
2. 1 食品樣品的分類及相應分析方法概述
AOAC( 美G分析化學家組織) 方法是G際承認的多種
農藥殘留分析的代表性方法。它將食品按其脂肪、糖和水分含量的多少來劃分,根據不同的樣品 [10] 。選擇相應的分析方法。樣品劃分如圖 1 所示但是實際的樣品種類繁多,僅以圖 1 的分類方法確定
農藥殘留前處理方法不能完全適用于所有樣品,不同基質對殘留農藥測定的干擾也各有不同,所以實際食品中
農藥殘留分析方法還要更進一步考慮樣品基質特性問題。表 1 依據 AOAC 食品樣品分類對前處理及檢測方法進行匯總。
2. 2 前處理技術
食品中農藥殘留分析的樣品前處理是指將殘留農藥從樣品中**大限度地提取出來,消除分析過程中的干擾物,為下一步的分析檢測提供保障,主要包括提取、凈化和濃縮等步驟。食品中農藥殘留物含量低、基質復雜、干擾因素多,因此殘留物不容易被分離和純化。傳統的樣品前處理技術如索氏提取、液 - 液分配和柱層析等,操作煩瑣復雜、耗時長、選擇性差,提取與凈化效率低,常出現誤差,而且傳統方法往往需要使用大量有毒溶劑,無法滿足食品中農藥殘留分析安全、快速、準確的發展要求。G際上針對傳統前處理技術的不足,發展了一些新技術,筆者就近年來在食品農藥殘留分析的樣品前處理技術*域中得到迅速發展和廣泛應用的固相萃取法( SPE) 、QuEChERS 法、凝膠滲透色譜法( GPC) 等技術進行了概述。
2. 2. 1 提取方法
2. 2. 1. 1 提取溶劑的選擇
提取溶劑的選擇直接影響提取效果,其原理是相似相溶,因此溶劑的選擇與農藥的極性和提取方法等因素有關。shou先要考慮提取溶劑的極性與農藥極性的相似性,有機氯農藥極性較小,應選擇極性相對較弱的溶劑,如正己烷等; 有機磷農藥及氨基甲酸酯類農藥極性相對較強,一般采用二氯甲烷、丙酮、乙腈等提取。提取溶劑既可使用單一溶劑,也可以使用混合溶劑; 其次,農藥殘留量測定屬于痕量分析,對提取溶劑的純度要求甚高,應盡量選用優級試劑; 另外提取溶劑的沸點也應選擇合適的范圍,以避免過多的揮發或引起不穩[19] 。定農藥的分解
2. 2. 1. 2 提取方法
應根據待測農藥的性質、待測樣品的種類和實驗室條件選擇適宜的提取方法。常見的方法有浸漬漂洗法、勻漿搗碎法、索氏提取法、振蕩法、超聲波提取法、微波輔助提取法、消化法等 。其中浸漬漂洗法、勻漿搗碎法為傳統的提取方法,所需的提取溶劑較多,耗時久,提取效率也較差,現在較少使用; 索氏提取法是經典的提取法,主要是利用溶劑回流和虹吸原理,用脂溶性溶劑將脂肪和脂溶性物質提取出來,常用作脂肪含量較高的
( ) [21],樣品 如母乳、奶粉等 中弱極性化合物的提取
但提取時間過長,干擾物質較多,現在的應用也不多。目前常用的方法主要有: a) 振蕩法: 通過振動減小提取溶劑與樣品之間傳質界面的厚度,從而達到提高提取效率與速度的目的。這種方法的優點是溶劑利用率高、提取效率高。b) 超聲波提取法: 通過一定品質的超聲波使被束縛在生物細胞中的殘留農藥解離出來,數分鐘甚**數十秒即可完成提取,大大提高了提取的速度和效率。此法是目前廣泛使用的一種快速、高效的農藥殘留物提取法。c) 微波輔助提取法: 利用微波能強化溶劑提取效率,使得殘留農藥從樣品基體中分離出來。此法快速且節省溶劑,適用于易揮發農藥的提取,可同時進行多個樣品[22]的操作 。
2. 2. 2 凈化方法
2. 2. 2. 1 固相萃取法
