農(nóng)藥殘留分析前處理技術(shù)概述

褚中秋

（黑龍江省墾區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢測(cè)中心，黑龍江哈爾濱150090）

1 引言

目前我國(guó)現(xiàn)有農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)1800多家，其中原藥企業(yè)500多家，全行業(yè)從業(yè)人員16萬(wàn)人?？缮a(chǎn)600多個(gè)品種的農(nóng)藥，2012年全國(guó)農(nóng)藥產(chǎn)量達(dá)到354.9萬(wàn)噸[1]。

隨著人們環(huán)保健康意識(shí)的日益增強(qiáng)，對(duì)農(nóng)藥的看法也在不斷改變。不再局限在它對(duì)有害生物的防治效果上，更是著眼于環(huán)境與人的和諧共處上。近些年，食品安全與農(nóng)藥殘留成為關(guān)注對(duì)象。對(duì)農(nóng)副產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的“零容忍”態(tài)度，也是促使農(nóng)藥分析技術(shù)不斷革新的壓力與動(dòng)力。作者多年從事食品檢測(cè)，列舉部分新穎的農(nóng)藥殘留分析前處理技術(shù)，以供大家參考。

1.1 農(nóng)藥殘留

所謂農(nóng)藥殘留是指農(nóng)藥在使用后殘存于生物體，農(nóng)副產(chǎn)品和環(huán)境中的微量農(nóng)藥，有毒代謝物，降解物和雜質(zhì)的總稱。農(nóng)藥殘留是人們非常關(guān)心的問(wèn)題，它不僅關(guān)系人們的身體健康，還成為了影響農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易的重大障礙。農(nóng)藥殘留是在使用農(nóng)藥后的必然結(jié)果，只是殘留的時(shí)間長(zhǎng)短不同，殘留數(shù)量多少不一罷了。農(nóng)藥結(jié)構(gòu)注定了不同的類型其毒性千差萬(wàn)別，在環(huán)境中的降解代謝也是不同，即使是同一種農(nóng)藥，其不同的施藥方式及使用量，都可造成其殘留量的巨大差別。因此，農(nóng)藥殘留除了與農(nóng)藥的理化性質(zhì)有關(guān)外，與農(nóng)藥施藥方式和環(huán)境條件（日光，雨量，溫度，適度，土壤類型與土壤微生物，酸堿度等）也有關(guān)系。

1.2 農(nóng)藥殘留分析

農(nóng)藥殘留分析目的是評(píng)價(jià)該農(nóng)藥使用后，除了起到正常的防蟲除病除草促生長(zhǎng)作用之外，對(duì)環(huán)境可能造成的污染程度，對(duì)人類和非靶標(biāo)生物的潛在毒性。對(duì)農(nóng)藥科研單位及農(nóng)藥管理部門，其目的是判斷農(nóng)藥的安全性（是新農(nóng)藥品種登記的必要資料之一）。對(duì)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)管理和環(huán)保部門，其目的是判斷利用農(nóng)藥保護(hù)措施生產(chǎn)的農(nóng)副產(chǎn)品的安全性，評(píng)價(jià)農(nóng)副產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留是否超標(biāo)，農(nóng)產(chǎn)品是否可食。對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)，要判斷自己的產(chǎn)品的安全性，評(píng)價(jià)自己的產(chǎn)品農(nóng)藥殘留是否超標(biāo)，可否上市。

農(nóng)藥殘留分析大體可以分為樣品采集，前處理，檢測(cè)三個(gè)環(huán)節(jié)。樣品采集的基本原則是：采集的樣品必須有代表性。采集方法必須與分析目的保持一致。采樣量需滿足殘留分析的精度要求。采樣與儲(chǔ)藏過(guò)程防止預(yù)測(cè)組分發(fā)生化學(xué)變化或丟失，防止和避免樣品受到玷污，盡可能減少其它化合物引入樣品。

2 前處理

前處理是農(nóng)藥殘留分析中非常重要的步驟。主要包括目標(biāo)物的提取、凈化和濃縮?，F(xiàn)在前兩者的界限已經(jīng)模糊。前處理要求盡可能完全提取樣品中的待測(cè)組分，并且盡可能除去干擾雜質(zhì)，以減少對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾和避免損傷色譜柱及污染檢測(cè)器。凈化則是盡可能排除對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾雜質(zhì)，避免損傷色譜柱及污染檢測(cè)器，同時(shí)不耗損待檢測(cè)組分的含量[2]。

