果蔬中農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)概述

【摘要】綜述了目前農(nóng)藥殘留分析的前處理技術(shù)和檢測的幾種方法及樣品前處理中的固相萃取、超臨界流體萃取、基質(zhì)固相分散萃取等技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】食品安全 農(nóng)藥殘留 檢測技術(shù) 環(huán)境污染 前處理

當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)日新月異,而農(nóng)藥就是其中一項(xiàng)技術(shù)。隨著科技的飛速發(fā)展,農(nóng)藥在減輕蟲害問題、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、培育優(yōu)質(zhì)的種子等方面,對農(nóng)業(yè)的發(fā)展起到了重大作用。農(nóng)藥的大面積使用、不合理運(yùn)用,使部分農(nóng)藥流失,對環(huán)境造成嚴(yán)重污染,對人類的健康、動(dòng)植物的生存造成嚴(yán)重危害。因此,對農(nóng)藥的合理利用、綜合防治已刻不容緩。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展使得農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)越來越依賴于農(nóng)藥、抗生素和激素等外源物質(zhì), 以此達(dá)到高產(chǎn)的目的。一直以來我國農(nóng)藥在糧食、蔬菜、水果、茶葉上的用量居高不下,而這些藥物質(zhì)的不合理使用必將導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留超標(biāo),農(nóng)藥殘留超標(biāo)一方面影響消費(fèi)者的食用安全,農(nóng)藥殘留物中毒的癥狀表現(xiàn)為頭暈、頭痛、胃腸“翻滾性”絞痛,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起腦血栓、心梗等并發(fā)癥。農(nóng)藥在人體中慢慢蓄積還會(huì)損害神經(jīng)系統(tǒng);另一方面也會(huì)影響農(nóng)產(chǎn)品的貿(mào)易經(jīng)濟(jì)效益。

對農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留量做及時(shí)、準(zhǔn)確的分析檢測是控制農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,監(jiān)控農(nóng)藥的合理使用,同時(shí)杜絕農(nóng)藥殘留超標(biāo)的產(chǎn)品上市銷售。控制蔬菜水果中農(nóng)藥殘留對人體的危害,最為有效的方法之一是加強(qiáng)對蔬菜的農(nóng)藥殘留檢測的力度。傳統(tǒng)的農(nóng)藥分析主要依賴于氣相或液相色譜等儀器,儀器分析雖然可以檢出樣品中較微量的農(nóng)藥(10-12~10-6 mol/L),但操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)及成本高。 因此,農(nóng)藥殘留的檢測技術(shù)顯得尤其重要。為了能有效的快速監(jiān)督、管理農(nóng)藥殘留的直接危害,農(nóng)藥殘留的快速檢測方法是必不可少的,而且相當(dāng)重要。最初農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)僅限于化學(xué)法、比色法和生物測定法,檢測方法缺乏專一性,靈敏度也不高。自從二十世紀(jì)六十年代起氣相色譜應(yīng)用于農(nóng)藥和藥物殘留分析,從而大幅度的提高了農(nóng)藥和藥物殘留量的檢測水平。至八十年代以來,高效液相色譜法開始廣泛應(yīng)用于對熱不穩(wěn)定和離子型農(nóng)藥及其代謝物的分析。色譜法雖然定量準(zhǔn)確、靈敏度高,但所需設(shè)備價(jià)錢昂貴,并且需要經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的人員操作,且分析時(shí)間長不利于現(xiàn)場監(jiān)測。本文就當(dāng)前農(nóng)藥和藥物殘留快速檢測分析技術(shù)探究進(jìn)展做一綜述。

