淺析果蔬中農(nóng)藥殘留現(xiàn)狀及檢測技術發(fā)展

黃高柳

(長沙市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測中心，湖南 長沙 410003)

引言

農(nóng)藥殘留檢測是一項復雜的工作，是對測量對象進行化學分析從而獲得定量的指標，為應對品類繁多的農(nóng)藥，常規(guī)的分析方法分為快速檢測技術和儀器分析法，本文對這2種方法現(xiàn)有技術手段進行闡釋，立足我國農(nóng)藥殘留基本現(xiàn)狀，為大眾明晰相關檢測技術的發(fā)展。

1 果蔬農(nóng)藥殘留基本現(xiàn)狀

當前我國果蔬行業(yè)在種植過程中常使用殺蟲劑、殺菌劑、除草劑等化學制劑，其中殺蟲劑占比72%、殺菌劑占比11%、除草劑占比15%左右[1]。果蔬中的農(nóng)藥多為以有機氯、有機磷等化學成分為主的有機物，也有含砷、硫、鉛、銅等重金屬元素的無機物，這些農(nóng)藥殘留物質(zhì)進入人體后會迅速被血液吸收，對大腦神經(jīng)元、人體免疫機能構成損害，部分有害物質(zhì)還有可能誘發(fā)器官病變、癌變，嚴重影響人體健康，并且對于生態(tài)環(huán)境構成破壞與威脅。針對農(nóng)藥殘留的空間分布特征進行分析可知，有機氯農(nóng)藥為我國南方城市土壤殘留的主要農(nóng)藥類型，此類化學污染物使用后消失緩慢，具有較強的脂溶性和毒性，有些有機氯農(nóng)藥，如六六六、滴滴涕等，甚至能夠以水分、土壤和空氣為介質(zhì)，依托食物鏈進入生物體內(nèi)，對于人體健康及生態(tài)環(huán)境構成嚴重威脅。

我國作為農(nóng)業(yè)大國和人口大國，長期以來食品安全問題受到社會各界的廣泛關注。國家對于農(nóng)藥殘留檢測工作給予高度重視，于2009年7月20日起實施《食品安全法》，在2019年10月11日完成《中華人民共和國食品安全法實施條例》的修訂發(fā)布，積極探索擴大HACCP實施范圍的具體實踐路徑，并且引入氣相色譜法、液相色譜法、質(zhì)譜聯(lián)用法等多種檢測技術手段，推動農(nóng)藥殘留標準體系的建設，為我國食品安全體系的完善創(chuàng)設良好基礎。

為響應國家號召與要求，近年來農(nóng)業(yè)檢測機構持續(xù)加強技術攻關，不同地區(qū)農(nóng)業(yè)理化實驗室的建設數(shù)量逐年增加，綜合運用如明確檢測方法步驟、控制樣品制備細度、加強儀器設備維護管理、防范器皿用具交叉污染、確立空白檢測值、重視檢測結(jié)果計算等手段，并開發(fā)出分散固相萃取(QuEChERS)前處理結(jié)合氣、液質(zhì)三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜檢測等多種先進技術，可針對不同復雜基質(zhì)進行檢測，具備較強的發(fā)展?jié)摿?，極大推進了農(nóng)業(yè)檢驗檢測體系的完善建設[2]。

當前我國農(nóng)藥殘留分析領域已不斷涌現(xiàn)出各種新設備和新技術，如張建剛等學者采用溫和氧化石墨烯做基質(zhì)，檢測了阿克泰、高效氯氰菊酯、殘殺威、吡蟲啉、猛殺威與樂果6種農(nóng)藥，能有效解決農(nóng)藥小分子測定時基質(zhì)的干擾問題[3]。此外，伴隨串聯(lián)質(zhì)譜技術的持續(xù)應用與推廣，其靈敏度、選擇性、抗干擾能力都將得到進一步優(yōu)化，有條件的實驗室已將飛行時間質(zhì)譜(TOF-MS)和傅里葉變換質(zhì)譜(FT-MS)等高分辨質(zhì)譜應用于果蔬農(nóng)藥的全方位掃描檢測領域，增強了篩查與定性分析能力，為我國農(nóng)藥殘留檢測技術的發(fā)展與標準體系的建設創(chuàng)設良好發(fā)展前景。

