植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑檢測(cè)方法研究進(jìn)展*

朱海榮， 劉 爽， 于燕萍， 徐吉遠(yuǎn)， 張 娟

(山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院 山東濟(jì)南 250100)

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(PGR)是一類(lèi)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育具有重要調(diào)控作用，與植物激素具有相似生理和生物學(xué)效應(yīng)的一類(lèi)小分子化合物。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑具有作用面廣、針對(duì)性強(qiáng)、見(jiàn)效速度快、效益高等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于大田作物、果樹(shù)、蔬菜、花卉、林木等方面[1-5]，已成為21世紀(jì)農(nóng)業(yè)提高產(chǎn)量及品質(zhì)的重要手段之一。然而植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑有一定的毒性，且每種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑都有特定的用途，使用時(shí)需嚴(yán)格按照標(biāo)簽和說(shuō)明書(shū)中的方法操作。若植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑使用不當(dāng)，不僅達(dá)不到提質(zhì)增產(chǎn)的效果，反而會(huì)給生態(tài)環(huán)境及人畜健康帶來(lái)一定的安全隱患[6-8]。近年來(lái)的“有毒香蕉”“爆炸西瓜”“激素草莓”等事件，使植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑應(yīng)用的安全性成為民眾關(guān)注的熱點(diǎn)之一。本文闡述了常見(jiàn)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的種類(lèi)、檢測(cè)方法及其發(fā)展方向，旨在為我國(guó)盡快建立健全植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的高效檢測(cè)方法提供參考，為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保駕護(hù)航。

1 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的類(lèi)型

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是農(nóng)藥中的一種，根據(jù)來(lái)源分為人工合成和天然產(chǎn)生兩種；根據(jù)作用方式分為植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑、植物生長(zhǎng)抑制劑和植物生長(zhǎng)延緩劑三類(lèi)[9](見(jiàn)表1)。截至2021年9月，國(guó)內(nèi)批準(zhǔn)登記的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑產(chǎn)品共1 246個(gè)，53.6%的產(chǎn)品登記為赤霉酸、噻苯隆、乙烯利、多效唑或復(fù)硝酚鈉(鉀)等相關(guān)產(chǎn)品，其中赤霉酸189個(gè)，占登記產(chǎn)品總數(shù)的15.2%；噻苯隆129個(gè)，占登記產(chǎn)品總數(shù)的10.4%；乙烯利125個(gè)，占登記產(chǎn)品總數(shù)的10.0%；多效唑95個(gè)，占登記產(chǎn)品總數(shù)的7.6%；復(fù)硝酚鈉和復(fù)硝酚鉀71個(gè)，占登記產(chǎn)品總數(shù)的5.7%；甲哌鎓69個(gè)，占登記產(chǎn)品總數(shù)的5.5%。登記中僅含1種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的產(chǎn)品占比78.5%，2種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑復(fù)配的產(chǎn)品占比20.8%，少量登記產(chǎn)品由3種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑復(fù)配組成。已登記產(chǎn)品制劑以水劑、原藥、可溶液劑和可濕性粉劑為主，其他劑型為懸浮劑、可溶粉劑、乳油、水分散粒劑等。

表1 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑分類(lèi)

2 檢測(cè)方法研究進(jìn)展

近年來(lái)，隨著檢測(cè)分離與分析技術(shù)的發(fā)展及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的廣泛應(yīng)用，研究者在植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的檢測(cè)技術(shù)方面做了大量的工作，并建立了許多檢測(cè)方法。目前，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的測(cè)定方法大致分為以下4類(lèi)：①通過(guò)測(cè)定作用于植株或離體器官產(chǎn)生的生理生化效應(yīng)強(qiáng)度推算目標(biāo)物含量的生物鑒定法；②以酶聯(lián)免疫吸附法為代表的免疫測(cè)定法；③以原子光譜法和分子光譜法為代表的光譜測(cè)定法；④以氣相色譜法(GC)、液相色譜法(LC)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)為代表的色譜法。

2.1 生物鑒定法

生物鑒定法是利用植株對(duì)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑產(chǎn)生的特殊生理生化效應(yīng)強(qiáng)度來(lái)推算植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度的方法，是早期植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑測(cè)定的常用方法。武振亮等[10]利用浸漬法處理油菜種子，篩選出10種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，選用標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)質(zhì)量濃度為10 μg/mL，保證了高活性化合物的檢出和較低活性化合物不被漏篩；Han等[11]利用生物測(cè)定法進(jìn)行試驗(yàn)，在脫落酸結(jié)構(gòu)中引入S官能團(tuán)或新的碳鏈后，脫落酸的性能有較大的改變，對(duì)幼苗的抑制作用大幅降低，但光穩(wěn)定性提高了至少3倍。生物鑒定法操作簡(jiǎn)便，對(duì)儀器要求低，在測(cè)定時(shí)干擾物較多，常用于植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的篩選和鑒定[12]。

