蔬菜、水果及制品中农兽药残留检测方案

维普资讯 http：//www.cqvip.com郑州轻工业学院学报(自然科学版)JOURNAL OF ZHENGZHOU UNIVERSITY OF LIGHT INDUSTRY(Natural Science)Vol.23 No.4Aug. 2008第23卷第4期2008年8月 维普资讯 http：//www.cqvip.com张东飞等：果蔬产品多农药残留的同时快速测定与高通量分析方法研究第4期·7· 文章编号：1004-1478(2008)04-0006-04 果蔬产品多农药残留的同时快速测定与高通量分析方法研究 张东飞， 王素方方， 孙雨安， 王国庆 (1.郑州轻工业学院材料与化学工程学院，河南郑州450002；2.河南出入境检验检疫局检验检疫技术中心，河南郑州450003) 摘要：总结对比了果蔬产品中多农药残留测定中常用的样品处理技术及农药残留分析中常用的检测分析手段，根据多种农药残留共存时重叠分析信号的化学计量学方法的分离确认，提出了多农药残留高通量分析方法.高通量分析方法有望在果蔬产品多农药残留分析时简化样品前处理过程，提高检测效率. 关键词：农药残留；多残留分析；果蔬产品；高通量分析 中图分类号：0657；S481.8 文献标志码：A Simultaneous fast determination of multipesticide residues in fruits andvegetables and the investigation of high throughput analysis methods ZHANG Dong-fei， WANG Su-fang， SUN Yu-an WANG Guo-qing (1. College of Material and Chem. Eng.， Zhengzhou Univ. ofLight Ind.， Zhengzhou 450002， China； 2. Inspection and Quarantine Tech. Center， Henan Entry-Exit Inspection and Quarantine BureauofP. R. China， Zhengzhou 450003，China) Abstract： The commonly used sample pretreatment technique and the detection technique of the commonlyused in determination of multiresides are briefly summarized. Furthermore， the high-throughput analysismethod that can be used for the multiresidues determination is proposed based on the separation and identi-fication of the overlapping analytical signals with the aid of chemometric methods. It is pointed out that thehigh throughput analysis methods should play an important role in simplifying the sample pretreatment andincreasing the detection efficiency for the determination of multiresidues in fruits and vegetables. Key words：pesticide residue；multiresidue analysis；fruits and vegetables；high-throughput analysis ( 收稿日期：2008-02-15 ) ( 基金项目：国家自然科学基金项目(20675073)；国家质量监督验检疫总局项目(2007B533r) ) ( 作者简介：张东飞(1984一)，男，河北省邢台市人，郑州轻工业学院硕士研究生，主要研究方向：色谱分析. ) ( 通信作者：王素方(1966一)，女，湖南省湘潭市人，河南出入境检验检疫局工程师，博士，主要研究方向：化学品残留检测. ) 0 引言 水果和蔬菜在人们的日常生活中必不可少，不但能够给人体提供必需的维生素和微量元素，还能预防一些疾病的发生.