傳統(tǒng)的提取方法主要有液液分配，浸漬-震蕩，索式抽提法，消化法等。其中液液分配主要處理液體（水）樣品；處理土壤，動(dòng)植物等固體樣品一般采用浸漬-震蕩和索式抽提法。傳統(tǒng)的樣品凈化方法主要是液液分配，吸附柱層析法，凝結(jié)沉淀法，磺化法，薄層層析法等，其中液液分配和吸附柱層析法是常用方法。

近年來(lái)，針對(duì)傳統(tǒng)樣品前處理方法存在處理時(shí)間長(zhǎng)，毒性大，試劑消耗多等缺點(diǎn)，一些新的樣品前處理方法不斷引入到農(nóng)藥殘留分析中。目前已取得廣泛應(yīng)用的新技術(shù)，固相萃取，固相微萃取[3]，基質(zhì)固相分散萃取[4]，超臨界萃取[5]，加熱溶劑萃取，免疫親和色譜技術(shù)[6]，分子印跡技術(shù)[7]，這些方法的試劑消耗少，操作方便。

2.1 固相萃取

固相萃取的原理是利用固體吸附劑將樣品的目標(biāo)化合物吸附，與樣品的基體和干擾化合物分離，然后在用洗脫液洗脫或加熱吸附，達(dá)到分離和富集的目的。與吸附柱層析法相比，因采用高效高選擇的吸附劑，且裝填緊密，所以取得更好的凈化效果。在這個(gè)過(guò)程中，不大量使用不互溶溶劑，不產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，簡(jiǎn)化了樣品處理過(guò)程，大大降低溶劑用量。固相萃取是目前在農(nóng)藥殘留分析中廣泛使用的前處理方法。

在食品農(nóng)藥殘留分析方面，食品種類多樣，基質(zhì)類型復(fù)雜，干擾物質(zhì)繁多，不能一概而論，因此根據(jù)不同的基質(zhì)選擇不同的吸附劑成為必然。對(duì)于液態(tài)樣品可直接或簡(jiǎn)單稀釋后，用固相萃取柱進(jìn)行提取和凈化，而固體樣品可先用適當(dāng)方式提取后，再用固相萃取技術(shù)凈化。對(duì)于水果和蔬菜，一般先用極性溶劑如乙腈、甲醇等提取，然后根據(jù)所分析的農(nóng)藥類型和性質(zhì)，選擇相應(yīng)的固相吸附材料凈化分離。對(duì)于低水份低脂肪的糧食樣品，則先加入適量的蒸餾水濕潤(rùn)，再用溶劑提取，通過(guò)固相萃取柱凈化。對(duì)于油脂類樣品，加入等量丙酮，用己烷和乙腈進(jìn)行液液萃取，或零下20度冷凍去酯，在固相萃取。例如可用固相萃取方法來(lái)提取食物中的甜蜜素，并用毛細(xì)管電泳-紫外檢測(cè)器檢測(cè)，其添加回收率在93.3%～108.3%之間。

2.2 固相微萃取

固相萃取技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的一種微萃取分離技術(shù)，是一種集采樣、萃取、濃縮和進(jìn)樣于一體的無(wú)溶劑樣品微萃取新技術(shù)。與固相萃取技術(shù)相比，固相微萃取操作更簡(jiǎn)單，攜帶更方便，操作費(fèi)用也更加低廉；另外克服了固相萃取回收率低、吸附劑孔道易堵塞的缺點(diǎn)。

2.3 基質(zhì)固相分散萃取

基體分散固相萃取（MSPD，matrix solid-phase dispersion）是美國(guó)Louisiana州立大學(xué)的Barker教授在1989年提出并給予理論解釋的一種快速樣品處理技術(shù)。其原理是將涂漬有 C18 等多種聚合物的單體固相萃取材料與樣品一起研磨，得到半干狀態(tài)的混合物并將其作為填料裝柱，然后用不同的溶劑淋洗柱子，將各種待測(cè)物洗脫下來(lái)。其優(yōu)點(diǎn)是濃縮了傳統(tǒng)的樣品前處理中的樣品勻化、組織細(xì)胞裂解、提取、凈化等過(guò)程，不需要進(jìn)行組織勻漿、沉淀、離心、pH調(diào)節(jié)和樣品轉(zhuǎn)移等操作步驟，避免了樣品的損失。它是一種簡(jiǎn)單高效實(shí)際的提取凈化方法，適用于各種分子結(jié)構(gòu)和極性農(nóng)藥殘留的提取凈化，提高了分析速度、減少了試劑用量、適于自動(dòng)化分析。影響MSPD效果的因素包括吸附劑的粒徑，樣品基質(zhì)的性質(zhì)及基質(zhì)的修飾，淋洗劑的性質(zhì)及加入的順序等。Kristenson等的發(fā)展了一種簡(jiǎn)單快速的mspd/gc-ms方法測(cè)定水果中的氯菊酯和對(duì)硫磷，馬拉硫磷等10種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量，選擇C8作為吸附劑，每次分析僅需25mg樣品和100mL溶劑[8]。

