农药残留检测分析技术进展

农药残留检测分析技术进展Developmentofthetechnologyforanalysisofpesticideresidues农药残留样品采集样品制备农药残留测定农药残留分析的质量控制国内外现状农药残留样品的采集样品种类取样方法样品包装、记录和贮存样品预处理样品种类主观样品为研究农药残留量与各种因素的关系，从设计的实验区域内采集的样品。客观样品监测样品和执法样品，测定的农药残留种类是未知的或施药背景不清楚的样品。实验室样品从群体采集的送到残留分析实验室的样品；检测样品实验室经过缩分减量或经过精制后的样品；检测样份从检测样品中称取的用于分析的样品；检测溶液经过提取、净化后进入待测状态。取样原则①代表性②方法与目的保持一致③精度要求④防止化学变化或丢失⑤防止污染取样方法取样方法①静态群体中取样②静态群体中取样农药残留田间试验及取样①农药残留田间试验的目的和要求②农药残留田间试验的内容a、农药残留动态试验b、施药因素与最终残留量水平相关性c、农药残留田间试验样品的采集商品取样分类①监测调查取样：随机、概率、分布水平②执法取样：强制性、超标与否商品取样量要求①小的或轻的产品→1.0~1.5Kg②中等大小产品→2.0~2.5Kg③大的产品→4.0~5.0Kg④肉、禽、鱼→1.0~1.5Kg⑤谷物和制品→0.5~1.0Kg不同样品的采集要求①根茎类蔬菜→采集整个果实②叶类蔬菜→除去腐烂和枯萎部分③豆类→整个果实④果类蔬菜→去除茎部⑤谷物→整个籽粒⑥肉类→整体样品制备第一节溶剂萃取技术第二节固相萃取技术第三节蒸馏及浓缩技术第四节微波；衍生化；超临界萃取技术样品制备①制备过程中避免组分发生化学变化；②要防止和避免欲测定组分的沾污；③尽可能减少无关化合物引入制备过程；④尽可能简单易行。样品处理的原则三、样品制备原理利用残留农药与样品基质的物理化学差异，使其从检测系统有干扰作用的样品基质中提取分离出来（相似相溶）。极性-溶解度、分配系数；挥发性-蒸汽压。极性溶剂强度溶剂溶解度（20～25℃）溶剂在水中（%）水在溶剂中（%）非极性强反相弱正相正己烷0.000950.0111异辛烷微溶微溶四卤化碳0.0770.010三卤甲烷0.8150.072二卤甲烷2-四氢呋喃任意混溶任意混溶乙醚6.041.468乙酸乙酯8.082.94丙酮任意混溶任意混溶乙腈任意混溶任意混溶异丙醇任意混溶任意混溶甲醇任意混溶任意混溶水任意混溶任意混溶极性弱反相强正相醋酸任意混溶任意混溶常用样品制备技术溶剂萃取蒸馏技术固相萃取微波萃取衍生化超临界萃取样品制备第一节溶剂萃取技术样品制备索氏萃取装置和K-D浓缩器产生乳化的原因由于液-液萃取过程中剧烈振动，经常发生乳化现象，特别是那些含脂肪的样品。原因：体系的性质、离子浓度、有机相粘度、萃取温度、pH等。温度越低，有机相粘度越大，离子浓度越高越易产生乳化。破乳的常用方法通过改变KD;改变溶剂或化学平衡作用的添加剂;缓冲剂调节pH;盐调节离子强度等。①离心法破乳。2000r／min，2min；②无水硫酸钠研磨法破乳；③蒸干法，蒸干后，再用有机溶剂萃取。不适用挥发性物质的萃取。A、高度乳化（即全部乳化）B、中度乳化（乳化率达50％）①电解质破乳。加入无机盐，通过提高体系中水相的比重使两相分层；破乳率与加入电解质的量成正比。②lmol／L的盐酸；③无水乙醇溶解两相液滴；④无水硫酸钠漏斗过滤。C、轻度乳化（两相间形成一薄乳化层）①玻璃棒搅动，削弱吸附作用；②静置一定的时间后，可自然分层。因为乳浊液是液体杂质以微小珠滴散布在液体溶剂中一种分散体系，热力学不稳定体系。