然而，近些年来，由于农药的不当使用，使得水果蔬菜中常有一定量的农药残留，威胁着人类健康.由农药残留超标引起的急性中毒事件频繁发生.因此果蔬产品中农药残留的快速高效测定是该领域研究的热点[23.国际上对农药残留检验的限量要求越来越高，农药的检测项目也越来越多，在发达国家表现的尤为突出.传统的农药残留检测方法1次仅能检测1种或几种农药，工作效率不高，检测速度慢.多种农药残留的同时测定将大大提高检测工作效率，缩短分析时间. 1 多农药残留同时测定 农药残留的同时测定，是指同时测定特定样品中的多种农药成分，可分为多类多残留分析和选择性多残留检测，农药残留的检测分析过程主要包括提取、净化、浓缩和检测等步骤，其中提取、净化和浓缩属于样品前处理部分，工作量占农药残留分析的60%以上，样品前处理的好坏和耗费时间直接影响到农药残留分析的质量和效率. 1.1 样品前处理技术 用于果蔬产品中农药残留测定的样品前处理技术主要包括振荡提取法，索式提取法，匀浆萃取法，超声波辅助萃取法，微波辅助萃取法(MAE)，加速溶剂萃取法(ASE)，基质固相分散萃取法(MSPD)，固相萃取法(SPE)，固相微萃取法(SPME)，超临界萃取法(SFE)，凝胶滲透色谱法(GPC)和自动定量浓缩法等13-61.其中，ASE的样品处理速度较传统萃取方法有了很大的提高； MSPD对不易破碎的样品具有很好的处理效果； SPE及SPME 使样品的萃取与净化同时完成，在残留分析中的应用越来越广泛；SFE 由于其环境友好及能选择性提取的特点也在农残分析中得到了应用； GPC则能有效去除色素和脂肪等大分子. 提取溶剂的选择是影响前处理效果的重要因素.理想的溶剂应该具有较宽的极性范围、较高的挥发性、杀虫剂回收率、较高的样品通量、较少的用量、并且不应含有氯元素.选择有机溶剂应该从以 下几个方面进行考虑；1)能够最大效率地提取目标物，在样品处理和储存过程中能够稳定存在；2)选择性好，能够避免基质的干扰；3)能够与水分离开；4)能够兼容净化和检测阶段；5)溶剂能够挥发；6)对实验室工作人员和环境不造成危害；7)费用尽可能低. Mastovská k较’比较了3种常用的有机溶剂(乙腈、丙酮和乙酸乙酯)和3种常用的更换溶剂(甲苯、正己烷和异辛烷).发现乙腈最适合做提取目标物溶剂，甲苯最适合做进样更换溶剂. 果蔬产品属于低脂肪、高水分的样品，对其一般采用 SPE 和 GPC 方法进行预处理. AnastassiadesM等81提出的“QuEChERS”方法用分散固定相萃取，代替固定的 SPE，省去了旋转蒸发步骤，该法分析速度快，可用于蔬菜和水果中多种农药残留检测的前处理，与传统的预处理方法相比，该法具有快速、简单、廉价、高效、可重复性好、安全等优点.整个样品的前处理只需要10 min 即可完成.目前已经在许多国家得到应用，并发展了基于对该方法改进的样品前处理方法9-11]. 1.2 农残分析方法 常用的农药残留定性定量分析方法主要有气相色谱法(GC)，薄层层析法(TLC)，高效液相色谱法(HPLC)，气相色谱-质谱法(GC-MS)，高效液相色谱-质谱法(HPLC-MS)，高效液相色谱-二级质谱法(HPLC-MS - MS)，超临界液体萃取法(SFC)，毛细管电泳法(CE)，生物监测技术法等2，12-14].在农药残留分析中，色谱法及其联用技术是农药残留分析最为常用的方法. GC 法常用的检测器有氢火焰离子化检测器(FID)，火焰光度检测器(FPD)，热导检测器(ECD)，氮磷检测器(NPD)，质谱检测器(MSD)等，需要根据不同的目标物选择合适的分析方法. GC -FPD 适合有机磷和有机硫农残化合物检测，GC-ECD 适合有机氯农残化合物检测，GC-NPD 适合有机氮和有机磷化合物检测，GC-MSD 主要用于确认和鉴定. HPLC 主要用来分析极性较强、挥发性低、容易受热分解的化合物，常用的检测器主要有紫外检测器(UVD))，-级管阵列检测器(DAD)，荧光检测器(FD)和MSD 等. GC 和 HPLC 的共同之处是依据保留时间进行定性和定量分析，但是在农残检测中，有很多化合物的保留时间是相同或相近的，在这种情况下，要 建立多种农残同时测定是很难的. MSD 的出现为这个问题的解决提供了很好的方法，与传统的检测器相比，它能给出化合物的结构信息，可以根据保留时间和化合物的结构进行双重定性和定量分析，这为检测多种农残测定提供了很大的帮助，吕前，色谱-质谱联用技术可对上百种农药残留进行检测10-11，15-201.