植物源食品中有機(jī)氯農(nóng)藥測(cè)定前處理研究進(jìn)展

王高紅 ，楊中瑞 ，楊春 ，侯莎 ，王亞嬌 ，薛智鳳

1.陜西省地質(zhì)調(diào)查實(shí)驗(yàn)中心（西安 710054）；2.陜西省地質(zhì)調(diào)查院（西安 710054）；3.中國自然資源學(xué)會(huì)秦巴分會(huì)（西安 710054）

有機(jī)氯農(nóng)藥是一種由碳、氫和氯原子構(gòu)成的有機(jī)化合物，主要分為二氯二苯乙烷類（如滴滴涕、滴滴伊）、環(huán)戊二烯類（如艾氏劑、氯丹）、六氯環(huán)己烷類（如林丹）、六氯苯類（如六氯代苯）和其他類（如滅蟻靈、十氯酮）[1]。有機(jī)氯農(nóng)藥具有較強(qiáng)的親脂性，可通過食物鏈的生物放大作用在生物體的脂肪組織聚集。自20世紀(jì)80年代起，從發(fā)達(dá)國家開始，有機(jī)氯農(nóng)藥在全球范圍內(nèi)被逐步禁用。然而，由于有機(jī)氯農(nóng)藥的高穩(wěn)定性，有機(jī)氯農(nóng)藥污染在環(huán)境中仍持續(xù)存在。

土壤中的有機(jī)氯農(nóng)藥可直接被植物吸收，通過食物鏈傳遞進(jìn)入人體。因此，對(duì)可食用植物中的有機(jī)氯農(nóng)藥污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有重要意義。對(duì)近年來植物源食品中有機(jī)氯農(nóng)藥測(cè)定前處理方法的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，并對(duì)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

1 樣品提取

通常情況下，將樣品切碎或進(jìn)一步通過均質(zhì)機(jī)進(jìn)行均質(zhì)處理，加入溶劑進(jìn)行提取。有機(jī)氯農(nóng)藥常用的提取溶劑有乙酸乙酯、正己烷、丙酮、石油醚、乙腈等，或?qū)⑵渲械膸追N溶劑混合使用。主要的樣品提取方法如下。

1.1 索氏提取

索氏提取是利用溶劑回流和虹吸原理，使樣品能夠連續(xù)多次被純?nèi)軇┨崛?，因而效率較高。Ga?gowska等[2]應(yīng)用索氏提取方法對(duì)幾種蘑菇樣品中的有機(jī)氯化合物進(jìn)行提取，樣品中均檢測(cè)出林丹、滴滴涕、滴滴伊和滴滴滴，檢出值在0.03～3.78 μg/kg。然而索氏提取時(shí)間較長，能耗較高，在有機(jī)氯農(nóng)藥提取的應(yīng)用中越來越少。

1.2 超聲提取

超聲提取是利用超聲波的空化作用、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)，通過增大介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度和穿透力，以提取樣品中的有效成分，具有較高的提取效率。付明磊等[3]利用丙酮和二氯甲烷對(duì)羅漢果樣品進(jìn)行超聲提取，建立羅漢果中8種有機(jī)氯化合物的分析方法，檢出限為1.15～2.16 μg/kg，加標(biāo)回收率為87.3%～109.8%。然而超聲提取有可能對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，使得測(cè)定結(jié)果偏低[4]，因此，在超聲過程中應(yīng)對(duì)功率、溫度、時(shí)間加以控制。

1.3 渦旋振蕩提取

渦旋振蕩器利用偏心旋轉(zhuǎn)使試管等容器中的液體產(chǎn)生渦流進(jìn)行提取，其混合速度快且徹底，儀器成本低，在有機(jī)氯農(nóng)藥的提取中應(yīng)用最為普及。鄧愛華等[5]利用渦旋振蕩提取、索氏提取和超聲提取3種不同的方法對(duì)茶葉、陳皮等食品中的8種有機(jī)氯農(nóng)藥進(jìn)行提取，結(jié)果表明，8種待測(cè)物的提取率并無明顯差異。然而，渦旋振蕩提取與超聲提取均有消耗試劑少、耗時(shí)短、操作簡(jiǎn)便、可同時(shí)對(duì)多個(gè)樣品進(jìn)行處理的優(yōu)點(diǎn)，且渦旋振蕩提取法耗時(shí)更短，一般在20 min內(nèi)可完成前處理。

