农药残留前处理及检测的研究进展*

吕小刚，顾丽莉**，孔光辉，师君丽，张梦晓，郑亚丽

(1.昆明理工大学 化学工程学院，云南 昆明 650500；2.云南省烟草农业科学研究院，云南 玉溪 653100)

随着农业生产的规模扩大化，如今农药已经成为现代化农业生产中极其重要的一部分。农药对于农作物消除虫害、增加农业的产量至关重要。但正因如此，也就导致了一部分农药的残留存在于瓜果蔬菜以及土壤和水体中，农药残留量超标相当严重，从而引发了一系列农药残留的严重问题。农药残留不仅会破坏自然环境，还会直接影响到人类的身体健康。因此，针对农药残留引起的社会安全问题已经得到了高度的关注，农药残留的监控及其手段成为解决问题的关键，而该领域涉及到的核心技术之一便是高效准确灵敏的检测技术。

改善农药残留的预处理，检测技术是解决农药残留的有效途径，在这个过程中，分为样品前处理技术和样品检测技术。作者综述了样品前处理方法和农药残留分析检测技术方面的基本情况和发展趋势，以期为农药残留的有效控制提供一定的借鉴。

1 农药残留前处理技术

样品前处理是农药残留检测的关键，它保证了测定结果的可靠性、准确度和重现性。因此，那些需要大量的化学试剂，耗时长的液液分配和柱层析法等传统的前处理方法已逐渐被淘汰，随着分析技术的不断更新，对分析方法提出了灵敏度高、特异性强和更快速更准确的要求，新型的前处理技术也向着省时、低廉、提高提取和净化效率等方向发展[1]。

1.1 超临界流体萃取技术

超临界流体萃取技术(SFE)广泛应用于提取啤酒花中的有效成分、回收石油渣油中的油品、提取咖啡中的咖啡因等工业中，是一种迅速发展起来的物理型萃取技术，近几年才开始被应用于农药残留分析样品的提取[2]。CO2是目前最常用的超临界流体之一。该技术具有萃取时间短、准确性高、提取效率高、重现性好、选择性好等优点[3]，但是也存在检测成本高、使用的样品浓度范围窄等缺陷。因此，超临界流体萃取技术应用于农药残留分析检测尚处于探索阶段，有待深入研究[4]。朱勤儒等[5]利用SFE-CO2萃取大蒜中含硫化合物得到的含量最高。

1.2 凝胶渗透色谱[6]

凝胶渗透色谱技术(GPC)是20世纪70年代迅速发展起来的一种分析手段。起初是用来分离蛋白质，但随着该方法逐渐增加的非水溶剂分离的凝胶类型，凝胶渗透色谱技术在农药残留净化方面也得到推广。该方法既可以分析化学性质相同，相对分子质量不同的同系物，也可以分离小分子化合物。它的工作原理是利用不同物质因分子体积不同而具有不同的凝胶速率，从而达到分离物质的目的[7]，具有简便、可重复使用、净化容量大等优点。

杨惠琴等[8]建立了凝胶色谱串联质谱检测水果、蔬菜以及75种谷物中农药残留的预处理检测方法。加标回收率达55.8%～130.7%，检出限为0.01～0.05 mg/kg。符合农药多残留分析的要求。同时纪欣欣等[9]建立了液相色谱-串联质谱法能同时测定111种动物脂肪中农药残留的分析方法。该方法符合农药多残留分析的要求，具有灵敏、快速、重现性好的特点。

1.3 分子印迹聚合物技术

分子印迹聚合物技术(MIPE) 是最近一、二十年发展起来的一种新型的前处理技术,它的应用研究成为了分析化学领域热点研究课题之一[10-13]。该方法原理是聚合物与拟被印迹的分子单体以共价键或者非共价键的键合方式形成复合物，然后加入交联剂、交联聚合物单体，最后提取出聚合物单体中印迹的分子，从而被印迹分子便在聚合物内部留下了印迹[14]。基于分子印迹聚合物(MIPs)模板与功能单体间的作用形式，将该技术分为共价法印迹和非共价法印迹。也正因为这项技术具有特异识别性、广泛实用性和构效预定性等特点[15]，因此广泛应用于食品、生物、药物和环境等相关复杂样品的前处理中。

