果蔬中农药残留安全检测技术

王 雪，王 盾，黄大明，张姝娟，褚乾梅，朱 梦，洁彭萍

（襄阳市农业科学院农产品质量安全检验检测中心，湖北襄阳 441057）

果蔬中农药残留安全检测技术

王 雪，王 盾，黄大明，张姝娟，褚乾梅，朱 梦，洁彭萍

（襄阳市农业科学院农产品质量安全检验检测中心，湖北襄阳 441057）

蔬菜水果农药残留是农产品安全的最大问题，文章就近年来蔬菜水果残留检测的发展，对残留农药的前处理技术及检测技术包括仪器分析和速测技术的发展做了论述。农药残留检测技术朝着快速、简单、准确、高效的方向转变。

蔬菜水果 农药残留 检测技术

1 绪论

我国农药品种结构存在明显的不合理现象，有机磷占70%，就作物种类而言，我国农药用量最大的是蔬菜，并以每年3%的速度增长，农药残留在蔬菜中又最为严重。每年因食用蔬菜而农药中毒的事件及环境污染问题更层出不穷，我国也采取措施加强对农产品的监管，提高农药检出能力，降低农药中毒发生率，保护生态环境。

在蔬菜生产中使用的农药现归纳为以下4种。

（1）有机磷农药，主要有敌敌畏、乐果、马拉硫磷等。这类农药不稳定，易挥发，是神经毒物，易分解，不污染环境，残留时间短，故多为急性中毒。

（2）氨基甲酸酯类农药，如克百威、西维因等，应用很广，毒性和有机磷类似，易恢复，毒性较低。

（3）拟除虫菊酯类农药，主要有氯氰菊脂、 溴氰菊脂、 杀灭菌脂等，对人类低毒，但有蓄积性。

（4）有机氯农药，高残农药，很多早已禁用，但仍存在违规使用。此类农药稳定，不易分解，残留时间长。动物性食物残留高于植物性食物，不因加工和时间而分解减少，容易蓄积。

基于农药的有害性，农药检测也非常重要。农药残留是指农药在使用后存在于生物体、食品及环境中的微量农药原体、有毒的代谢物和杂质的总称[1]。单位以mg/kg， μg/kg，ng/kg表示[2]。农药残留技术分样品前处理和检测两个方面，其中样品前处理是农药残留检测过程的重要部分，直接影响检测结果的准确性。

2 前处理

2.1 常用的前处理

前处理指将样品中的农药最大限度的提取出来，去除检测过程中的干扰物，是农药残留检测的关键，决定了检测定量的准确性，具体过程分为3步，即提取、净化、浓缩。选择适合不同样品理化性质的前处理方法，对农药残留分析的准确性影响很大。农药残留涉及的样品种类多，样品组成及浓度复杂，样品物理形态范围广泛，所以干扰因素特别多，所以选择科学有效的前处理方法对测定结果很重要。

2.1.1 提取

提取指用适宜的有机溶剂和方法，将样品中的农药从试样中分离出来，经净化浓缩后测定。方法如下。

（1）振荡法。用振荡器振荡提取，在盛有样品的容器中加入提取剂，振荡一段时间，适用于粉状样品。

（2）索氏提取法。利用溶剂回流和虹吸原理，用索氏提取器，从固体物质中持续不断地用纯溶剂萃取，适用于耐热脂溶性成分的提取，使用该方法时采用低沸点溶剂即可完全提取。

（3）捣碎和匀浆法。使用组织捣碎机或匀浆机进行少量多次提取，适用于含水量较大的样品。

（4）超声波提取法。溶剂提取，用超声波仪器中超声波作用，增大介质分子运动速度、穿透力，提取出生物中有效成分，提高提取率。

（5）微波辅助萃取法。根据不同物质吸收微波能力的不同使基体的某些区域或萃取系统中的某组分被选择加热，使被萃取物从基体中分离进到微波吸收能力相对差、介电常数较小的萃取剂中，达到提取的目的，适用于有吸水能力的样品。

（6）加速溶剂萃取法或加压液体萃取法。在温度50～200℃和压力1 000～3 000PSI条件下，用有机溶液萃取的自动化方法。

（7）超临界流体萃取（SFE）。利用其溶解度与密度的关系，即温度和压力对超临界流体溶解力的影响。适合于高沸点或热敏性成分的提取，例如二氧化碳是首选的超临界萃取剂。

