农产品中农药残留检测前处理技术研究进展

于 辉

(青岛市即墨区综合检验检测中心，山东 青岛 266200)

近年来，由于人口的不断增长和城市化的快速发展，为了提高农产品的产量、品质和延长其贮藏期，使得农药的使用量日益增加，而大量农药的使用导致农药残留超标问题严重[1]。长期食用含有农药残留超标的农产品会对人体健康造成潜在的危害[2-3]，随着物质生活的不断发展和科学技术水平的进步，人们对农产品的安全性要求在不断提高，我国对食品中农药的最大残留限量作出了严格要求，《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》(GB 2763-2019)规定了食品中有机氯类、有机磷类、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类等483种农药7107项最大残留限量，也加大了监管力度，增加了农药残留检测方面的投入。

目前，用于农药残留检测方法，主要包括气相色谱法(GC)、液相色谱法(HPLC)、气相色谱-质谱法(GC-MS)、高效液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)等[4-5]。然而，在进行高效、准确的定性定量分析之前，由于食品中农药残留的含量通常较低、农药类型和化学性质差异较大、农产品种类繁多且基质复杂，需要合理的样品前处理方法和复杂的技术手段，提取目标物，去除杂质，减少检测干扰，实现提取和净化的目的[6]。因此，样品前处理技术是农药残留仪器分析检测之前必须执行的过程和成功的关键。

传统的农药残留前处理技术，包括液-液萃取(LLE)、索氏提取、振荡提取、柱层析等。然而，这些方法都存在样品需求量大、提取时间长、有机溶剂消耗量大和缺乏选择性等缺点[7]。解决以上问题，研究者开发了不同类型的快速有效的样品的前处理方法，快速、省时、低廉、萃取和净化效率高、多残留检测的前处理方法越来越受到青睐。本文将对近年来农产品中农药残留检测样品前处理技术进行综述，并对其未来的发展方向进行了展望，旨在为农产品中农药残留检测技术的深入研究和发展提供参考，表1为各种前处理方法优缺点及应用范围的概述。

1 固相萃取技术(SPE)

固相萃取技术作为一种快速而有效的样品前处理手段，它利用固体吸附剂将目标化合物吸附，使之与样品的基体和干扰化合物分离，然后洗脱液洗脱或加热解脱，从而达到分离和富集目标化合物的目的[8]。SPE技术基于样品在液-固两相之间的分配，采用选择性吸附、选择性洗脱方式对样品进行富集、分离。SPE 操作步骤包括萃取柱预处理、上样、淋洗以及洗脱，具有适用性广、回收率和富集倍数高、分离效率高、操作简单和易于实现自动化等特点。近几年，该技术的发展取得了良好的成果，被广泛用于农药残留检测的前处理过程。Gao等[9]制备了氧化石墨烯基复合材料(DABP-GO)，建立了以DABP-GO为吸附剂，高效液相色谱-紫外检测相结合的固相萃取法，痕量测定蔬菜(冬瓜和小白菜)样品中的氨基甲酸酯类农药残留，为复杂蔬菜样品中氨基甲酸酯类农药的测定提供了新的选择。高尧华等[10]采用串联C18/PSA 固相萃取柱的净化方法，结合气相色谱-串联三重四级杆质谱(GC-MS/MS)，建立了大豆、花生及其粮油中56种农药残留的分析方法，为高油脂植物源性食品中农药残留的检测提供参考。李樱红等[11]建立了HLB固相萃取小柱净化，LC-MS/MS同时测定蜂王浆中7种高风险农药残留的检测方法，方法的检出限和定量限分别为0.5～2.0 μg·kg-1和1.0～5.0 μg·kg-1，3个添加水平的回收率均在80%以上。Zhao等[12]建立了茶叶中有机磷、有机卤素、拟除虫菊酯、有机氮等多种农药残留的GC-MS分析方法。以乙腈为萃取溶剂，采用新型多层固相萃取柱TPT进行萃取，将优化后的方法应用于茶叶样品的分析。

2 固相微萃取技术(SPME)