Shi等[16]采用该方法分别以拟除虫菊酯类农药溴氰菊酯、氯氰菊酯作为模板分子合成MIPs，并比较了这2种MIPs的吸附能力，实验结果表明溴氰菊酯-MIPs的分离和净化效果优于氯氰菊酯-MIPs，将优化后的溴氰菊酯-分子印迹固相萃取(MISPE)应用于检测水产养殖海水中的农药残留，回收率都在85%以上，取得了很好的效果。

1.4 膜萃取技术[17]

膜萃取，又称固定膜界面萃取，也是近年来兴起的一种新型的样品前处理方法，是膜分离技术和液-液萃取过程相结合的新的分离技术。该技术的基本原理是因为萃取剂对膜具有浸润性，所以将膜置于萃取相和被萃取相之间时，萃取剂快速地浸透膜的每个微孔并与膜另一侧的萃取相接触形成性质稳定的界面层，使其分离溶质逐渐透过界面层从原料液转移到萃取剂中，从而达到分离富集的目的[18]。

膜萃取技术具有操作步骤少，溶剂用量少而且富集倍数较高等优点，此外，该技术在自动化流动系统中易实现自动化可以与色谱联用，因此广泛应用于含水食品中农药残留的分析检测。Bolanos等[19]应用中空纤维膜液相微萃取(HFLPME)联合超高压液相色谱串联质谱(UHPLC-MS/MS)测定了含有酒精饮料中的农药残留，检测限为0.01～5.61 μg/L，重现性和精确度分别为3.0%～16.8%、5.9%～21.2%。结果表明：重现性好、准确度高，HFLPME可以成功用于萃取进而检测含酒精饮料中的残留农药。

1.5 QuEChERS方法

2002 年，QuEChERS(Quick，Easy，Cheap，Efective，Rugged，Safe)法第一次是由美国学者Steven J Lehotay等在第四届欧洲农药残留组会议上提出的快速提取农药残留的方法[20]。它的原理是先将均质的样品用乙腈或酸化乙腈提取，然后采用萃取盐盐析分层，最后利用基质分散萃取机理，让吸附剂与基质中绝大部分干扰物结合，从而达到净化的目的。作为近几年新兴的一种样品前处理技术，发展相当迅速，已成功用于多种食品中对农药、兽药残留的检测分析。该法溶剂使用量相对较少；对大多数极性或易挥发性的农药残留有高的回收率，大于85%；精确度和准确度高，可用内标法进行校正；操作简单，分析速度快，已经成了全球检测蔬果农残时的标准样品处理方法[21]。

冯伟等[22]采用QuEChERS法提取-气相色谱-串联质谱法同时测定生态纺织品中31种农药残留，简单快捷准确性高。该方法能够满足Oeko-Tex Standard 100的要求，且操作简单、选择性好，能够满足高质量检测的要求。达晶等[23]建立了6 种代表性样品中30种氨基甲酸酯类农药残留的LC-MS/MS 测定方法，该方法有效、灵敏度高，适用于植物性样品中30种氨基甲酸酯类农药残留的定性定量分析。

2 农药残留分析检测技术

仪器分析法是农药残留检测中最经典、最常用的技术，它的发展推动了大量先进的仪器被应用于农药残留的检测当中，提高了检测结果的准确度，减少了人工操作的误差，检验的精确度也逐步向痕量检测方向发展。由于农药的活性成分大多数是小分子有机化合物,因此，多使用气相色谱-质谱联用(GC-MS)和高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)等技术[24]。最近几年,超临界流体色谱(SFC)、表面增强拉曼光谱法(SERS)、毛细管电泳法(CE)也得到迅速发展[25-26]。

2.1 气相色谱与质谱联用

气相色谱-质谱联用检测方法是将GC和质谱仪串联起来的分析检测技术，是人们现在通常采用的农残分析检测方法，该技术既具有气相色谱的高分离性能，又具备质谱准确鉴定化合物结构的特点，达到了可同时定性定量检测的目的，尤其适用于农药代谢物、降解物和多残留的分析检测。由于气相色谱-质谱联用技术具有对样品中上百种农药残留同时进行快速扫描、定性、定量的优势，因此使得它在农药残留检测中尤其重要，并已被很多研究者开发和应用。

我国在2006年颁布了用GC-MS技术来测定蔬菜水果中的农药多残留国家标准GB/T19648—2006[27]。郭会清等[28]利用气相色谱质谱法检测了棉花纤维中8种杀虫剂残留，该方法样品回收率高，重现性好，准确度高且简便易行，并且可满足棉花纤维中8种不同类型杀虫剂的同时检测。

