高效液相色譜技術在農產品農藥殘留檢測中的應用

摘 要：高效液相色譜技術因其高靈敏度、選擇性和準確性，被廣泛應用于農產品中的農藥殘留檢測。本文旨在探討高效液相色譜技術在農藥殘留分析中的應用現狀及其面臨的挑戰。通過優化梯度洗脫條件、采用同位素內標法以及開發高選擇性色譜柱，可有效提升其檢測效能。這些方法可在提高檢測靈敏度和分離度的同時，顯著降低基質效應影響，為確保農產品質量安全提供有力的技術支持。

關鍵詞：高效液相色譜；農藥殘留；梯度洗脫；同位素內標

Application of High Performance Liquid Chromatography Technology in Pesticide Residue Detection of Agricultural Products

LIU Minglong， XU Xun， LYU Zhengxin

（Jianhu County Comprehensive Inspection and Testing Center， Yancheng 224700， China）

Abstract： High performance liquid chromatography technology is widely used for pesticide residue detection in agricultural and food products due to its high sensitivity， selectivity， and accuracy. This articb1pWY46LfluNECktNKLqSp58h+nnNkdbC8K6ClAc5Wc=le aims to explore the current application status and challenges faced by HPLC in pesticide residue analysis. By optimizing gradient elution conditions， using isotope internal standard method， and developing highly selective chromatographic columns， its detection efficiency can be effectively improved. These methods can significantly reduce the impact of matrix effects while improving detection sensitivity and separation， providing strong technical support for ensuring the quality and safety of agricultural products.

Keywords： high performance liquid chromatography; pesticide residues; gradient elution; isotope internal standards

近年來，隨著農業生產和貿易的全球化發展，農產品質量安全問題日益受到重視。我國作為農產品生產和消費大國，農藥在農業生產中發揮著重要作用。然而，不合理使用農藥會導致農產品中殘留超標，危害消費者健康。2022年2月，農業農村部印發的《“十四五”全國農產品質量安全提升規劃》明確提出要加強農藥殘留檢測能力建設[1]。高效液相色譜技術以其快速、靈敏、準確等優點在農藥殘留檢測領域得到廣泛應用。本文概述農產品農藥殘留檢測現狀，探討高效液相色譜技術（High Performance Liquid Chromatography Technology，HPLC）的應用局限性，并提出相應的優化對策，以期為農產品質量安全提供理論參考。

1 農產品農藥殘留概述

農藥可有效防治病蟲害、調節植物生長，在保障農產品產量和品質方面發揮著不可或缺的作用。然而，農藥施用后往往難以完全降解，部分殘留農藥可能通過農田土壤、水體等環境介質在農作物體內蓄積，并隨食物鏈在動物性食品中富集。例如，有機氯類農藥如六六六、滴滴涕等具有持久性和親脂性，容易在茶葉、動物肝臟等食品中殘留；而較新型的氨基甲酸酯類農藥如殺蟲脒、抗蚜威等，雖然毒性較低，但短期內大量施用仍可能導致蔬菜、水果等食品殘留超標[2]。此外，一些農藥還可通過揮發、飄移等方式污染臨近農田，造成非施藥農作物的間接污染。農藥殘留超標不僅影響農產品的感官和營養品質，長期攝入還可能引發急慢性中毒、氧化應激、免疫毒性等健康風險。鑒于農藥種類繁多、代謝行為復雜，農產品農藥殘留形態多樣，涉及母體化合物及其代謝產物，給農藥殘留控制與檢測工作帶來極大挑戰。

2 高效液相色譜技術的原理

高效液相色譜技術是一種基于液-固相分配和吸附作用的分離分析方法，其基本原理是利用待測物質在流動相和固定相之間分配系數的差異實現分離。在農產品農藥殘留檢測中，高效液相色譜技術通過優化流動相組成、梯度洗脫條件等參數，可有效適應不同農藥殘留物的極性、溶解度等理化性質差異。例如，在分析極性較強的氨基甲酸酯類農藥如西維因、抗蚜威等時，可選用甲醇-水體系作為流動相，通過調節甲醇比例實現梯度洗脫；而對于極性較弱的擬除蟲菊酯類農藥如氯氰菊酯、聯苯菊酯等，則需引入乙腈等非極性溶劑構建流動相。同時，高效液相色譜技術還可通過柱后衍生、多維分離等策略進一步提高分離選擇性和靈敏度[3]。以氨基甲酸酯類農藥為例，柱后衍生法可利用其與鄰苯二甲醛等試劑發生特異性衍生反應生成熒光產物，從而實現高靈敏度的熒光檢測。多維液相色譜技術則通過串聯兩根或多根色譜柱，基于農藥殘留物在不同固定相上保留行為的差異實現分離效率和選擇性的顯著提升。