固相微萃取是20世纪90年代初发展起来的一种样品前处理技术[13]。SPME装置类似于色谱微量注射器，由手柄和萃取头组成，通过萃取头表面的高分子固相涂层，对样品中目标分子进行萃取和预富集。SPEM法是一个基于待测物质在样品及萃取涂层中的分配平衡的萃取过程。该方法具有操作简单、分析时间短、样品需要量小、无需萃取溶剂、重现性好等优点。Sapahin等[14]采用聚丙烯酸酯(PA)商品化纤维用于20种地方蔬菜(卷心菜、羽衣甘蓝、芥菜等)制品中11种有机磷农药的萃取，气相色谱-火焰光度法(GC-FPD)分析检测，所有分析物检出限和定量限分别为0.01～0.14 μg·L-1和0.03～0.42 μg·L-1。该方法样品制备过程不需要离心步骤、操作简便、具有良好的灵敏度，并显著降低溶剂消耗量。Huang等[2]以喹硫磷为模板分子，采用溶胶-凝胶分子印迹技术制备SPME萃取探针，结合HPLC成功测定了不同食品样品(西红柿、卷心菜、大麦等)中5种有机磷农药。Zhang等[15]采用物理粘附法，制备了一种新型ZIF-90-NPC涂层SPME纤维，结合气相色谱-微电子捕获检测器(GC-μECD)系统测定了不同果蔬样品中8种拟除虫菊酯类农药，方法的检出限范围在0.1～0.5 ng·g-1，线性范围为0.3～50 ng·g-1。张文敏等[16]通过原位溶剂热聚合法制备了金属有机骨架/碳化氮纳米片复合材料涂覆的固相微萃取纤维，与GC-MS相结合，建立用于红茶中9种有机氯和拟除虫菊酯类农药检测的高灵敏分析方法，并成功在实际样品中检测出了艾试剂、α-硫丹和联苯菊酯农药残留。

3 凝胶渗透色谱(GPC)

凝胶渗透色谱(GPC)是根据溶质分子体积大小进行分离的，一般大分子先溶出，其淋洗体积小；而小分子后溶出，其淋洗体积大。随着淋洗过程的不断进行，不同分子量组成的样品得到分离。与吸附色谱等净化技术相比，GPC分离不依赖于流动相、固定相和溶质分子三者之间的作用力，对组分和性质十分相近但分子量不同的物质可以有效的分离，一般单一溶剂即可达到分离目的，实验条件和操作过程大大简化。此外，GPC用于农药残留分析过程还具有分析速度快、重复性好、回收率高等优点，适用于农药目标物是小分子化合物，而样品中的油脂、色素等都是大分子物质，会比农药分子先从柱中流出。陈平等[17]以丙酮为提取剂，加速溶剂萃取装置萃取，经全自动凝胶渗透色谱仪净化，净化液在线浓缩定容后采用GC-MS分析，测定水果中7种有机磷农药残留，方法检出限为0.012～0.084 μg·L-1，回收率均在80%以上。史晓梅等[18]建立了GPC法结合GC-MS/MS测定植物油中多种类型农药残留(有机磷农药、有机氯农药、拟除虫菊酯农药、氨基甲酸酯农药)的方法，能够满足国内外食品安全标准中对植物油的最大残留限量要求。张晓林等[19]运用在线GPC-GC-MS测定药食同源食品中30种农药残留。该方法具有广泛的样品适用性，大幅缩短了反应时间，是一种可应用于精准定量检测药食同源类食品中农药多种残留量的检测方法。

4 基质固相分散萃取技术(MSPD)

