蔬菜中农药残留检测技术综述

范 叶，戴先焙

（1.长沙市农产品质量监测中心，湖南 长沙 410008；2.新宁县水庙镇农业综合服务站，湖南 新宁 422700）

随着人们健康意识的增强，蔬菜的质量安全越来越受到人们的重视，蔬菜中农药残留已成为影响我国食品安全和农产品对外贸易的主要因素之一。建立和完善蔬菜中农药残留检测方法，已成为一项亟待解决的经济和民生问题。随着科技的发展和研究的深入，蔬菜中农药残留检测技术不断得到完善，呈现出日新月异的发展趋势。根据检测效率快慢和是否需要准确定性、定量的要求，可将蔬菜中农药残留检测技术分为快速检测法和仪器分析法2大类型。由于不同农药种类的理化性质和不同检测技术对人员、环境、经费等要求的不同，2大类型检测技术又分别被研究出不同的检测方法，现对其进行详细的阐述，以助一线检测技术人员能够结合实际选择和掌握方便快捷、经济适用和安全可靠的检测方法。

1 快速检测法

蔬菜作为保鲜期短的生活必需品，其质量安全检测必然需要现场快捷和准确的检测技术。目前常用的快速检测技术包括：酶抑制法、免疫分析法、活体生物测定法和化学快速检测法等。

1.1 酶抑制法

酶抑制法是利用有机磷及氨基甲酸酯类农药可特异性地抑制乙酰胆碱酯酶（AchE）活性的原理，将乙酰胆碱酯酶与处理好的样品进行化学反应，根据酶反应试验中颜色或物理化学信号的变化，来判断是否存在有机磷或氨基甲酸酯类农药残留。目前应用较多的酶抑制法检测方法主要有：速测卡（纸片）法、比色（分光光度）法和胆碱酯酶生物传感器法等。

1.1.1 速测卡（纸片）法

速测卡（纸片）法主要利用胆碱酯酶催化靛酚乙酸酯（红色）使之水解为乙酸与靛酚（蓝色）的原理。一般来说，有机磷或氨基甲酸酯类农药能够抑制胆碱酯酶的活性，在农药残留检测中会发生颜色的改变，再利用速测卡（纸片）的颜色变化与模板进行对比；当检出的速测卡（纸片）呈浅蓝色或白色时，就可以确定存在有机磷或氨基甲酸酯类农药残留[1]。

速测卡（纸片）法具有操作简单、使用方便的特点，尤其适用于田间地头和超市等需要快速出结果场所的蔬菜农药残留检测。

1.1.2 比色（分光光度）法

比色（分光光度）法同样利用了有机磷或氨基甲酸酯类农药对乙酰胆碱酯酶的抑制作用，由于抑制率与农药浓度具有一定的相关性[2]， 显色剂的颜色变化与农药浓度有关，进而利用分光光度计读数进行检测分析。

比色（分光光度）法与速测卡（纸片）法均属于现场快速定性的检测方法，可及时发现蔬菜或水果中是否存在农药残留，通过现场快速检测能有效防止存在农药残留的蔬菜产品进入市场交易环节，保障食品安全。

1.1.3 酶生物传感器法

酶生物传感器由物质识别元件（固定化酶膜）和信号转换器（生物电极）组成。其原理是利用酶的专一识别特性，通过酶促反应产生电活性物质，从而在生物电极中输出电信号，从而实现定量分析[3]。

酶生物传感器法具有检测迅速、操作简单、灵敏度高、特异性强的特点，但由于酶试剂不易保存、容易失活，容易导致检测结果重现性差、数据不稳定[4]。

1.1.4 小结

速测卡法、比色法和酶生物传感器法3种酶抑制检测方法，由于乙酰胆碱酯酶只能与有机磷和氨基甲酸酯类农药发生特定反应，限制了检测农药的种类；另外，如果在保存过程中出现酶活性降低或失活，容易造成假阳性的结果，因此存在一定的局限性，但其作为一类快速筛选的方法，在农残快速检测技术中仍是不可缺少的。

1.2 免疫分析法

免疫分析法是利用抗原与抗体特异性结合反应检测农药残留的分析方法。农药是典型的半抗原，只有反应原性而无免疫原性，不能诱导产生抗体。抗原和抗体的制备是免疫分析法的关键和基础，在制备抗原时需将农药分子直接与蛋白质载体进行偶联反应，没有活性官能团的农药分子则需要将农药进行衍生化，再接上供偶联反应的活性官能团合成人工抗原。