2.1.2 净化

将待测物与提取液中的干扰物质分离，达到提纯除杂的目的，其主要方法如下。

（1）液液分配法。指样品中待测物与干扰物在不互溶的两种溶剂中分配系数有差异，而进行分离的净化。通常用一种水溶性极性溶剂和一种非水溶性的非极性溶剂进行液液分配，经过反复多次分配，使待测物与杂质分离。常用的液液溶剂有丙酮-己烷、乙腈-己烷（石油醚）、二甲基甲酰胺-己烷（石油醚）、二甲基亚砜-己烷（石油醚）。

（2）柱层析法。又称柱色谱技术。先在圆柱管中填充不溶性基质，即固定相，加入样品，再用特殊溶剂洗脱，即流动相。样品洗脱下来的过程中，根据样品中各组分在固定相和流动相中分配系数不同，并反复分配，组分得到分离。

（3）固相萃取法（SPE）。又叫液固提取法。它是指液体样品中的分析物被吸附和吸收被在吸着剂上，再合适的溶剂洗脱，从而达到快速分离净化的目的。

（4）薄层色谱法。将适宜的固定相均匀涂于玻璃板、塑料或铝片上，形成薄层，点样后待展开，将比移值与对照物按同法所得的色谱图的比移值比对，可用于鉴别药品、杂质检查。

2.1.3 浓缩

样品在经过提取、净化等步骤后，体积变大，待测物质浓度降低，不利于检测。所以浓缩是指去除样品溶液中的部分溶剂，提高待测农药在溶液中的浓度，以便超过仪器灵敏度可以检出，常用的方法包括：

（1）常压浓缩法。主要用于待测组分为非挥发性的样品精华液的浓缩，通常采用蒸发皿直接挥发或采用旋转蒸发器浓缩样品并且溶剂的沸点低。

（2）减压浓缩法。溶剂瓶内压力变小，减低溶剂沸点。适用于热不稳定性或易挥发组分而溶剂沸点高的体系。

（3）旋转蒸发仪浓缩法。电子控制旋转蒸发仪，使烧瓶在适宜的速度及温度条件下旋转并加热，增大蒸发面积，同时采用真空泵，使蒸发瓶处于负压状态下，瓶内的溶液黏附于内壁形成一层薄的液膜，进行扩散，增大了蒸发面积，由于负压作用，溶剂的沸点降低，进一步提高了蒸发效率。因此，该法较一般蒸发装置蒸发效率成倍提高，并且可防止暴沸、被测组分氧化分解。

（4）气流吹蒸浓缩法。将空气或氮气吹入盛有净化液的容器中，不断降低液体表面蒸气压，使溶剂不断蒸发而达到浓缩的目的。此法操作简单，但效率低，主要用于体积较小、溶剂沸点较低的溶液的浓缩，而蒸气压较高的组分易损失。针对农药残留，多数待测物不稳定，一般采用氮吹。如需在热水浴中加热促使溶剂挥发，应控制水浴温度，防止被测物氧化分解或挥发，对于蒸气压高的农药，必须在50℃以下操作，最后残留的溶液只能在室温下缓和的氮气流中除去，以免造成农药的损失。

（5）柱吸附浓缩法。如固相萃取，将样品在正压、负压、离心或重力条件下，通过含有固体吸附剂的萃取产品（包括萃取柱、萃取膜、萃取吸嘴等），使得被测组分（或者杂质相）被固体吸附剂吸附，最终通过具更高吸附强度的溶剂将被测物洗脱出来从而得到纯净的目标化合物。常用的固相萃取柱有硅酸镁固相萃取柱，氧化铝固相萃取柱、Carb/NH2柱等。

（6）真空离心浓缩。采用离心机、真空和加热相结合的方法，在真空状态下离心样品，并通过超低温的冷阱捕捉溶剂，从而将溶剂快速蒸发达到浓缩或干燥样品的目的。离心浓缩后的样品可方便地用于各种定性和定量分析。

（7）冷冻干燥。指冷冻的同时，减压抽真空，使溶剂升华，适用于有生物活性的样品。

2.1.4 衍生

通过化学反应，将样品中难分析的目标化合物定量转化为另一种较容易检测的化合物，对后者进行定性定量分析。在气相色谱分析中，某些高沸点、不气化的化合物不能用气相色谱分析，可通过衍生化技术将这类化合物定量转化为可气化的衍生物，再用气相色谱进行分析。

