地理标志产品文山三七农药残留检测技术的研究进展

陈春茶，张 飞

（1.文山学院 经济管理学院，云南 文山 663099；2.天保海关，云南 麻栗坡 663603）

三七为五加科人参属、多年生草本植物，其根、茎、花均可入药。云南文山是三七的道地产区，2019年文山三七产业实现营收160亿元。三七采用人工仿生种植已有400多年的历史，尽管栽培技术不断进步，但由于其连作障碍的局限性以及少数种植户对经济效益的过度追逐，三七病虫害大量、成片爆发，农药施用量不断增加，尤其五氯硝基苯等高毒性农药会残留在三七体内和土壤环境中，不可避免地造成部分农药残留含量超标，难以符合国际市场对三七中药材高品质、无污染的要求，形成了发达国家对我国三七药材出口的技术贸易壁垒限制。三七产品具有药食同源的特点，农药残留对消费者的身体健康造成威胁，因此研究三七产品农药残留检测技术对于掌握和控制其品质具有重要意义。

三七在生长过程中使用的农药包括杀虫剂、杀菌剂、杀螨剂、除草剂、生长调节剂等，按照化学结构可以分为有机氯、有机磷、拟除虫菊酯和氨基酸甲酯等类型。三七药材产品中农药残留检测包括样品采集和制备、目标物提取、样品净化和仪器分析过程。由于三七中含有皂苷、有机酸、氨基酸、黄酮、甾醇、糖类、挥发油、色素等复杂的植物化学成分，不仅对仪器设备造成污染和损害，还对检测的农药残留目标化物产生干扰，因此样品提取和净化过程成为三七农药残留检测技术的关键。

本文在分析现有文献的基础上，归纳和比较三七产品农药残留检测的前处理提取方法、净化方式和使用的仪器设备，尽可能全面地阐述药物残留的检测技术现状、研究进展和未来发展趋势，以为我国三七药材产品的质量安全研究提供参考。

1 三七产品的农药残留检测技术研究进展

1.1 国内外检测方法

1.1.1 国内外药典方法

近年来，三七国际标准研究取得突破性进展，《欧洲药典》《英国药典》和《美国药典》先后将三七收录，随着三七药材的国际标准发布，其国际化发展越来越备受重视。考虑到我国三七药材产品主要出口到欧美、日本、韩国等国家和地区，笔者选取上述国家和地区（美国、英国和欧洲药典中规定的农药残留检测对象和方法基本相同，这里以美国药典作为代表）以及我国药典进行分析和比较，内容包括测定农药种类、提取溶剂、提取方法、净化材料、仪器种类、定量方式等。

从表1中可以看出，样品前处理均采用经典的农药残留量检测样品前处理方法: 样品提取和净化处理，净化处理包括凝胶渗透色谱法（GPC）、固相萃取法（SPE）、QuEChERS法以及浓硫酸磺化法，其中固相萃取法包括硅胶柱、弗罗里硅土柱、石墨化碳柱。检测技术上主要采用毛细管柱气相色谱法、高效液相色谱法，气相色谱法结合电子捕获检测器（63Ni- ECD）、氮磷检测器（NPD）和火焰光度检测器（FPD）、质谱检测器（MS）等。特别地，英国和欧盟药典并不指定或者限定分析方法，与只要是经过验证的方法都可以采用。

表1 国内外药典收录的农药残留检测方法比较

1.1.2 其他标准方法

由于药食同源性，欧美大部分植物药以膳食补充剂的方式进行监管。虽然日本药典收录的药材农药残留检测项目较少，但大部分对出口中药产品还需符合食品或者食品添加剂的相关规定。我国除药典和专门的产品标准对药材中药物残留检测方法有规定外，也有部分适用于食品检测标准被应用于三七药材产品，尤其是植物源性食品中农药残留的检测方法被广泛引用见表2。

表2 三七药材产品农药残留检测相关标准

1.2 三七产品的农药检测分析技术

由于三七病虫害特征、防治方法和土壤等环境条件要求的特殊性，其农业种植和生产加工主要使用的农药种类包括有机磷、有机氯、拟除虫菊酯、氨基甲酸酯、杂环类及其他化合物种类。根据这些药物结构和性质的不同，针对三七产品残留药物所采取的检测技术包括气相色谱法、气相色谱—串联质谱法和液相色谱—串联质谱法。

1.2.1 气相色谱法

被测组分挥发经色谱柱分离后，其真实浓度或质量流量被转化为可测量的电信号，信号大小与组分的量成正比，此类装置称气相色谱检测器，其方法称为气相色谱法。梁金良[5]以13种中药材（含三七）之一的金银花为优化对象，采用气相色谱—电子捕获检测器检测，与药典方法进行比较具有取样量少、耗时短、简便快捷、灵敏度高、检测范围更宽的优点。