2.4 液相微萃取

液相微萃取(Liquid Phase Microextraction, LPME)技術(shù)是在液液萃取基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種快速、精確、靈敏度高、環(huán)境友好的樣品前處理技術(shù)。與液液萃取相比，可以提供與之相媲美的靈敏度，更好的富集效果；同時(shí)，該技術(shù)集采樣，萃取和濃縮于一體，操作簡(jiǎn)便、快捷、成本低廉、易與色譜系統(tǒng)聯(lián)用等優(yōu)點(diǎn)。近來(lái)年，作為一種新型的樣品前處理技術(shù)，已經(jīng)引起了環(huán)境分析領(lǐng)域的許多研究人員的注意。

2.5 超臨界流體提取

超臨界流體萃?。⊿upercritical Fluid Extraction，SFE）是國(guó)際上最先進(jìn)的物理萃取技術(shù)，簡(jiǎn)稱SFE。在較低溫度下，不斷增加氣體壓力時(shí)，氣體會(huì)轉(zhuǎn)化成液體，當(dāng)溫度增高時(shí)，液體的體積增大，對(duì)于某一特定物質(zhì)而言總存在一個(gè)臨界溫度（TC）和臨界壓力（PC），高于臨界溫度和臨界壓力后，物質(zhì)不會(huì)成為液體或氣體，這一點(diǎn)就是臨界點(diǎn)。在臨界點(diǎn)以上的范圍內(nèi)，物質(zhì)狀態(tài)處于氣體和液體之間，這個(gè)范圍之內(nèi)的流體成為超臨界流體（SF）。超臨界流體具有類似氣體的較強(qiáng)穿透力和類似液體的較大密度和溶解度，具有良好的溶劑特性，可作為溶劑進(jìn)行萃取、分離單體。目前最常用的超臨界流體為CO2，無(wú)毒，環(huán)境友好，其分子極性比較小，可用于提取非極性或弱極性農(nóng)藥殘留，同時(shí)也可以加入適量極性調(diào)節(jié)劑，可最大限度地提取不同極性的農(nóng)藥殘留而最低限度的減少雜質(zhì)提取。SFE具有提取效率高，速度快，節(jié)省大量有機(jī)溶劑，容易實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。目前已逐步應(yīng)用于中藥中農(nóng)藥殘留分析。

2.6 加速溶劑萃取

加速溶劑萃?。ˋSE）是在提高的溫度和壓力下用溶劑萃取固體或半固體樣品的新穎樣品前處理方法。ASE的主要影響因素是壓力和溫度。提高溫度，有利于提高溶質(zhì)的溶解能力，加速溶劑分子向基體中的擴(kuò)散；提高提取效率及速度。提高壓力，使溶劑在其沸點(diǎn)以上時(shí)仍保持液態(tài)，還能有利于溶劑進(jìn)入低壓時(shí)基質(zhì)內(nèi)封閉的微孔。

ASE適用領(lǐng)域?qū)?，速度快，使用溶劑少，提取效率高，自?dòng)化程度高，便于實(shí)驗(yàn)方法開發(fā)，擁有兼容一定濃度酸堿的惰性流路系統(tǒng)。ASE幾乎可以使用所有傳統(tǒng)溶劑。一個(gè)典型的加速溶劑萃取過(guò)程，10g樣品僅用大約15mL溶劑，從裝樣到完成提取僅需15min。從ASE出來(lái)的樣品已經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)濾，更方便于下一步的實(shí)驗(yàn)。

2.7 免疫親和色譜技術(shù)