MSPD技术是取适量固相萃取吸附剂(C18、石墨化碳等)与样品混合，再一起研磨成半固体状态混合物，然后将混合物装柱，用不同溶剂淋洗柱子，从而将目标化合物洗脱下来的前处理方法[20]。该方法将传统的样品前处理过程中均化、萃取、净化等步骤合为一步完成，从而使过程简单、快速、样品目标分析物损失和溶剂消耗更少，具有回收率高，重复性好等优点。然而，MSPD方法需要对样品量、固相萃取吸附剂材料(种类和用量)和洗脱液组成等变量进行优化。Wang等[21]制备了新型的分子印迹聚合物，以该印迹聚合物为吸附剂，MSPD-GC方法同时测定9种痕量有机磷农药残留。在优化条件下，用该方法测定了苹果和梨样品基质中9种有机磷农药的加标回收率为81%～105%，并成功地应用于柑桔中有机磷农药残留的定量检测。巩丽萍等[22]建立了基质固相分散萃取-超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)测定蔬菜中多菌灵、氧乐果、克百威等9种农药残留分析方法。将该方法用于50批蔬菜样品中农药残留的检测，毒死蜱、多菌灵和氧乐果残留的检出率分别为42%、14%和2%，毒死蜱超标率为8%，检测效率高，非常适合大批量蔬菜样品中多种农药残留的定性和定量分析。刘家曾等[23]将茶叶样品采用MSPD技术进行前处理，GC-MS定量检测茶叶中8种农药残留。此方法简便、易操作、灵敏度高，能满足农药残留分析的要求，对农药的监控具有一定的参考价值。

5 QuEChERS方法

QuEChERS方法是2003年首次由美国农业部Anastassiades 教授等人开发的针对蔬菜及水果中农药检测的新型样品前处理技术[24]。因其具有快速(Quick)、简单(Easy)、低廉(Cheap)、高效(Effective)、稳定(Rugged)和安全(Safe)的特点，命名为QuEChERS。QuEChERS方法操作简单：样品均质后经乙腈、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂提取，同时加入硫酸镁或氯化钠盐析分层后，混合体系经过振荡和离心，取部分有机相与PSA、C18等吸附剂混合，利用基质分散固相萃取原理除去有机酸、色素等干扰物质，以达到净化的目的。QuEChERS方法仅需几步就可以完成样品的前处理过程，因其简单、省时等特点受到广泛的关注。经过十几年发展，QuEChERS方法经改进优化后，扩大了应用范畴，已发展成为食品基质中农药残留检测的首选方法。张爱芝等[25]以QuEChERS为前处理方法，UHPLC-MS/MS为检测仪器，建立了蔬菜中250种农药残留的快速检测方法。优化了QuEChERS除水剂与净化剂及其用量，确定适合蔬菜基质的最佳处理条件，建立的检测方法对市售果蔬进行检测，检出农药品种16种，检出批次5次。卢巧梅等[26]采用QuEChERS 前处理方法结合HPLC-MS/MS技术，建立了不同批次茶叶中18种农药残留的分析方法，各种样品的加标回收率均大于84 %，能够满足农产品中农药残留的快检要求。Rizzetti等[27]对QuEChERS提取和净化的条件进行了系统优化，UHPLC-MS/MS技术对橙汁中74种农药进行检测，结果令人满意。该方法具有动态、简便、快速、分析步骤少、误差小等优点，可用于橙汁中农药残留常规分析。Tette等[28]提出了一种改进的QuEChERS方法结合UHPLC-MS/MS法测定蜂蜜中116种农药含量。方法回收率为81.6%～108.9%，检出限为0.005 mg·kg-1，采用该方法对蜂蜜实际样品中农药残留进行评价，得到满意的结果。Rejczak等[29]首次利用二氧化锆基吸附剂开发了一种简单的QuEChERS样品前处理方法，采用HPLC-DAD分析用于乳品中多残留农药的检测，该方法可以作为使用HPLC-MS或HPLC-MS/MS的较低成本的替代方法。

表1 不同样品前处理方法比较

6 结语

食用农产品种类和基质的复杂性、农药种类和化学组成的复杂化，推动了样品的前处理技术不断发展创新。目前，食用农产品中农药残留检测前处理方法有了很大的改进，不同的前处理技术有其各自的优缺点和适用范围。在实际工作中，需要根据实际样品种类和基质、农药本身性质和检测方法的不同，选择合适的样品前处理方法，确保检测结果的准确性。随着人们对食品安全重要性认识的提高，各种新型的农药残留检测方法的不断出现，成本效益高、环境友好、高度自动化、适用范围广的样品前处理方法是未来农药残留检测前处理技术的发展方向。