固相萃取法是利用固態吸附劑吸附液態樣品中的目標化合物,使其與樣品中的基體和干擾化合物分離,之后再用洗脫液洗脫,或加熱解離吸附,從而分離和富集目標化合物。固相萃取適合分離保留性質差別較大的化合物。與傳統的液 - 液萃取法相比,固相萃取操作簡單、回收率和分離效率高。但是固相萃取柱是一次性耗材,成本較高,不適用于大批量的樣品前處理。固相萃取吸附劑種類較多,包括硅膠鍵合 C18 、氨基和石墨碳及[23]離子交換樹脂及復合柱等 。根據需要可單柱使用也可多柱串聯使用,還可以與其他凈化技術聯用,**大程度的去除基質干擾。目前,日本規定的農產[24]品中 262 種農藥多殘留檢測方法的一齊檢測法 、加拿大水果和蔬菜中 285 種農藥多殘留的測定方法以及美G加州食品農業部[California Department of Food and Agriculture ( CDFA) ]開發成功的用于 200多種農藥殘留的快速測定的快速掃描方法[Multi-residue screen method( MRSM) ]中都采用了固相萃取法對樣品進行凈化。我G 2006 年發布的G家標準 GB /T 19649 - 2006“糧谷中 475 種農藥及相關化[25],學品殘留量的測定” GB /T 19648 - 2006“水果和蔬菜中 500 種農藥及相關化學品殘留的測定 氣26]相色譜 - 質譜法” 及 2008 年發布的G家標準GB /T 23202 - 2008“食用菌中 440 種農藥及相關化學品殘留量的測定 液相色譜 - 串聯質譜法”GB /T 5009. 218 - 2008“水果和蔬菜中多種農藥殘[28]留量的測定” 均采用了固相萃取凈化法。另有文獻報道采用 Sep - PakVac 固相萃取柱凈化方法測定[29],了生姜中 215 種農藥殘留 說明目前固相萃取方法作為基本的凈化方法在G內已被廣泛采納和應用。
2. 2. 2. 2 QuEChERS 法
2003 年,美G農業部的Anastassiades 和 Lehotay 等在乙腈提取和分散固相萃取的基礎上提出了一種新的樣品前處理技術,由于該方法與傳統樣品前處理相比具有快速( quick) 、簡單 ( easy) 、便宜 ( cheap) 、有效 ( effective) 、可靠 ( rugged) 和安全( safe) 的優點,因而被稱為 QuECh-[30]ERS 方法 。該法通過與氣相色譜 - 質譜法 ( GC - MS) 或液相色譜 - 質譜法( LC - MS) 聯用,建立了蔬菜、水果中非常重要的一種農藥多殘留前處理方法。其原理與高效液相色譜和固相萃取相似,都是利用吸附劑與基質中的雜質相互作用,吸附雜質從而達到除雜凈化的目的。2005 年,Lehotay 等基于 QuEchERS - 色質聯用技術建立了一種**多能同時檢測 229 種不同極性農藥的方法,其平均回收率在70% ~ 120% ,其 中 有 206 種 農 藥 回 收 率在90% ~ 110% ,RSD 均小于 10% ,那些極易降解的農藥如磺草靈、達草特、百菌清等的檢測結果也較[31] [32] 改進了 QuEChERS 方法,并采好 。Nguyen 等用氣相色譜 - 質譜 - 選擇離子監測模式( GC - MS- SIM) 對卷心菜和蘿卜等蔬菜中 109 種多農藥殘留進行檢測,得到了滿意的結果。目前 QuEchERS方法有 AOAC 標準方法 ( AOAC Official Method 2007. 01 Pesticide Residues in Foods by Acetonitrile Extraction and Partitioning with Magnesium Sulfate) 和歐洲標準化委員會的標準方法( Standard EN 15662Method) 2 [33] ,在實際工作中,實驗人員還可版本以根據基質和提取物質的不同性質對方法進行優化。2007 年,中G農業大學也以該方法為前處理技術開發了用于水果蔬菜中