1.4 加速溶劑萃取

加速溶劑萃取是一種在較高壓力和較高溫度下進(jìn)行提取的一種方法。壓力和溫度的提高使得目標(biāo)分子與樣品基質(zhì)間的相互作用力減弱，更容易釋放在溶劑中。因此加速溶劑萃取效率較高，且具有溶劑消耗少、操作耗時(shí)短、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。Zhang等[6]利用加速溶劑萃取技術(shù)對(duì)谷物中的有機(jī)氯化合物進(jìn)行提取，建立谷物中14種有機(jī)氯農(nóng)藥的分析方法，檢出限為1.5～4.2 μg/kg，加標(biāo)回收率為78%～116%。

1.5 微波萃取

微波萃取是基于極性分子可迅速吸收微波能量的原理，通過微波加熱提取樣品中的目標(biāo)化合物。不能用100%的非極性溶劑作為微波萃取溶劑，其中需要加入一定比例的極性溶劑。微波提取具有快速、高效、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。Ozcan等[7]應(yīng)用微波萃取和索氏提取2種不同的方法對(duì)番茄、茄子和黃瓜中17種有機(jī)氯農(nóng)藥進(jìn)行提取，結(jié)果表明，微波萃取對(duì)于各個(gè)目標(biāo)物的提取率是索氏提取的1～5倍。

1.6 超臨界流體萃取

超臨界流體萃取是一種綠色環(huán)保的提取方法，用于提取的超臨界流體（如CO2、NO2、N2O等）在常溫常壓下為氣體，提取后易與提取組分離。在臨界點(diǎn)附近，超臨界流體對(duì)組分的溶解能力隨體系的壓力和溫度發(fā)生連續(xù)變化，從而可方便地調(diào)節(jié)組分的溶解度和溶劑的選擇性。陸高峰[8]用超臨界CO2對(duì)生菜中的有機(jī)氯化合物進(jìn)行提取，建立生菜中8種有機(jī)氯農(nóng)藥的分析方法，檢出限為0.1～1.0 μg/kg，加標(biāo)回收率均在80%以上。然而，超臨界流體萃取成本過高，目前并沒有普及應(yīng)用。

2 樣品凈化

一般來說，植物源性食品基質(zhì)較為復(fù)雜，經(jīng)過初步提取后，目標(biāo)物仍然與較多雜質(zhì)共存，需要進(jìn)行進(jìn)一步凈化處理。樣品凈化有多種方法，有時(shí)需要多步凈化，有時(shí)也可將不同的凈化方法結(jié)合起來運(yùn)用。有些方法在提取的過程中可同步凈化。主要的樣品凈化方法如下。

2.1 液液萃取

液液萃取凈化是利用物質(zhì)在兩相中分配系數(shù)的不同而實(shí)現(xiàn)待測(cè)物與干擾物分離的一種方法。Cheng等[9]利用丙酮和水的混合溶液對(duì)板栗進(jìn)行提取，向得到的提取液中加入二氯甲烷對(duì)其中的有機(jī)氯化合物進(jìn)行萃取，建立板栗中8種有機(jī)氯農(nóng)藥的分析方法，檢出限為0.43～3.83 μg/kg，加標(biāo)回收率為80.3%～97.6%。然而由于液液萃取消耗有機(jī)溶劑量大、操作繁瑣，其在有機(jī)氯農(nóng)藥分析的前處理中應(yīng)用越來越少。

2.2 固相萃取

固相萃取凈化是利用固體吸附劑吸附提取液中的目標(biāo)化合物，使其與干擾物分離，再通過淋洗液將目標(biāo)物洗脫，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的分離與富集。固相萃取具有選擇性好、回收率高、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作等優(yōu)點(diǎn)。目前已應(yīng)用在有機(jī)氯農(nóng)藥樣品前處理的固相萃取填料有N-丙級(jí)乙二胺（PSA）、石墨化碳黑（GCB）、十八烷基鍵合硅膠（C18）、弗羅里硅土、氧化鋁等，有時(shí)也將幾種填料聯(lián)合使用[10]。Bempah等[11]利用弗羅里硅土和氧化鋁填充的固相萃取小柱對(duì)芒果、菠蘿、青椒、卷心菜等多種蔬菜水果的提取液進(jìn)行凈化，建立14種有機(jī)氯農(nóng)藥的分析方法，檢出限在2～6 μg/kg，加標(biāo)回收率在89%～103%。然而，固相萃取小柱成本較高，洗脫過程所用溶劑較多，在某種程度上限制其使用。

