果蔬中农药残留的检测方法

No.1.20071我国果蔬生产加工的现状我国果蔬年产量在世界居于首位,据2000年的统计数据,我国苹果、梨、桃、李的产量居世界第一,占世界总产量的比例分别高达36.69%、50.28%、27.05%、42.32%1[]。但我国的果蔬在品种、品质、产后、加工技术与设备方面与国外相差甚远,尤其是农药残留问题,更使得我国果蔬在出口贸易中频频遭受技术壁垒的限制。为了提高我国农业的生产加工水平,为了提高农民生活质量,为了加快我国经济的生产与增值,发展新的分析检测技术是当务之急。2农药残留分析技术的发展控制农药残留尤其是果蔬中的农药残留十分必要。农残分析是在复杂的基体中对目标化合物进行定性或定量的分析,而果蔬样品中农药残留量一般在ppm~ppb范围内,因此要求分析方法灵敏度高、特异性强。此外,随着农药品种日益增多,食物样品中常含有多种农药残留组分,因此农药残留分析方法逐渐由单一种类农药多残留分析向多品种农药多残留分析发展,而且对农药的代谢物、降解物以及共轭合物的残留分析给予了更多的关注。收稿日期：2006-06-08*通讯作者基金项目：农产品安全全程质量监控技术研究与开发项目(锡科计[2005]104号);无锡市2005年重大科技计划项目(DL050001)。作者简介：孙震(1966-),女,副教授,博士研究生,研究方向为食品微生物及免疫学、食品安全及快速检测。果蔬中农药残留分析检测技术的发展孙震，顾亚萍，钱和*(江南大学食品学院,无锡214036)摘要：研究了果蔬中农药残留分析检测技术的发展以及应用现状,探讨了我国果蔬生产加工中存在的问题。关键词：果蔬;农药残留;分析检测中图分类号：TS255文献标识码：B文章编号：1005-9989(2007)01-0015-05DevelopmentofpesticideresidueanalyzingtechnologyinfruirtsandvegetablesSUNZhen,GUYa-ping,QIANHe*(CollegeofFoodScienceandEngineering,SouthernYangtzeUniversity,Wuxi214036)Abstract:Thsiartcilestudiedthedeveolpmentandtheactuailtyofthepesticdieresdiueanaylznigandinspect-nigtechnoolgynifrutisandvegetabels.AlsotidiscussedthemaniprobelmintheproductionandprocessingofthefruitsandvegetabelsinChnia.Keywords:frutisandvegetables;pesticdieresdiue;anaylzingandnispectoin专题论述15No.1.2007农药残留分析包括两部分,样品的前处理和分析检测技术。而样品的前处理即农药残留的分离、提取和净化是农残分析中工作量最大、对残留分析结果起关键作用的步骤。由于基体和杂质的复杂性以及不同农药理化性质等的差异,因而农药的预处理方法亦各有其特殊性。经典的样品预处理技术费时、费力、最容易引起误差且操作繁琐,同时需使用大量有机溶剂。20世纪90年代发展起来的SFG克服了经典萃取方法的许多缺点,是一种前景看好的分离纯化技术。农药残留分析是一项对复杂混合物中痕量组分的分析技术,它要求精细的微量操作手段和高度灵敏的检测技术。现在农药残留分析要求多残留分析、回收率高(70%)、重现性好、低检出限、操作简单易行。3样品前处理处理技术新兴的样品前处理技术,尽可能地缩短了提取时间,简化提取步骤,减少溶剂消耗,可用于对农残的快速检测中,这其中包括固相萃取法、微波辅助提取、超临界流体提取、快速溶剂提取及底物固相分散等。其中,前三者应用最为广泛。