农产品农药残留分析检测方法—农残速测仪的应用

农产品农药残留分析检测方法—农残速测仪的应用摘要：近年来，人们越来越关注残留农药对人体健康和环境的影响。各国对农药最高残留限量要求也越来越严格，因此出现了一些新型的、先进的农药残留检测技术，比如使用托普仪器的NY-8D这种农残速测仪检测等。样品前处理技术在处理农药残留方面获得了较高的进展并有着很高的发展潜能。本文主要列举了不同的前处理技术在农药残留处理方面的应用，并取得了较大成功，对合理开发和正确使用农药具有重要的理论和实践意义。同时在最后展望了农药残留检测的发展趋势。关键词：样品前处理技术、农药残留处理、固相萃取、气相色谱法、农残速测仪一、农业中农药残留及处理的现状农药是现在农业生产中不可或缺的生产资料，其广泛应用大大提高农作物的的产量，但是对生态环境、人类生命安全也造成威胁。在农业生产中施用农药后一部分农药直接或间接残存于谷物、蔬菜、果品、畜产品、水产品中以及土壤和水体中的现象。长期食用农药残留超标的食品对人体危害很大。随着农药的大量喝不合理使用，农药所造成的环境毒性问题也引起人们的高度重视，尤其是残留农药对人体健康和环境所造成的影响越来越受到各国政府和公众的关注。加强对农药残留的检测和环境毒理研究，也对合理开发和正确使用农药，保护生态环境，保障人类健康，避免和减少不必要的农业损失等，具有重要的理论和实践意义。随着超高效农药的开发应用和待测样品的增加，对农药残留分析技术的灵敏度、特异性和快速性提出了更高的要求。因此出现了一些新型的、先进的农药残留检测技术。本文主要综述了气相色谱在农药残留检测方面的应用进展。农药残留分析技术农药残留分析是对复杂混合物中痕量农药的母体化合物、有毒代谢物、降解产物和农药杂质进行的分析，是一种需要精细的微量操作手段和高灵敏度的痕量检测技术[1]。随着人们对食品、环境安全的日益关注以及新的、更高要求的农药残留限量标准的出台，农药残留分析技术发展迅速。现代农药残留分析技术通常包括样品前处理和测定两部分。二、样品前处理技术在农药残留分析中的应用1、超临界流体萃取技术粮食中农药残留问题是目前食品安全中的主要问题之一，作为食品的基础原料，其卫生状况直接关系到食品安全。粮食在生产、储运过程中，为了保证粮食产量和储藏安全，几乎难以避免使用各种农药。这些既有田间农药，也有在储藏期间使用的储粮用化学药剂如谷物保护剂等，同时环境中的农药污染也会迁移到粮食中。污染粮食的农药种类繁多如有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药等，这些构成了粮食中农药残留的主要来源。SFE是以超临界流体为萃取剂从液体或固体相中提取有效物质的方法。其中，萃取剂超临界流体指的是温度和压力处于临界温度和临界压力以上的流体。在临界区域内，这种流体兼具液体和气体的优良性质：密度低接近于液体，具有很大的溶解性，黏度小类似于气体，流动性好。另外，这种流体还具有很强的扩散能力。通过控制流体的温度、压力的较小变化(特别是在临界点附近)即能显著改变流体对物质的溶解能力，从而按照极性大小和沸点高低有选择性地将各种组分依次提取和分离出来，并且可以实现流体的循环使用。1.1、CO2作为超临界流体萃取剂CO2是目前应用最广泛的超临界流体萃取剂。单一的CO2流体能够有效萃取非极性或低极性的农药，如有机氯或有机磷等。经CO2流体提取后的混合物不需要“净化”过程可以直接进行色谱定量检测。Poustka等[2]使用未添加改性剂的CO2作为超临界流体萃取剂，研究了加标小麦粉样品中甲基毒死(chlorpyrifosmethyl)和马拉硫磷(malathion)等有机磷农药残留。SFE的条件是CO2流体密度0.6g/mL，压力1.23×104kPa，温度50℃，流速3.0mL/min，萃取时间30min，捕集管中填充不锈钢小珠，捕集温度10℃。甲苯洗脱后，采用气相色谱-火焰光度检测器(GC-FPD)对萃取物进行定量。