刘媛等[6]以TiO2纳米管为吸附剂制备固相萃取柱，采用气相色谱仪-火焰光度检测器对三七样品中甲胺磷等8种有机磷农药进行检测分析，方法的回收率为81.36%～100.66% ，相对标准偏差均小于5%。黄晓会等[7]对文献方法进行优化，采用气相色谱—电子捕获器对块根类中药材中50中农药进行检测，回收率、检出限等方法学评价指标均符合农药残留痕量测定要求。张曙明[8]等人用毛细管气相色谱—电子捕获检测器分析了黄芪、三七和西洋参中15种有机氯农药残留量，取得较好的回收率。马临科等[9]采用浓硫酸净化、GC-ECD对29批三七胶囊样品中15种有机氯农药进行分析，获得较好的净化效果。萝莉等[10]采用GC-FPD分析方法，对云南省不同产地的三七产品（取大根、主根、剪口等地上、地下部位）中对硫磷等12 种有机磷农药进行检测，该法分离度高，重现性好，操作方便。

1.2.2 气相色谱—串联质谱法

气相色谱法中，当连接检测器为质谱检测器（MS）时，相应的检测技术称为气相色谱—质谱联用法（GC-MS），多台质谱串联时即为气相色谱—串联质谱法。

韩超等[11]以田七等药材为研究对象，采取微波萃取（MAE）结合气相色谱—质谱联用技术分析有机氯和除虫菊酯农药残留，定量限位10 ug/kg，平均回收率为92.7%～102.5%。何鹏等[12]运用GC-MS技术较为系统地建立了三七药材、三七三醇皂苷原料（三七药材提取物）、三七通舒胶囊中20中农药残留同时测定的方法，并从系统适应性、检出限、回收率、重复性等8个方面进行方法学研究，取得满意结果。方翠芬[13]等人使用丙酮超声提取三七片和三七胶囊样品后用固相萃取材料PSA和C18净化，采用GC-MS/MS法分析24种有机氯、有机磷和除虫菊酯农药残留含量，方法回收率在70%～119%之间，RSD值均低于15%。李彦生等[14]用乙腈提取三七样品，氯化钠盐析，QuEChERS净化，采用GC-MS测定，结果20种农药在 0.1～6.4 μg/mL浓度范围内呈良好线性，检出限0.002～0.025 mg/kg，平均回收率79.4%～104.8%，相对标准偏差为2.01%～5.03%。邵林[15]等人通过改良QuEChERS前处理方法，样品经1%乙酸—乙腈提取，结合气相色谱—三重四极杆串联质谱（ GC-MS /MS） 多反应离子监测模式，同时测定三七样品中18种有机磷农药残留，结果目标物在2.5～120.0 μg/kg范围内线性相关系数＞0.99，检出限为0.4～1.5 μg/kg，平均回收率为70.5%～118.9%，相对标准偏差为1.0%～9.8%。赵立苹[16]等人用1%乙酸乙腈溶液提取，硫酸镁和醋酸钠盐析、SPE氨基柱净化后，采用内标法定量减少基质效应，用GC-MS/MS检测101种农药残留量，结果线性相关系数＞0.99，定量限小于10 μg/kg，加标回收率70%～120%，相对标准偏差为0.2%～19.0%。李文廷等[17]以非芳烃非离子表面活性剂聚氧乙烯月桂醇醚作为浊点萃取剂，在超声波辅助作用下，应用气象色谱仪分析三七等药材中8种有机磷农药残留，结果表明，方法回收率80.69%～100.66%，相对标准偏差为2.21%～5.96%。

1.2.3 液相色谱-串联质谱法

高效液相色谱是一种准确度高，分离范围广的快速分离方法，它对化合物的结构破坏性小，适合有机分子和生物分子的分离。当多台质谱和高效液相色谱联用时即为液相色谱-串联质谱法HPLC/MS/MS。陈荣华采用QuEChERS前处理法，选择不同量的MWCNTs和PSA固相萃取材料分别净化三七根和三七花提取液，并结合LC-MS/MS检测，13种农药的添加回收率在80%～120%之间，相对标准偏差为小于18%，定量限在2 ～102 ug/kg范围内，在此基础上考察三七根干燥、三七生粉炮制过程中加工因子对药物残留的影响。李家春[18]等人建立基于QuEChERS结合超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）法，对三七等5种中药材中35种有机磷农药残留量进行快速检测，35种农药线性相关系数均大于0.98，平均回收率在70.63%～110.6%，相对标准偏差0.66%～14.18%。苗水[19]等人通过优化QuEChERS前处理方法，采用分散固相萃取、LC-MS /MS内标法定量，测定三七中508种农药残留，结果508 种农药均在0.005 ～ 0.4 mg/L 范围内线性关系良好，方法检出限（ LOD） 0.005～0.1 mg/kg，468种农药回收率为70%～120% ，其余8种在50. 2%～117%之间，相对标准偏差（RSD）均不大于15%。赵立苹等人用液相色谱—串联质谱（LC-MS/MS）、内标法定量分析三七中药材中102种农药残留量，结果表明，102种农药均为10～50 μg/L，线性关系良好，定量限（LOQ）均小于10 μg/kg；除噻虫嗪、灭幼脲等5种农药加标回收率为55%～130%，其余均在70%～120%之间，相对标准偏差（RSD）为0.2%～19.0%。