農藥殘留檢測的農業部標準 NY /T1380 - 2007“蔬菜、水果中 51 種農藥多殘[34] 。Carneiro RP留的測定 氣相色譜 - 質譜法”[35] 以 QuEChERS 方法為前處理方法,以超高效液相色譜 - 串聯質譜( UHPLC - MS /MS) 為分析檢測方法測定了香蕉中 128 種農藥多殘留,該方法檢測限為 5. 00 μg·kg - 1 ,定量限為 10. 00 μg·kg - 1 ,除甲胺磷外,回收率均在 70% ~ 120% 內。
2. 2. 2. 3 凝膠滲透色譜法
凝膠滲透色譜法采用不同孔徑的多孔凝膠裝柱,一般采用 Bio - Beads S[36]- X3 作為填料 。根據多孔凝膠對不同大小分子的排阻效應進行分離,大分子干擾物質如油脂、色素、聚合物等先被淋洗出來,由于農藥相對分子質量較小,而后被洗脫出來。這種按分子大小的分離方式決定了凝膠滲透色譜法在理論上不存在死吸附,能反復使用。在農藥多殘留測定中,美G FDA 官方方法( 食品中 360 種農藥多殘留檢測方法) 、德G官方方法 DFG - S19 ( 食品中 229 種農藥多殘留的檢測方法) 中均有采用凝膠滲透色譜法為凈化方法。
[37] 利用凝膠滲透色譜凈化方法結在我G,龐G芳等合氣相色譜 - 質譜法、液相色譜 - 串聯質譜法測定[38]家禽中 839 種化學污染物。姚翠翠等 建立了凝膠滲透色譜 - 氣相色譜串聯質譜法同時測定動物脂肪中 164 種農藥的多殘留分析方法,方法檢出限 ( S /N≥3) 為 0. 1 ~ 360. 0 μg·kg - 1 ,其中 10. 0 μg· kg - 1 以下的有 121 種,占研究農藥總數的 73. 8% 。
用豬、雞、牛、羊 4 種不同的脂肪在低、中、高 3 個添加水平評價了 164 種農藥的方法效率,其中有 150種的回收率在 70% ~ 120% 之間,相對標準偏差 ( RSD) 在 20% 以內。
2. 2. 2. 4 其他方法 包括固相微萃取( SPME) 、分子印跡合成受體( MISR) 、加速溶劑提取( ASE) 、在[39]線高效液相萃取、自動液 - 液分配等 。食品
農藥殘留檢測不僅需要高靈敏度的精密檢測技術,還需要快速高效的樣品前處理技術。不同的樣品前處理技術有著不同的優缺點,在實際工作中,應根據待測樣品性質、數量以及檢測結果的要求,選用合適的樣品前處理方法。
2.3 檢測方法
自20 世紀 70 年代以來,配備了電子捕獲檢測器( ECD) 、氮磷檢測器 ( NPD) 及火焰光度檢測器 ( FPD) 的氣相色譜法一直占據農藥殘留測定的主導地位。液相色譜法之所以應用較少主要是因為傳統的紫外檢測器、二極管陣列檢測器和熒光檢測器的靈敏度和選擇性均不如氣相色譜好。然而,在過去的幾十年中,隨著具備 ESI 源和 APCI 源的質譜的發展,這種局面發生了巨大改變。以質譜作為氣相色譜或液相色譜的檢測器,大大提高了檢測的靈敏度,[40]逐漸成為農藥殘留量測定的主要方法 。筆者就常用的
農藥殘留檢測方法總結如下。
2. 3. 1 氣相色譜法