2.2 免疫測(cè)定法

免疫測(cè)定法以放射免疫法(RIA)和酶聯(lián)免疫法(ELISA)為代表，是以抗體作為分析試劑，基于抗原決定簇和抗體超變區(qū)結(jié)構(gòu)互補(bǔ)性與親和性，對(duì)待測(cè)物進(jìn)行定性或定量分析的檢測(cè)方法。張良等[13]利用實(shí)驗(yàn)室制備的對(duì)烯效唑有特異性親和力的多克隆抗體，提出了烯效唑酶聯(lián)免疫吸附分析方法，樣品前處理無(wú)需凈化，測(cè)定效率高、成本低，采用該方法測(cè)定蘋(píng)果中的烯效唑，加標(biāo)回收率為80%～90%。Liu等[14]利用多效唑抗原與牛血清白蛋白結(jié)合產(chǎn)生的多克隆抗體，開(kāi)發(fā)了一種快速、超靈敏的多效唑熒光免疫分析法，將其用于環(huán)境水和土壤樣品中多效唑的檢測(cè)，選擇性高，加標(biāo)回收率為80.2%～104.7%。免疫測(cè)定法適合對(duì)大批量樣品進(jìn)行檢測(cè)，相比于生物鑒定法，靈敏度顯著提高，但抗體的制備較復(fù)雜，在檢測(cè)時(shí)結(jié)構(gòu)相似的干擾化合物較多，且同時(shí)分析多組分難度極大。

2.3 光譜測(cè)定法

光譜測(cè)定法分為原子光譜法和分子光譜法，是通過(guò)能源產(chǎn)生能量、能量與被測(cè)物質(zhì)相互作用及產(chǎn)生被檢測(cè)信號(hào)等3個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析的方法。米娟等[15]建立了固相萃取-流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光法測(cè)定吲哚乙酸的含量，測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.6%，方法的檢出限為2.8×10-9g/mL。徐文婷等[16]以同步-導(dǎo)數(shù)固體基質(zhì)室溫磷光光譜技術(shù)克服了發(fā)射光譜多組分分析重疊嚴(yán)重的問(wèn)題，有效分離了相互重疊的磷光峰，并對(duì)蔬菜樣品中α-萘乙酸和6-芐氨基嘌呤進(jìn)行了定量可行性試驗(yàn)。光譜法靈敏度具有一定優(yōu)勢(shì)，但專(zhuān)一性較差，多用于植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的定性和結(jié)構(gòu)鑒定研究，實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中較少用于定量分析，與其他檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合是光譜法檢測(cè)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的趨勢(shì)。

2.4 色譜法

色譜法是利用不同目標(biāo)物組分在固定相和流動(dòng)相中的選擇性分配，使各組分在移動(dòng)過(guò)程中于兩相間反復(fù)受到溶解、吸附、解吸或其他作用影響而得到分離的分析方法。近年來(lái)色譜技術(shù)的飛速發(fā)展使其在植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

2.4.1 氣相色譜法

氣相色譜法以氣體為流動(dòng)相，適用于檢測(cè)易氣化且熱穩(wěn)定性好的目標(biāo)物，具有分析速度快、靈敏度高、專(zhuān)一性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可用于多種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的測(cè)定。氣相色譜儀可配多種檢測(cè)器，其中氫火焰離子化檢測(cè)器(FID)、熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)和電子捕獲檢測(cè)器(ECD)等應(yīng)用較廣泛。多效唑、烯效唑、胺鮮酯等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在有火焰能源的條件下，高溫下容易產(chǎn)生化學(xué)電離，分析此類(lèi)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑通常選用FID，F(xiàn)ID具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn)。Bhattacherjee等[17]建立了一種利用ECD測(cè)定土壤中多效唑含量的方法，該方法可檢測(cè)的最低質(zhì)量濃度為1×10-4mg/kg。

氣相色譜法要求被分析物具有較低的極性和氣化溫度，因此部分植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑需要經(jīng)過(guò)衍生化處理生成易揮發(fā)的衍生物后才能進(jìn)行氣相色譜分析，衍生化過(guò)程煩瑣，且不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑需用不同的衍生方法，樣品前處理的工作量大，增大了檢測(cè)難度。

2.4.2 液相色譜法

液相色譜法以液體為流動(dòng)相，室溫條件下即可實(shí)現(xiàn)有效分離，其在分析相對(duì)分子質(zhì)量較大、沸點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性好的目標(biāo)物時(shí)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，且流動(dòng)相的多樣性顯著提高了分離的選擇性。液相色譜儀通常配備的檢測(cè)器包括紫外檢測(cè)器、二極管陣列檢測(cè)器、熒光檢測(cè)器、示差折光檢測(cè)器和電化學(xué)檢測(cè)器等。由于絕大多數(shù)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在紫外區(qū)都有特定的吸收波長(zhǎng)，二極管陣列檢測(cè)器在同一時(shí)間可同時(shí)檢測(cè)透過(guò)樣品的所有波長(zhǎng)紫外光，能同時(shí)測(cè)定提取液中的多種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，因此二極管陣列檢測(cè)器在植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的液相色譜法檢測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用性較廣。Li等[18]建立了一種基于柱前熒光標(biāo)記的高效液相色譜法，該方法中吲哚乙酸、吲哚丁酸、赤霉酸等7種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的檢出限為0.34～0.74 ng/mL。Hu等[19]建立了卷心菜和土壤中雙酰肼類(lèi)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的高效液相色譜法，該方法利用固相萃取柱凈化樣品，二極管陣列檢測(cè)器采集數(shù)據(jù)，樣品加標(biāo)回收率為96.6%～107.0%，定量限為0.1 mg/kg。但液相色譜法分析同分異構(gòu)體或結(jié)構(gòu)接近的化合物時(shí)難度較大，為避免假陽(yáng)性的檢測(cè)結(jié)果，必要時(shí)應(yīng)對(duì)陽(yáng)性樣品進(jìn)一步確認(rèn)。