2.3 固相微萃取

固相微萃取的原理是建立在待測(cè)物在固定相和水相之間達(dá)成的平衡分配基礎(chǔ)上，具有操作簡(jiǎn)便、消耗溶劑少、成本低廉、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。固相微萃取通過向微量注射器表面涂漬高分子固定相薄層對(duì)待測(cè)物進(jìn)行吸附，利用氣相色譜氣化室的高溫對(duì)待測(cè)物直接進(jìn)行熱解析進(jìn)樣測(cè)定。固相微萃取分為直接固相微萃取和頂空固相微萃取，在頂空固相微萃取中，萃取頭不直接浸入提取液中，不易被污染破壞，檢測(cè)基體干擾小。Kin等[12]利用頂空固相微萃取的方法對(duì)草莓、黃瓜的提取液進(jìn)行凈化，建立3種有機(jī)氯及5種有機(jī)磷農(nóng)藥的分析方法，檢出限在0.02～1.0 μg/kg，加標(biāo)回收率在79.0%～93.3%。

2.4 分散固相萃取

分散固相萃取是將固體吸附劑分散在樣品提取液中，吸附待測(cè)物、去除干擾物，隨后對(duì)吸附劑進(jìn)行解吸以達(dá)到萃取待測(cè)物目的一種方法。Deme等[13]以多壁碳納米管為分散固相萃取吸附劑對(duì)葡萄汁和芒果汁中的農(nóng)藥進(jìn)行吸附，建立15種有機(jī)氯、5種擬除蟲菊酯、5種氨基甲酸酯及15種有機(jī)磷農(nóng)藥的分析方法，檢出限在0.025～0.15 ng/mL，加標(biāo)回收率在60%～110%。

Anastassiades等[14]于2003年提出一種基于分散固相萃取用于蔬菜和水果中農(nóng)藥測(cè)定的樣品前處理方法，具有快速（Quick）、簡(jiǎn)單（Easy）、價(jià)廉（Cheap）、高效（Effective）、耐用（Rugged）和安全（Safe）的特點(diǎn)，被稱為QuEChERS方法。原始的QuEChERS方法步驟為：（1）乙腈提取樣品；（2）氯化鈉和硫酸鎂除去樣品提取液的水分；（3）PSA分散固相萃取凈化提取液。近年來，有多名研究者對(duì)原始的QuEChERS方法進(jìn)行改進(jìn)，采用不同的提取溶劑、鹽析劑、吸附劑對(duì)不同的樣品進(jìn)行處理，以期達(dá)到提高回收率，減少基質(zhì)效應(yīng)、降低成本等目的[15]。表1列出QuEChERS方法在植物源性食品中有機(jī)氯農(nóng)藥檢測(cè)前處理的一些應(yīng)用。

表1 QuEChERS方法在植物源性食品中有機(jī)氯農(nóng)藥檢測(cè)前處理中的應(yīng)用研究

2.5 基質(zhì)固相分散萃取

基質(zhì)固相分散萃取是一種集提取與凈化為一步的樣品前處理技術(shù)，將樣品與固相萃取材料混合在一起研磨，得到半干狀態(tài)的混合物裝柱，再用溶劑將待測(cè)物洗脫下來測(cè)定。該方法不需進(jìn)行離心、樣品轉(zhuǎn)移等操作，可減少待測(cè)物的損失，溶劑消耗少。Zhan等[26]對(duì)基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)以萃取油籽中的有機(jī)氯農(nóng)藥。將弗羅里硅土和C18混合，填充在固相萃取小柱下端；再將樣品與硫酸硅膠混合研磨，繼續(xù)填充在同一小柱中，用正己烷-二氯甲烷（7∶3）溶液進(jìn)行洗脫，建立花生和大豆中23種有機(jī)氯農(nóng)藥的前處理方法，檢出限為0.1～2.0 ng/mL，加標(biāo)回收率為68.9%～103.3%，該方法中固相萃取小柱底端弗羅里硅土和C18的混合填充物有助于徹底去除高脂肪樣品中的脂肪。