现应用的免疫分析方法主要有酶免疫分析（EIA）（也称酶联免疫吸附分析ELISA）、放射免疫分析（RIA）、化学发光免疫分析（CLIA）、荧光免疫分析（FIA/PFIA）4种检测方法，其中酶免疫分析最为常用。

酶联免疫法具有操作步骤简单、价格低廉、灵敏度高、专一性强等优点[5]，但由于免疫分析方法抗体制备难度大，加之不能同时对多种农药进行分析[6]，限制了免疫分析法在农药残留分析上的广泛应用。

1.3 活体检测法

活体检测法是使用活的生物来进行直接测定的方法，常用的活体检测方法有2种：一是由于农药可影响特定的发光细菌的活性从而表现为发光程度的变化，通过测定细菌的发光情况的变化来检测农药残留量；二是由于农药会导致敏感家蝇中毒，用样本喂食敏感家蝇后，根据家蝇死亡率测出农药残留量。

以上2种检测技术操作过程简单直接，无需复杂检测仪器，但该方法无法分辨残留农药的种类，且检测时间相对较长，仅适于田间未采收蔬菜的监测。

1.4 化学速测法

化学速测法主要是利用有机磷农药与金属离子发生氧化还原反应的特性，使之水解为醇与磷酸，导致检测液中的紫红色显色剂褪色，变成无色，再根据显色剂变色反应来判断样品是否有农药残留。

化学速测方法为化学反应，试验过程比较稳定，可有效克服酶抑制法中存在的酶不稳定、不易保存的问题，但该方法易受叶绿体和植物组织的干扰，且有时颜色变化并不明显，导致难以作出明确判断，只适用于检测叶片和果品表面的农药残留。

2 仪器分析法

仪器分析法又称为理化分析法，是最经典、最常用的农药残留定性、定量检测方法。目前常用的仪器分析方法有：气相色谱法（GC）、高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱-串联质谱法（GC-MS）和液相色谱-串联质谱法（LC-MS）等。近年来，超临界流体色谱法（SFC）、毛细管电泳技术（CE）和串联质谱检测等一系列检测新技术也得到快速发展。

2.1 气相色谱法（GC）

气相色谱法的原理主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异实现混合物的分离，待分析样品先在气化室气化后，随流动相进入色谱柱，随着流动相的流动，样品组分在流动相和固定相之间反复多次地分配或吸附或解吸，在流动相中分配系数大的组分先流出色谱柱，而在固定相中分配系数小的组分后流出。流出组分进入检测器中形成气相色谱图，通过与标准物质比较，用保留时间来进行定性，用色谱峰的峰高或面积来计算农药残留量。由于不同的检测器对原子或官能团的响应具有特异性，不同类型的农药需要不同的检测器。目前常用的检测器有电子捕获检测器（ECD）、氢火焰检测器（FID）、火焰光度检测器（FPD）及热导检测器（TCD）等[7-8]。

气相色谱法是应用最广泛和最经典的蔬菜农药残留检测方法之一，具有分辨率高、分析速度快、选择性好、灵敏度高等优点，可同时测定多种组分，但只能分析在操作条件下能气化而且热稳定性良好的样品，具有一定的局限性。

2.2 高效液相色谱法（HPLC）

高效液相色谱法是在气相色谱基础上发展起来的一种分析方法，它应用的流动相通常为甲醇、乙腈、水、缓冲盐等[9]。高效液相色谱法常用于检测极性强、沸点高、分子量大和热稳定性差的离子型残留农药，常与荧光、二极管阵列、紫外吸收等检测器连接使用。

高效液相色谱法具有分离速度快、效率高、灵敏度高等优点，但根据化合物的性质不同，需要使用各种不同的填充柱，并且流动相消耗量大且多数有毒，存在环境资源损害的可能。

与GC相比，HPLC的流动相可灵活调节其组成、比例和pH值，更有利于分析物与一些干扰物质的有效分离。

2.3 气相色谱-串联质谱法（GC-MS）

气相色谱-串联质谱法将气相色谱仪和质谱仪串联起来成为一个整体。质谱分析是一种通过测量电离室中离子荷质比（电荷-质量比）的大小进行质谱检测的分析方法，其基本原理是使试样各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场作用，形成离子束，进入质量分析器中，再利用电场和磁场使其产生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，利用其离子荷质比的大小不同精准确定农药的性质。

气相色谱-串联质谱法既具有气相色谱高质量分离能效，又具有质谱准确鉴定化合物结构的功能，可达到同时准确定性、定量检测分析的目的。不足之处是：当分析目标化合物的含量较高时，会对其组分浓度的定量分析产生影响[10]；同时，仪器昂贵、维护成本高，又需要高素质的专职检测技术人员进行操作。