2 幾種常用快速檢測技術與應用

2.1 酶抑制技術

農(nóng)藥殘留快速檢測技術在果蔬領域的應用中比較成熟的有酶抑制技術，主要原理是利用有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥可特異性地抑制乙酰膽堿酯酶的活性，而該酶正好存在于昆蟲的中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)，影響正常神經(jīng)傳導，以達到病蟲害消除的目的，所以通過對昆蟲受抑制程度進行判斷可以達到檢測農(nóng)藥殘留含量的目的。農(nóng)業(yè)種植過程中普遍使用的農(nóng)藥都屬于有機磷農(nóng)藥，而酶抑制技術可以有效對殘留的有機磷農(nóng)藥進行檢測，不同酶檢驗呈現(xiàn)的效果不一樣。如，當使用取自動物的膽堿酯酶對有機磷農(nóng)藥進行檢測，會生產(chǎn)黃色的產(chǎn)物；使用植物中提取的酯酶與有機磷農(nóng)藥反應后，會顯現(xiàn)出紫紅色。這2種酯酶都可以快速檢測出果蔬農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留物，其中植物酯酶的來源廣、成本低廉，因此運用更加廣泛[4]。但目前應用該方法的場景只能局限于有機磷與氨基甲酸酯類農(nóng)藥的檢測，并且對于辨認結(jié)果這個環(huán)節(jié)來說，顯色劑尤為重要，而該方法顯色劑方面的缺陷使得結(jié)果可能較難辨認。

2.2 生物傳感器技術

生物傳感器技術利用生物敏感元件對特定物質(zhì)產(chǎn)生可逆反應，通過pH檢測即可檢測出相關化學信號，實現(xiàn)對果蔬樣品中農(nóng)藥殘留情況的判斷[5]。如，發(fā)光菌檢測技術的主要原理是基于果蔬內(nèi)外部不同的結(jié)構特性在不同光線下產(chǎn)生不同的吸收與反射效果，而農(nóng)藥殘留會在一定程度上影響其對光的吸收與反射，由此就可以對果蔬農(nóng)藥殘留情況進行判斷。當發(fā)光菌在受到農(nóng)藥影響后，其發(fā)光程度將發(fā)生變化。再如，家蠅在接觸到農(nóng)藥后會發(fā)生死亡，所以利用家蠅檢測可以通過觀察家蠅成活率來判定農(nóng)藥殘留情況[6]。目前，生物傳感器法最大的問題仍然是穩(wěn)定性、精確度和可信度，并且在研制過程中也有諸多難點，但其能大大提高檢測靈敏度，縮短檢測時間，而且價格低、體積小、可選性強，可應用于連續(xù)監(jiān)測和分析的情況，在果蔬農(nóng)藥殘留快速檢測分析中具有廣闊的應用前景。

2.3 化學速測法

果蔬中農(nóng)藥殘留化學速測法主要依賴于有機磷農(nóng)藥的氧化還原特性，把離子催化劑和有機磷農(nóng)藥進行結(jié)合，通過這兩者產(chǎn)生的化學反應，使其水解為醇與磷酸，水解產(chǎn)物與檢測劑作用變色，農(nóng)藥殘留含量就可以依據(jù)檢測劑顏色變化情況來實施最終的判斷。由于氧化還原反應具有穩(wěn)定的優(yōu)越性能，使得酶抑制檢測技術中存在的假陽性和不易保存等弊端被規(guī)避。除此之外，該檢測技術還具有成本低廉、操作簡便、檢測時間短等優(yōu)點。但是其適用范圍仍具一定局限性，目前可檢測的農(nóng)藥類型只有有機磷類農(nóng)藥，且易受還原性物質(zhì)的干擾，所以其在應用領域并不能夠被廣泛推廣。

3 實驗室常用儀器分析法與應用

3.1 氣相色譜法

目前氣相色譜法是測定蔬菜水果農(nóng)藥殘留量比較有效的方法，經(jīng)過近70a的發(fā)展，技術手段比較成熟，被廣泛應用于石化、環(huán)境、食品、醫(yī)藥、聚合物等分析研究中[7]。氣相色譜法是用氣體作為流動相的色層分離分析方法，主要原理是利用混合物中各組分的沸點、極性及吸附和脫附性質(zhì)的差異來實現(xiàn)物質(zhì)的有效分離，進入檢測器后，檢測器就能將樣品組分轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺涗泝x將會按照時間順序記錄并放大這些信號，形成氣相色譜圖，依據(jù)色譜峰的記錄時間和大小來取得各組分的定性與定量分析結(jié)果。

