自動化前處理技術在農藥殘留檢測中的應用與發展

摘 要：前處理是農藥殘留檢測過程中的關鍵一環，可以去除樣品中的干擾物，提高檢測結果的準確度。傳統的前處理流程復雜且效率低下，而自動化前處理技術的引入改善了傳統前處理過程中效率低且存在人工誤差的問題。本文深入探討農藥殘留的主要來源和危害，闡述自動化前處理技術的優勢，分析自動化前處理技術在農藥殘留檢測中應用存在的問題，展望未來自動化前處理技術在農藥殘留檢測中應用的發展方向，旨在為提高自動化前處理技術水平和自動化發展提供參考。

關鍵詞：自動化前處理技術；農藥殘留；檢驗檢測

Abstract： Pretreatment is a key step in the process of pesticide residue detection， which can remove the interference in the sample and improve the accuracy of the test results. The traditional pre-treatment process is complex and inefficient， but the introduction of automatic pre-treatment technology has improved the low efficiency and manual error in the traditional pre-treatment process. In this paper， the main sources and hazards of pesticide residues are discussed in depth， the advantages of automated pre-treatment technology are expounded， the problems existing in the application of automated pre-treatment technology in pesticide residue detection are analyzed， and the development direction of the application of automated pre-treatment technology in pesticide residue detection is looked forward， aiming to provide references for improving the level of automated pre-treatment technology and automation development.

隨著人們生活水平的不斷提高，農藥殘留問題愈發受到人們的關注。蔬菜作為日常生活中必不可少的食材，在其種植過程中，農戶為提高產量與質量，經常會使用農藥[1]。農藥施用過量會導致農藥殘留超過國家標準限量，從而影響人們的生命健康。為了解農產品質量，保證人們的飲食安全，農藥殘留檢測顯得尤為重要。前處理是農藥殘留檢測的關鍵步驟，它涉及樣品的提取和凈化。傳統的人工處理過程既耗時又易造成檢測誤差。隨著實驗室自動化技術的發展，以往煩瑣的人工前處理技術逐漸被高效的自動化前處理技術所替代，并推動著檢測技術的迅速發展[2]。將自動化前處理技術應用到農藥檢測中，可顯著提升樣品檢測效率和結果穩定性。

雖然自動化前處理技術在農藥殘留檢測中得到應用，但仍面臨設備單一、靈活性差、相關法規及國家標準不健全等問題。基于此，本文深入探討農藥殘留的主要來源和危害，闡述自動化前處理技術的優勢，分析自動化前處理技術在農藥殘留檢測中應用存在的問題，展望未來自動化前處理技術在農藥殘留檢測中應用的發展方向，為自動化前處理技術在農藥殘留檢測方面的應用提供強有力保障。

1 農藥殘留的主要來源及危害

1.1 主要來源

農產品中農藥殘留的主要來源包括3個方面。①在種植過程中直接施用農藥。為了提高農作物產量及防治病蟲害，在其生長過程中會大量使用除草劑、殺蟲劑等藥物。這些藥物大都是通過噴灑或沖施進入到農作物體內和其生長所在的土壤中。在收獲時，如果農藥的降解不徹底，就會在農產品中殘留。②環境中擴散的農藥。農藥在使用過程中，也會隨著空氣和土壤擴散進入環境，殘留的農藥可能會隨風飄散，進入鄰近的非施用區的河流、湖泊等水體中。這些地方的農作物吸收了環境中的農藥后，農作物中也會含有農藥殘留。③運輸加工過程中的二次污染[3]。在農產品的運輸加工環節，如果運輸的車輛或者加工農產品的工具被農藥污染，也會導致農產品農藥殘留。

1.2 主要危害

農藥殘留會對人體健康以及環境造成危害。長期食用含有有機氯農藥殘留的農產品不利于人體健康，輕則導致急慢性中毒，對肝功能、腎功能造成損害，重則可能誘發癌癥、神經系統疾病等嚴重疾病；食用有機磷農藥殘留的農產品可能對孕婦的妊娠過程和胎兒的發育造成不良影響，如導致胎兒智力低下，身體畸形等。此外，農藥會對環境中的地下水、土壤和空氣造成污染，導致生態系統的失衡，破壞生物多樣性。農藥降解速度慢，影響時間長，進而被農作物和水產品所吸收，從而影響人們的健康[4]。

2 自動化前處理技術的優勢

2.1 提高檢測結果的準確度

前處理是農藥殘留檢測過程中的首要步驟，通過前處理可以有效去除樣品中的雜質、干擾物質，降低基質對檢測結果的影響，尤其是基質效應影響較大的蔬菜水果，如韭菜、大蒜等[5]，為后續的儀器分析提供可靠的樣本，進而保障檢測結果的準確性。自動化前處理技術通過編程控制整個前處理過程，精細化操作，精準提取目標分析物，使檢測的準確度和可靠性得到提高，降低人工誤差，提高結果的準確度。

2.2 提升樣品前處理的效率

農藥殘留檢測中，前處理步驟復雜，操作煩瑣，需通過混勻、渦旋、振蕩、離心和氮吹等步驟對樣品進行提取和凈化，費時費力。自動化前處理技術應用到農藥殘留檢測過程中，可以高強度、高通量地處理樣品，提升前處理的效率，減少實驗人員的操作時間。

2.3 降低檢測人員的健康風險

農藥殘留的前處理過程中涉及有毒有害化學試劑，如丙酮、正己烷、乙酸乙酯等，人體吸入過多會對中樞神經系統、呼吸系統、皮膚造成不良影響。自動化前處理技術的應用，可以大大降低實驗人員和這些試劑的直接接觸頻率，保護實驗人員的身心健康，從而降低健康風險。

