蔬菜中农药残留检测技术研究进展

吴长青，王海璐，李洁君

上海市质量监督检验技术研究院（上海 200233）

蔬菜是人类生活中必不可少的副食品，是人体内多种维生素和矿物质的主要来源，其质量安全不仅关系到人民群众的身体健康和生命安全，也关系到经济健康发展和社会稳定。蔬菜生长过程中病虫害较多，为防治病虫害，提高蔬菜的产量和质量，就需要使用一定的农药防治病虫害。随着农药使用的普遍化，其不合理使用现象时有发生[1-2]，导致蔬菜农药残留超标、人畜中毒事件多发[3]。作为蔬菜和农药生产大国和农药使用大国[4]，决定我国蔬菜农药残留问题持续存在。鉴于此，我国不断改进和完善蔬菜中农残的前处理方法和检测技术手段，在蔬菜进入厨房前及时检测，发现问题样品，将食品安全问题的危害降到最低，以保障蔬菜的质量安全。就蔬菜中农残的不同前处理方法及不同检测技术进行综述，以期为检测机构、监管部门、食品协会等在蔬菜中农残的前处理和检测方法的选择上提供技术参考。

1 蔬菜中农残前处理技术

1.1 农残提取技术

蔬菜中农残常用的提取技术主要有液固相提取技术、微波萃取技术（MAE）、索氏提取法和震荡漂洗法[5]。液固相提取技术的原理是根据农药在不同溶剂中溶解度不同，选择合适的溶剂将农药提取出来的过程。液固相提取技术包括固体萃取和液液萃取。固相萃取技术具有操作简单、速度快[6]，有机溶剂用量少，可批量处理样品，既能富集又能去除杂质的优点，但不同固相萃取柱处理的重复性差。液相萃取剂的重复性高，但有机溶剂用量大。液固相提取前，需先将蔬菜样品进行匀浆，再取匀浆后的样品进行萃取提取。MAE[7]是采用微波加热技术加速萃取的一种方法，通过微波对蔬菜基质内外部同时萃取，促使蔬菜中农药快速溶解到溶剂中。该方法具有操作简单、高效、节能等特点，对极性大的农药有很好的萃取效果，对弱极性和非极性农药萃取效果差[8]，适合于热敏性农药的提取。索氏提取法是把经预处理得到的分散且干燥的样品，用无水乙醚或石油醚等有机溶剂反复萃取，使样品中的农残萃取到溶剂中的过程。索氏提取法是一种经典萃取方法，提取效率高，操作简单，在农药残留分析的样品制备中应用广泛，适用于干果、脱水蔬菜等样品的分析。振荡漂洗法是将待测样品浸泡于提取溶剂中，必要时可振荡以加速农药扩散，适用于附着在样品表面的农药及叶类样品中的非内吸性农药。

1.2 净化技术

样品经过提取后，提取液中会有很多杂质，需通过净化技术去除杂质，才能上机检测。蔬菜中农残常用净化技术主要有凝胶层析法、固相萃取净化法、基质固相分散萃取技术（MPSD）、分散固相萃取（QuEChERS）、快速提取净化法。凝胶层析法又叫分子筛层析法，该方法是利用有一定孔径范围的多孔凝胶作为固定相，对混合物中各组分按分子大小进行分离的层析技术。固相萃取净化法是样品基质经萃取提取后，萃取液经固相萃取柱净化，固相萃取净化法技术具有简单快捷、适用范围广的优点，但浓缩过程长，不适用于快速检测果蔬中的农残[9]。基质固相分散萃取技术（MPSD）被广泛应用于诸多领域[10]，但MPSD的纤维涂层不能同时高效萃取非极性和中级性农残。分散固相萃取（QuEChERS）技术具有简便、快速，溶剂用量少等优点。叶江雷等[11]采用QuEChERS法提取净化茶叶中47种农药残留，利用气-质联用技术进行检测，结果表明净化效果满意，测定结果符合日本和欧盟对农残“一律标准”的要求。覃国新等[12]开发一种从水果、蔬菜中快速提取净化苯甲酰脲类农药残留的方法，该方法能够有效去除水果和蔬菜中大量色素等杂质，降低杂质对色谱分析干扰，提高测定结果的准确度。试验过程时，检测人员需根据样品基质、农残种类、检测器等不同情况选择合适的前处理方法。潘小红等[13]采用不同的提取净化方法对蔬菜中多菌灵残留测定影响进行研究分析，结果发现快速溶剂-固相萃取适用于干制蔬菜中多菌灵残留量的测定，手动固相萃取适用于新鲜蔬菜的测定。韩梅等[14]比较未净化法、QuEChERS前处理法、氨基柱固相萃取法（solid-phaseextraction，SPE）3种不同前处理方法对姜中农药残留的提取效果，并结合质谱仪进行测定分析，研究表明SPE法具有较好的净化效果，但操作复杂、回收率差，未净化法和QuEChERS方法简单高效，回收率满足试验要求，适用于大批量样品进行检测。

