃取物與樣品基體之間的作用力[32]。超聲波能對基質表面結構進行有效破壞，加速待測物在提取液中的溶解，植物細胞內的有效成分得以釋放，直接進入溶劑并充分混合，從而提高目標產物的得率，提高萃取效率[33-35]。

趙紅艷等[36]在檢測分析中樣品經超聲波提取10 min，以3 000 r/min離心5 min，采用凝膠滲透色譜凈化后結合氣相色譜-質譜聯用檢測，加標回收率70.2%～105.7%。表明使用超聲波萃取不但提高了萃取效率，而且操作更簡便，檢出率更高。

針對測定蘋果農藥殘留中實驗條件和檢測樣品的不同，樣品前處理技術也各有特點，表1對常用的幾種前處理技術進行了差異性比較，以便于更好的根據待檢驗樣品的種類、數據分析、檢測儀器等實際情況，選擇合適的前處理技術應用于蘋果農藥殘留的檢測。

表1 氣相色譜法檢測蘋果中農藥殘留不同前處理技術的比較

2.7 其它前處理技術

超臨界流體提取(SFE)、攪拌棒吸附萃取技術（SBSE）、微波輔助萃取法（MAE）等技術，當前也較多的應用在蘋果農藥殘留日常檢測中。成本過高、樣品處理步驟復雜、易損失、回收率低、精密度不理想等缺點依然是目前前處理及氣相色譜技術亟待攻克的問題[39-40]。

3 展望

在食品安全問題備受重視的今天，需要檢測的對象也愈發的多元與復雜，農藥殘留檢測也面臨著更為嚴格的標準，對前處理及氣相色譜技術的發展提出了更高的要求。為加強蘋果農藥殘留分析，制訂蘋果中農藥殘留限量標準，完善農藥污染的控制措施，建立完備的適合國情的農藥殘留系數提供一定的數據支撐。越來越多的工作者投入到前處理和氣相色譜技術的研究中，改進現有技術的不足，降低人為因素干擾造成的誤差，不斷提升和發展農藥多殘留分析技術，促進國內檢測儀器的改進與研發，使我國在蘋果樣品的采集、提取、凈化和富集等方面的差距與國外逐漸減小具有重要意義。高效、環保、誤差小、高通量、自動化痕量檢測等手段也必將成為主流手段在農藥殘留檢測中得到更廣泛的應用，并將促進蘋果果品評價體系的完善、蘋果產業的綠色發展、商業化發展，消除貿易壁壘。