基于凝膠滲透色譜凈化技術的食品農藥殘留檢測方法

黃 冬

（廈門中集信檢測技術有限公司，福建廈門 361000）

食品安全問題是人們在生活中重點關注的問題。隨著農藥、化肥、農用薄膜和飼料添加劑的大量使用，有毒有害物質對農產品造成的污染成為食品安全問題的主要來源之一。在食品檢測中，最關鍵的一個環節就是食品農藥殘留檢測，如果人們進食農藥殘留過多的食物，將嚴重危害人體自身健康，因此有必要進行可靠的檢驗以保證消費者的飲食安全[1]。

目前，世界上很多國家都對農藥的使用實行了較為嚴格的管理和控制，在食品農藥殘留檢測研究方面也投入了大量資源，至今已發展出了很多成熟的檢測方法，如均質法、索氏提取法、微波輔助法等。但這些方法出現較早，在現階段的食品農藥殘留檢測中存在比較明顯的缺陷，如時間過長、重現性差等問題[2]。雖然在近些年的研究中已經逐漸出現了一些快速、高效的檢測方法，但對于重現性差的問題，還沒有更好的解決方法[3]。因此，本文對食品農殘檢測方法展開進一步的研究。凝膠滲透色譜凈化技術（Gel Permeation Chromatography，GPC），又稱為體積排阻色譜，是一種采用有機溶劑和疏水性的凝膠分離人工合成大分子的尺寸排斥凈化過程。凝膠滲透色譜的分離基礎是溶劑中溶質分子體積即流體力學體積大小不同，通過多孔性凝膠固定相，樣品中的大分子先被洗脫出來，小分子后被洗脫出來。該技術可有效去除雜質，從而提高檢測效率，在分離凈化方面具有明顯的效果。因此，本文借助凝膠滲透色譜凈化技術和其他輔助技術完善食品農殘檢測方法，盡可能解決上述問題。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

以小麥和玉米為實驗樣品，使用糧食粉碎機將樣品粉碎，過篩后裝袋冷藏備用。實驗中使用的主要試劑如表1所示。

表1 實驗主要試劑表

1.2 檢測方法

1.2.1 確定檢測參數

在檢測食品農殘時，需要建立起凝膠滲透色譜分析條件，也可默認為檢測條件。針對不同的檢測樣品，將在線凝膠滲透色譜儀作為主要設備，設置合適流速、柱溫、檢測波長和樣品收集時間后，開始采集樣品[4]。一般情況下載氣為氦氣，流速為1.75 mL·min-1，初溫為120 ℃，選擇離子監測（Selection Monitoring，SIM）掃描方式，在離子監測下，1種化合物對應1個定量離子和多個定性離子，但定性離子最多不超過3個。每1組所有需要檢測的離子在不同時段，按照出峰順序分別檢測。在進行食品農殘檢測時，在色譜峰出現后開始記錄時間，并將其與標準樣品的色譜峰相對比，如果兩者色譜峰變化相同，說明檢測樣品中存在這種農藥。

1.2.2 凈化待測目標

考慮到食物樣品中可能會存在雜質，影響檢測結果，在檢測前對待測目標進行凈化處理，將混合處理后的農藥放入GPC凈化系統中，將環乙烷-二氯甲烷作為流動淋洗目標，每隔固定時間收集1個試管，收集到足夠的量后，利用高純氨將其吹干，經過色譜純正己烷定容得到待測液。

將經過上述處理的提取液進樣到凝膠滲透色譜柱上，收集部分流出物，經過處理后冷藏保存，用于后續農藥殘留分析。

1.2.3 分離食品農殘高聚物分子

采用凝膠滲透色譜技術檢測食品農殘，以待測樣品各組分分子尺寸不同這一特點為依據，同時利用凝膠對不同分子反應的不同對食品農殘高聚物分子進行分離處理[5]。不同尺寸的樣品分子分離情況如圖1所示。

