蘋(píng)果中農(nóng)藥殘留檢測(cè)不同前處理技術(shù)的比較

王 璐 張 健 袁嘉瑋 田時(shí)敏 張鵬飛 王愛(ài)玲 梁哲軍

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所，運(yùn)城 044000）

自農(nóng)藥被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以來(lái)，為保障糧食供應(yīng)發(fā)揮了重要的作用。隨著農(nóng)藥登記制度不斷完善，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提高，我國(guó)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入較成熟的發(fā)展階段，但農(nóng)藥不合理使用導(dǎo)致的藥物殘留問(wèn)題已成為制約現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要原因。我國(guó)是蘋(píng)果種植和消費(fèi)大國(guó)，隨著蘋(píng)果種植面積的增加和種植方式的改變，為應(yīng)對(duì)逐漸加重的病蟲(chóng)害，超劑量施用高毒、高殘留農(nóng)藥屢見(jiàn)報(bào)道[1]。殘留的農(nóng)藥進(jìn)入生態(tài)環(huán)境中隨著遷移、降解造成環(huán)境污染等負(fù)面影響，而長(zhǎng)期食用農(nóng)藥殘留超標(biāo)的蘋(píng)果，會(huì)導(dǎo)致人體免疫力下降，引發(fā)急慢性中毒，其代謝產(chǎn)物、降解物通過(guò)細(xì)胞介導(dǎo)對(duì)人體具有致癌性，嚴(yán)重威脅人類身體健康[2]。

因此，在合理使用農(nóng)藥的同時(shí)，通過(guò)檢測(cè)農(nóng)藥殘留來(lái)判別農(nóng)作物安全與否必不可少。其中，氣相色譜法是農(nóng)藥殘留檢測(cè)中較為常用的方法，而前處理技術(shù)是氣相色譜分析測(cè)定中必不可少的一部分。目前前處理技術(shù)具有便捷、環(huán)保、節(jié)省試劑等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有著制約檢測(cè)效率、準(zhǔn)確度不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，所以明確各種前處理技術(shù)的原理及優(yōu)缺點(diǎn)，不但對(duì)選擇合適的前處理技術(shù)非常重要，而且對(duì)下一步相關(guān)技術(shù)的改進(jìn)創(chuàng)新具有一定的指導(dǎo)意義。

1 氣相色譜法（GC）及前處理技術(shù)的特點(diǎn)

氣相色譜法(GC)對(duì)分析樣品的要求較高，氣體、液體或固體樣本采集后大多必須經(jīng)過(guò)一定的前處理以后才能進(jìn)行相關(guān)的分析測(cè)定[3]。農(nóng)藥殘留量分析屬于痕量分析，需要提高檢測(cè)方法的靈敏度，適合的樣品前處理技術(shù)不僅可以減小對(duì)色譜柱和檢測(cè)器的污染，而且直接關(guān)系到檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確度[4]。不合適的前處理技術(shù)不但無(wú)法有效去除基質(zhì)干擾，還會(huì)造成儀器的損耗。所以分析工作者也一直致力于省時(shí)、節(jié)省溶劑、環(huán)保、微型化和自動(dòng)化的樣品前處理技術(shù)的研究[5]。

2 氣相色譜法檢測(cè)蘋(píng)果中農(nóng)藥殘留前處理技術(shù)的應(yīng)用

2.1 固相萃?。⊿PE）

SPE是由液固萃取和柱液相色譜技術(shù)相結(jié)合發(fā)展而來(lái)的，通過(guò)吸附、離子交換等方法將被測(cè)物質(zhì)保留在固相萃取材料上，再選用適當(dāng)強(qiáng)度溶劑沖去雜質(zhì)，少量溶劑將被測(cè)物質(zhì)洗脫下來(lái)，實(shí)現(xiàn)了被測(cè)物質(zhì)的分離凈化和富集濃縮，SPE技術(shù)操作簡(jiǎn)單省力，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化批量處理及與其它分析儀器聯(lián)用[3,6]。

SPE前處理一般多使用乙腈、丙酮等提取，然后用固相萃取柱凈化，固相萃取的材料填充在萃取小柱中[7]，目前有活性炭SPE小柱、Al2O3SPE小柱、弗羅里硅土SPE小柱、GCB/NH2SPE小柱等，其中弗羅里硅土SPE小柱因價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)便、凈化時(shí)間短、穩(wěn)定性及重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)使用較為廣泛[8]。曲栗等[9]在測(cè)定蘋(píng)果等11種食品中的擬除蟲(chóng)菊酯類殘留中使用丙酮和正己烷混合提取，提取溶液后顏色較深，采用了去色效果較好的活性炭小柱進(jìn)行凈化，更好地實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)物和色素的分離及凈化。