3 自動化前處理技術在農藥殘留檢測中應用存在的問題

3.1 設備硬件有局限

我國農藥檢測標準眾多，不同檢測項目在前處理階段存在方法差異，導致各標準對應的自動化前處理設備需配置不同的硬件模塊。目前，市售的自動化前處理設備普遍存在技術兼容性差的問題，究其原因，現有設備未能系統整合定量加液、渦旋振蕩、萃取凈化、離心分離及氮吹濃縮等核心功能模塊，導致其只能適配單一標準操作流程。

3.2 適用性有待提升

農產品基質復雜，如韭菜、菠菜中色素含量較高，谷物、油料中脂肪含量較高。自動化前處理技術對不同樣品的適用性有限，不能根據樣品的不同進行設備的調節，會存在農藥殘留提取不完全或提取效率低等情況。農產品基質的復雜性使自動前處理技術面臨多維挑戰。

3.3 標準更新滯后

《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）[6]中的QuEChERS前處理是目前主流的農藥殘留檢測人工前處理方法。將簡便的QuEChERS前處理通過自動化技術來實現，可提高前處理效率，但現行標準的技術迭代與自動化前處理技術的研發存在顯著的時間差異。①新型自動化前處理設備難以通過現行標準進行合規性驗證。②現有的自動化前處理平臺因標準適配性滯后而產生技術代差，最終形成制約自動化前處理技術發展的壁壘。

4 未來自動化前處理技術在農藥殘留檢測中應用的發展方向

4.1 高度集成化與智能融合發展

在自動化技術快速發展的今天，自動化技術在農藥殘留前處理中正向著集成化、智能化方向發展。高度集成化是指在樣品自動化前處理系統中，將不同功能模塊集成起來，優化資源配置，高效調度設備，以滿足不同的檢測標準和項目。優化檢測流程是將不同標準中的一些步驟進行合理有效的結合，引入自動化前處理系統當中，減少物料消耗和操作環節，提高樣品前處理效率。同時，人工智能也會對自動化前處理技術產生深遠影響。將智能機器人、AI算法與虛擬現實技術等前沿科技與自動化技術相結合，可實現前處理過程的智能操作、自動監控和智慧優化。另外，人工智能可以及時地發現自動化設備運行過程中存在的問題并進行處理，智能優化技術參數，降低設備故障率與維護成本。

4.2 適度自動化與人機協同發展

在科技日新月異的今天，盡管自動化前處理技術取得了一定的成效，但仍面臨農產品種類繁多、基質復雜多樣等問題，完全利用自動化前處理技術未必是最好的方案。因此，適度引入自動化技術，在部分步驟中利用自動化技術進行處理，可以保證樣品前處理的高效率、高準確度和高重現性。適度引入自動化前處理技術并結合人工操作將是一個與時俱進的發展趨勢。這不僅充分發揮了自動化前處理技術的特點，還保證了在復雜基質情況下人工操作的靈活參與和質量控制。高效的人機協同前處理，提高了樣品前處理的靈活性。通過自動化前處理技術對自動化設備和人工操作進行智能調度，可以保證樣品前處理過程的流暢性。

4.3 技術標準化與人才創新發展

當前，國家標準在自動化前處理技術方面相對滯后，需要更新完善自動化前處理技術標準體系，以確保自動化前處理技術在農藥殘留檢測中的合法性和合規性。這包括制定基礎的自動化前處理檢測標準體系、明確各個檢測項目的自動化前處理檢驗方法和國家標準等，并通過性能的認證和認可，以確保自動化技術在農藥殘留檢測中的廣泛應用和持續發展。此外，人才是推動自動化前處理技術的關鍵。因此，我國需要加強人才培養，構建“金字塔型”人才發展體系，培養一大批基礎操作人才，讓自動化前處理技術能夠在農藥殘留檢測方面得到廣泛應用；加強與高校和研究院所的合作，培養一批具備自動化前處理技術知識和技能的專業研發人才，共同推動自動化前處理技術的創新和研發。同時，應加強頂層設計，引育戰略人才共同促進自動化前處理技術在檢驗檢測領域的發展。

5 結語

自動化前處理技術在農藥殘留檢測過程中發揮了巨大的作用。通過對自動化前處理技術的優勢分析可以看出，自動化前處理技術代替人工操作可以大大提高前處理效率，提升檢測結果的準確性和重現性，并且能夠減少檢測人員與有毒有害試劑的接觸，降低了檢測人員的健康風險。但從當前自動化前處理技術存在的問題來看，自動化設備單一、缺乏靈活性，并且有關自動化前處理技術的法規和標準更新不及時，影響了自動化前處理技術的推廣。針對以上問題，本文展望了自動化前處理技術在未來的發展方向，為自動化前處理技術在農產品農藥殘留檢測中的發展提供有力保障。

參考文獻

[1]張鵬，馬瑩瑩，陳新，等.食品農藥殘留檢測現狀與分析[J].農藥科學與管理，2023，44（10）：11-15.

[2]冉晶晶.多樣品位前處理平臺及其軟件設計[D].武漢：湖北工業大學，2020.

[3]曹曉霞.食品中化學農藥污染與殘留的防治研究[J].中外食品工業，2024（16）：51-53.

[4]管彤，錢智勇.農藥及農藥殘留的危害[J].職業與健康，2018（12）：1726-1728.

[5]張藝瀟，王寧.蔬菜農藥殘留分析中基質效應的研究[J].農業科技與信息，2023（7）：156-159.

[6]農業農村部，國家市場監督管理總局，國家衛生健康委員會.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[S].北京：中國標準出版社，2018.

作者簡介：王丙強（1995—），男，山東聊城人，本科，助理工程師。研究方向：農產品安全與質量檢測。