圖1 樣品各個組分分子分離過程示意圖

圖1 中白色的圓圈表示凝膠顆粒，黑色的圓圈表示樣品分子，在實際處理過程中分子大小各不相同。當待檢測的樣品進入凝膠滲透色譜儀后，樣品各個組分分子開始填充凝膠的色譜柱，由于樣品各個組分分子大小不同，分子在空白圓圈周圍流動的情況各不相同，不同體積的分子受到的阻滯作用不同，對凝膠的滲透作用也不同，在此情況下，分離過程中出現了一種平衡。待測樣品的組分分子按照一定順序流出，實現對食品農殘高聚物分子的分離處理。

在檢測時，使用分子濃度檢測器，記錄樣品各個組分的凝膠滲透色譜圖，由于分子的大小、對光的吸收強度不同，檢測過程中產生的電信號強度也各不相同，具體情況如圖2所示。

圖2 樣品分析GPC譜圖

圖中顯示的A、B、C、D對應各個波峰，表示待檢測樣品的各個組分，各個部分表示出來的差別也反映了各個部分的電信號和對應的分析濃度，能夠進一步分析確定待測樣品的組成成分。

1.2.4 檢測對象與計算方法

選擇以下9種常見的有機氯類農藥作為檢測對象（表2），以食品農殘檢測方法的重現性作為實驗標準，將常規的加速溶劑萃取食品農殘檢測方法作為參考，以GB 2763—2019作為參考標準設計對比實驗，設計對比實驗，通過大量實驗研究與分析，驗證該食品農殘檢測方法在實際應用中的能力。

表2 有機氯類農藥的物理性質表

由于有機氯類農藥種類較多，色譜圖各不相同，為了統一實驗比例和大小，使用正己烷配制不同濃度的溶液。配制完成后，稱取食品樣品于離心管中，加入蒸餾水浸潤，經過預處理后獲得樣品溶液，使用不同的檢測方法檢測溶液，以質量分數W表示食品農藥殘留量，計算公式為

式中：s1為表示樣品的被檢測農藥的峰面積，mV·min；c為標準溶液中農藥的含量，mg·L-1；v1為溶劑總體積，L；v3為定容體積，L；s2為檢測到的農藥峰面積，mV·min；m為樣品質量，mg；v2為凈化液體積，L。

2 結果與分析

分別使用不同的食品農殘檢測方法檢測殘留物，計算并統計出各個檢測方法的殘留物質量分數和樣品損失量，得到的實驗結果如表3所示。

表3 不同食品農殘檢測方法實驗結果表

由表3可知，在相同的實驗條件下，提出的食品農殘檢測方法實驗結果中殘留物質量比常規的食品農殘檢測方法實驗結果中殘留物質量更小，平均水平在1.5%左右，而常規的食品農殘檢測方法殘留物質量平均值在5.5%左右，且提出的食品農殘檢測方法樣品損失量極低，說明該方法檢測精度更高。綜上所述，提出的基于凝膠滲透色譜凈化技術的食品農殘檢測方法凈化水平和檢測精度水平均高于常規的食品農殘檢測方法，重現性更好。

為進一步驗證所提方法的高效性，對其檢測速度進行測試，以檢測時間為評判指標，通過電子計時器進行計時，其結果如表4所示。

表4 采用不同方法檢測食品農殘用時結果表

由表4可知，在相同的實驗條件下，提出的食品農殘檢測方法檢測總時間為10.01 s，而常規的食品農殘檢測方法檢測總時間為25.21 s，兩者相比較得知，提出的方法檢測用時更短，說明該方法檢測速度更快，有效提高了檢測效率。綜上所述，提出的基于凝膠滲透色譜凈化技術的食品農殘檢測方法不僅重現性好，且更高效。

3 結論

本文以食品農藥殘留檢測問題作為研究重點，利用凝膠滲透色譜凈化技術，設計檢測方法，并以常規的食品農殘檢測方法作為目標，設計大量對比實驗，基于實驗中的殘留物質量分數指標和樣品損失量指標，證明了設計的食品農殘檢測方法的可靠性和檢測水平。但在實際生活中，農藥種類非常多，且在檢測過程中食品樣品中包含很多雜質，使很多農藥不能達到理想的檢測效果，本實驗中涉及的農藥物質還不夠完全，在后續研究中，將通過更多的農藥研究和分析，進一步驗證檢測方法并不斷優化。