2.4 液相色谱-串联质谱法（LC-MS）

液相色谱-串联质谱法以液相色谱为分离系统，质谱为检测系统，使用的液相色谱柱为窄径柱，分析时间短。液质联用体现了色谱和质谱优势的互补，将色谱对复杂样品的高分离能力，与质谱具有高选择性[11-12]、高灵敏度及能够提供相对分子质量与结构信息的优点结合起来，是常用于分析对热不稳定、分子量较大且用气相色谱-质谱联用难以分析的农药残留的方法，但它同样也有对部分农药的分析灵敏度较差的局限性。

2.5 超临界流体色谱法（SFC）

超临界流体色谱法是以超临界流体作为流动相的一种色谱分析方法。超临界流体是一种特殊流体状态，当气液平衡的物质升温升压时，热膨胀会引起液体密度降低，压力升高又会使气相密度升高，当温度和压力达到某一临界点时，气液两相界面消失成一个均相体系，当物质的温度和压力高于临界点时，就处于超临界状态，此时该物质为超临界流体。超临界流体具有气体和液体的双重性质，其黏度小、传质阻力小、扩散速度快、溶解能力强，具有GC和HPLC的双重优点。

由于超临界流体色谱法流体的黏度低，使其流动速度比HPLC法快、柱效高、分离时间短；与气相色谱法比较，超临界流体谱带展宽较小，可使用比其更低的温度，实现对大分子、热不稳定、高聚物等复杂化合物的分离和测定。SFC的仪器昂贵，技术尚不够成熟，限制了其在农药残留检测中的应用[13]，但它所具有的诸多优点仍是农药残留检测技术中最具发展潜力的技术之一。

2.6 毛细管电泳法（CE）

毛细管电泳是在电泳技术的基础上发展起来的以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术，使分析化学得以从微升水平进入纳升水平。其工作原理是在高压电场驱动作用下，使毛细管柱内的不同带电粒子（如离子、分子或衍生物等）以不同的速度在背景缓冲液中定向迁移，从而实现分离。

毛细管电泳法具有分离速度快、效率高、样品用量少等优点，适用于难以用传统的HPLC分离的离子化样品的分离和测定，且所需缓冲液不会污染环境。由于毛细管直径小，进样量少，光路短，因而制备能力差，分析灵敏度较低。

2.7 串联质谱检测新方法

随着科技的发展，现已研发出了一系列串联质谱检测新方法，主要有气相-串联质谱法（GCMS-MS）、超高效液相-串联质谱法（UPLC-MSMS）、飞行时间质谱法（TOF-MS）、全二维气相色谱质谱法等。

串联质谱常采用多反应监测模式（MRM）进行定性、定量分析，利用母离子与子离子一一对应的特征关系，使得MRM模式比单级质谱的选择离子检测模式具有更出色的灵敏度和准确性，多用于样品的确证及未知化合物的定性。

GC-MS-MS不仅可以有效排除基质干扰，降低方法的检测限，而且可以简化前处理过程，提高检测效率。近年来，GC-MS-MS被广泛应用于不同基质中多组分农药残留的痕量检测及未知化合物的确证[14]。

UPLC-MS-MS主要应用于一些极性强、不易挥发、热稳定性差的农药残留分析[15]，具有抗干扰能力强、灵敏度高、定性准确等特点。

TOF-MS的质量分析器是一个离子漂移管，可以把不同质量的离子按m/z值大小进行分离，具有扫描速度快、灵敏度高的特点，能够获得样品的全扫描质谱图和精确的质量数，不存在分析对象质量范围限制，是一种新型的高分辨率质量设备。

全二维气相色谱质谱仪，具有高分辨率、高灵敏度、高峰容积等优势，特别适合分析复杂体系，在已知化合物的精密确证和未知化合物的筛选方面具有独特优势。

上述仪器设备优势突出，但普遍比较昂贵，操作复杂，影响其在大范围特别是基层检测单位的应用和推广。

3 展望

随着科技研究的深入，蔬菜中农药残留检测技术呈现日新月异的发展趋势。一方面，随着社会关注度的提高，蔬菜作为保鲜期短的生活必需品，现场、快捷和安全可靠的现场快速检测技术得到了不断发展；另一方面，随着新型农药的研发和使用，农药残留检测面临着新压力和新挑战，特异性强、敏感度高、分析容量大的新型仪器检测技术同样得到不断研发应用，蔬菜中农药残留检测的各种快速检测和仪器检测技术的相互补充和不断发展，将推动我国农产品质量安全监管再上新的水平。