苹果农药残留检测方法研究进展

吴振廷，刘雪锋，梁海荣，王春颖，牛潇潇，杨 沫

（内蒙古自治区林业科学研究院，呼和浩特 010010）

随着我国经济的快速发展，人们生活水平不断提高，对水果的品质和需求也随之提高。苹果富含丰富的维生素、矿物质等营养成分，是人们最常食用的水果之一。近年来苹果的需求量不断增加，一些苹果种植户因缺乏科学施用化肥和农药的知识，为提高产量，防治病虫害，大量使用甚至滥用化肥和农药，从而引起农药残留超标，导致食品安全问题频繁发生[1-5]。食品安全是重要的民生问题，我国高度重视食品安全，对加强食品安全工作提出了更高的要求，农药残留的检测是食品安全检测的重要组成部分[6-7]，也是食品安全热点问题之一。食用农药残留超标的苹果后会对身体造成严重危害，已引起社会的高度关注[8-11]，因此，研究准确、快速的苹果中农药残留检测方法具有重要意义。本文综述了近年来苹果中的农药残留检测方法，旨在为苹果的农药残留检测方法提供技术支持，并对传统检测方法和快速检测方法相结合来解决苹果中农药残留问题进行了展望。

1 苹果中农药残留检测方法研究进展

随着科技的不断发展，研究者在传统的样品前处理方法基础上不断创新，产生了一些新的前处理技术，运用这些新技术不仅可以减少试验步骤、时间、试剂用量，而且提高了样品的萃取效率、净化效果。智能化与数字化为检测仪器提供了新的技术支持，制造出许多先进的仪器设备，使检测结果更准确，灵敏度更高，回收率更好，提高了检测水平。近些年涌现出了大量的新型农药，因此需要不断提高与创新农药残留的检测方法。目前，苹果中农药残留分析检测技术根据检测速度的快慢可以分为传统检测方法和快速检测方法。传统检测方法包括气相色谱法、气相色谱－质谱联用法、液相色谱法和液相色谱－质谱联用法等[12-15]；快速检测方法包括表面增强拉曼光谱法、近红外光谱法、电化学法、新检测技术等（图1）。每种检测方法都有优缺点，需要通过选择合适的方法来提高检测方法的灵敏度和准确性[16]。虽然现阶段苹果中农药残留的检测方法仍在不断改进，技术手段也有了很大提升，但仍然存在一些问题，需要在今后的研究中不断完善。

图1 苹果中农药残留检测方法分类

1.1 传统检测方法

苹果中农药残留的传统检测方法主要是基于色谱分析方法，利用气相色谱仪、液相色谱仪、质谱仪及色谱与质谱联用仪等大型设备进行检测分析的方法，用于针对法规规定的农药残留的检测[6]。色谱分析法是发展较早且常用的、成熟的检测方法，这些检测方法有较高的精密度、灵敏度，重现性与定量效果好，是检测农药残留的重要方法之一，是实验室检测苹果农药残留常用的方法。

1.1.1 气相色谱法

气相色谱法的出现解决了过去许多难以检测的农药残留问题。由于气相色谱仪配有多种检测器，可以根据不同的农药种类选择不同的检测器，使检测结果具有灵敏度高、分析速度快、稳定性好、准确度高等特点，因此广泛应用于易挥发或可转化为易挥发的液体及固体农药残留检测[17]，是苹果中农药残留检测的主要方法。

研究人员在气相色谱法的基础上，通过选择或改进优化不同的前处理技术，分析苹果中各类农药残留，测试结果能够满足食用安全检测要求。如杭广林[18]利用基质固相分散技术结合气相色谱法建立了苹果中有机磷农药、有机氯农药和拟除虫菊酯类农药多组分残留的方法。刘大鹏等[19]、石亚亭等[20]都选用QuEChERS 前处理技术，建立苹果中2 种有机磷农药残留的分析方法。陈姣姣[21]通过改进的QuEChERS技术测定了苹果中高效氯氟氰菊酯的含量，线性关系良好（R2=0.999），检出限为0.12～0.15 μg/kg，定量限为0.38～0.50 μg/kg。黄玉婷[22]采用优化的分散液液微萃取技术结合QuEChERS 技术，形成一种新的前处理技术，基于气相色谱法建立了24 种苹果农药残留的检测方法。高青珍等[23]建立了气相色谱结合QuEChERS-悬浮固化分散液液微萃取（DLLMESFO）测定苹果中7 种有机磷类农药残留的检测方法，平均回收率为76.34%～107.41%，相对标准偏差（RSD）为0.47%～6.70%，方法的定量限（LOQ）为0.13～1.67 μg/kg。