结果表明，在提取小麦粉基质中有机磷农药残留方面，SFE与传统的液相萃取-凝胶渗透色谱净化(LE-GPC)的样品前处理方法得到了相似的结果，用气相色谱(氮磷检测器(GC-NPD)考察不同压力和温度的萃取条件对加标小麦粉中多种有机磷农药萃取量的影响，并在最优的SFE条件(温度60℃，压力2.07×104kPa)下，检测到实际小麦粉样品中有4种有机磷农药残留。该方法对小麦样品残留有机磷农药的检测限可达10ng/g。通过对大米、小米和玉米中4种拟除虫菊酯类农药SFE操作条件的优化，建立了一种以超临界流体CO2提取，GC直接测定农药残留量的方法；SFE不仅操作简单方便，而且具有更好的回收率和精密度。超临界CO2流体还可以用于粮食中有机氯、有机磷和有机氮等多类农药残留的同时测定。King等[3]在多种温度和压力的SFE萃取条件下，对加标小麦样品中8种农药(5.0μg/g和0.1μg/g)进行多残留分析。经过GC或液相色谱(LC)定量，回收率大都在80%以上。1.2、甲醇作为超临界流体的萃取剂甲醇作为超临界流体的萃取剂，常用于极性农药的提取，特别对于一些用传统萃取方法难以提取的农药，如粮食中的结合态农药残留。通过放射性同位素示踪技术，人们研究发现有些杀虫剂或其代谢产物可以与生物体内的组分结合，采用传统的萃取方法常常不能将其代谢产物从土壤、植物或食品中完全移除[4]。2、基质固相分散（matrixsolid-phasedispersion，MSPD）应用SPE技术需要样品处于无黏性、无颗粒、均匀的液态。动物组织是最难弄碎和均质的样品。1989年提出了基质固相分散萃取。该技术能同时制备、萃取和净化样品。其基本操作是将试样直接与适量反相填料（如C18）研磨、混匀得到半固体物质并将其作为填料装柱，然后用不同的溶液淋洗柱子，将各种待测物洗脱下来。刘荔彬等采用改进的基质固相分散技术，对土豆、大米等进行了97种农药的加标回收检测。结果表明对于每个样品，实现包括前处理的整个分析过程只需要90min，大部分的农药回收率都在70%~120%之间，相对标准偏差也一般都小于10%。张立金等建立了水果中多种农药残留的基质固相分散前处理（粉碎、与佛罗里硅土混匀研磨、装柱、乙酸乙酯淋洗、浓缩）以及气相色谱—质谱的检测方法。Maria等用基质固相分散做前处理，用GC-MS同时测定了椰子中的8种农药残留。3、气相色谱法（GC）20世纪50年代农药残留分析局限于化学法、比色法和生物测定法，检测方法缺乏专一性，灵敏度也不高。60年代初气相色谱开始应用于农药残留分析，许多高灵敏度检测器的使用，推动了农药残留分析技术的发展，大大提高了农药残留量的检测精度。由于气相色谱法具有分离效率高、分析速度快、选择性好、样品用量少、检测灵敏度较高等优点，因此广泛应用于分离气体和易挥发或可转化为易挥发的液体及固体样品。目前该方法已成为农药残留分析中最常用、最主要的方法。3.1、凝胶渗透色谱（gelpermeationchromatography，GPC）凝胶渗透色谱技术是利用各组份分子大小不同而进行分离的一种快速的样品净化技术[5]。通常是把具有一定吸附作用的一定尺寸的填充剂填入色谱柱中，当样品进入分离柱时，分子大小不同的组份由于具有不同的洗脱速度而实现分离[6]。陈霞等[7]用乙腈提取蔬菜，经S-X3凝胶色谱柱净化，气相色谱法测定了蔬菜中24种有机磷和氨基甲酸酯类农药残留。李继革等[8]用乙酸乙酯匀浆提取蔬菜中的残留农药，经S-X3凝胶色谱柱净化，毛细管气相色谱法同时测定蔬菜中23种农药残留。Zorka等[9]用凝胶渗透色谱净化萃取物，再用GC-MS测定了市场上新鲜蔬菜和水果的农药残留。3.2、气相色谱-质谱联用法（GC-MS）将高效分离与高性能鉴定仪器组成联用技术，是20世纪末期仪器分析领域的重大技术进展。其中，现代GC-MS联用技术是目前技术最成熟、普及应用最广泛的一种联用模式。朱静等利用SPE对环境水中噻唑硫磷农药残留进行净化，用GC-MS对其进行测定，对环境水中噻唑硫磷的最低检测质量浓度为56.4ng/L，加样回收率大于85.5%，RSD小于4.42%，适用于环境水中痕量农药的监测。