2.6 凝膠滲透色譜

凝膠滲透色譜是利用多孔凝膠的篩分作用使不同分子在溶劑的淋洗下按照尺寸大小先后流出，從而實(shí)現(xiàn)待測(cè)物分離富集的一種方法。凝膠滲透色譜可有效地除去干擾有機(jī)氯農(nóng)藥的測(cè)定的脂質(zhì)、葉綠素等大分子物質(zhì)，且分離時(shí)樣品組分不易損失。然而，凝膠色譜具有消耗溶劑多、凈化不徹底的缺點(diǎn)，往往要與其他凈化技術(shù)聯(lián)用。Chung等[27]將基質(zhì)固相分散萃取、凝膠滲透色譜與固相萃取技術(shù)聯(lián)用，建立一種同時(shí)適用于高脂肪食品和高含水量食品中33種有機(jī)氯農(nóng)藥的提取凈化方法，檢出限在0.1 μg/kg以下，加標(biāo)回收率在70%～120%。

2.7 液相微萃取

單滴液相微萃取是最早發(fā)展起來的一種液相微萃取方法，將液滴直接懸掛在微量進(jìn)樣器針頭上對(duì)樣品提取液中的待測(cè)物進(jìn)行萃取。然而，這種方法在操作過程中液滴容易掉落，因此，開發(fā)出多種新型的液相微萃取技術(shù)。

分散液相微萃取是向樣品溶液中加入萃取劑和分散劑，經(jīng)振蕩后形成水/分散劑/萃取劑的乳濁液體系，通過鹽析、離心等手段使萃取劑與樣品溶液本體分層，吸取萃取劑進(jìn)行目標(biāo)物測(cè)定。由于萃取劑均勻地分散在樣品溶液中，與樣品溶液接觸面積無限大，因而具有較高的萃取效率。Yazdanfar等[28]以甲醇為分散劑、氯仿為萃取劑，利用分散液相萃取的方法對(duì)葡萄、橙子等水果中的有機(jī)氯化合物進(jìn)行萃取，建立20種有機(jī)氯農(nóng)藥的分析方法，檢出限在0.001～0.03 μg/L，加標(biāo)回收率在75.5%～115.3%。

懸浮固化微萃取使用凝固點(diǎn)接近室溫（10～30 ℃）的萃取劑（如十一醇、十六烷）對(duì)待測(cè)物進(jìn)行萃取，萃取完成后萃取劑經(jīng)冰浴冷卻后固化浮于溶液表面，將萃取劑取出在室溫下融化后可直接進(jìn)樣分析。Qiu等[29]將分散固相萃取和懸浮固化微萃取聯(lián)合使用對(duì)卷心菜、菠菜等蔬菜中的有機(jī)氯化合物進(jìn)行萃取，建立13種有機(jī)氯農(nóng)藥的分析方法，檢出限為0.45～1.33 ng/mL，加標(biāo)回收率為77.2%～112.5%。

可切換溶劑液相微萃取利用質(zhì)子化的有機(jī)胺對(duì)樣品溶液進(jìn)行萃取，在萃取前向有機(jī)胺中通入CO2使有機(jī)胺質(zhì)子化能夠與水互溶，萃取完成后向溶液中加入NaOH使有機(jī)胺去質(zhì)子化，從而與樣品溶液本體分層，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的富集，具有快速、對(duì)環(huán)境友好的特點(diǎn)。Durak等[30]將QuEChERS技術(shù)與可切換溶劑液相微萃取結(jié)合對(duì)西紅柿提取液進(jìn)行處理，建立3種有機(jī)氯農(nóng)藥和2種激素的分析方法，檢出限為0.45～1.33 ng/mL，加標(biāo)回收率為94.5%～104.8%。

3 結(jié)語與展望

植物源性食品種類繁多，不同樣品的組成差別較大，目前沒有一種前處理方法可適用于所有樣品。然而對(duì)于同一類樣品基質(zhì)接近的食品，可開發(fā)在一定范圍內(nèi)具有普適性的前處理方法。當(dāng)前國家對(duì)食品安全問題重視性不斷增強(qiáng)，對(duì)食品中有機(jī)氯農(nóng)藥檢測(cè)的需求將不斷擴(kuò)大，這就要求前處理方法向著快速、高通量、自動(dòng)化方向發(fā)展。樣品前處理新型材料的開發(fā)也是一個(gè)重要的研究方向，以期提高萃取材料對(duì)于有機(jī)氯農(nóng)藥的選擇性，降低材料成本。隨著環(huán)保要求的提高，前處理所用有機(jī)溶劑應(yīng)盡可能減少，并盡量使用對(duì)環(huán)境危害小的溶劑，開發(fā)對(duì)環(huán)境友好的新型溶劑。對(duì)于部分基質(zhì)較為復(fù)雜的樣品，有時(shí)可結(jié)合不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將多種前處理技術(shù)聯(lián)用，獲得更好的提取與凈化效果。