一、樣品的前處理技術(shù)進(jìn)展

目前農(nóng)藥殘留分析方法通常分為樣品的前處理和樣品的定量檢測,農(nóng)藥殘留測定之前要有適合于各種樣品的理化性質(zhì)的萃取、凈化、濃縮等預(yù)處理步驟,這些預(yù)處理過程往往在分析中起著至關(guān)重要的作用。隨著技術(shù)的逐步發(fā)展,一些新的樣品前處理技術(shù)不斷被引入農(nóng)藥殘留分析中,現(xiàn)在常用的食品中農(nóng)殘預(yù)處理方法有:(1)固相萃取法(SPE),是從八十年代中期開始發(fā)展起來的一項(xiàng)樣品前處理技術(shù)。由液固萃取和液相色譜技術(shù)相結(jié)合發(fā)展而來。主要通過固相填料對樣品組分的選擇性吸附及解吸過程,實(shí)現(xiàn)對樣品的分離,純化和富集、主要目的在于降低樣品基質(zhì)干擾,提高檢測靈敏度。(2)固相微萃取(SPME),主要通過萃取頭涂液對目標(biāo)物進(jìn)行吸附,然后解吸、分析,SPME技術(shù)不需溶劑,它集萃取、純化、濃縮為一體,可以實(shí)現(xiàn)對固、液、氣樣品的分析。(3)凝膠滲透色譜法(GPC),主要利用多孔物質(zhì),依據(jù)不同組分的分子大小和形狀的不同進(jìn)行分離、萃取和凈化。(4)超臨界流體萃取(SFE),主要利用超臨界流體中不同組分溶解度不同,且不同壓力狀態(tài)下溶解能力會(huì)發(fā)生變化的特點(diǎn),改變萃取劑流體壓力,可將組分逐一萃取。目前最常用的超臨界流體為二氧化碳,它兼有氣體的滲透能力和液態(tài)的分配作用,流出液中的二氧化碳在常壓下?lián)]發(fā),待測物用溶劑溶解后進(jìn)行分析。其特點(diǎn)是避免了使用大量的有機(jī)溶劑、提高萃取的選擇性、減少了分析時(shí)間、實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化。(5)基質(zhì)固相分散萃取(MSPDE),是在常規(guī)固相萃取基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,具有同時(shí)制備、萃取和凈化樣品的優(yōu)點(diǎn),其濃縮了傳統(tǒng)的樣品前處理中所需的樣品均化、組織細(xì)胞裂解、提取、凈化等過程,是簡單高效的提取凈化方法,適用于各種分子結(jié)構(gòu)和極性農(nóng)藥殘留的提取凈化,在蔬菜、水果的殘留農(nóng)藥檢測中得到了廣泛應(yīng)用。(6)加速溶劑萃取(ASE),具有溶劑用量少、萃取時(shí)間短、萃取效率高等優(yōu)點(diǎn)。

二、農(nóng)藥殘留快速檢測技術(shù)

傳統(tǒng)的GC/MS等農(nóng)藥殘留分析技術(shù)檢測成本高、時(shí)間長,這就給食品安全監(jiān)管部門對農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的監(jiān)督工作帶來了許多不便,因此也使大量的快速檢測技術(shù)孕育而生,常見的有化學(xué)速測法、免疫分析法、酶抑制法和活體檢測法等。下文分別從生物分析和理化分析角度給予總結(jié)。