3.1固相萃取3.1.1固相萃取法(SolidPhaseExtraction,SPE)SPE是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色谱法分离原理,从而达到快速分离、净化与浓缩的目的。因而它的原理与一般色谱的相似。根据柱中填料的不同,其原理可分为吸附型(如硅胶、大孔吸附树脂等)、分配型(如C18、苯基等)和离子交换型。就目前在农药残留分析中应用最为广泛的分配型而言,是利用待测物在液相和固相中分配系数的不同而达到萃取分离的目的。此时,它要求固相与待测物的亲和力要大于样品底物与待测物之间的亲和力,这样才能使被分析物保留在固相上。随后选择一种与待测物有更强亲和力的溶剂作淋洗剂,将待测物从固相上洗脱下来。这个保留与洗脱的机理,来自于待测物和干扰杂质与固相表面活性位置、液相及底物间不同的分子间作用力。固相萃取实际上是色谱技术应用的另一种形式。3.1.2固相微萃取(SPME)固相微萃取(SPME)是20世纪80年代末由加拿大Waterloo大学Pawliszyn和Arhturhe教授提出的一种简便、快捷、无溶剂的样品制备与前处理技术。SPME的原理是利用待测物在基体和萃取相之间的非均相平衡,使待测组分扩散吸附到石英纤维表面的固定相涂层,待吸附平衡后,在进样口通过热解析或溶剂解析而导入色谱柱完成分离分析。SPME与GC联用适用于分析极性较小和易挥发的有机物。该技术集萃取、富集、进样、分离分析于一体,目前已被广泛应用。SPME与HPLC联用,解决了GC对于强极性、难挥发性物质不能分析的问题,它是通过溶剂的解析作用使待测物进入HPLC柱。此技术需要专门的溶剂洗脱接口装置,目前还处于发展阶段。SPME除拥有SPE的所有优点外,同时消除了SPE中诸如堵塞和使用有机溶剂的缺点。SPME的萃取模式可分为3种:直接法,即将石英纤维暴露在样品中,主要用于半挥发性的气体、液体样品萃取;顶空法,将石英纤维放置在样品顶空中,主要用于挥发性固体或废水水样萃取;衍生化法,对于本身没有合适的纤维材料萃取或难挥发性、极性较大的待测物,可采取两种方式进行衍生。两种方式分别为:一种是将衍生剂与待测物衍生后,再萃取衍生物;另一种是先将衍生剂吸附到纤维层上,再用此纤维头去萃取待测物。3.1.3SPE和SPME技术的优点及展望SPE与SPME对样品的预处理与常规液-液分配、柱层析法相比,具有以下优点:(1)需用样品量和有机溶剂量大大减少,降低了对人体和环境的污染;(2)对待测物集萃取、富集、净化于一体,避免了乳化现象,简化了样品处理步骤,提高了分析物的灵敏度;(3)操作简单,易于实现与定量测定技术的联用;(4)高效、快速,费用低廉。目前SPE与SPME技术在以下几方面有待进一步提高:(1)改进固相填料及涂层高聚物的合成技术,提高柱效和重现性;(2)研究新型特效性的固相填料和不同极性的SPME涂层高聚物材料,以满足更多物质的需要;(3)加快和其它检测手段联用技术成熟性,扩大分析检测的范围。随着这些技术的不断完善,SPE与SPME技术在分析化学领域必将展现广阔的应用前景。吴玉杰采用微量化学样品前处理技术、固相萃取技术等样品前处理技术和食品中农药残留量气相色谱检测方法,检测荞头中甲胺磷农药的残留量,测得结果回收率为87.4%～109%,精密度为0.5～2.5mg/kg,检测低限为0.02mg/kg[2]。3.2微波提取微波提取是利用微波能来提高提取效率的一种新技术。微波是频率大约300MHz～300GHz,即波长在100cm至1mm范围内的电磁波。从微观上讲,虽然还不能象讨论原子、分子那样用量子力学来严格地描述介电加热的过程,但可用经典理论,从分子等微观粒子的运动来讨论介电专题论述16No.1.2007加热。当对某一样品施加微波时,在电磁场的作用下,样品内微观粒子可产生四种类型的介电极化,即电子极化(原子核周围电子的重新排布)、原子极化(分子内原子的重新排布)、取向极化(分子永久偶极的重新取向)和空间电荷极化(自由电荷的重新排布)。在这四种极化中,与微波电磁场的变化速率相比,前两种极化要快得多,所以不会产生介电加热;而后两种极化则与之相当,故产生介电加热,即可通过微观粒子的这种极化过程,将微波能转化为样品的热能。