食品農(nóng)藥殘留檢測中樣品前處理技術(shù)分析

□ 張人允 曲 瑩 徐佳佳 吉林市糧油監(jiān)測站

農(nóng)藥會(huì)直接或者間接地殘留在谷物、蔬菜、果品、畜禽產(chǎn)品、水產(chǎn)品和土壤中，食用被農(nóng)藥污染的食品會(huì)引發(fā)人們身體上的疾病，除此之外，食品安全問題同時(shí)也是國家貿(mào)易的重點(diǎn)方面，對(duì)此，要注重食品中農(nóng)藥殘留程度的檢測。農(nóng)藥殘留分析主要是在復(fù)雜的基質(zhì)中對(duì)低濃度待測組進(jìn)行定性和定量分析，主要包括樣品制備、純化富集、分離檢測和綜合分析等步驟。檢測食品中農(nóng)藥殘留程度要對(duì)食品樣品進(jìn)行一定的處理，主要包括萃取和凈化等環(huán)節(jié)，萃取就是將食品中的農(nóng)藥提取出來凈化，方便工作人員進(jìn)行檢測。食品農(nóng)藥殘留檢測樣品前處理技術(shù)主要包括固相萃取、固相微萃取、微波輔助萃取和臨界流體萃取等處理技術(shù)，采用以上技術(shù)進(jìn)行處理可以節(jié)約檢測時(shí)間、提高檢測準(zhǔn)確性，等等[1]。

1 樣品前處理技術(shù)分析

1.1 固相萃取技術(shù)

固相萃取技術(shù)主要應(yīng)用在液相色譜分析中的樣品處理，它的主要原理是利用固體吸附劑吸附液體中的目標(biāo)化合物，將其與液體中的基體與干擾化合物分離；最后再利用洗脫液進(jìn)行洗脫或者加熱解吸附，從而達(dá)到將目標(biāo)化合物進(jìn)行分離與富集的目的。根據(jù)固相萃取柱中填料的不同，SPE也可以劃分為不同的類型。第一種類型是反相固相萃取，該種萃取類型的填料主要是非極性或者弱極性的。比如C8、C18和苯基柱等，用非極或者弱級(jí)作為基柱的反相固相萃取所萃取的目標(biāo)化合物主要是中等極性到非極性的化合物。第二種類型是正相固相萃取，該種萃取類型的填料主要是極性的，比如硅膠、氧化鋁和硅鎂吸附劑等，用極性的基柱填料來萃取極性的目標(biāo)化合物。第三種萃取類型是離子交換型固相萃取，該萃取類型的基柱填料是帶電子的離子交換樹脂，比如NH3所萃取的目標(biāo)化合物便是帶電荷的化合物，除此之外，也可以利用抗原抗體反應(yīng)或者配體、受體結(jié)合的原理制作比較親和的固相萃取。這種萃取可以自由選擇是否要進(jìn)行洗脫，但是在現(xiàn)在的科技條件下，由于抗體和受體的制備比較困難，其對(duì)有機(jī)溶劑比較敏感，對(duì)此在實(shí)際運(yùn)用中受到一定的限制。

固相萃取的操作步驟主要包括柱預(yù)處理、加樣、洗去干擾組分和回收待檢測組分四個(gè)部分，萃取柱的大小、尺寸和類型關(guān)系到加入萃取柱的樣品量。SPE的另一種分離情況是雜質(zhì)被保留在柱上，所要檢測的樣品被凈化但是并不能富集待測組分，也不可能再保留比待測組分性質(zhì)更弱的雜質(zhì)，對(duì)此可以說萃取凈化不完全、不徹底。但是與傳統(tǒng)的液液萃取法相比，采用固相萃取法進(jìn)行萃取可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)萃取方法的弱點(diǎn)，能夠有效地提高待測組分的回收率，也可以有效地將待測組與干擾組進(jìn)行分離，該類萃取方法的過程比較方便快捷、節(jié)約了溶劑、重現(xiàn)性比較好，分析時(shí)間比較短，通常只需要5～10 min，大大縮短了萃取時(shí)間，是液液萃取法的1/10，所要用到的溶劑數(shù)量也只是傳統(tǒng)萃取方法的10%，并且可以有效地減少雜質(zhì)的引入，大大減少了有機(jī)溶劑對(duì)人身和環(huán)境的影響[2]。