1.生物分析法 首先要提及的是酶抑制法,是目前研究最成熟、應(yīng)用最廣泛的快速農(nóng)殘檢測技術(shù),主要根據(jù)有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥對乙酰膽堿酶的特異性抑制反應(yīng)。其次是速測卡技術(shù) 從敏感生物(如牛血清、果蠅)提取出膽堿酯酶和乙酰膽堿類似,并將其分別固定處理后加載到到濾紙片上。如果待測樣品中不含有機(jī)磷或氨基甲酸酯類農(nóng)藥,則靛酚乙酸酯在膽堿酯酶的催化作用下生成藍(lán)色靛酚。當(dāng)待測樣品中含有有機(jī)磷或氨基甲酸酯類農(nóng)藥,膽堿酯酶則與其結(jié)合,則失去了催化靛酚乙酸酯的能力,導(dǎo)致樣品溶液呈淺藍(lán)色或橙色不變。與不含農(nóng)藥的對照卡比較,通過目測看顏色變化即可判斷農(nóng)藥殘留情況。再有就是分光光度技術(shù),在一定條件下,有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥對某些酯酶的正常功能有抑制作用,其抑制率與農(nóng)藥殘留的呈正相關(guān)。這些酶包括各種動(dòng)物來源的乙酰膽堿酯酶和丁酰膽堿酯酶,以及從某些植物中提取的植物酯酶。使用這些酶與樣本進(jìn)行反應(yīng),如果待測樣本中沒有農(nóng)藥殘留或殘留量極少,酶的活性就不會(huì)被抑制,底物可以被水解,水解產(chǎn)物通過使用顯色劑或本身具有顏色而顯色。如今在檢測食品蔬果中利用較多的是速測儀,它具有自動(dòng)化程度和靈敏度合適、快速、檢測范圍大、可批量檢測等優(yōu)點(diǎn),但操作步驟相對復(fù)雜、干擾因素多、對實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求和操作人員素質(zhì)較高。適用于縣級(jí)監(jiān)督部門、鄉(xiāng)鎮(zhèn)檢測室、大型批發(fā)市場等用于農(nóng)藥殘留例行檢測和監(jiān)督管理。值得關(guān)注的還有生物監(jiān)測技術(shù)(Biomonitor technique)生物監(jiān)測技術(shù)常用方法為生物傳感器(biosen-sor)和免疫分析(IA)技術(shù)。這兩種技術(shù)多用于分析氨基甲酸酯類農(nóng)藥,其優(yōu)點(diǎn)是選擇專一性和分析成本低。生物傳感技術(shù)中的生物傳感器常由一種生物敏感部件(如膽堿脂酶)與傳感器緊密配合,對特定種類化合物或生物活性物質(zhì)具有選擇和可逆響應(yīng)的分析裝置器具。它是根據(jù)生物敏感部件與特定分析物之間反應(yīng)產(chǎn)生一些物理化學(xué)信號(hào)的變化,再通過傳感器轉(zhuǎn)化、放大后顯示或記錄下來,是目前現(xiàn)場檢測技術(shù)中的研究熱點(diǎn)。檢測靈敏度和準(zhǔn)確度有了很大的改善,同時(shí)自動(dòng)化程度和現(xiàn)場檢測能力等方面有了較大的提高,檢測限可達(dá)20ppb。但生物材料尤其是膽堿酯酶在固定化過程中容易失活問題還沒解決,影響了這一技術(shù)的推廣應(yīng)用。免疫分析是一種以抗體作為生物化學(xué)檢測器進(jìn)而對化合物、酶、蛋白質(zhì)等物質(zhì)進(jìn)行定性和定量的分析技術(shù),以抗原抗異性識(shí)別和結(jié)合反應(yīng)為基礎(chǔ)的,將抗體抗原反應(yīng)與現(xiàn)代測試手段相結(jié)合的微量分析法。應(yīng)用免疫分析法可以檢測生物學(xué)上的各種重要化合物,而如這些化合物中的就包含有機(jī)磷殺蟲劑成分。在免疫分析標(biāo)記方法中,酶標(biāo)記的抗體具有諸多優(yōu)點(diǎn),比如保存期長、敏感性強(qiáng)、顯示結(jié)果可用于光譜分析,為農(nóng)藥殘留的定性、定量分析帶來很大的方便。免疫分析技術(shù)具有高靈敏度和高效能等優(yōu)點(diǎn),僅需很少的儀器設(shè)備和專業(yè)培訓(xùn),是初篩及檢測致癌物和一些劇毒農(nóng)藥的好方法。但該方法開發(fā)費(fèi)用高,開發(fā)時(shí)間長,而且只適于分析一種農(nóng)藥,在不能肯定樣本中存在什么農(nóng)藥品種時(shí),檢測就有一定的盲目性。對樣本進(jìn)行殘留定性測定還可利用活體生物測定技術(shù),它的原理是利用發(fā)光細(xì)菌體內(nèi)的熒光素,在有氧參與時(shí)經(jīng)熒光酶的作用產(chǎn)生熒光,與有毒化合物作用時(shí),熒光酶的活性被抑制,發(fā)光強(qiáng)度減弱,其減弱的程度與有毒物質(zhì)的濃度有一定的線性關(guān)系。另外,利用敏感家蠅對有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥較敏感這一特點(diǎn),用待測樣品喂食家蠅,根據(jù)這種家蠅接觸待測樣品以后的死亡率,來測定農(nóng)藥殘毒量。