免疫親和色譜技術(shù)（IAC）是一種將色譜分析與免疫反應(yīng)物相結(jié)合的分析方法，它是把抗體固定在合適的支持物上，利用抗原與抗體可逆的專一相互作用來(lái)凈化伏擊分析物[9]。免疫親和色譜的一般測(cè)定方法是將待測(cè)樣品通過(guò)色譜柱，其中待測(cè)抗原以及類似物與固定的抗體結(jié)合，其他樣品基質(zhì)由于不與固定相結(jié)合而被除去，這樣，結(jié)合的待測(cè)物質(zhì)被洗脫以后利用在線或非在線的方法直接測(cè)定。測(cè)定方法一般采用紫外-可見吸收光譜法和熒光光譜法等。該技術(shù)的關(guān)鍵是選擇合適的支持物、抗體和淋洗緩沖液。與傳統(tǒng)的免疫分析相比，該技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、分析快速、高選擇性、精密度高且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析等的優(yōu)點(diǎn)。

2.8 分子印跡技術(shù)

分子印跡（MI）技術(shù)原理為：擬被印跡分子與聚合物單體接觸時(shí)會(huì)形成多重作用點(diǎn)，通過(guò)聚合過(guò)程這種作用就會(huì)被記憶下來(lái)，當(dāng)印跡分子除去后，聚合物中就形成了與印跡分子空間構(gòu)型相匹配的具有多重作用點(diǎn)的空穴，這樣的空穴將對(duì)印跡分子及其類似物具有選擇識(shí)別性，較大的吸附容量，較強(qiáng)的結(jié)合能力[10]。MI可同時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)組分的分離與檢測(cè)，選擇性高，適用范圍廣，應(yīng)用十分廣泛。

2.9 QuEchERS

QuEChERS（Quick、Easy、Cheap、Rugged、Safe），是近年來(lái)國(guó)際上最新發(fā)展起來(lái)的一種用于農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)的快速樣品前處理技術(shù)，由美國(guó)農(nóng)業(yè)部Anastassiades 教授等于2003年開發(fā)的。該方法的主要步驟是用含1%醋酸的乙腈對(duì)樣品進(jìn)行浸提，再加入無(wú)水硫酸鎂與醋酸鈉振蕩促使其分層，隨后進(jìn)行分散固相萃取，即將浸提液轉(zhuǎn)移至含有PSA 吸附劑、硫酸鎂的離心管中，運(yùn)用Teflon 涂層離心管進(jìn)行離心，取離心液至自動(dòng)進(jìn)樣瓶用于GC/MS 或LC/MS 進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)其穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。同時(shí)本方法也可根據(jù)可供選擇的分析儀器種類、檢測(cè)限、靶標(biāo)農(nóng)藥的范圍以及使用介質(zhì)的差異進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。QuEchERS 法是農(nóng)藥多殘留分析中的一種簡(jiǎn)便、快速、安全、價(jià)格低廉的分析方法。

隨著分析技術(shù)的不斷發(fā)展，樣品前處理技術(shù)也在發(fā)生著日新月異的變化。不斷引入新技術(shù)，比如生物學(xué)，現(xiàn)代基因工程技術(shù)等，會(huì)對(duì)今后的農(nóng)藥殘留分析技術(shù)和前處理方式，帶來(lái)更新更快的發(fā)展。

[1]2013中國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)發(fā)展報(bào)告

[2]黃駿雄. 環(huán)境樣品前處理技術(shù)及其進(jìn)展(一)[J]. 環(huán)境化學(xué),1994,01:95-104.

[3]耿昱, 郭寅龍. 固相微萃取/氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在農(nóng)藥殘留物分析中的應(yīng)用[J]. 分析測(cè)試技術(shù)與儀器,2001,04:230-235.

[4]楊容. 基質(zhì)固相分散-高效液相色譜法測(cè)定小麥中痕量呋喃丹[J].河北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,03:269-271.

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[6]鄔建敏,陳正賢,阮東梁. 以硅膠為載體的交聯(lián)殼聚糖作為親和層析填料基質(zhì)的研究[J]. 分析化學(xué),2002,09:1063-1066.

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[9]高立勤,左文堅(jiān). 免疫親和色譜及其在生物樣本分析中的應(yīng)用[J].國(guó)外醫(yī)學(xué):藥學(xué)分冊(cè),2000,02:107-111.

[10]左育民, 許曉文. 包覆聚合物高效液相色譜柱填料的研究進(jìn)展[J].分析化學(xué),1998,05:593-596.