1.1.2 气相色谱-质谱联用法

气相色谱-质谱联用法不仅有气相色谱的高分离效能，还有质谱的准确鉴定未知化合物结构的特点，能够满足食品安全检测灵敏度高、分离效能好、分析范围广的要求，可以同时测定食品中多种微量的农药残留[24]。

气相色谱-质谱联用法是我国食品农药残留检测的国标方法之一，检测技术也已成熟，在苹果农药残留的检测中应用广泛。王小琴等[25]建立了气相色谱-质谱联用法同时测定苹果中7 种有机磷农药残留的检测方法；李军[26]利用气相色谱-质谱法实现了苹果果实中68 种拟除虫菊酯类农药残留的同时测定；蔡理胜等[27]建立了气相色谱-质谱联用法同时测定苹果中苯丁锡、三苯锡和三环锡3 种有机锡类农药残留的方法。固相微萃取技术是一种用少量溶剂萃取的方法，已被广泛应用于农药残留检测工作。虞游毅等[28]建立了固相微萃取结合气相色谱-质谱联用法同时检测苹果中五氯硝基苯、六氯苯、七氯和百菌清4 种有机氯类农药残留量的方法，该方法快速简便，回收率、精密度均符合检测要求，适合苹果中多种有机氯类农药残留量的快速测定。2003年，ANASTASSIADES 等[29]研发出了QuEChERS 样品前处理方法，结合气相色谱-质谱联用法，提高了农药残留检测的效率、灵敏度和精准度。李梓彤等[30]、高霞等[31]、杨宸[3]使用QuEChERS 前处理技术结合气相色谱-质谱联用法分别测定苹果中丙环唑农药残留量、45 种农药残留量、69 种农药残留量，试验结果的线性、回收率与相对标准偏差都满足要求，建立的方法都适用于苹果中农药残留的检测。

1.1.3 高效液相色谱法

高效液相色谱法对极性强、分子量大的离子型农药的分离效果较好，特别适用于高沸点和热不稳定的农药残留检测[32]，该方法具有高压、高速、高效和高灵敏度等特点[33]。张慧荣等[34]利用高效液相色谱法对苹果中4 种新型植物生长调节剂（氯苯氧乙酸、5-硝基愈创木酚钠、噻苯隆和氯吡脲）残留量进行了检测分析，结果表明，方法回收率在90.1%～95.2%，相对标准偏差为1.1%～2.4%。李涛等[35]建立了QuEChERS-高效液相色谱法同时测定苹果中7 种苯甲酰脲类农药（除虫脲、灭幼脲、杀铃脲、氟铃脲、氟苯脲、氟虫脲和氟啶脲）残留量，结果表明，其线性关系良好，通过计算加标回收率与相对标准偏差，可以满足食品检测要求。通过优化或改进前处理方法，还可以使检测结果更加理想，彭帆等[36]结合以［C6MIM］［PF6］为离子液体分散液、甲醇为分散剂的萃取技术对苹果中的4 种有机磷（哒嗪硫磷、对硫磷、倍硫磷和伏杀硫磷）多组分同时分析，加标回收率为85.3%～101.1%。

1.1.4 高效液相色谱-质谱联用法

高效液相色谱-质谱联用法是高效液相色谱与质谱相结合的检测方法，先使用高效液相色谱分离，然后使用质谱进行定性和定量分析，帮助学者们发现新的化合物，常用来分离和检测高沸点、难挥发、热不稳定、分子量较大和强极性、难以用气相色谱分析的化合物，该方法具有高的分离能力、选择性、灵敏度等特点，因此广泛地应用于食品、医药、生化、环保等方面[37]。