2.4.3 色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法

液相色譜或氣相色譜與質(zhì)譜的聯(lián)用技術(shù)可有效提高檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度，是植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑測(cè)定技術(shù)的發(fā)展新趨勢(shì)[20-26]。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法的原理是利用色譜技術(shù)將待測(cè)組分與干擾基質(zhì)進(jìn)行分離，然后利用質(zhì)譜技術(shù)將待測(cè)組分離子化，不同質(zhì)荷比的離子因在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡不同而被分開(kāi)，進(jìn)而得到待測(cè)物的質(zhì)譜圖和結(jié)構(gòu)信息。色譜與質(zhì)譜聯(lián)用是將色譜的強(qiáng)分離能力和質(zhì)譜的高鑒別能力相結(jié)合，常采用多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式分析復(fù)雜基體中的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，只采集特定母離子產(chǎn)生的子離子，具有檢測(cè)準(zhǔn)確度高、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)，適于分離親水性強(qiáng)、熱不穩(wěn)定的目標(biāo)物，是目前分析微量植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的首選。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法可以減少氣相檢測(cè)中的前處理衍生化過(guò)程，簡(jiǎn)化樣品處理過(guò)程，節(jié)省樣品準(zhǔn)備時(shí)間；另外，色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)對(duì)多種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的同時(shí)檢測(cè)，縮短了分析時(shí)間，提高了檢測(cè)效率。

2006年Royer等[27]建立了一種測(cè)定飲用水及地表水中乙烯利殘留量的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法，樣品經(jīng)固相萃取柱凈化后進(jìn)行了烷基化反應(yīng)，方法的定量限為0.1 μg/L，檢出限為0.03 μg/L。Lu等[28]首次將花粉作為固相萃取吸附劑，有效提取了水果和蔬菜中的16種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，利用超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對(duì)待測(cè)物進(jìn)行了準(zhǔn)確定量，樣品的加標(biāo)回收率為80%～120%，測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于15%。Qin等[29]成功開(kāi)發(fā)出了一種同時(shí)測(cè)定豆芽中5種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(吲哚-3-乙酸、萘乙酸、吲哚丁酸、2,4-二氯苯氧乙酸、4-氯苯氧乙酸)的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法，利用甲醇-三氟化硼體系作為衍生化試劑，在70 ℃條件下衍生反應(yīng)30 min，5種待測(cè)物在19 min內(nèi)實(shí)現(xiàn)了完全分離。

目前基質(zhì)效應(yīng)在色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法中的影響已逐漸引起人們的重視?；|(zhì)效應(yīng)是指樣品中的共提取物(內(nèi)源性雜質(zhì))或前處理過(guò)程中引入的一些雜質(zhì)，對(duì)檢測(cè)過(guò)程有顯著的干擾。建立基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線是目前解決基質(zhì)效應(yīng)的主要方法，選擇某種空白基質(zhì)樣品，按照樣品前處理過(guò)程處理后獲得提取液，然后用提取液配制基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液。

3 結(jié)語(yǔ)

在植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的檢測(cè)方法中，色譜法是重要的檢測(cè)手段；對(duì)于痕量植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的檢測(cè)，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法仍是重要發(fā)展方向；大多數(shù)常用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑均可采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定，且液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法具有較高的靈敏度、選擇性和極高的檢測(cè)效率。

目前，國(guó)內(nèi)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑檢測(cè)技術(shù)正處于發(fā)展階段，隨著色譜技術(shù)、光譜技術(shù)、質(zhì)譜技術(shù)的快速更新，多種分析技術(shù)聯(lián)用將成為檢測(cè)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的重要發(fā)展方向；可集合不同技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，縮短檢測(cè)時(shí)間，提高檢測(cè)靈敏度；在質(zhì)譜分析方面，可結(jié)合不同質(zhì)量分析器的優(yōu)勢(shì)，將不同的質(zhì)量分析器聯(lián)用以達(dá)到更好的檢測(cè)效果，建立高靈敏、高精確、多組分的高效檢測(cè)技術(shù)，為科學(xué)指導(dǎo)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的使用和相關(guān)法規(guī)的制定提供技術(shù)依據(jù)。