农药残留分析论文

水果和蔬菜中农药残留检测技术研究进展 Advances in analysis technology of pesticide residues in fruits and vegetables 1前言 农药在农业生产中发挥着重要作用。据估计,全世界每年因病、虫、草害造成的粮食损失约占总产量的50 % ,使用农药可挽回上述损失中的30 % ,其效益约为农药使用成本的4倍。在水果和蔬菜中使用农药可提高产量，但对生态环境、人类生命造成了巨大的威胁。随着使用范围的逐渐扩大和使用量的不断增加,农药造成的环境污染与食物安全问题逐渐暴露,农产品农药残留超标现象常有发生[1]。新闻上已经报道了许多因食用带有超标农药而引起中毒的事件。如汤山一家三口实花菜中毒；住在天津红桥区咸阳路桓仁楼的黄某一家三口，因吃了凉拌的黄瓜、西红柿而中毒。经化验证实：食物里有残存农药。所以加强水果和蔬菜中农药残留的检测十分必要。由于农药品种多，化学结构和性质各异，待测组分复杂，高效、低毒、低残留农药品种不断涌现。在水果和蔬菜中残留量很低，直接测定非常困难，为此需对样品前处理技术、分析检测技术、快速检测技术进行改进、开发和研制。下面对残留农药的检测技术进展进行介绍。 2样品的前处理 农药残留分析的样品前处理主要包括提取、浓缩和净化等步骤。它是影响分析结果的关键环节，其效果的好坏直接影响到方法的检测限和分析结果的准确性，而且还影响分析仪器的工作寿命。传统的索氏提取、液液分配、柱层析等，不仅操作繁琐、费时、提取与净化效率低、易引入误差，且需使用大量有毒溶剂。 随着科学技术的进步，样品前处理技术正向着省时、省力、廉价、减少溶剂、快速和自动化方向发展。液-液萃取法(LLE)是最早使用的一种提取净化方法,现已逐步被以下方法取代： 2.1固相萃取（SPE） 固相萃取法是液固萃取和液相色谱柱技术相结合的发展，其基本原理是利用固体吸附剂对液体样品中目标化合物或杂质的吸附，选用合适强度的洗脱溶剂，使目标化合物选择性地洗脱或保留在柱上，与样品基体和干扰物分离，从而达到分离和富集的目的。固相萃取节省时间，可减少杂质引入，对操作者安全，重现性好，同时对农药残留物能够快速富集。 2.2 固相微萃取（SPME） 固相微萃取是一种新型的无溶剂化样品前处理技术，由Pawliszyn在1989年首次报道。固相微萃取以特定的固体（一般为纤维状萃取材料）作为固相提取器将其浸入样品溶液或顶空提取，然后直接进行GC、HPLC等分析。技术集采样、萃取、浓缩、进样于一体，灵敏度高、成本低、所需样品量少，重现性及线性好，操作简单、方便快捷。它通过吸附/脱吸附技术，富集样品中的挥发性和半挥发性成分，克服了一些传统样品处理技术的缺点，已经广泛应用于水、食品、环境以及生物样品分析。当用SPME 处理蔬菜样品时,要求先用丙酮等溶剂萃取样品,以获得好的结果[2]。 2.3 基体分散固相萃取(MSPD) MSPD 是一种新的提取净化技术,1989 年由美国路易斯安那州立大学的Barker 首次提出并给予理论解释[3] 。MSPD 浓缩了传统的样品前处理过程,是简单有效的提取净化方法,适用于各种分子结构和极性农药残留的提取净化,在水果、蔬菜的残留农药检测中得到了广泛的应用。 2.4凝胶渗透色谱提取( GPC) GPC 是农药多残分析中常用的有效方法,适用样品范围极广,适用农药种类多,回收率也较高,不仅油脂净化效果好,而且重现性好,柱子可重复使用,已成为农药多残留分析中的通用净化方法。EijiUeno 等采用共溶物自动过凝胶色谱和活性炭串联双柱,之后用气质联用仪进行分析,回收率在70 %～120 % ,标准偏差小于5 %[4],该方法已应用于多种果蔬的日常检测。 2.5基体分散固相萃取( MSPD) MSPD 是一种新的提取净化技术,1989 年由美国路易斯安那州立大学的Barker 首次提出并给予理论解释[3 ] 。MSPD 浓缩了传统的样品前处理过程,是简单有效的提取净化方法,适用于各种分子结构和极性农药残留的提取净化,在水果、蔬菜的残留农药检测中得到了广泛的应用。 3水果和蔬菜中农药残留检测方法的进展 3.1气相色谱技术 3.1.1气相色谱法(GC) GC 是一种经典分析方法,其分析对象为气体和可挥发物质,具有操作简单、分析速度快、分离效能高、灵敏度高、应用范围广等特点,能进行多残留分析。目前,GC 所用分离柱已由过去以填充柱为主转变为以毛细管柱为主。气相色谱- 微波诱导等离子体- 原子发射检测( GC/ MIP/ AED) 方法用于水果、蔬菜中有机磷农药残留分析已在HP5921A 系统上实现[5] 。现在几乎所有GC 技术都采用内涂有非极性或中等极性固定相的毛细管柱。毛细管柱在分辨能力、灵敏度、分析速度以及色谱柱的相对惰性方面均比填充柱优越,还可以得到较好的分离效果。