該法的適用范圍廣，具有分離效率高、檢測速度快、靈敏度高等特點。在符合儀器的使用條件下，只要可氣化而不分解的物質(zhì)都可用氣相色譜法分析，對于部分熱不穩(wěn)定或難以氣化的物質(zhì)，通過衍生的方法，也可用氣相色譜法測定[8]。但是，這種方法不能直接定性，要比對標準品，在進行樣品分析時根據(jù)檢測器的特性，也往往要把農(nóng)藥按不同的品類分開檢測，如有機磷和有機氯類需要分別用到火焰光度檢測器(FPD)以及電子捕獲檢測器(ECD)，因此進行樣品的處理也需要兩套不同的方案，對于操作人員的要求也較高。

3.2 液相色譜法

液相色譜法是以液體作為流動相，其分離機理是借助不同的物質(zhì)對固定相和流動相間的親和力存在著較大差異的特點，并且在色譜柱中流出的時間也各不相同，這樣便可以分離不同類型的物質(zhì)。為了確定分離效果和對分離物質(zhì)含量進行定量分析，HPLC對檢測器有一定要求，如具備靈敏度高、檢測限低、對待測組分敏感、選擇性高等，最基本的就是紫外-可見光吸收檢測器，其應用最早、最廣泛，實質(zhì)上就是一種簡單的分光光度計。其次是二極管陣列檢測器，與傳統(tǒng)紫外檢測器相比，其可以實現(xiàn)全波長范圍內(nèi)確定所有峰的最大吸收波長，得到保留時間-波長-吸光度的三維譜圖。另外常見的還有熒光檢測器，其最大的特點是靈敏度高，是紫外的10～1000倍以上，選擇性強、干擾少，但適用性差，僅能用于少數(shù)發(fā)射熒光的物質(zhì)。為了能夠進一步提升檢測組分的鑒定能力，液相色譜技術一般與質(zhì)譜聯(lián)合使用，此種方式具有良好的穩(wěn)定性，檢測效率高，具備高通量、高精度的特點，在化工、醫(yī)藥、食品、生物等各個領域的應用有著重要的地位，但價格也比較昂貴。

3.3 質(zhì)譜聯(lián)用法

考慮到色譜法分離效率高，但定性能力差，質(zhì)譜技術鑒別能力高、抗干擾能力強，將2種技術串聯(lián)使用可優(yōu)化檢測效果，因此質(zhì)譜聯(lián)用法應運而生，且被廣泛應用于農(nóng)藥及代謝物多殘留檢測等領域[9]。該法能夠滿足多殘留物同時定性定量分析的需求，一般只需1次提取和1次檢測，極大縮減了檢測時間[10]。其主要工作過程是化合物經(jīng)色譜分離進入質(zhì)譜，經(jīng)離子源將樣品從分子狀態(tài)轉(zhuǎn)變成離子，而后通過質(zhì)量分析器(四級桿)識別特定的離子質(zhì)荷比m/z，通過檢測器將離子信號轉(zhuǎn)換成電流信號，再由數(shù)據(jù)處理軟件將電流信號轉(zhuǎn)換成色譜/質(zhì)譜圖[11]。此過程必須在良好的真空狀態(tài)下進行，真空系統(tǒng)提供無碰撞的離子軌道，足夠的平均自由程，減少離子-分子反應，從而減少背景干擾，保證靈敏度。尤其是近幾年，QuEChERS前處理結(jié)合色譜-質(zhì)譜進行多農(nóng)殘檢測逐漸成為發(fā)展趨勢，其具備方法快速、簡便、成本低、安全等特點，但復雜樣品經(jīng)過處理后，大量基質(zhì)干擾還是不能保證被有效去除，基于這一點，選擇合適類型的質(zhì)譜儀、可靠的分析方法以及目標化合物參數(shù)的優(yōu)化成為農(nóng)殘分析特別是復雜基質(zhì)中農(nóng)殘分析成功的關鍵。同時，為應對不同基質(zhì)會引入不同的干擾，在分析多基質(zhì)農(nóng)殘時，需要針對不同的干擾選擇合適的離子對，以提高定性以及定量結(jié)果的準確性。

4 結(jié)束語

總體來看，當前科學技術發(fā)展與食品安全管理體系的建設，促使農(nóng)藥殘留技術分析領域的各種新技術、新設備得到不斷完善與更新。未來串聯(lián)質(zhì)譜技術的應用范圍還將進一步拓寬，加之色譜質(zhì)聯(lián)用儀器、前處理設備的配套開發(fā)，能夠進一步提升實驗室儀器分析法的篩查與定性分析能力，為農(nóng)藥殘留檢測技術的研究與應用拓寬發(fā)展前景。