氣相色譜法對(duì)果蔬農(nóng)殘檢測(cè)前處理的影響分析

隨著人們對(duì)食品安全問題的重視，果蔬中農(nóng)藥殘留檢測(cè)成為保障消費(fèi)者健康的重要環(huán)節(jié)。氣相色譜法因靈敏度高、分離效率好、重現(xiàn)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為果蔬農(nóng)殘檢測(cè)的主要技術(shù)。然而，由于果蔬基質(zhì)復(fù)雜、農(nóng)藥種類繁多，檢測(cè)的前處理環(huán)節(jié)會(huì)影響最終結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，系統(tǒng)研究氣相色譜法對(duì)果蔬農(nóng)殘檢測(cè)前處理的影響機(jī)制及優(yōu)化策略，對(duì)提高檢測(cè)效率和準(zhǔn)確度具有重要的理論和實(shí)踐意義。

一、氣相色譜法概述

氣相色譜法是基于待測(cè)物組分在固定相和流動(dòng)相中分配系數(shù)不同而被分離的一種分析方法。果蔬中的有機(jī)農(nóng)藥殘留物具有不同的極性和沸點(diǎn)，在氣化后攜帶氣體的作用下，可與色譜柱內(nèi)的固定相發(fā)生不同程度的相互作用，從而達(dá)到分離的目的。

氣相色譜儀的檢測(cè)器如FID、ECD等，可定量檢測(cè)分離后的物質(zhì)，同時(shí)通過分析物質(zhì)被檢出的時(shí)間及檢測(cè)器的信號(hào)強(qiáng)度，對(duì)農(nóng)藥殘留物開展定性和定量分析。目前來看，氣相色譜法具有靈敏度高、重復(fù)性好、分離效率高等優(yōu)點(diǎn)，是分析果蔬農(nóng)殘的主要方法之一。

二、樣品的采集與保存

（一）樣品采集

樣品采集是農(nóng)殘檢測(cè)的第一步，需要遵循樣品的代表性和隨機(jī)性原則，采樣量不足、采樣部位不當(dāng)、樣品受污染等，均會(huì)給農(nóng)殘檢測(cè)結(jié)果帶來偏差。

按照《新鮮水果和蔬菜取樣方法》相關(guān)規(guī)定，取樣量控制標(biāo)準(zhǔn)如下：豌豆、榛子、核桃及所有小型水果，取樣量為1kg；黃瓜、卷心菜、茄子、洋蔥、蘋果、香蕉和杏等果蔬，取樣量為3kg；李子、櫻桃等，取樣量為2kg；菠蘿、甜瓜、南瓜等果蔬，取樣量為5個(gè)；萵苣、花椰菜和大白菜等果蔬，取樣量為10個(gè)。

采集樣品時(shí)，應(yīng)選擇飽滿、成熟度適中、新鮮完整、無病蟲害的果蔬，采集動(dòng)作要輕柔，避免機(jī)械損傷和產(chǎn)物揮發(fā)導(dǎo)致農(nóng)殘損失，還要防止采樣器具和外部環(huán)境對(duì)樣品造成污染。采集完成后，應(yīng)將采集的樣品裝于潔凈、透氣的塑料袋或容器中，在標(biāo)簽上標(biāo)明樣品名稱、采集日期、采集地點(diǎn)等信息。

（二）樣品保存

新鮮果蔬中的農(nóng)藥殘留物是動(dòng)態(tài)變化的，采集后的樣品極易在貯存、運(yùn)輸過程中發(fā)生降解，直接影響農(nóng)殘的檢出率，因此樣品采集后應(yīng)盡快制備處理，確保提取液在4h內(nèi)配制完成，提取液在2℃—6℃冷藏條件下可穩(wěn)定30d。

如果不能在短時(shí)間內(nèi)完成制備提取液，可將樣品置于0℃—4℃下冷藏，且最長不應(yīng)超過24h；對(duì)于易腐爛變質(zhì)的樣品，需速凍至-20℃以下保存，且保存時(shí)間不宜超過7d。