高效液相色谱-质谱联用法在对苹果农药残留分析研究中也有广泛的应用。何成军等[38]利用QuEChERS 前处理技术，建立了苹果中304 种农药残留的QuEChERS-UPLC-MS/MS 分析方法，满足能力验证要求，可以为苹果中多种农药残留检测提供参考。陈汝等[39]通过纳米氧化锆和多壁碳纳米管净化结合高效液相色谱-质谱联用法，测定苹果中5 种农药残留，结果表明，在0.005～0.500 mg/L 的浓度内5 种农药在苹果基质中的线性关系良好；平均回收率为78.1%～117.5%，相对标准偏差（RSDs）在1.8%～9.1%；定量限（LOQ）为0.1～2.0 μg/kg。付尧等[40]用液质联用的检测方法，研究苯菌灵农药在苹果果皮、果柄、果萼、果肉及果核中的残留分布规律，发现果柄中苯菌灵农药残留最多，果皮中次之，果肉中残留最少。韩煜晖等[41]建立了检测苹果中辛硫磷残留的超高效液相色谱-串联质谱法，该方法快速简便、灵敏度高，能很好地满足苹果中辛硫磷残留的检测要求。张子阳等[42]应用固相萃取技术前处理，建立了同时测定苹果中唑螨酯等10 种农药残留的分析方法，结果表明，线性关系良好（R2=0.999），检出限（LOD）为0.006 2～0.046 0 μg/kg，定量限（LOQ）为0.021～0.160 μg/kg，平均加标回收率均为84.2%～114.5%，相对标准偏差（RSD%，n=6）为0.9%～9.2%。

1.2 快速检测方法

近年来，快速检测方法是食品安全检测的热点之一，发展迅速，与传统检测方法相比，试验条件不苛刻，试验仪器相对便宜，所用的有机溶剂较少，步骤简单，拥有高效、快速、无损的特点。有的方法试验仪器便携，特别适于现场检测和大量样品的筛选，克服了传统检测方法检测时间长的缺点。

1.2.1 表面增强拉曼光谱法

表面增强拉曼光谱（SERS）[43]是一种基于振动光谱的技术，重要的是能够刺激外表离子元结构，具有检测速度快、检测信号灵敏、抗干扰能力强、对样品无损伤等特点[44]，已在苹果表面和苹果汁农药残留种得到应用。彭彦昆等[45]以新烟碱类农药啶虫脒作为研究对象，建立了SERS 法快速准确检测苹果表面农药残留含量的方法。叶露[46]基于农产品检测的快速样品前处理（QuEChERS）技术和改良的固相萃取（SPE）技术，优化了前处理方法，建立了一种基于SERS 的适用于苹果中百草枯检测的快速检测方法。张旭等[47]基于新制备的纳米检测棒和SERS 技术，对苹果表面残留的倍硫磷和多菌灵的快速检测方法。近年来，研究人员研发了高增强SERS 基底方法，有助于提高SERS 法的准确度、重现性和稳定性。刘雨平[48]基于制备的银辅助金溶胶SERS 基底，这一新的预处理方式，提高了苹果表面福美双残留测定的稳定性。黄智斌[49]通过制备金银核壳纳米棒（Au@Ag NRs）浓缩溶胶以及Au@Ag NRs 自组装基底结合SERS 技术对苹果中的福美双进行检测，测试结果的线性、回收率都满足要求，可以用于苹果中的福美双的快速检测。邵菲[50]通过用疏水聚（苯乙烯-丁二烯）电纺纤维膜（SB 基底）结合银溶胶制备出Ag/SB 基底，结合SERS 技术对苹果表皮和苹果汁中农药三唑磷进行了成功检测。