2.2 其他前处理方法

近年，出现了其他种类的前处理方法，包括基质固相分散萃取法、加速溶剂提取法、QuECHERS法等。

基质固相分散法，将被测物吸附在比表面积大的C18、C8键合相上，用不同极性溶剂洗脱提取。该方法所需样品量及溶剂量很少，适合单个或某一种化合物的分离。Fernandez[3]用此方法测定蔬菜和水果中13种氨基甲酸酯类农药；Torres[4]比较该方法与传统液固分配净化方法在果蔬中13种杀菌剂及杀虫剂残留的萃取效果，结果表明前者效果更好。

加速溶剂萃取法，一种在50～200℃，10.3～20.6 MPa温度压力的条件下，采用有机溶剂萃取的自动化方法[5]，该方法有机溶剂用量少、方法快速、待测组分回收率高。

美国农业部于2003年首先提出QuEChERS法，一种快速、简单、价廉、高效、稳定、安全的方法，应用于高湿度食品中多农药残留分析样品的制备和净化，经过近年来不断完善和发展，该方法已已成为全球检测蔬果农残时的标准样品处理方法。董静等[6]用改良的方法检测蔬菜水果中的54种农药残留，检出限为0.003～0.025 mg/kg，在加标0.05～1.00 mg/kg范围内，得到回收率在60%～120%。

索氏提取法、液液萃取法等制备方法，较为传统，效率低，易有误差，溶剂用量大，产生污染大，近期渐渐由固相萃取、超临界流体萃取等取代。所以农药残留检测前处理应该是趋于自动化、微量、快速、无毒和低成本。[7，8]

3 检测技术

我国从20世纪90年代初开始研究和利用分析方法，如一系列国标：GB/T 17331～1998食品中有机磷和氨基甲酸酯类农药多种残留的测定、GB/ T17332～1998食品中有机氯和拟除虫菊酯类农药多种残留量的测定等，可同时测定20多种农药残留。目前，国内外采用多种农药残留检测技术。FDA农药分析手册的多残留方法可检测300多种农药；德国科学研究协会开发了320种农药多残留同时检测的方法；英国中央科学院实验室也开发了104种农药残留检测方法。我国也发布了多农药残留检测标准方法，例如GB/T19648～2006，GB/T20769～2008等方法可以同时测定近500种农药残留。由于常规气相色谱仪、液相色谱仪技术以及气质联用仪、液质联用仪的应用上的新突破，使得农药多残留检测得以很快发展。而发展较快的是如原子发射检测器、生物传感器、超临界流体色谱、光谱技术等有特殊新型检测器的仪器。这些技术也大大提高了农药定性定量的准确性，使农药多残留快速检测技术也得到了很大发展。

农药残留测定大致分为：化学分析、生化分析、仪器分析、在线监测四类。目前常用的方法是建立在色谱仪器上的分析方法，如气相色谱、液相色谱，气质联用、液质联用、超临界流体色谱等。这些方法都耗时较长，如今一些简便的方法如分光光度计法等也在使用，基于酶法和酶免疫原理的快速检测法得到了很快发展。

3.1 色谱法

3.1.1 气相色谱法（GC）

气相色谱法[9]是分析可挥发物，分离效率高、速度快、选择性高。目前，GC法用的是毛细管柱，针对一些沸点高或不稳定的农药，就不能用该方法进行检测，要经过衍生化后才能检测，衍生化可以降低沸点、提高热稳定性，但是加大了前处理的难度，这就限制了气相色谱的应用范围。

3.1.2 气质谱联用法（GC-MS）

气相色谱-质谱联用法和气相色谱-串联质谱（GC-MS-MS）[9]技术是农药残留检测常用的定性定量方法，串联质谱可以降低干扰物的影响，提高灵敏度，可分析出化合物结构分析进一步确证。Lehotay[10]用离子阱质谱法分析蔬菜水果中残留农药共46种。