2 蔬菜中农药残留检测方法

蔬菜中农药残留的检测方法主要有大型仪器检测法和快速检测法。大型仪器检测法普遍具有分离性高、检测限低、灵敏度高、重复性好、准确度高等优点，但存在检测成本高、前处理步骤繁杂等缺点。快速检测法弥补了大型仪器检测法的不足之处，可短时间内检测出大量样本、检测成本低，被广泛用于现场检查，但相对于大型仪器检测法其准确度较低。

2.1 大型仪器检测法

2.1.1 高效液相色谱法

高效液相色谱法是采用高压输液泵、高效固定相和高灵敏度检测器进行柱色谱分离的一种技术，流动相为液体，常用检测器有紫外可见吸收检测器、光电二极管阵列检测器和荧光检测器[15]，采用荧光检测器的农药，一般需先进行衍生化处理。该法自动化程度高，常用于半挥发或不挥发及热不稳定性的农药残留分析，尤其是对高沸点、相对分子质量大、热稳定性差的农药样本可实现较好的分离检测[16]。范鹏志等[17]利用安捷伦1260高效液相色谱仪，配备紫外、荧光检测器，采用甲醇+乙腈作为流动相，对蔬菜水果中的10种农药残留情况进行分析，结果表明回收率和精密度均满足试验要求。Topuz等[18]采用C18固相萃取技术对蔬菜汁中5种农药进行提取，采用紫外和二极管阵列检测器同时检测，农药分离效果好，检测限在0.5～1.0 g/kg，满足要求。李彩均[19]采用高效液相色谱法检测蔬菜中7种农药，该方法分离效果良好，回收率和精密度均满足检验要求。

2.1.2 气相色谱法

气相色谱法是常用的一种色谱检测方法，经过净化处理后的农药经过程序升温气化后，在气体流动相和固定在固体表面的液体固定相值之间实现分离，根据色谱峰的保留时间定性，峰面积进行定量。气相色谱法具有选择性高、检测精度高、灵敏度高、准确性高、应用范围广等优点[20]，可同时实现对多个蔬菜样本同时进行分离检测，且检测结果较为准确，曾作为有机磷和氨基甲酸酯类农药的主要检测方法，但对高沸点、稳定性差的农药难以实现分析检测[21]。林秋萍等[22]用气相色谱法同时测定蔬菜中17种农药残留，检测线性范围为0.1～1.5 μg/mL，最小检测限为0.010～0.040 mg/kg，均满足要求。李静等[23]用气相色谱法同时测定蔬菜中九种有机磷农药残留量，分离效果良好，检测结果满足要求。

2.1.3 色谱-质谱联用法

色谱-质谱联用法主要包括液相色谱-质谱联用法和气相色谱-质谱联用法，原理是利用色谱仪器（液相/气相）分离待测样品中农残，利用质谱对分离出的农药逐个进行分析。色谱-质谱联用法不仅可以对样品进行定性和定量分析，还能鉴定化合物的结构，方法灵敏度高、检测结果准确，但该方法前处理繁琐，检测成本昂贵而且检测周期较长，不适于现场检测。Stajnbaher[24]利用气相色谱-质谱串联技术对新鲜蔬菜、水果中90多种农药进行测定，该方法分离效果好，精密度和检出限均满足要求，其最低检出限为0.01 mg/kg，相对标准偏差＜10%。刘天洁等[25]利用气相色谱-质谱法同时测定水果、蔬菜中16种农药残留，16种农药的最低检测质量分数均为0.8～8.4 μg/kg，平均回收率为85.3%～108.2%，满足检验要求。石焱芳等[26]利用超高效液相色谱-串联质谱法同时测定蔬菜中30种农药残留进行，该方法分离效果好、回收率高，回收率在70.6%～102.6%之间。徐远金等[27]用液相色谱-质谱联用法测定蔬菜中残留的甲胺磷、马拉硫磷、久效磷、二嗪农、敌百虫、对硫磷和辛硫磷7种有机磷农药，结果表明7种农药的线性关系良好，检出限为0.002～0.090 μg/kg。