2.2 固相微萃?。⊿PME）

SPME是集取樣、萃取、預(yù)濃縮為一體的綠色無(wú)溶劑萃取技術(shù)，以固相萃取為基礎(chǔ)，可活體取樣，無(wú)需溶劑，能在分析系統(tǒng)直接脫附，排除了需要柱填充物和使用有機(jī)溶劑進(jìn)行解吸的缺點(diǎn)[10-11]。固相微萃取工作流程分為萃取過(guò)程和解吸過(guò)程，將覆有萃取材料的涂層纖維插入樣品中，讓其在被測(cè)物質(zhì)中進(jìn)行吸附和反應(yīng)，然后熱解吸涂層纖維上吸附的物質(zhì)，后導(dǎo)入色譜柱，完成提取分離和濃縮[12]。萃取涂層起著十分重要的作用，涂層的極性、厚度、耐溶劑性等特性對(duì)被測(cè)物質(zhì)的富集與分析有很大影響，在提高靈敏度方面也具有決定性作用[6,13]。

虞游毅等[14]在測(cè)定中選用了65 μm聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯（PDMS/DVB）等4種涂層萃取纖維頭，優(yōu)化萃取頭、萃取溫度、萃取時(shí)間等條件，結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明在65 μm PDMS/DVB萃取頭，50℃下萃取50 min等條件下4種有機(jī)氯農(nóng)藥呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，回收率為83.3%～93.4%。該方法在滿足檢測(cè)要求的同時(shí)，減少有機(jī)溶劑的使用，簡(jiǎn)化縮短了操作步驟和時(shí)間，拓展了SPME技術(shù)的應(yīng)用范圍。

2.3 分散固相萃取（DSPE）及QuEChERS法

DSPE即吸附劑在樣品溶液中分散，通過(guò)增加樣品和吸附劑的接觸面，兩者相互作用不斷加劇，去除萃取液中的干擾物質(zhì)達(dá)到凈化目的，當(dāng)前與該方法結(jié)合應(yīng)用最廣泛的是QuEChERS方法[15-17]。QuEChERS法利用吸附劑填料與基質(zhì)中雜質(zhì)的相互作用，從而達(dá)到凈化的目的[18]。

QuEChERS法操作過(guò)程樣品使用乙腈提取，然后鹽析離心分層，最后依據(jù)分散固相萃取原理進(jìn)行萃取凈化[19]。常用吸附劑有N-丙基乙二胺（PSA）、C18和石墨化碳黑（GCB），其中 PSA具有極強(qiáng)的離子交換能力，吸附脂肪酸、糖類等干擾物效果好；C18對(duì)脂類等干擾物能有效去除；GCB由于特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以吸附色素、甾醇等干擾物[20]。近年來(lái)研究者也不斷在QuEChERS法的提取溶劑、分散固相萃取中吸附劑的選擇等方面進(jìn)行改進(jìn)[21]。

徐國(guó)鋒等[22]在測(cè)定蘋(píng)果中有機(jī)磷農(nóng)藥中樣品用乙腈提取，經(jīng)氯化鈉鹽析，C18填料和無(wú)水硫酸鎂分散固相萃取凈化，結(jié)合氣相色譜FPD檢測(cè)器檢測(cè)，不同加標(biāo)水平下31種有機(jī)磷農(nóng)藥的回收率為81.7%～120.7%。氯化鈉可以更好地調(diào)節(jié)極性、減少極性雜質(zhì)的干擾；而MgSO4的主要作用是吸附樣品中多余的水分[23]。陳姣姣等[24]研究發(fā)現(xiàn)，在以往的檢測(cè)中固相萃取柱凈化的方法溶劑消耗大，處理步驟較為繁瑣，故在檢測(cè)中采用GCB凈化吸附，改進(jìn)的QuEChERS前處理方法能夠提高檢測(cè)效率，且溶劑用量少，檢測(cè)的準(zhǔn)確度和精密度等符合要求，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值高。

2.4 加速溶劑萃取(ASE)

ASE是在提高溫度 (50～200℃)和壓力(10.3～20.6 MPa)條件下，將未及臨界點(diǎn)的液體作為萃取溶劑，增強(qiáng)溶劑的溶解能力和溶質(zhì)擴(kuò)散效率，從而提高有機(jī)溶劑對(duì)固體或半固體樣品的萃取效率的一種萃取方法。ASE萃取的整個(gè)操作處于密閉系統(tǒng)，減少溶劑揮發(fā)對(duì)環(huán)境的污染，與環(huán)境的相容性好。高萃取量、自動(dòng)化和低溶劑消耗使得ASE成為最具潛力、選擇性強(qiáng)的萃取技術(shù)[25-27]。

歐陽(yáng)運(yùn)富等[28]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)二氯甲烷-丙酮加速溶劑提取，活性炭柱-氨基柱串聯(lián)凈化，樣品在3個(gè)添加水平下的回收率為70.5%～107.5%，萃取過(guò)程省時(shí)、省試劑，定量更容易且提取效果好。

2.5 凝膠滲透色譜(GPC)