多達 70% 的農藥殘留量檢測都可以使用氣相色譜法來進行。氣相色譜具有操作簡便、分析速度快、分離效能高、靈敏度高、應用范圍廣及可以同時分離分析多種組分等優點,廣泛的用于相對分子質量較小、易氣化的農藥殘留分析。美G加州食品農業部規定的農藥多殘留快速掃描方法,即 CDFA -MRSM 方法,適用于新鮮蔬菜、水果( 高水分、低脂肪類) 樣品中未知四大類( 有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯、氨基甲酸酯) 200 多種農藥殘留的快速測定,該方法采用配置有專屬性較強的 ECD、FPD 檢測器的氣相色譜法檢測有機氯、有機磷、擬除蟲菊酯三類氣化后又不發生分解的農藥殘留。
2.3. 2 液相色譜法
液相色譜法是農藥殘留檢測中不可缺少的重要方法,具有分離速度快、檢測效率高、重復性好的特點,主要分離檢測極性強、相對分子質量大的離子型農藥,尤其對不易氣化或受熱易分解的農藥更能顯示其突出優點。上文提到的 CDFA - MRSM 方法即采用配置熒光檢測器和柱后衍生系統的液相色譜法測定氨基甲酸酯類農藥殘留。但液相色譜法在分析組分比較復雜的樣品時,選擇性和靈敏度不如氣相色譜法好。
2. 3. 3 氣相色譜 - 質譜法
該方法包括氣相色譜 - 質譜( gas chromatogra-phy - mass spectrometry,GC - MS) 、氣相色譜 - 串聯質譜 ( gas chromatography - tandem mass spectrome-try,GC - MS /MS) ,既具有氣相色譜高分離效能,又具有質譜準確鑒定化合物結構的特點,可達到同時[21] 。對農藥殘留量檢測工作,定性定量的檢測目的特別是檢測農藥代謝物、降解物和多殘留等具有突出的優點,適用于揮發和半揮發性有機殺蟲劑、除草劑等農藥的殘留分析,主要包括有機氯類、有機磷類、有機氮類、氨基甲酸酯類等化合物。我G 2006年頒布的G標 GB /T19648 - 2006“水果和蔬菜中500 種農藥及相關化學品殘留量的測定”中規定了蘋果、柑橘、葡萄、甘藍、芹菜、西紅柿中 500 種農藥及相關化學品殘留量的氣相色譜 - 質譜測定方法,方法檢出限為 0. 0063 ~ 0. 8000 mg·kg - 1 。蘇建林[41]
等 建立了固相萃取 - 氣相色譜 - 質譜聯用快速檢測山藥中 146 種農藥多殘留的分析方法,該方法定量下限為 0. 01 ~ 0. 048 mg·kg - 1 ,方法回收率范[42] 建立了氣相色譜 -圍為 68% ~ 122% 。馬智玲等三重四極桿串聯質譜法快速測定蔬菜水果中 129 種農藥殘留量的方法,該方法定量下限為 0. 03 ~ 16. 7μg·kg - 1 ,方法回收率范圍為 66. 2% ~ 124. 7% 。機磷、有機氯、擬除蟲菊酯、氨基甲酸酯及唑類等191 種農藥殘留,方法的檢出限為 0. 002 ~ 0. 3 mg· kg - 1 ,定量限為 0. 007 ~ 1. 2 mg·kg - 1 ,方法的回收率范圍為 50. 2% ~ 120% ,其中 89. 5% 的農藥的回收率為 70% ~ 120% ,相對標準偏差范圍為 0. 6% ~[44]21. 6% 。Cajka 等 采用氣相色譜 - 串聯質譜技術檢測了茶葉中的 135 種農藥殘留,方法的檢測限為0. 001 ~ 0. 05 mg·kg - 1 ,回收率均在 70% ~ 120% 范圍內。
2. 3. 4 液相色譜 / 超高效液相色譜 - 質譜法