1.2 固相微萃取

固相微萃取是在固相萃取方法上的改進(jìn)，是一種新型的萃取分離技術(shù)，與固相萃取方法相比，克服了吸附劑孔道易堵塞的缺點(diǎn)，是一種無溶劑將采樣、萃取、濃縮和進(jìn)樣集于一體的樣品前處理的新技術(shù)，促進(jìn)了萃取方法的進(jìn)步。固相微萃取的裝置很像一個(gè)普通的液體注射劑，主要是由手柄和萃取頭兩個(gè)部分組成。萃取頭是一根涂有不同固定相或者吸附性的熔融石英纖維、石英纖維接不銹鋼針，在石英纖維外面套著不銹鋼管，用來保護(hù)石英纖維。該類纖維頭可以在不銹管的內(nèi)部自由伸縮。該類固相萃取方法主要可以分為兩種萃取模式，一種是直接法，另一種是頂空法。直接法便是直接將石英纖維暴露在樣品中，直接法主要應(yīng)用于半揮發(fā)性的氣體、液體樣品的萃取。另一種萃取方法是頂空法，這種方法是將石英纖維放在樣品的頂空中，這種萃取步驟主要應(yīng)用在揮發(fā)性固體和廢水水樣萃取。固相微萃取一共包括兩種萃取過程，一種是吸附另一種是解析兩個(gè)過程，采用該類方法進(jìn)行萃取便是將要進(jìn)行檢測的樣品涂抹在石英纖維上，讓待測物在石英纖維的涂層上進(jìn)行擴(kuò)散、吸附和濃縮，在吸附的過程中要遵循涂層與樣品之間相似相溶的原則，進(jìn)行平衡分配，吸附的過程主要是物理吸附過程。固相微萃取的萃取速度比其他的萃取方法更快，效率更高，一般只需要15 min，并且也只需要利用少量的樣品，減少了樣品的浪費(fèi)?，F(xiàn)如今，固相微萃取主要是與GC/MS聯(lián)用，用來分析環(huán)境、醫(yī)藥、食品和動(dòng)植物樣品中揮發(fā)或者半揮發(fā)的農(nóng)藥殘留量[3]。

1.3 微波輔助萃取技術(shù)

微波輔助萃取技術(shù)是在1986年提出來的，主要是利用微波來萃取土壤、食品中存在的有機(jī)物，是一種新的需少量溶劑的萃取新技術(shù)。該技術(shù)首先對(duì)樣品進(jìn)行微波加熱，利用極性分子可以在微波加熱的過程中吸收微波能量對(duì)溶劑中的目標(biāo)化合物進(jìn)行萃取，從而達(dá)到分離雜質(zhì)的目的。和傳統(tǒng)的振蕩提取法相比，該類萃取方法具有萃取效率更高、更加安全、使用溶劑量少和便于自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)。微波輔助萃取方法比較適用于易揮發(fā)物質(zhì)的萃取，比如農(nóng)藥的萃取，同時(shí)它也可以多個(gè)樣品同時(shí)進(jìn)行萃取，提高了萃取的效率。在進(jìn)行微波輔助萃取的過程中要注意溶劑的使用，溶劑的選擇對(duì)萃取結(jié)果具有極大的影響。由于非極性的溶劑介電常數(shù)比較小，所以對(duì)微波透明或者部分透明的部分無法進(jìn)行萃取分離。針對(duì)這種情況，在進(jìn)行微波輔助萃取的過程中要選用具有極性的溶劑，極性溶劑對(duì)待測組分具有較強(qiáng)的溶解力，對(duì)后續(xù)測定過程干擾比較少。除此之外，在選擇溶劑的時(shí)候也要充分考慮溶劑的沸點(diǎn)等因素，常用的萃取溶劑是甲醇、乙醇、丙酮、乙酸甲苯、二氯乙烷和乙腈等有機(jī)溶劑。在用非極性溶劑進(jìn)行萃取的過程中需要加入一定數(shù)量的極性有機(jī)溶劑。采用微波輔助萃取方法進(jìn)行萃取，萃取的最佳參數(shù)不應(yīng)該只依靠萃取使用的溶劑還包括萃取的設(shè)備、萃取的溫度和時(shí)間的選擇等方面。在進(jìn)行微波輔助萃取的過程中操作人員要時(shí)刻把控住溶劑的溫度，讓其不沸騰并且在該溫度下待測物不分解。通過具體的實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)萃取回收率與萃取溫度密切相關(guān)，與萃取時(shí)間之間關(guān)系不大，萃取回收率在一定的溫度范圍內(nèi)會(huì)隨著萃取的溫度增加而增加，并且各個(gè)物質(zhì)都有屬于自己的萃取溫度。