固相萃取技术样品制备SPE：SolidPhaseExtraction利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物与干扰化合物分离，达到分离和富集目标化合物的目的。慢中等快淋洗液固相萃取的模式及原理反相固相萃取正相固相萃取离子交换固相萃取①阴离子交换②阳离子交换（一）、反相固相萃取流动相：极性（水溶液）或中等极性固定相：非极性。分离对象：中等到非极性物质。分析物CH键+硅胶表面官能团→吸附→极性溶液中的有机分析物→保留在SPE。用非极性溶剂解吸吸附在固定相中的目标物质。1、反相固相萃取原理2、常用反相固相萃取柱LC-18、LC-8：标准的单键合硅胶ENVI-18、ENVI-8：聚合键合类填料ENVI-ChromP：苯乙烯：疏水ENVI-Carb：含碳（二）、正相固相萃取流动相：非极性、中等极性固定相：极性。分析物质：极性、中等极性、非极性①极性官能团键合硅胶LC-CN，LC-NH2，LC-Diol②极性吸附物质LC-Si，LC-Florisil，ENVI-Florisil，LC-Alumina常用正相固相萃取柱（三）、离子交换固相萃取适用于带有电荷的化合物（水溶液、有机溶液）原理：静电吸引，化合物上的带电荷基团与键合硅胶上的带电荷基团之间的吸引分为：阴离子交换和阳离子交换1、阴离子（负电荷）交换LC-SAX、LC-NH2：脂肪族季铵类盐+硅胶2、阳离子交换LC-SCX：磺酸基；LC-WCX：羧酸基团SPE分离机制与溶剂的选择分离机制典型的弱溶剂（保留条件）典型的强溶剂（洗脱条件）反相SPE缓冲液或低浓度的甲醇或乙腈乙腈、甲醇或溶剂与水的混合物正相SPE正己烷、甲苯等二氯甲烷、甲醇等阳离子交换SPE低离子强度缓冲液(0.1mol/L)高离子强度缓冲液（＞0.1mol/L)低反离子强度高反离子强度阴性离子交换SPE低离子强度缓冲液（0.1mol/L)高离子强度缓冲液(0.1mol/L)固相微萃取装置使用方法气体萃取（顶空技术）取样品基质（液体和固体）上方的气相部分进行色谱分析。用途：痕量高挥发性物质的分析测定，气体是挥发性物质的最理想的溶剂。静态顶空：在一个密闭的容器中，样品与样品上方气体（1/2）达到平衡。动态顶空：“连续气体萃取”方法，不必两相达到平衡。经捕集浓缩后进行测定。静态顶空过程动态顶空过程捕集阱中捕集浓缩。“烘烤”：载气的流动方向与热解吸时的流动方向相反。超临界萃取技术超声波辅助萃取能量→外部向内部→传递。超声波使溶液形成气泡（空化效应）→爆裂→温度和压力↑，→增强化学反应能力。生物大分子的细胞破碎与蛋白质的去除细胞的破碎方法物理法（物理作用）①反复冻融法：－15~－20℃。②冷热交替法：90℃（数分钟）→冷却。③超声波处理法：用于微生物。④加压破碎法：化学及生物化学法①自溶法：在一定条件（pH、温度），利用自身的酶系将细胞破坏。②溶菌酶处理：具有专一地破坏细菌细胞壁的功能。Antifungalactivity例：溶菌酶处理蛋白质的去除目的：蛋白质的存在，常常严重干扰分析1、加热法2、盐析法3、膜分离法4、高速离心5、有机溶剂沉淀法加热法90℃→离心或过滤→除去热变性蛋白。盐析法原理：利用不同蛋白质在高浓度的盐溶液中溶解度不同程度的降低来沉淀除去蛋白质。盐浓度蛋白质溶解度盐溶作用盐析作用膜分离法超滤：靠薄膜两侧压力差分离小分子化合物大分子蛋白质高速离心靠物质沉降系数、质量、浮力因子等不同进行分离小中大净化（纯化）样品经萃取→被测成分→萃取液→含有杂质→干扰测定。※萃取液→适当处理→除去杂质→纯化。