液相色譜 / 超高效液相色譜 - 質譜法包括單極質譜檢測技術、串聯質譜檢測技術及飛行時間質譜檢測技術等。其綜合了液相色譜的分離能力以及質譜可以得到選擇離子的碎片離子的能力而形成的檢測技術。液相色譜 / 超高效液相色譜作為質譜的進樣器,利用其分離功能將混合物分離后按時間順序依次進入質譜離子源。在質譜離子源中離子化后形成的離子由于質荷比不同,經質量分析器分離后到達質譜檢測器,信號被檢測放大,**終用于準確的定性定量檢測。液相色譜 / 超高效液相色譜適于非揮發性、熱不穩定性物質的分離,因而在農藥多殘留檢[45] 建立測中具有不可替代的作用。Kovalczuk T 等了以 QuEChERS 法為前處理方法,以超高效液相色譜 - 串聯質譜法為分析手段測定水果中 64 種農藥殘留及其毒性代謝產物的方法。Wang J 和 Leung46] ,D 同樣以 QuEChERS 法提取凈化 建立了超高效液相色譜 - 四極桿飛行時間串聯質譜測定以水果蔬菜為基質的嬰兒食品中的 138 種農藥多殘留的方[47]法。吳斌等 利用高效液相色譜 - 四極桿 / 靜電場軌道阱高分辨質譜快速篩選辣椒、青花菜、脫水土豆、大豆、綠茶和大蒜中 96 種農藥殘留。該方法在1 ~ 200 μg·L - 1 范圍內線性關系良好。通過實際樣品的加樣回收試驗,回收率范圍為 58% ~ 105% ,檢測限可以達到 5 μg·kg - 1 [48] 采用高效 。Pizzutti 等液相色譜 - 串聯質譜法建立了大豆中 169 種農藥殘留量的分析方法,包括唑類、有機磷類、有機氮類、三嗪類等,方法的定量限為 10 ~ 50 μg ·kg - 1 ,其中70% 的農藥的回收率范圍為 70% ~ 120% 。G標GB /T20769 - 2008“水果和蔬菜中 450 種農藥及相[49]
關化學品殘留量的測定” 中也采用了液相色譜 -串聯質譜法,方法檢出限為 0. 01 μg·kg - 1 ~ 0. 606 mg·kg - 1 。
2.3. 5 快速檢測技術常見的快速檢測技術有免疫分析法、酶抑制法、化學速測法、活體檢測法和生物傳感器法等。
( 1) 免疫分析法: 主要分為酶聯免疫分析和放射免疫分析,**常用的是酶聯免疫分析( EusA) : 這種方法是基于抗體和抗原的特異性識別和結合反應,對于小分子量的農藥需要制備人工抗原才能進行免疫分[50]
析 。該方法具有特異性強、靈敏度高、方便快捷、分析容量大、安全可靠等優點,可廣泛應用于現場樣品和大量樣品的快速檢測。但是抗體制備難度較大,由于抗體有特異性,只適用于單一農藥殘留量的檢測分析,不適合應用于多殘留分析; ( 2 ) 酶抑制[51]:
法 這種方法是研究**成熟、應用**廣泛的快速農藥殘留檢測方法,主要是根據氨基甲酸酯類和有機磷類的農藥對乙酰膽堿酶的特異性抑制反應; ( 3) 化學速測法: 主要是根據氧化還原反應,水解的產物與檢測液相互作用導致變色,主要用于有機磷類的農藥快速檢測,但靈敏度較低,使用有局限性,而且容易受到還原性物質的干擾; ( 4) 活體檢測法:主要是利用活體生物對于農藥殘留的敏感反應,如給家蠅喂食樣品,觀察死亡率來判定農藥殘留量等,該方法操作簡單,但定性較粗糙、準確度較低,對農藥的適用范圍較窄。( 5) 生物傳感器技術: 在農藥殘留檢測*域中,主要利用農藥對靶標酶( 如乙酰膽堿酯酶) 活性的抑制作用研究酶傳感器,利用農藥與特異性抗體相結合的反應特性研制免疫傳感器,用于對相應農藥殘留物進行快速定性定量檢[52] ,
測 。該方法具有分析樣品的用量少 響應速度快的優點,甚**可以實現在線快速跟蹤分析,但目前存在的主要問題是分析結果的穩定性差、重現性差、使用壽命短且使用成本高。