2.理化分析方法 通常所指的理化分析法包括氣相色譜法(GC)、液相色譜(LC)法和原子吸收光譜法。三種方法以其測定精準(zhǔn)可靠和高靈敏度而成為當(dāng)今農(nóng)藥殘留分析的三大主要方法,再與質(zhì)譜(MSD)檢測器的聯(lián)用,幾乎所有的這些物質(zhì)都可用這些方法來對其作定性和定量測定。具有靈敏度高、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、實(shí)驗(yàn)操作精度高等特點(diǎn),是農(nóng)藥殘留分析中的標(biāo)準(zhǔn)方法和仲裁方法,它不僅在發(fā)達(dá)國家,而且在發(fā)展中國家普遍采用。另外,此法還有新近發(fā)展起來的超臨界流體色譜(SFC)、薄層色譜法(TLC)、毛細(xì)管電泳(CE)、直接光譜分析技術(shù)法等。首先介紹一下化學(xué)速測技術(shù),此法主要是根據(jù)有機(jī)磷農(nóng)藥的氧化還原特性。有機(jī)磷農(nóng)藥(磷酸酯、二硫代酸酯、磷酰胺)在金屬催化劑作用下水解為磷酸與醇,水解產(chǎn)物與檢測液反應(yīng),使檢測液的紫紅色褪去變成無色。本方法的特點(diǎn)是避免了使用酶的不穩(wěn)定、不易保存,但該方法局限于有機(jī)磷,靈敏度不高,易受一些還原性物質(zhì)干擾。相對上一種方法有優(yōu)越性的還屬質(zhì)譜檢測技術(shù),此技術(shù)主要是通過對樣品的離子的質(zhì)荷比的分析而實(shí)現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品樣品進(jìn)行定性和定量的一種方法,可以檢測幾十種甚至幾百種已知和未知的農(nóng)藥,檢測靈敏度高,可以提供科學(xué)準(zhǔn)確、公正的檢測數(shù)據(jù)作為仲裁依據(jù)。由于有機(jī)樣品、無機(jī)樣品和同位素樣品等具有不同形態(tài)、性質(zhì)和不同的分析要求,還加上多種色譜技術(shù)儀器的聯(lián)用,所以,所用的電離裝置、質(zhì)量分析裝置和檢測裝置有所不同。目前已用于檢測的有:氣相質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MSD-MSD)、液相質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MSD)、二維氣相色譜飛行時(shí)間質(zhì)譜(GC×GC-TOF-MSD)、二維薄層色譜等。

三、結(jié)語 隨著人民生活質(zhì)量的提高,人們對食品蔬果也更加的注重其食用安全性?？茖W(xué)技術(shù)的不斷迅猛發(fā)展,使得農(nóng)藥殘留分析技術(shù)也正在逐步的更新和完善,尤其是將生物技術(shù)應(yīng)用于蔬菜和水果的農(nóng)藥殘留分析,并與現(xiàn)代物理、化學(xué)分析技術(shù)相結(jié)合,將是今后該領(lǐng)域研究與開放的重點(diǎn)。農(nóng)藥殘留檢測正在不斷地向著多殘留、微量、超微量方向發(fā)展。這同時(shí)也要求待測樣品前處理也必須盡可能微量化和自動(dòng)化,以及無毒、快速和低成本化。

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作者簡介:王國建(1980-)男(漢族)浙江省義烏市,助理工程師,主要從事食品質(zhì)量安全及食品檢測