2.1.4 超临界流体色谱法

超临界流体色谱法是以超临界流体作为流动相，以固体吸附剂或键合在载体上的有机高分子聚合物作固定相的一种色谱方法，具有相同分配系数的农药在超临界流体中的分配量比在一般气体中大，提高被分离物质的挥发度，从而实现对不同农药的分离检测。超临界流体色谱法可与气相色谱和高效液相检测器相连，综合气相和液相色谱的优点，弥补气相和液相色谱的不足[28]，具有分析速度快、分离效率高等优点，适用于沸点较高和热稳定性较差的农药的分析[29]。王建华等[30]用超临界流体萃取-气相色谱法测定水果和蔬菜中有机磷农药残留量，测定结果准确、快速，回收率为82%～108%。谭琪等[31]用超临界流体色谱法测定黄瓜、西红柿样品中灭菌唑手性异构体残留，结果表明该方法线性关系较好，准确度和精密度都较高、回收率好，回收率为81.62%～106.21%。

2.2 快速检测法

快速检测法主要分为生物化学测定法和光谱反应法。

2.2.1 生物化学测定法

在我国采用生物检测法进行蔬菜农药残留检测的应用较广，常用的生物化学测定法主要有酶联免疫法、酶抑制法和活体生物测定法。

2.2.1.1 酶联免疫法

酶联免疫法是通过抗原和抗体之间的酶联免疫反应，使抗体和抗原进行结合，形成酶结合物，之后该酶结合物的酶作用于能呈现出颜色的底物，最后利用比色法来确定农药残留量的一种检测方法[32]。该方法操作简单、专一性强，具有高灵敏度和高特异性，可进行定性和定量测定[33]，适合大面积蔬菜农残检测，但检测费用偏高。夏敏等[34]利用酶联免疫技术快速测定蔬菜和水果中的农残，回收率在试验要求范围内。王艳等[35]对基于抗原-抗体特异性结合的酶联免疫法在农残分析中的应用进行综述，并指出免疫芯片技术是未来发展方向。

2.2.1.2 活体生物测定法

活体生物测定法包括家蝇检测法和发光细菌法2种[36]。家蝇检测法操作简单，但检测时间较长，而且只对少数农药有反应，难以分辨农药的种类，准确性不高，仅适用于田间未采收的蔬菜[37]，很少用于蔬菜残留农药的测定。王冬生等[38]应用家蝇检测蔬菜中的农药残留，效果明显。发光细菌法是采用发光细菌的荧光作用，不同种类细菌的发光机制相同[39]，通过分析检测物品中的发光程度与农残浓度的相关性进行定量。发光菌体法具有灵敏度高、价格低廉、检测速度快等优点，但准确率不高。在蔬菜农药检测中，主要是采用样本中农药的发光程度与毒性物质浓度的标准做比较，确定蔬菜中农药残留的量。袁东星等[40]采用发光菌体法测定蔬菜中有机磷农药残留，分析发光菌对蔬菜中6种有机磷农药的响应情况，探讨检测空心菜中甲胺磷农药残留的最佳参数，结果表明该方法是检测蔬菜中有机磷农药残留的一种快速有效且价廉的方法。

2.2.1.3 酶抑制法

酶抑制法主要分为胆碱酯酶抑制法、有机磷水解酶法和植物酯酶抑制法。其中，胆碱酯酶抑制法是最常用的方法，用于有机磷和氨基甲酸酯类农药残留，将该酶与样品提取液反应[41]，如果存在有机磷和氨基甲酸酯类农药，酶活性会受到抑制。邱朝坤等[42]利用酶抑制法对5种蔬菜中有机磷农药残留进行快速检测，结果表明该方法的回收率高、结果准确可靠。胆碱酯酶抑制法主要包括速测箱法、速测卡法、速测仪法、传感器法。

速测箱法是在胆碱酯酶的催化下，将红色的靛酚乙酸酯水解为乙酸和蓝色的靛酚[43]，该方法对常见农药的检出限量大都高于标准中规定的最大残留限量值，因此该法只能作为定性的快速初筛检测法。速测卡法是将乙酰胆碱酯酶、靛酚乙酸酯固定于速测卡上的一种检测方法，农药速测卡中一般含有白色和红色两种药片[44]，白色药片含有乙酰胆碱酯酶，红色药片含有靛酚乙酸酯。在实际应用中只需将蔬菜表面的农药残留物脱除到速测卡的乙酰胆碱酯酶端上，将其与靛酚乙酸酯接触，接触时需要保持温度在37 ℃左右，一般15 min后就可通过对照得出检测结果。速测卡法检测农药残留的便携程度极高，检测方法简单，检测成本极低，能更好地检测特定农药，但不能有效地检测所有类型的农药，且在气温较低的情况下无法进行反应。速测仪法[45]原理是残留农药对乙酰胆碱酯酶活性有抑制作用，浓度越高，抑制率越高，通过仪器测定酶与底物、显色剂显色反应的变色速率，并与红白对照比较求得酶抑制率，从而判定农药残留量是否超标。