3.1.3 高效液相色谱法（HPLC）

高效液相色谱法对气相色谱不能分析的高沸点和热不稳定的农药，可以有效分离，检测限也高于气相色谱法，是农药残留定性定量的很有效手段[11]，用C18、C8做柱填料[12]，流动相一般用甲醇、乙腈等水溶性溶剂，组成、比例和pH值可以灵活调节，达到样品中不同种农药的有效分离。张毅等[13]用该方法同时检测白菜中14种农药残留。

3.1.4 液质谱联用法（LC-MS）

一些极性高、热不稳定且难挥发的大分子有机化合物，不能使用GC-MS分析，而液相色谱定性能力弱，就可以使用LC-MS，分析结构定性确认，可靠高效。

3.2 超临界流体色谱法（SFC）

超临界流体色谱法[14]可分析热不稳定的农药，气相和液相的检测器也可以使用，重复性和稳定性效果好，检测限可以达到Pg级。但超临界色谱需特殊设备联合使用，应用范围受到局限。

3.3 酶法

1985年，美国中西部研究所研制出一种农药检测酶片，可快速检测有机磷和氨基甲酸酯类农药，其灵敏度在0.1～10 mg/kg范围[15]。何颖等[16]用有机磷农药对乙酰胆碱酯酶敏感强度不同，在相同温度时间样品提取液与酶反应后测定吸光度，计算它们对酶的抑制率。虽然快速简便，但酶易受温度、酸度影响，后来也出现了如速测卡和速测试剂等[17，18]速测方法。酶法虽快捷但应用范围窄，准确性低，检测出阳性后，需用色谱或其他进一步方法定性定量。

3.4 薄层层析法（TLC）

该方法依据样品和标样的比移值相互对照来粗略定量。常用硅胶、氧化铝做吸附剂，展开剂常用：环己烷/己烷（1/2）、四氯化碳/乙酸乙酯（9/1）等，薄层板一般是长方形或方形，有不同规格[19]。薄层层析已应用于植物中某些有机磷农药残留的检出和定量，结果可达到μg级[20]，能同时分析多个样品，快速简单，多应用于复杂混合物的分离。但是该方法的样品净化处理复杂回收率低，而检测痕量分析物，则需处理大量样品，比较困难，所以不适合做农药多残留检测。

3.5 免疫分析法

该方法快捷准确，是20世纪90年代最优先开发的农要残留分析方法。国外发展很活跃，尤其在酶联免疫分析技术方面进展很快[21]。现场样品和大量样品的快速检测就可以用免疫技术试剂盒。我国也广泛应用了不少该类试剂盒，有15种杀虫剂及16种除草剂进行检测的酶联免疫试剂盒。根据标记物不同，此类方法又可分为酶免疫分析法、放射免疫分析法和免疫传感技术法等。

3.6 毛细管电泳法

毛细管电泳法是以电场为驱动力，根据离子或荷电粒子在毛细管中按各自不同的分配技术进行高效、快速分离，该方法样品用量少，操作简便、溶剂用量低、环境污染少。由于样品组分在不同背景缓冲液中所受作用的不同，又可分为：等电聚焦、毛细管凝胶电泳、毛细管区带电泳等。唐建设[22]等在农药残留检测应用系统中介绍了毛细管电泳技术。与其他检测技术相比，该方法样品处理操作简单，进样量少，检测范围宽，适合快速检测要求。

4 农药残留检测的应用及发展趋势

农药残留检测分析应用归纳下来有用途：对样品中微量残留农药进行定性定量分析；可以制定农药最大残留量和合理使用标准；还可以评价某种农药对食品和环境的安全影响，为制定防治污染措施提供依据；同时还能为新农药提供其在农作物上的残留动态。

现场快速检测是未来农药发展的趋势，快检和阳性色谱验证结合，对农药残留检测具有准确性和可靠性，这样减少了检测工作量，提高效率，加强了农药残留监管。虽然毛细管电泳技术等为农药检测发展提供了理论支持，但是也存在一些问题，如酶法容易假阳性、假阴性，因为植物中复杂基质对酶反应有很大干扰，不同批次不同试剂瓶中中酶的质量和反应条件对结果影响较大，所以会降低检测的准确性。快速检测技术是目前最具发展潜力，实现快速检测方法可以降低成本、节约时间、及时发现问题以保障食品的安全。这就要求农药检测趋于简便快速化、自动精确化，农药检测新技术的不断发展，高精密度分析仪器和在线联用技术才是关键。

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