文献[10]采用 QuEChERS 样品前处理方法结合 GC -MS -SIM 检测出了109种农药. MSD 中离子源的选择非常重要，在气相色谱中经常用到的离子源有电子轰击离子源(EI)，化学电离源(CI)和场致电离源(FI).在农药残留检测中，通常采用EI离子源，这是因为EI源是非选择性电离，只要样品能够气化都能够离子化，具有离子效率高、灵敏度高、提供的结构信息丰富、有庞大的标准谱库供检索、图谱重复性好等优点1211.但是有的化合物在EI方式下分子离子不稳定，得不到分子量信息.对克菌丹、灭菌丹等一些不稳定的化合物采用负化学电离源比EI 源要好22-23].在 HPLC - MS分析中，MSD 接口主要有热喷雾电离(TSP)，粒子束电离(PB)和大气压电离(API)等形式. 近年来，人们又将其他的检测技术用于检测农药的残留，为农药残留的检测提供了新的思路.Mathew 等.24J应用快速光谱阵列检测的方法测定了蔬菜样品的有机磷农药.Li等125用人工神经网络-连续流体化学发光法同时检测了蔬菜样品中3种有机磷农药.农药残留免疫分析法尤其是酶免疫分析法(EIA)的研究也较为活跃121，此法特异性强、灵敏度高(检测限在ng~pg 之间)、方法快捷、分析容量大、分析成本低、安全可靠，一般不需要贵重仪器，可大大简化甚至省去前处理过程. 1.3果蔬产品中多农药残留分析的现状 目前国际上具有代表性的多残留分析方法主要有美国 FDA 的多残留方法(可检测360多种农药)，德国 DFG 的方法(可检测325种农药)，荷兰卫生部的多残留分析方法(可检测200种农药)，加拿大多残留检测方法(可检测251种农药，其中 GC-MS检测239 种，HPLC -Fluor 检测12种)，我国的国家标准方法(水果和蔬衫中500种农药多残留GC -MS 测定方法，水果和蔬菜中405种农药多残留HPLC -MS 测定方法)[15].目前的农药多残留分析方法已经能够检测近千种农药，其中包括杀菌剂、杀虫剂、除草剂、杀螨剂、杀鼠剂、植物生长调节 剂等农作物中的其他一些污染物26]. 2 高通量分析方法及其在多农药残留分析中的应用展望 高通量分析方法是一种利用现代高科技来提高分析效率、缩短分析时间的方法.狭义的讲，高通量分析就是在单位时间内分析测试大量的样品；广义的讲，化学分析中含有较多的信息量也属于高通量分析. 随着科学技术的发展，分析仪器也得到了很大发展，机械化、自动化装置代替了人工操作，大大提高了分析的效率和分析的准确性.例如：自动化的SPE 装置1次可同时处理几十个甚至上百个样品；多头旋转蒸发仪的出现，使得1次可以旋转蒸发5个样品.在更短的分析时间内分析更多的样品、获取更多的分析信息和满足客观要求，这使得高通量分析成为现代分析技术的重点发展方向之一.现代分析技术使多种农药残留的同时测定成为可能 10.17].GC-MS 法可以利用质谱信息对化合物的纯度进行确认，解析更多的样品信息，直接命中目标物，是一种符合高通量分析要求的方法.在多农药残留分析中，时常会存在与分析物保留时间相同的样品而可能导致“假阳性”的样品峰，给结果的确认带来了很大的不便.随着化学计量学方法的不断发展，使得很多用化学方法无法分开的重叠峰可以通过化学计量学的方法进行“数学分离”，并根据从重叠信号中直接提取出与纯组分高度相关的谱图信息进行重叠组分的定性确认和定量计算127-32.因此将具有从重叠信号直接提取纯组分谱图信息的化学计量学方法与果蔬产品中多农药残留分析相结合，有望开发出适合于果蔬产品中多农药残留分析的高通量分析方法，从而丰富多农药残留同时测定的方法体系. 3 结语 随着人们对食物中农药残留量的控制越来越严，要求方法检出限越来越低，因此，需要开发新型样品提取技术对大量样品进行提取和浓缩.快速样品提取技术与高选择性、高灵敏度检测技术结合、全自动联用技术是未来农药残留检测技术的发展趋势.分析仪器联用技术的发展与应用将大大提高果蔬产品中多农药残留分析的准确性.结合高通量 分析的快速筛选技术将大大提高果蔬产品中多农药残留分析的效率. 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