2.2 液相色谱与质谱联用

大部分农药残留可用GC-MS检测，但并不适用于热不稳定性太强或极性的农药，高效液相色谱-质谱法(HPLC-MS)却可以对这些物质进行检测。液相色谱串联质谱也可以应用于对不易挥发及热不稳定有机化合物的分析，已成为农药残留定量、定性的有效检测手段[29]，具有选择性好、检测灵敏度高、结果可靠等优点，在药物、食品和环境分析等领域中得到了广泛应用。

谢文等[30]建立了液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)用于测定棉花中乙烯利和敌草隆等植物生长调节剂的残留，各项技术指标满足国内外法规的要求，因此，可用于棉花样品中乙烯利和敌草隆残留的定性、定量检测。麦晓霞等[31]建立了高效液相色谱-串联质谱法测定纺织品中有机氯农药克莱范残留的分析检测方法，取得了很好的成效，该方法弥补了国内纺织品克莱范残留检测方法的空白。

2.3 超临界流体色谱技术

超临界流体色谱技术作为一种新型色谱分离技术，是以超临界流体作为流动相，具有介于气体与液体之间的性质。根据溶质中的各组分在流动相与色谱中的固定相之间的分配差异，实现混合物中各组分的分离。该方法能够弥补气相跟液相的局限性，适用性强，在农药残留分析检测过程中已得到应用。Ishibashi等[32]利用超临界流体色谱技术检测了农产品中的氯氰菊酯等17种杀虫剂，研究表明，检测限(LOD)和定量限(LOQ)设定信号对噪声的比率为3和10，所有的农药能在ng/L的浓度水平被检测到。由于流动相二氧化碳的极性比较小，通过加入改性剂如甲醇等，使同时分析具有广泛的极性的化合物成为可能。这样可以大大提高超临界流体色谱的检测范围。

2.4 毛细管电泳

毛细管电泳是以电场为驱动力的色谱分离技术,CE柱效高，分离速度极快，进样量很小，消耗溶剂少，已经有不少报道将其用于药材，食品的分析检测中。杜雪纯等[33]利用毛细管电泳-质谱联用的方法检测了白芍中19种有机氮类农药残留，毛细管电泳的加样回收率为80.1%～108.4%，LOD为0.503～10.1 μg/kg。该法重现性好，能够适用于白芍中有机氮类农药的检测。Fang等[34]利用胶束电动毛细管色谱结合激光诱导荧光(LIF)检测器测定谷物中和蔬菜中的三嗪类农药残留，加标回收率为82.8%～96.8%，检测下限为0.02～0.04 ng/g。与传统的色谱技术相比，该方法可以直接对样品进行富集，减少运行成本，同时相比于HPLC-UV检测到的0.1 ng/g的定量限，胶束电动毛细管色谱具有更高的灵敏度。

2.5 表面增强拉曼光谱法

表面增强拉曼(SERS)，是指将被测物分子吸附在特殊制备的金属材料(如金、银等)表面或溶胶中，将激光照射吸附有金、银颗粒的待测试样时，增强金属表面电场。该技术具有样品制备简单、检测速度快、灵敏度高等优点，在农残检测方面有较大的应用潜力[35-36]。王晓彬等[37]采用快速溶剂前处理，结合SERS技术快速检测出橙果肉中三唑磷农药残留，三唑磷溶液质量浓度在0.5～20 mg/L具有良好的线性关系,回收率为98.1%～102.5%。He等[38]利用SERS技术，定量检测了苹果表面的噻菌灵农药残留量，回收率为89.2%～115.4%。

3 结束语

近几年，由于人们对食品安全问题的高度关注，农药残留分析检测技术的研究越来越热。随着科技的发展，越来越多的新技术和先进的仪器大量被应用到农药残留检测分析中，但是各类分析检测方法在应用过程中仍存在或多或少的缺陷，如检测标准不统一，试剂的稳定性不足、人为操作或是操作机器造成的误差等。因此，应不断努力探索新方法，积极吸取国外先进的分析检测经验，使农药残留分析检测方法朝着操作简便、快速高效、绿色环保、准确可靠、灵敏度高、重复性好的方向发展。此外，随着现代人生活节奏的加快，针对现场实时快速分析检测农产品中农药残留的技术要求更加迫切，因此，与小型便携式色质联用仪器及前处理设备的配套分析方法的开发和研究将会成为未来研究的热点和发展方向。

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