毛细管气相色谱在农药残留分析中的应用始于上世纪70 年代。1983 年,惠普公司出了530 μm 内径弹性石英毛细管柱(被称为大口径柱) ,大口径毛细管柱有较高的总柱效、理想的表面惰性、接近于填充柱的负荷量、较长的寿命和较快的分析速度,并可用标准微升注射针作柱上进样。近年来,美国环保局( EPA) 已将530μm 柱引入其新制定的标准中[6]。 3.1.2气相色谱2质谱联用法( GC2MS) 气质联用技术日臻成熟,现已广泛用于果蔬样品分析。刘永波等采用SIM/ GC/ MS 对果蔬中48种农药进行多残留分析, 实现了同时定性和定量 。目前,气质联用技术已被纳入国家标准,比如GB/ T 1964822006 《水果和蔬菜中500 种农药及相关化学品残留的测定气相色谱—质谱法》,检测组分高达500 种。 3.2液相色谱技术 3.2.1高效液相色谱法(HPLC) HPLC 也是一种传统检测方法,对于高沸点、热稳定性差、相对分子质量大的农药原则上都可采用该方法。最近10 年来,采用液相色谱法进行残留农药分析十分普遍,但进行复杂样品多残留分析时HPLC 还受到一定限制。大部分HPLC 方法采用以键合硅胶C18 、C8 为主的反相色谱模式,但近年来也有采用微型色谱柱的报道[5] 。与GC 相比,HPLC 的流动相参与分离机制,其组成、比例和pH值可以灵活调节,更有利于样品的分析。张毅等报道了HPLC 同时检测白菜中4 种残留农药的方法[7] 。 3.2.2液相色谱—质谱联用法(LC/ MS/ MS) 液相色谱—质谱联用为农药残留检测提供了强有力的分析手段,可以对极性农药进行有效分离、定性和定量分析,无需衍生化,因此是农药分析中非常有吸引力的分析手段。庞国芳等建立的多残留方法采用LC/ MS/ MS 技术,可同时分析测定多达数十种不适于GC 分析的农药[8] 。我国新近颁布实施的国家标准GB/ T 2076922006《水果和蔬菜中405 种农药及相关化学品残留量的测定液相色谱—串联质谱法》,检测参数更达到405 种。 3.3超临界流体色谱(FC) SFC 以超临界流体(通常是CO2 ) 为流动相;对操作人员和环境无害,保留时间较短,工作温度较低;适于分析中等极性、热不稳定性化合物;能与大多数液相色谱仪和气相色谱仪联用。可通过改变温度、压力和流动相组成改进分离效率。结合使用SFE ,可进一步节省分析时间,提高分析准确性。由于仪器昂贵,而且本身还存在一些问题,目前SFC在农药残留检测中的应用还不是太多。 3.4生物检测技术 3.4.1免疫分析(IA)免疫分析技术是基于将目标待测物或其衍生物 与抗体结合的一种检测技术,具有灵敏度高、成本低、操作简单等特点,成为传统方法的重要补充。在农药残留分析中,使用最多的免疫分析技术是酶联免疫吸附法( EL ISA) 。Nunes 等使用该方法测定了水果和蔬菜中的甲萘威[8] ,该方法可以与LC 二极管阵列检测器(DAD) 方法相当。Brandon 等报道可用单克隆抗体EL ISA 检测番茄和苹果中的噻菌灵,检出限小于0. 2 mg/ kg[9] 。 3.4.2生物传感器(BS) 生物传感器的基本原理是将生物敏感元件发生的特异性反应及信号经由物理元件转变为光、电、声等易检测信号,从而间接获知待测物的有关信息。Albareda2Sirvent 等用戊二醛交联法将乙酰胆碱酯酶固定在铜丝碳糊电极表面制成传感器,可检测10 - 10 mol/ L 的对氧磷和10 - 11 mol/ L 的克百威;检测加标的自来水和果汁,回收率接近100 %[10] 。近年来,检测农药残留的生物传感器研究取得长足进步,测定方法多样化,灵敏度和仪器自动化程度不断提高,响应时间缩短,适应现场检测能力越来越强。 3.4.3活体检测(bio2assay) 活体检测法是使用活的生物直接测定,如农药与细菌作用后可影响细菌的发光程度。通过细菌发光情况,可测出农药残留量。该法过程简单、无需复杂仪器、农户便可自行检测,但只对少数药剂有反应,无法辨别残留农药的种类,准确性较低,检测时间较长,仅适用于田间未采收的水果和蔬菜[10] 。 4水果和蔬菜中农药残留快速检测技术 4.1乙酰胆碱酯酶传感器 该速检技术可以快速检测有机磷和氨基甲酸酯等两类农药超标较为严重的水果和蔬菜。该方法具有检测时间短、检测大量样本、检测成本低、对于检测人员技术水平要求低、易于推广等特点。是目前我国控制高毒农药残留的一种有效的方法，也是目前国内应用最为广泛的农药残留快速检测方法。但该农药残留快速检测方法原理上仅限于胆碱酯酶的功能被抑[6,11]因而其检测农药种类只限于有机磷和氨基甲酸酯类农药,不能给出定性定量检测结果。检测限普遍高于国际和国内规定的残留限量标准值，因此不能作为法律仲裁依据[12]