1.2.2 近红外光谱法

近红外光谱法具有无污染、不损坏样品、检测快速、测试方便、可实现多成分同时定量分析等优点，但局限于近红外技术本身的高维特性和光谱数据处理方法的差异情况造成了模型的多样性[51]，一些学者通过改进算法可以很好地解决上述问题。吕赫一[51]与陈淑一等[52]都利用对比主成分分析（cPCA）结合近红外光谱法对苹果表面进行了农药残留量的测定，结果表明，使用cPCA 算法能够清晰、快速分辨出苹果有无喷洒农药。张晓等[53]基于遗传算法（GA）的偏最小二乘法（PLS）对近红外光谱数据进行处理，建立了GA-PLS 模型，不但简化了模型的复杂度，而且提高了模型精度及稳定性，可以应用于识别苹果表面农药残留量。

1.2.3 电化学法

作为一种新型的农药残留检测方法，电化学传感器技术因具备检测成本低、操作简单、检测时间短、灵敏度高、稳定性强等优势，已成为农药残留检测领域的研究热点。常玉琪[54]制备了绿豆基多孔碳（MBC）和壳聚糖（CTS）碳基复合材料（MBC@CTS），用其修饰玻碳电极（GCE）构筑的MBC@CTS/GCE 传感器成功用于苹果汁中多菌灵的检测。在进行农药残留检测时，样品前处理在整个检测分析中会占用大量时间和精力，不利于检测方法的快速化，针对这一问题，唐文志[55]研究开发出了墨水电极，将墨水写在苹果表面上直接制备出了电极，在室温干燥5～8 min即可固化，通过电化学法实现了苹果表面甲基对硫磷样品的直接检测，该方法的特点就是无须预处理步骤就能够实现检测，十分适于现场快速检测。

1.2.4 新检测技术

高光谱成像技术和电子鼻技术是新兴的无损、在线检测方法。高光谱成像技术能够采集到可见光-近红外所覆盖区间内的图像信息和光谱信息；电子鼻技术是模拟哺乳动物嗅觉系统，通过传感器阵列来对气体成分进行检测。乔琦[56]利用高光谱成像技术与电子鼻技术相结合，实现了对苹果表面不同农残量的检测。

通过搭建大气压激光解吸介质阻挡放电电离质谱仪，形成的一种新的检测方法，具有高效、软电离特性，可以显著提高检测灵敏度。杨曼青等[57]利用此仪器对苹果表皮的痕量农药残留进行原位定性和半定量检测，结果表明，该方法灵敏度高、稳定性好、无须样品前处理、测试时间短。

激光诱导击穿光谱技术具有多元素分析和原位测量的能力，但是检测灵敏度较差。赵贤德等[58]通过利用金属纳米粒子增强了对苹果表面毒死蜱农药的光谱信号，提高了农药残留的检测灵敏度，该方法对残留的毒死蜱具有很好的定量化预测能力。

2 检测方法的比较

传统检测方法与快速检测方法在分析应用方面有所差异，各种方法测定苹果中农药类别与优缺点结果见表1。

表1 苹果中农药残留检测方法的比较

3 展望

苹果中农药残留量的多少是评价苹果食用安全的重要手段之一，深入研究苹果中农药残留检测方法可以提升农药残留检测水平。每一种检测方法都有各自的优点，在进行农药残留分析时，要根据农药种类和所具备的检测条件，选择合适的检测方法，这样检测才能事半功倍，检测结果才能更准确，更能满足食品检测要求。为减少等待检测结果的时间，在进行苹果农药残留检测时，可以尝试快速检测方法与传统检测方法相结合的方式，先用快速检测方法，当检出有农药残留时，再用传统检测方法到实验室进行复检，实验室仪器检测可以精确定量农药残留水平，明确农药残留类型，这样既能节省时间，又能节约成本。研发低毒、高效的农药，加强对农药成分的精确分析，改进农药残留的前处理技术，提高前处理的自动化程度，加快研发农药残留的快速检测设备，可从根本上解决农药残留问题。相关的检测人员也应不断提升自身的检测水平，结合各种方法的优势，研发出准确、高效的检测方法。为了防止农药残留超标的苹果进入市场，相关检测部门还应加强质量安全体系建设，对每一批检品要高度重视，对检测结果高度负责。只有不断提升农药残留检测的各个方面，才能保障苹果的食用安全，促进我国苹果产业健康发展。