3 高效液相色譜技術在農產品農藥殘留檢測中應用的局限性

3.1 殘留物化學性質差異導致分離困難

農產品基質中往往含有多種農藥殘留物，其理化性質差異較大，給高效液相色譜分析帶來了極大挑戰。以蔬菜水果中有機磷和擬除蟲菊酯類農藥殘留檢測為例，二者在極性、水溶性等性質上存在顯著差異。有機磷農藥中的敵敵畏、樂果等分子結構中含有親水性磷酸酯基團，極性較強，而氯氰菊酯、溴氰菊酯等擬除蟲菊酯類農藥則多為疏水性化合物。這種農藥殘留物性質的差異性導致其在反相色譜柱上的保留行為出現較大差異，采用統一的流動相條件難以達到理想的分離效果[4]。此外，蔬菜水果中還可能殘留結構相似的農藥異構體，如順反式氯氰菊酯、α和β-氯氰菊酯等，其物化性質相近，采用常規的高效液相色譜方法難以實現有效分離。盡管可通過優化流動相組成、梯度洗脫條件等來改善分離效果，但針對不同農藥殘留物需建立專屬的檢測方法，操作煩瑣耗時。蔬菜水果等農產品基質中農藥殘留物化學性質的顯著差異，極大地限制了高效液相色譜技術的通用性和應用范圍。

3.2 痕量殘留定量精確度不足

高效液相色譜技術在農產品農藥殘留檢測中得到了廣泛應用，然而在痕量殘留定量分析時仍面臨著精確度不足的局限性。農產品中農藥殘留量在低濃度水平下，待測物的信號響應較弱，易受基質干擾和背景噪聲的影響。以蔬菜中克百威殘留檢測為例，當殘留量低于10 μg·kg-1時，采用外標法定量常常出現信號響應不穩定、重現性較差等問題，導致定量結果的精確度和準確度難以滿足痕量分析要求[1]。此外，基質中共存的脂肪、色素等干擾成分會與農藥殘留物發生吸附、包裹等相互作用，進一步降低檢測靈敏度和選擇性。為提高痕量殘留定量精確度，通常需采用基質匹配標準溶液、同位素內標等策略，但其操作過程煩瑣，制備成本較高。此外，不同農產品基質復雜程度差異較大，直接采用標準品溶液配制工作曲線的方式難以消除基質效應的影響，可能導致定量結果出現較大偏差。

3.3 色譜柱選擇性制約分離效果

高效液相色譜分離農藥殘留物的效果在很大程度上取決于色譜柱的選擇性，而目前商品化色譜柱的選擇性不足已成為限制其應用的關鍵因素之一。例如，在茶葉和煙草等農產品中，往往殘留多種結構相似的農藥，如唑類殺菌劑中的多菌靈和苯醚甲環唑等。這些農藥在常規C18柱上的保留行為十分相近，采用常規流動相條件難以實現滿意的分離效果。色譜柱選擇性的不足會導致農藥殘留物被干擾峰掩蓋，影響檢測的靈敏度和準確性，在痕量殘留分析中尤為突出[5]。此外，農藥殘留物在食品加工過程中可發生降解、轉化等反應，生成極性或疏水性更強的代謝產物。這些結構改變的代謝產物在常規C18柱上的保留行為可能與母體化合物差異較大，采用已建立的分析方法不能準確反映代謝產物的殘留水平。

4 提高高效液相色譜技術檢測農產品農藥殘留效能的對策

4.1 優化梯度洗脫適應殘留物性質差異

針對農產品基質中農藥殘留物性質差異導致的分離困難，可以通過優化高效液相色譜梯度洗脫條件加以解決。梯度洗脫技術通過動態調節流動相組成，可在單次進樣分析中實現對多種農藥殘留物的同時分離。以蔬菜中有機磷和擬除蟲菊酯類農藥殘留檢測為例，可采用甲醇-水或乙腈-水體系構建流動相，并通過程序控制有機相濃度由低至高遞增，使極性不同的農藥殘留物依次洗脫。為進一步提高分離效率，可在流動相中添加醋酸銨、三氟乙酸等離子對試劑或緩沖鹽調節pH值，利用農藥分子中的可電離基團與固定相發生靜電相互作用，增強色譜保留。同時，靈活調整柱溫、流速等參數，亦可顯著影響農藥殘留物的出峰行為，優化峰形和分離度。例如，提高柱溫可加速農藥在固定相上的脫附，縮短極性較大農藥的保留時間；降低流速則有利于極性較小農藥與固定相的充分作用，延長其保留時間。采用多因素正交試驗優化梯度洗脫條件，可在保證各農藥殘留物基線分離的同時縮短分析時間，簡化試驗過程。此外，引入二維液相色譜、柱切換等新技術，可依據農藥殘留物在不同固定相上的保留差異實現分離效率的進一步提升，為復雜基質中農殘多組分分析提供新思路。