實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)避免將樣品暴露在強(qiáng)光下，并將所用溶劑、試劑保存在陰涼通風(fēng)處，以免揮發(fā)和變質(zhì)；要選用適當(dāng)?shù)娜萜鞑牧?，避免農(nóng)殘?jiān)谌萜鞅砻嫖交蚪到狻?/p>

三、氣相色譜法對(duì)果蔬農(nóng)殘檢測(cè)前處理的影響因素分析

（一）基質(zhì)效應(yīng)的影響

果蔬基質(zhì)成分復(fù)雜，含有大量色素、糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和礦物質(zhì)等物質(zhì)，且很多物質(zhì)在樣品前處理和檢測(cè)過程中會(huì)與農(nóng)藥殘留發(fā)生物理、化學(xué)作用，對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾?；|(zhì)效應(yīng)會(huì)改變目標(biāo)分析物的檢測(cè)信號(hào)，影響定性、定量的準(zhǔn)確性。

為減少或消除基質(zhì)效應(yīng)的影響，在樣品前處理時(shí)可采取多種措施。例如，可采用基體匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液法，通過配制與樣品基質(zhì)背景相似的標(biāo)準(zhǔn)溶液作為校準(zhǔn)曲線，使基質(zhì)中干擾物質(zhì)對(duì)目標(biāo)物和標(biāo)準(zhǔn)物產(chǎn)生相同程度的影響，從而實(shí)現(xiàn)基質(zhì)校正；選擇性衍生化是將農(nóng)藥分子轉(zhuǎn)化為極性小、熱穩(wěn)定性好、揮發(fā)性強(qiáng)的衍生物，不僅能提高靈敏度，還能減少基質(zhì)干擾；同位素內(nèi)標(biāo)法是以同位素標(biāo)記的農(nóng)藥作為內(nèi)標(biāo)物，其與目標(biāo)分析物的物化性質(zhì)相似，能準(zhǔn)確反映基質(zhì)的影響；基質(zhì)固相分散可有效分散樣品基質(zhì)，通過合理的洗脫溶劑和洗脫程序，最大限度地凈化雜質(zhì)。

（二）提取溶劑的選擇

農(nóng)藥殘留物種類多樣，理化性質(zhì)各異，因此應(yīng)根據(jù)農(nóng)藥性質(zhì)及樣品基質(zhì)特點(diǎn)選擇提取溶劑，常用的有乙酸乙酯、丙酮、乙腈等。其中，乙腈提取能力強(qiáng)，能較好地提取中等極性和極性農(nóng)藥，但對(duì)某些酸性農(nóng)藥的提取效率較差，可通過在提取液中加入醋酸鈉、醋酸鎂等促進(jìn)離子化，提高酸性農(nóng)藥的回收率。丙酮對(duì)非極性和中等極性農(nóng)藥有較好的提取效果，但極易揮發(fā)，在濃縮過程中易損失農(nóng)藥，可采用丙酮與乙腈、乙酸乙酯的混合溶劑，兼顧提取效率和濃縮安全。

此外，提取溶劑的用量也會(huì)影響農(nóng)殘?zhí)崛〉耐耆浴＿^量溶劑會(huì)稀釋目標(biāo)物濃度，導(dǎo)致靈敏度下降；用量不足，則難以充分溶解和萃取農(nóng)藥。通常情況下，應(yīng)將固液比值控制在1：2—1：10，過量溶劑可經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至適宜體積。

（三）凈化方式的優(yōu)劣

提取液中含有大量脂肪、色素等雜質(zhì)，需要經(jīng)凈化處理才能用于氣相色譜分析，常見的凈化方式有液液萃取、固相萃取、凝膠滲透色譜等。傳統(tǒng)的液液萃取操作繁瑣、用量大，易造成污染和農(nóng)藥流失。相比之下，固相萃取具有操作簡便、溶劑用量少、基質(zhì)去除能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)農(nóng)藥性質(zhì)選擇填料進(jìn)行選擇性分離和富集，被廣泛應(yīng)用于果蔬農(nóng)殘檢測(cè)中。需要注意的是，SPE柱種類有限，通用性不足，難以全面凈化所有農(nóng)藥。QuEChERS法集萃取、凈化、濃縮于一體，以乙腈為提取劑，經(jīng)無水硫酸鎂脫水，再用PSA、C18、石墨化炭黑等多種吸附劑凈化，能有效去除各種極性和非極性雜質(zhì)，回收率和重現(xiàn)性良好，是多殘留農(nóng)藥檢測(cè)的理想樣品前處理方法。然而，QuEChERS法凈化過程中仍不可避免地會(huì)損失一些強(qiáng)極性、熱不穩(wěn)定的農(nóng)藥，可在SPE凈化的基礎(chǔ)上，再采用凝膠滲透色譜做進(jìn)一步分離，以有效去除高分子量雜質(zhì)。