EijiUeno等[10]首先用乙腈提取蔬菜中89种农药，盐析后乙酸乙酯再溶解，共溶物自动过凝胶色谱和活性碳串联双柱，之后再用气质联用分析，回收率在70%~120%，RSD小于5%，方法已应用到188种果蔬的日常检测中。用GC-MS以选择离子（SIM）检测方式对果蔬类农产品中含有机氯、有机磷、氨基甲酸酯及除虫菊酯类4类12种农药的残留量进行定性和定量分析，结果表明，方法回收率在80%~120%，变异系数在6%~20%。采用C18固相萃取小柱对啤酒中的有机磷农药进行提取、净化，用乙酸乙酯洗脱后供GC-MS分析。当添加浓度为50μg/kg和100μg/kg时，平均回收率为80.3%~95.0%，RSD为1.97%~8.28%（n=6），方法的检出限为1.20~15.3μg/kg。该方法可用于啤酒中痕量有机磷农药残留的测定。赵凤英等[11]以丙酮-石油醚（V/V=3∶1）为提取剂，采用超声波提取土壤中农药残留，经弗罗里硅土层析柱净化，GC-MS以选择离子监测法同时测定土壤中多种有机磷和氨基甲酸酯类农药，取得了较好的效果。4、固相萃取（solid-phaseextraction，SPE）固相萃取是基于液相色谱的原理分离样品组分的，即样品通过固体吸着剂进行净化，固体吸着剂捕获样品中的目标物，同时将其富集。现今市场上出售的多种SPE的极性、非极性或离子交换吸着剂，原来分别是为LC设计的正相、反相和离子交换等固定相[12]。常用的填料有弗罗里硅土（Florisil）、氧化铝和硅胶。刘芃岩等以二氯甲烷为提取溶剂，以Florisil固相萃取小柱净化,体积比为4：1的己烷—丙酮洗脱，用气相色谱—质谱测定大米中有机氯、有机磷、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯等4类农药残留量。5、加速溶剂萃取（acceleratedsolventextraction，ASE）加速溶剂萃取就是在较高的温度（50~200℃）和压力（6.89~20.68MPa）下用有机溶剂萃取待测物。此法用于萃取固体和半固体样品。ASE的优点是溶剂用量少，萃取时间短，且可自动化。吴胜芳等建立了加速溶剂萃取菊花中氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯的气相色谱串联质谱农药残留分析检测方法。胡贝贞等建立了加速溶剂萃取—气相色谱—负化学离子源质谱法测定茶叶中13种有机氯和10种拟除虫菊酯类农药残留量分析方法。三、关于样品前处理技术在农药残留方面的展望农药残留分析检测涉及多个过程，需要分离和测定ng（10-9g）、pg（10-12g）甚至fg（10-15g）水平的物质，而且农药残留样品具有使用农药的历史未知性和样品种类的多样性，这些都会造成残留分析过程的复杂性。随着人们对蔬菜、食品质量要求的提高以及当前世界农药品种的不断增多，对农药残留分析仪器以及多残留分析技术等提出了越来越高的技术适应性要求。因此，今后农药残留分析检测技术应该从以下几个方面发展[13]：能够应用简便、快捷、成本低以及结果准确可靠的分析方法进行现场快速初测，对呈阳性反应的样品进行实验室验证；着力开发使用溶剂少、系统化、微型化和自动化的前处理方法，使前处理工作具有省时省力、成本低廉的特点；广泛应用各种在线联用技术，同时使用生物技术与现代理化分析手段相结合开发出的新分析技术，从而减少样品转移的损失和人为操作的误差；要发展生态农业、有机农业，使农药、化肥的使用量降低到一个合适水平，控制农产品的源污染，保证农产品食用安全，对农药残留分析提出了更高的要求。首先，要把好入市关，各国政府都在加强现场检测，需要快速、高效的多残留分析方法。农药残留分析是一门综合性强、涉及面广的分析科学。检测方法应具备简便、快捷、灵敏度高的特点，根据检测目的、待测农药性质和样本的种类等采用符合要求的方法。新的分析技术将要求有细胞化学、发酵化学、免疫化学和多肽排列结构等方面学科知识的支持。随着科学技术的不断发展，残留分析技术也正在不断更新、完善和迅速发展。附录---农残速测仪简介农残速测仪