浓缩和富集方法（1）减压蒸馏：旋转蒸发器（2）气流吹蒸：空气或氮气（3）K-D浓缩器浓缩（4）真空离心浓缩法空气、氮气、浓缩、蒸汽压氮吹仪①不能用于燃点低于100℃的物质②氮气、氧气纯度高于99%③不能用于酸、碱物质的浓缩④酸性用碳酸氢钠溶解中和农药残留测定方法薄层色谱法（TLC）TLC始于1938年，方法的基本原理首先由Izmailou等发表，到1959年才由Stshl等发展成近似于现在的薄层色谱法，但由于灵敏度不高，近年来较少使用。气相色谱法（GC）GC是目前用于农药残留检测最为普遍，最成熟的技术。易汽化，且汽化后不易发生分解的农药均可采用气相色谱法检测。多达70%农药残留可用气相色谱法来检测.氢火焰离子化检测器（FID）电子捕获检测器（ECD）氮磷检测器（NPD）火焰光度检测器（FPD）色—质联用技术是将色谱仪和质谱仪串联起来，成为一个整体使用的检测技术。色—质联用包括气质联用（GC-MS）和液质联用（LC-MS）。GC-MS联用有GC的高分离性能，又有MS准确鉴定化合物结构的特点，既可用于定性，又可用于定量，特别是对农药代谢物、降解物和多残留检测等具有突出的优点.色—质谱联用SFC是以超临界流体为流动相的色谱分离检测技术，它弥补了GC和HPLC各自的不足。超临界流体具有气体和液体的双重性质，其粘度小、传质阻力小、扩散速度快，分离能力和速度可与GC相比。超临界流体色谱（SFC）IA是一种基于抗原抗体特异性识别和结合反应的分析方法。该技术开发的检测试剂盒，具有特异性强、灵敏度高、分析容量大、方便快捷、成本低廉等优点，可广泛应用于现场样品和大量样品的快速检测.免疫分析法（IA）酶抑制法是研究最多且相对成熟的一种对部分农药残留快速检测技术，国内外已开发出速测箱、速测卡、快速测定仪、生物传感器等多种类型的产品用来检测食品中有机磷与氨基甲酸酯类农药的残留。酶抑制法农药残留分析的质量控制实验室的基础条件特纯水＞1.8x10799.99999水的种类电阻率Ω·cm用途普通纯水5x105，常量分析优质纯水＞1x106AA特级光（色）谱纯S.P白色级别名称代号标志一级优级纯GuarantteReagent绿色二级分析纯AnalysisReagent红色三级化学纯ChemicalReagent蓝色人员要求管理制度农残分析质量控制1、接受日期和有效日期2、污染和干扰3、前处理过程中的损失4、回收率测定和校准国内外现状微波萃取(MAE)、超临界提取(SFE)、固相萃取(SPE)、固相微萃取(SPME)、加热溶剂萃取(ASE)等技术与设备已进入我国的农残检测实验室.方法所得的提取液中的杂质较少、分离效率好、提取对象的得率高、试剂消耗量少、操作较快捷等优点，对保证检测工作质量有至关重要的作用.样品中农残的提取技术提取液的净化技术较常用的微型柱填料有C18、硅胶、氟罗里硅土、氧化铝及活性炭等，根据实际情况可以选择不同的填料装载量，以适合不同的测定要求浓缩技术K-D浓缩器法，简便，但耗时，且体系温度要升到相当的高度，对一些易分解的农药的回收率有不良影响。旋转蒸发法，简便，但存在二次转移再浓缩、定容的缺陷。干热式样品制备仪(氮吹仪)，用于样品浓缩、高效氮气吹干和衍生化反应等，可以提供较好的样品回收率。分离与检测技术超临界流体色谱(SPC)是上个世纪80年代的新技术，以超临界流体作为色谱流动相，综合利用了气相色谱和液相色谱的优点，可与气相和液相的检测器相匹配，可与红外、质谱联用，成为一种强有力的分离和检测手段。离子色谱法现也有报道用于农药残留量的检测，对于一些既无紫外吸收又不易挥发，且易以离子形式存在的农药，用此法检测，操作简便，灵敏度高，选择性好。色-质联用技术用于农残检测工作中，特别是LC-MS中的新的接口和离子阱质谱技术的开发应用，可以大大提高检测灵敏度，已较多用于不易挥发及热不稳定农药残留的检测。GC-MS和LC-MC是农药残留定性、定量分析的有效手段，其发展前景非常好