传感器法是将传感技术与农药免疫分析技术相结合的一种分析方法，其中生物传感器法[46]和同相传感器法[47]常用于农残的检测。张淑平等[48]利用硝酸纤维素膜（孔径0.45 μm）固定乙酰胆碱酯酶制得的酶生物传感器，用氨基甲酸酯类农药为抑制剂，研究发现生物传感器法的检测结果略低于气相色谱法，但能满足实际检测所需。该方法操作简单，成本低，易于实现现场快速检测筛选，节省预处理时间，缺点是精度不高，易受样品基质干扰，同时酶不易获得和保存，主要用于防止农药残留的急性中毒及农药残留普查等方面。

2.2.2 光谱反应法

光谱反应法的原理是利用样本溶液中农药在光谱下所反映的特征，根据辐射信号强度和波长变化以确定蔬菜中是否有农药残留的一种方法，辐射信号强度与浓度呈一定关系。该方法的优点是避免酶的不稳定性、操作简单、检测速度快，缺点是灵敏度低，但易受还原性物质干扰。常用的是紫外分光光度法、荧光光谱检测、表面增强拉曼光谱法和近红外光谱法。

紫外分光光度法是利用物质分子对光的吸收，检测人员通过观察光的变化，通过作图法查出吸光度并计算吸光度差值，然后根据校正吸光度和农残的关系绘制标准曲线的一种方法。该方法具有仪器设备简单、分析成本低的优点，但过程处理较繁琐，不能广泛应用。张奇泓[49]采用紫外分光光度法检测蔬菜、水果中多菌灵残留，测定结果较为满意。

荧光光谱检测法是在特定波长光的照射下，具有吸收光子能力的物质瞬间发射出比激发光波长长的荧光，利用物质的灵敏荧光光谱来分析的一种方法。该方法具有灵敏度高、操作简单、抗干扰能力强等优点，能满足对大量样品的分析筛查[50]，既可以定性，又可以定量检测。张吉华等[51]利用荧光光谱技术对茶汤中氰戊菊酯和顺式氯氰菊酯残留进行识别确证，试验结果满足要求。

表面增强拉曼光谱法是指当一些分子或官能团吸附到粗糙金属或半导体的表面上时，分子的拉曼信号强度得到极大增强的现象，因此粗糙程度、基底表面和其他共吸附物等与分析物分子的相互作用都能直接影响目标分析物拉曼信号的强度[52]。 Bhab等[53]基于表面增强拉曼光谱技术，开发一种无损检测方法对水果表面的福美双和噻菌灵混合物进行检测。磷农药被某些化学反应消化或还原的波长，由于存在化学残留物，在波面上就会显示出颜色的数量，光谱反应法具有效率高、精度低的特点[54]。

近红外光谱法的原理是通过使用波长为780～1 100nm的电磁波提取样品基质中含氢化合物的技术，通过对特异性光谱信息进行分析，进而确定农药残留量[55]。张晓等[56]建立一种利用近红外光谱法测定阿克苏苹果毒死蜱农药残留，结果表明近红外光谱能够很好地应用于阿克苏苹果毒死蜱农药残留检测。

3 结语与展望

蔬菜农残快速检测方法具有仪器设备便于携带、操作简单、成本低廉、检测速度快等特点，适用于现场定性检测，但检测范围有限，仅能检测有机磷和氨基甲酸酯类农药，且容易出现误判的情况；传统仪器检测具有灵敏度高、准确度高等特点，但检测周期长，农残快速检测可作为传统仪器分析方法的有益补充[57]。近年来，国际上主要朝检测器的小型化、便携式及多种检测手段联用的方向发展，高效液相色谱-核磁共振质谱法等系统化处理复杂样品的测定技术仍是仪器检测农药的主要趋势。

为保障我国蔬菜的质量安全，需要充分依靠传统检测方法和快速检测方法的综合应用，研究为检测机构、监管部门、食品协会等在蔬菜中农残的检测方法的选择上提供技术参考，促使监管部门将一部分农药残留超标的蔬菜控制在流通之前，保证上市蔬菜的相对安全性，避免农药超标的蔬菜流入百姓的餐桌，保障人体健康。