（四）儀器條件的設(shè)定

氣相色譜儀的參數(shù)設(shè)置是影響農(nóng)殘檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。載氣的線速度控制在20—40cm/s，流速在1—2mL/min，過低會(huì)導(dǎo)致農(nóng)藥在柱中滯留時(shí)間延長，色譜峰展寬拖尾；過高則會(huì)導(dǎo)致柱效下降，分離度變差。進(jìn)樣口溫度一般比樣品中農(nóng)藥的沸點(diǎn)高出10℃—50℃，以使樣品能迅速氣化，但同時(shí)也要避免農(nóng)藥發(fā)生熱分解。FID檢測(cè)器溫度為250℃—300℃，ECD檢測(cè)器溫度為300℃—350℃，均要兼顧靈敏度和農(nóng)藥的熱穩(wěn)定性。柱溫可采用程序升溫模式，根據(jù)農(nóng)藥的沸點(diǎn)、極性優(yōu)化升溫速率和溫度平臺(tái)，改善峰形分離度。進(jìn)樣體積在1—2μL，定量進(jìn)樣可采用內(nèi)標(biāo)法或外標(biāo)法。質(zhì)量檢測(cè)器需優(yōu)化電子倍增電壓，選擇合適的溶劑延遲時(shí)間和質(zhì)量數(shù)掃描范圍。

此外，還要定期對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)和校正，如更換隔墊和密封墊圈、清洗進(jìn)樣口和檢測(cè)器，以及校正保留時(shí)間和響應(yīng)值等，以保證色譜系統(tǒng)分離能力和靈敏度的穩(wěn)定。

四、氣相色譜法對(duì)果蔬農(nóng)殘檢測(cè)前處理的優(yōu)化策略

（一）匹配萃取溶劑，提高農(nóng)藥提取效率

農(nóng)藥殘留檢測(cè)的首要步驟是提取，其會(huì)直接影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。鑒于農(nóng)藥種類繁多、理化性質(zhì)各異，提取溶劑的選擇應(yīng)根據(jù)農(nóng)藥極性、溶解度等特性綜合考量。對(duì)于極性農(nóng)藥，乙腈是較為理想的提取溶劑，其具有較強(qiáng)的溶解和萃取能力，但對(duì)某些酸性農(nóng)藥的提取效率欠佳，可通過在提取液中加入醋酸鈉、醋酸鎂等離子化合物進(jìn)行改善。非極性農(nóng)藥宜選用丙酮、乙酸乙酯作為提取劑，但該類溶劑揮發(fā)性強(qiáng)，在蒸發(fā)濃縮過程中極易造成目標(biāo)農(nóng)藥損失，需嚴(yán)格限定濃縮溫度和時(shí)間。QuEChERS法常采用乙腈作為提取劑，可有效萃取中等極性和極性農(nóng)藥，但對(duì)脂溶性農(nóng)藥的提取能力有限，可通過在提取液中添加正己烷等非極性溶劑予以彌補(bǔ)。

除溶劑種類，提取過程中溶劑用量的優(yōu)化同樣重要。通常固液比值控制在1：2—1：10范圍內(nèi)，并采用響應(yīng)面法、正交試驗(yàn)等優(yōu)化手段，以篩選出農(nóng)藥提取效率最佳的溶劑種類和用量。