GPC是根據(jù)溶質(zhì)分子的大小、洗脫量取決于物理參數(shù)的差異、與樣品無(wú)關(guān)的特點(diǎn)而進(jìn)行分離的技術(shù)，通過(guò)多孔性凝膠固定相，樣品中的大分子先洗脫出，隨后洗脫出小分子。具有對(duì)流動(dòng)相的要求低，相對(duì)穩(wěn)定、分析速度快、重現(xiàn)性高、回收率高等優(yōu)點(diǎn)[29]。

封利會(huì)等[30]采用QuEChERS方法和在線凝膠滲透色譜對(duì)樣品進(jìn)行前處理，結(jié)合氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜進(jìn)行測(cè)定，提高了分析速度，各環(huán)節(jié)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。同樣Dasheng Lu等[31]在測(cè)定蘋(píng)果等45種果蔬中農(nóng)藥殘留時(shí)，用改進(jìn)的QuEChERS方法提取樣品，通過(guò)在線凝膠滲透色譜-氣相色譜-質(zhì)譜儀進(jìn)行分析樣品中的目標(biāo)農(nóng)藥，結(jié)果表明GPC能夠有效去除基質(zhì)干擾，提高了靈敏度、回收率。

2.6 超聲波萃取(UE)

UE是基于超聲波的特殊物理性質(zhì)，利用超聲過(guò)程中產(chǎn)生的快速機(jī)械振動(dòng)波來(lái)減小目標(biāo)萃取物與樣品基體之間的作用力[32]。超聲波能對(duì)基質(zhì)表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效破壞，加速待測(cè)物在提取液中的溶解，植物細(xì)胞內(nèi)的有效成分得以釋放，直接進(jìn)入溶劑并充分混合，從而提高目標(biāo)產(chǎn)物的得率，提高萃取效率[33-35]。

趙紅艷等[36]在檢測(cè)分析中樣品經(jīng)超聲波提取10 min，以3 000 r/min離心5 min，采用凝膠滲透色譜凈化后結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測(cè)，加標(biāo)回收率70.2%～105.7%。表明使用超聲波萃取不但提高了萃取效率，而且操作更簡(jiǎn)便，檢出率更高。

針對(duì)測(cè)定蘋(píng)果農(nóng)藥殘留中實(shí)驗(yàn)條件和檢測(cè)樣品的不同，樣品前處理技術(shù)也各有特點(diǎn)，表1對(duì)常用的幾種前處理技術(shù)進(jìn)行了差異性比較，以便于更好的根據(jù)待檢驗(yàn)樣品的種類、數(shù)據(jù)分析、檢測(cè)儀器等實(shí)際情況，選擇合適的前處理技術(shù)應(yīng)用于蘋(píng)果農(nóng)藥殘留的檢測(cè)。

表1 氣相色譜法檢測(cè)蘋(píng)果中農(nóng)藥殘留不同前處理技術(shù)的比較

2.7 其它前處理技術(shù)

超臨界流體提取(SFE)、攪拌棒吸附萃取技術(shù)（SBSE）、微波輔助萃取法（MAE）等技術(shù)，當(dāng)前也較多的應(yīng)用在蘋(píng)果農(nóng)藥殘留日常檢測(cè)中。成本過(guò)高、樣品處理步驟復(fù)雜、易損失、回收率低、精密度不理想等缺點(diǎn)依然是目前前處理及氣相色譜技術(shù)亟待攻克的問(wèn)題[39-40]。

3 展望

在食品安全問(wèn)題備受重視的今天，需要檢測(cè)的對(duì)象也愈發(fā)的多元與復(fù)雜，農(nóng)藥殘留檢測(cè)也面臨著更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)前處理及氣相色譜技術(shù)的發(fā)展提出了更高的要求。為加強(qiáng)蘋(píng)果農(nóng)藥殘留分析，制訂蘋(píng)果中農(nóng)藥殘留限量標(biāo)準(zhǔn)，完善農(nóng)藥污染的控制措施，建立完備的適合國(guó)情的農(nóng)藥殘留系數(shù)提供一定的數(shù)據(jù)支撐。越來(lái)越多的工作者投入到前處理和氣相色譜技術(shù)的研究中，改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，降低人為因素干擾造成的誤差，不斷提升和發(fā)展農(nóng)藥多殘留分析技術(shù)，促進(jìn)國(guó)內(nèi)檢測(cè)儀器的改進(jìn)與研發(fā)，使我國(guó)在蘋(píng)果樣品的采集、提取、凈化和富集等方面的差距與國(guó)外逐漸減小具有重要意義。高效、環(huán)保、誤差小、高通量、自動(dòng)化痕量檢測(cè)等手段也必將成為主流手段在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中得到更廣泛的應(yīng)用，并將促進(jìn)蘋(píng)果果品評(píng)價(jià)體系的完善、蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展、商業(yè)化發(fā)展，消除貿(mào)易壁壘。