1.3 三七药材产品的农药检测前处理技术

除了直接用中药材提取液进行检测的方式，常用的样品前处理技术有固相萃取法（SPE）、液相微萃取法（LPME）、固相微萃取法（SPME）、磺化法、微波辅助萃取法（MAE）、超声波辅助萃取法（SAE）、基质固相分散萃取法（MSPD）、快速样品处理法（QuEChERS）、超临界流体萃取法（SFE）、凝胶渗透色谱法（GPC）等。一般样品前处理过程包括样品制备、样品提取和净化三个阶段，各类方法中样品制备通常比较固定。分析试样中农药品种、提取溶剂以及检测器的不同，对净化的要求也有所不同，譬如当分析有机氯、菊酯等农药残留时，由于电子捕获检测器易受污染，样品提取共萃物对目标化合物干扰较大，所以对净化要求严于有机磷等具有高选择性的检测方法。笔者根据文献报道的样品前处理方法，收集并归纳比较如表3所示。

表3 三七药材产品中农药残留检测技术比较

续表3：

从表3中可以看出，目前三七药材产品农药残留检测技术包括提取方式、净化手段以及检测仪器。首先，样品提取的混合溶剂有正己烷—丙酮、石油醚—丙酮、二氯甲烷—丙酮（正己烷、石油醚、二氯甲烷常作为液液萃取溶剂），单一提取溶剂有乙腈、丙酮、乙酸乙酯，混合溶剂以石油醚—丙酮为主，单一溶剂则以丙酮、乙腈较为常见。无论是混合溶剂还是单一溶剂，大多方法使用水作为助提介质。提取过程采用自然浸泡、振荡、超声、微波辅助萃取，其中振荡和超声两种方式最为常用。其次，因样品提取方法、检测对象和检测仪器的不同，需要的净化手段也有所差异。三七药材产品农药残留检测常用的净化方式有固相萃取、固相微萃取、QuEChERS、浓硫酸磺化、基质固相萃取净化（MSPD）和碳纳米管等，其中浓硫酸磺化净化法是有机氯检测的特有净化方式，但也仅仅适用六六六、滴滴涕、五氯硝基苯等少数对浓硫酸稳定的有机氯农药。

目前众多净化方式中固相萃取柱的应用最为广泛，如弗罗里硅土柱、C18柱、氨基柱、活性炭柱、石墨化碳/氨基复合柱的运用，固相萃取法采用选择性吸附、选择性洗脱的方式对样品进行分离、纯化、富集，广泛应用于农药的检测分析的前处理方法。优点是回收率高、重现性好、适用范围广、简单快捷，并且可以实现现场应用和自动化操作。与此同时，QuEChERS（Quick、Easy、Cheap、Rugged、Safe）凭据其无需装柱、用料少、耗时短、简单有效的特点，配合抗干扰能力较强的质谱联用技术，克服基质干扰和大部分的假阳性问题，广泛应用于果蔬、谷物、中草药的农残检测，被广大行业工作者所接受。最后检测仪器包括气相色谱、液相色谱结合各类检测器以及检测器串联分析，其中气相色谱法又以GC-ECD、GC-FPD较为常用，但检测的化合物种类有限。色谱联用和串联技术因含有质谱组成结构而能分析成百上千种农药残留，是高通量、高效分析检测技术的主导。

2 结论与展望

三七药材产品中农药残留检测技术主要包括以样品提取、净化为主的前处理过程和仪器分析等内容。有机溶剂提取配合固相萃取材料净化仍然是国内外通用的做法，仪器分析技术大致相同，只是针对不同的农药残留化合物，使用的提取溶剂、提取方法、净化材料以及洗脱过程、仪器条件上稍有不同。此外，我国药典收录的检测方法颇为丰富，如测试不同种类的药物残留，就使用了诸如丙酮、乙腈、乙酸乙酯的单一提取溶剂和石油醚—丙酮、1%的醋酸—乙腈的复合提取溶剂，并采用不同的净化手段，配合不同的仪器分析技术。

国内研究方面，除了药典规定外，各行各业的研究者们为三七药材产品中农药残留检测技术的先进性和多样化发展倾注了大量的心血和智慧，并在传统的技术基础上不断推陈出新。目前，单一或复合有机溶剂提取加固相萃取净化技术是应用最为广泛的样品前处理技术，针对不同的三七产品、农药检测对象，有适合的前处理方案和仪器分析方法。随着材料科学、信息技术、精密制造和自动化技术的快速发展，三七药材产品农药残留检测呈现良好的发展趋势：一是辅助有机溶剂提取的方式如超声、微波、加速（加热加压）溶剂萃取使得提取过程更加彻底、快速和有效。二是样品前处理自动化程度越来越深，如全自动固相萃取仪的出现大大缩短样品检测周期。而集成前处理与后续分析仪器在线联用，使用者只需输入准备好的样品，由系统自动完成提取、分离、净化、浓缩、进样分析、输出结果等过程。三是随着仪器分析技术的突飞猛进，色谱-质谱联用和串联技术的普及，配合高效、集成、自动化的样品前处理技术，高通量、多残留分析必将成为未来药物残留检测技术的发展趋势。