一般说来,物质对微波能的吸收取决于极性。极性分子在微波能的作用下被加热,分子的极性越大,其对微波的吸收能力就越强。非极性分子由于不能与微波发生介电取向极化而对微波不起反应,称为微波透明物质。不同物质介电常数不同,其吸收微波能的程度不同,因此产生的热能及传递给周围环境的热能也不相同。在微波场中,吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热,从而使得被提取物质从基体或体系中分离,进入到介电常数较小、微波吸收能力较差的提取剂中。而在传统提取过程中,能量首先无规则地传递给提取剂,然后提取剂扩散进基体物质,再从基体溶解或夹带多种成分扩散出来,即遵循加热-透基体-或夹带-透出来的模式。也就是说,在传统提取过程中,能量累积和渗透过程以无规则的方式发生,提取的选择性很差。有限的选择性只能通过改变溶剂的性质或延长溶剂的萃取时间来获得,前者由于同时受溶解能力和扩散系数的限制,选择面很窄,后者则大大降低了提取效率和速度。而微波提取由于能对提取体系中的不同组分进行选择性加热,因而成为至今唯一能使目标组分直接从基体分离的提取过程,具有较好的选择性;另一方面,微波提取由于受溶剂亲和力的限制较小,可供选择的溶剂较多。此外,热传导、热辐射造成的热量损失使得一般加热过程的热效率较低,而微波加热利用分子极化或离子导电效应直接对物质进行加热,因此热效率较高,升温快速、均匀,大大缩短了提取时间、提高了提取效率。3.3超临界流体萃取法(SupercriticalFluidExtraction,SFE)超临界流体本质上是处于临界温度以上的高密度气体,既具有气体密度小、扩散速度快、渗透力强的特点,又具有液体对样品溶解性能好、可在较低温度下操作的特点。目前作为超临界流体的溶剂应用最多的是二氧化碳,常用于非极性或弱极性农药的提取。与经典的萃取技术(如索氏提取法)比较,SFE有以下的优点:(1)快速方便、具有选择性;(2)黏度小、扩散能力强、溶解范围广,二氧化碳易于制备、无毒、不易燃;(3)流体密度、溶解度和黏度都能通过压力来控制,加入改性剂还可以增强萃取效率增强除杂能力;(4)超临界流体在常压下可自然挥发,省去浓缩步骤;(5)SFE可以与GC、HPLC、超临界流体色谱等联机;(6)样品用量小、分析速度快、回收率高(甚至可达99%)。4农药分析检测方法控制农药残留尤其是食品中的农药残留十分必要。食品中农残分析是在复杂的基体中对目标化合物进行定性或定量的分析,而食物样品中农药残留量一般在ppm～ppb范围内,因此要求分析方法灵敏度高、特异性强。此外,随着农药品种日益增多,食物样品中常含有多种农药残留组分,因此农药残留分析方法逐渐由单一种类农药多残留分析向多品种农药多残留分析发展,而且对农药的代谢物、降解物以及扼合物的残留分析给予了更多的关注。近年来,农药残留分析在传统方法的基础上得到了迅速的发展。4.1超临界流体色谱(Supercriticalfluidchrometegra-phy，简称SFC)SFC是以超临界流体作为流动相的色谱技术。超临界流体具有气体和液体双重性质,其黏度小,传质阻力小,扩散速度快,溶解能力强,既克服了GC和HPLC的缺陷,又兼备两者的优点。因其较低的使用温度,故能直接分离GC难以分析的热不稳定、高分子量、强极性和非挥发性化合物,提供比HPLC更高的分离效能和快速的分析速度。在SFC的应用中采取程序升密度相当于GC中的程序升温和HPLC中的梯度淋洗。尤为突出的特点是:SFC可与大多数通用型、选择型的GC和HPLC的检测器相匹配,如FID、NPD、ECD、UV等,易与质谱(MS)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等大型仪器联用,使其在定性定量分析中极为方便。许多在GC或HPLC上需经过衍生化处理才能分析的农药均可用SFC直接测定。如用SFC可把氨基甲酸酯类农药与脂类物质分离,这对于在