4.2 采用同位素內標法提高定量精確度

面對農產品農藥痕量殘留定量精確度不足的挑戰，同位素內標法是一種行之有效的對策。通過向待測樣品中加入與目標物結構一致且質量數不同的同位素標記物，可有效校正基質效應和儀器響應波動導致的信號抑制或增強。以蔬菜中克百威殘留檢測為例，可選用氘代或13C標記的克百威作為內標物，在樣品前處理階段與待測樣品混合均勻[2]。由于同位素內標物與目標物的物化性質高度相似，兩者在樣品前處理和色譜分離過程中表現出一致的行為，可同步被基質組分吸附、包裹、降解等。通過比較目標物與內標物的峰面積比，可準確計算出待測樣品中農藥的殘留量，消除基質效應的影響。與外標法相比，同位素內標法的定量結果更加準確可靠，特別適用于痕量殘留分析。然而，同位素標記的農藥標準品價格昂貴，可采用基質匹配校準曲線等替代方法，即選用與待測樣品基質背景相近的無農藥殘留基質配制一系列已知濃度的標準溶液，繪制校準曲線進行定量。同時，優化質譜檢測參數如母離子和子離子的選擇、碰撞能量等，可提高檢測的特異性和靈敏度。采用多反應監測（Multiple Reaction Monitoring，MRM）模式，選擇農藥分子結構中的特征性片段離子進行檢測，可最大限度降低背景干擾，提高痕量定量的精確度。此外，通過標準添加回收率試驗評估基質效應的影響程度，并對檢測結果進行基質效應校正，可進一步提高定量準確性，確保痕量農殘檢測數據的可靠。

4.3 研發高選擇性色譜柱改善分離效果

當前商品化高效液相色譜柱的選擇性不足已成為制約農產品中農藥及其代謝產物殘留檢測的瓶頸，因此研發高選擇性色譜固定相是改善分離效果的關鍵。針對茶葉、煙草等農產品中殘留的多種結構相似農藥，可開發針對特定結構單元的專屬固定相，利用農藥分子與固定相之間的空間匹配作用實現高效分離。例如，在唑類殺菌劑殘留檢測過程中，可在硅膠表面接枝咪唑環、三唑環等雜環官能團，增強固定相對農藥分子的空間位阻效應，延長唑類農藥的保留時間，提高與其他農藥的分離度[3]。同時，引入手性識別基團如環糊精、冠醚等，可實現對農藥對映異構體的手性拆分。以蔬菜和水果中擬除蟲菊酯類農藥殘留檢測為例，通過優化環糊精的空腔尺寸、取代基種類和數量，可調控固定相的手性選擇性，實現順反式異構體、α和β-異構體的有效分離。與商品化C18柱相比，手性固定相不僅能夠分離結構相似的農藥，還可實現對代謝產物的專屬識別，是分析農藥光學純度、研究體內外代謝動力學的理想工具。此外，發展親水作用、疏水作用、π-π堆積、氫鍵等多模式色譜分離模式，可顯著拓展農藥殘留檢測的適用范圍。如在反相色譜柱表面接枝親水性單體，可兼顧分析極性和非極性農藥；而將離子交換基團與反相基質復合，則可實現農藥陰離子、陽離子、中性分子和兩性離子的同時分離，為農藥代謝組學研究提供新思路。總之，發展高選擇性固定相是提升農殘檢測水平的根本途徑，可為農產品質量安全把關提供有力的技術支撐。

5 結語

本文探討了高效液相色譜技術在農產品農藥殘留檢測中的應用及其局限性，提出了通過優化洗脫條件、采用同位素內標法和研發高選擇性色譜柱等策略來提升檢測效能的對策。這些改進措施能顯著提高檢測的準確性和可靠性。未來，隨著新型色譜技術的發展和應用，HPLC在農藥殘留檢測中的作用將進一步加強，為保障農產品質量安全提供更全面的技術支持。

參考文獻

[1]趙穎輝，鄒開魯.高效液相色譜-質譜聯用技術在藥物代謝分析中的應用[J].中國高新科技，2024（13）：155-157.

[2]都穎，倪瑞敏，郭彩霞.高效液相色譜技術在食品檢測中的應用[J].中國食品工業，2024（12）：94-96.

[3]黃婷，徐曉萍，彭雪琦.高效液相色譜法測定疫苗菌體破碎液中D-核糖的技術研究[J].工業微生物，2024，54（3）：61-64.

[4]林文奇.高效液相色譜技術在食品檢測中的應用探究[J].食品界，2024（6）：115-117.

[5]胡國偉，劉博，賴華杰.尼龍-6改性纖維素紙結合高效液相色譜技術檢測水中7種酚類化合物[J].纖維素科學與技術，2024，32（2）：40-44.