（二）優(yōu)選吸附劑，高效凈化提取液

農(nóng)藥提取液中夾雜大量脂肪、色素等雜質(zhì)，會(huì)引起基質(zhì)效應(yīng)，干擾農(nóng)藥的準(zhǔn)確檢測(cè)，因此在進(jìn)樣分析前，提取液必須經(jīng)凈化處理以去除干擾物質(zhì)。固相萃取技術(shù)憑借填料種類豐富、萃取能力強(qiáng)、溶劑用量少、操作簡便等優(yōu)勢(shì)，成為農(nóng)殘凈化的主流方法。SPE填料根據(jù)農(nóng)藥化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)選擇，可從極性、疏水性、離子交換、配位作用等機(jī)理出發(fā)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的選擇性分離和富集。常見的填料有C18、PSA、GCB、NH2等，可根據(jù)農(nóng)藥的酸堿性、極性大小合理搭配多種填料。QuEChERS法創(chuàng)新性地將無水硫酸鎂脫水、PSA吸附凈化有機(jī)組分和GCB去除色素整合為一體，可在短時(shí)間內(nèi)完成提取、凈化、濃縮全過程，簡化了樣品前處理步驟，在多殘留農(nóng)藥檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。

（三）控制升溫速率等，改善色譜峰分離度和靈敏度

程序升溫技術(shù)通過不斷改變柱溫，可有效改善農(nóng)藥在色譜柱上的分離行為。起始溫度設(shè)置應(yīng)略低于待測(cè)農(nóng)藥沸點(diǎn)，并以5—10℃/min的速率逐步升溫。農(nóng)藥洗脫時(shí)保持溫度平臺(tái)，直至柱溫升至最高，且整個(gè)升溫過程要兼顧農(nóng)藥組分的完全分離和快速洗脫。載氣流速控制在1—2mL/min，既要確保農(nóng)藥在固定相上充分保留，又要避免峰形展寬、拖尾。進(jìn)樣口溫度要略高于農(nóng)藥的沸點(diǎn)20℃—50℃，使樣品在進(jìn)樣口能迅速氣化，并防止熱不穩(wěn)定農(nóng)藥的分解。

總之，通過合理優(yōu)化升溫速率、流速、進(jìn)樣口溫度等參數(shù)，并運(yùn)用大體積進(jìn)樣、柱后衍生等技術(shù)手段，可顯著改善色譜峰的分離度和靈敏度。

（四）優(yōu)化檢測(cè)器參數(shù)，確保靈敏度和準(zhǔn)確性

檢測(cè)器的性能和工作參數(shù)直接關(guān)系著農(nóng)藥定性、定量分析的準(zhǔn)確性。FID檢測(cè)器具有良好的線性響應(yīng)特性，溫度一般設(shè)置在250℃—300℃，但對(duì)含氯、磷農(nóng)藥的靈敏度不足，可適當(dāng)提高至300℃以上。ECD檢測(cè)器對(duì)有機(jī)氯和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥極為靈敏，溫度控制在300℃—350℃，但線性范圍相對(duì)較窄，易受到基質(zhì)干擾。FPD檢測(cè)器專一性強(qiáng)，可選擇性檢測(cè)含硫、磷農(nóng)藥。NPD檢測(cè)器主要用于含氮農(nóng)藥分析。MS聯(lián)用檢測(cè)器兼具定性和定量功能；SIM模式可對(duì)目標(biāo)農(nóng)藥進(jìn)行高靈敏度檢測(cè)；全掃描模式則可用于農(nóng)藥代謝物檢定。

總之，通過優(yōu)化電子倍增電壓、溶劑延遲時(shí)間、質(zhì)量數(shù)范圍、碰撞能量等參數(shù)，可顯著提高檢測(cè)器的靈敏度和選擇性；采用同位素內(nèi)標(biāo)法、基質(zhì)匹配外標(biāo)法、標(biāo)準(zhǔn)品加入法等，可有效校正基質(zhì)效應(yīng)，確保定量結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

綜上所述，果蔬農(nóng)殘檢測(cè)前處理是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要在樣品采集、保存、提取、凈化等環(huán)節(jié)開展精細(xì)化管理和控制。通過優(yōu)化提取溶劑、改進(jìn)凈化方法、調(diào)控色譜條件等，可有效提高農(nóng)殘檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

作者簡介：何宛謙（1993—），女，漢族，云南文山壯族苗族自治州人，助理工程師，大學(xué)本科，研究方向?yàn)槭卟怂械霓r(nóng)藥殘留。