1.4 超臨界流體萃取技術(shù)

超臨界流體主要指的是處于臨界溫度和臨界壓力的高密度流體，該流體是介于氣體和液體之間的高密度流體，結(jié)合了氣體和液體兩者的優(yōu)點(diǎn)。超臨界流體萃取方法是指將超臨界流體作為萃取溶劑對(duì)樣品進(jìn)行萃取的方法。該類萃取方法在使用之前需要考慮一系列的問題，比如：臨界的條件是否達(dá)到、溶解能力的是怎樣的、萃取劑的毒性和腐蝕性對(duì)萃取裝置是否有影響，等等。最為常用的超臨界流體是CO2，這種流體所具有的無毒、無臭、化學(xué)惰性、不污染樣品、易于提純和超臨界條件溫和的特點(diǎn)使其成為萃取不穩(wěn)定樣品的最佳溶劑，但是CO2屬于非極性溶劑，因此在進(jìn)行萃取的過程中具有一定的局限性。對(duì)此，在實(shí)際操作過程中操縱人員會(huì)加入少量的改進(jìn)劑比如NH3、MeOH、NO3、CCLF3等極性的化合物來改善萃取的效果。

超臨界流體萃取方法主要是由萃取與分離兩個(gè)步驟組成，除了溶劑的選擇影響萃取的結(jié)果，溶劑的壓力和溫度也會(huì)對(duì)萃取結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)流體處于臨界狀態(tài)并且溫度滿足條件，溶劑的密度會(huì)發(fā)生一定的變化，壓力密度的變化會(huì)導(dǎo)致溶劑溶解度的同步變化從而影響萃取的結(jié)果。因此可以通過調(diào)節(jié)溶劑的壓力從而提高溶劑溶解的效率，并且根據(jù)待測組分在不同壓力下溶解的效果使其在不同的壓力范圍內(nèi)進(jìn)行萃取。溫度對(duì)溶劑萃取結(jié)果的影響最為復(fù)雜，溫度的變化會(huì)帶動(dòng)流體密度的變化和待測物氣壓的變化，在臨界點(diǎn)的低壓附近，升溫會(huì)使待測物的氣壓略有上升，但是由于流體的密度下降，溶解效率便會(huì)下降，反而在高壓范圍內(nèi)升高溫度會(huì)使溶解效率得到提高。

1.5 凝膠滲透色譜技術(shù)

凝膠滲透色譜技術(shù)主要是通過溶解物質(zhì)的分子量不同進(jìn)行凈化與萃取，通過具有分子篩性質(zhì)的固定相讓物質(zhì)形成分離，開始該項(xiàng)技術(shù)主要用于分離蛋白質(zhì)，但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)人員研發(fā)出了很多非水溶劑分離的凝膠類型，現(xiàn)在該項(xiàng)技術(shù)在農(nóng)藥凈化方面發(fā)揮著重要的作用。載體關(guān)系到凝膠滲透色譜的最佳參數(shù)，由于載體凝膠滲透色譜具有一定的分離作用，因此載體需要具有良好的化學(xué)惰性、熱穩(wěn)定性和一定的機(jī)械強(qiáng)度，該類載體不容易出現(xiàn)變形的情況。采用凝膠滲透色譜技術(shù)進(jìn)行萃取具有凈化容量比較大、可以重復(fù)使用和使用范圍比較廣的優(yōu)點(diǎn)。

2 食品中農(nóng)藥殘留前處理技術(shù)的發(fā)展前景

樣品的前處理是進(jìn)行農(nóng)藥檢測的重要一環(huán)，做好樣品前處理能提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，能夠減少對(duì)萃取檢測儀器的污染，大大提高檢測效率。

以上五種食品農(nóng)藥殘留前處理技術(shù)都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，對(duì)此在實(shí)際的檢測操作中需要根據(jù)實(shí)際條件選擇適合的萃取方法，減少檢測誤差。總之，食品農(nóng)藥檢測人員需要不斷地改進(jìn)檢測技術(shù)，使檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確和精準(zhǔn)。

3 結(jié)語

食品安全問題一直是人們和社會(huì)所關(guān)心的重點(diǎn)問題，對(duì)此要做好食品處理前檢測技術(shù)，操作人員在選用萃取辦法的過程中要根據(jù)溶劑的具體情況選擇最佳適合的萃取方法，提高萃取結(jié)果的準(zhǔn)確性，減少誤差。