Tag标签
  • 传统
  • 图文
  • 卡片
全部文章

果蔬中农药残留的检测手段doc

菜农药

  1.本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。

  No.1.2007 1我国果蔬生产加工的现状 我国果蔬年产量在世界居于首位,据2000年的统 计数据,我国苹果、梨、桃、李的产量居世界第一, 占世界总产量的比例分别高达36.69%、50.28%、 27.05%、42.32%1[]。但我国的果蔬在品种、品质、产 后、加工技术与设备方面与国外相差甚远,尤其是农 药残留问题,更使得我国果蔬在出口贸易中频频遭受 技术壁垒的限制。为了提高我国农业的生产加工水 平,为了提高农民生活质量,为了加快我国经济的生 产与增值,发展新的分析检测技术是当务之急。 2农药残留分析技术的发展 控制农药残留尤其是果蔬中的农药残留十分必 要。农残分析是在复杂的基体中对目标化合物进行 定性或定量的分析,而果蔬样品中农药残留量一般 在ppm~ppb范围内,因此要求分析方法灵敏度高、特 异性强。此外,随着农药品种日益增多,食物样品中 常含有多种农药残留组分,因此农药残留分析方法 逐渐由单一种类农药多残留分析向多品种农药多残 留分析发展,而且对农药的代谢物、降解物以及共 轭合物的残留分析给予了更多的关注。 收稿日期:2006-06-08*通讯作者 基金项目:农产品安全全程质量监控技术研究与开发项目(锡科计[2005]104号);无锡市2005年重大科技计划项目(DL050001)。 作者简介:孙震(1966-),女,副教授,博士研究生,研究方向为食品微生物及免疫学、食品安全及快速检测。 果蔬中农药残留 分析检测技术的发展 孙震,顾亚萍,钱和* (江南大学食品学院,无锡214036) 摘要:研究了果蔬中农药残留分析检测技术的发展以及应用现状,探讨了我国果蔬生产加工中存在的 问题。 关键词:果蔬;农药残留;分析检测 中图分类号:TS255文献标识码:B文章编号:1005-9989(2007)01-001 Development of pesticide residue analyzing technology in fruirts and vegetables SUN Zhen,GU Ya-ping,QIAN He* (College of Food Science and Engineering,Southern Yangtze University,Wuxi 214036) Abstract:Thsi artcile studied the deveolpment and the actuailty of the pesticdie resdiue anaylznig and inspect- nig technoolgy ni frutis and vegetabels.Also ti discussed the mani probelm in the production and processing of the fruits and vegetabels in Chnia. Key words:frutis and vegetables;pesticdie resdiue;anaylzing and nispectoin 专题论述 15No.1.2007 农药残留分析包括两部分,样品的前处理和分 析检测技术。而样品的前处理即农药残留的分离、 提取和净化是农残分析中工作量最大、对残留分析 结果起关键作用的步骤。由于基体和杂质的复杂性 以及不同农药理化性质等的差异,因而农药的预处 理方法亦各有其特殊性。经典的样品预处理技术费 时、费力、最容易引起误差且操作繁琐,同时需使用 大量有机溶剂。20世纪90年代发展起来的SFG克服了 经典萃取方法的许多缺点,是一种前景看好的分离 纯化技术。 农药残留分析是一项对复杂混合物中痕量组分 的分析技术,它要求精细的微量操作手段和高度灵 敏的检测技术。现在农药残留分析要求多残留分 析、回收率高(70%)、重现性好、低检出限、操作简 单易行。 3样品前处理处理技术 新兴的样品前处理技术,尽可能地缩短了提取 时间,简化提取步骤,减少溶剂消耗,可用于对农残 的快速检测中,这其中包括固相萃取法、微波辅助 提取、超临界流体提取、快速溶剂提取及底物固相 分散等。其中,前三者应用最为广泛。 3.1固相萃取 3.1.1固相萃取法(Solid Phase Extraction,SPE)SPE 是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色谱法分离 原理,从而达到快速分离、净化与浓缩的目的。因而 它的原理与一般色谱的相似。根据柱中填料的不同, 其原理可分为吸附型(如硅胶、大孔吸附树脂等)、分 配型(如C18、苯基等)和离子交换型。就目前在农药 残留分析中应用最为广泛的分配型而言,是利用待 测物在液相和固相中分配系数的不同而达到萃取分 离的目的。此时,它要求固相与待测物的亲和力要 大于样品底物与待测物之间的亲和力,这样才能使 被分析物保留在固相上。随后选择一种与待测物有 更强亲和力的溶剂作淋洗剂,将待测物从固相上洗 脱下来。这个保留与洗脱的机理,来自于待测物和 干扰杂质与固相表面活性位置、液相及底物间不同 的分子间作用力。固相萃取实际上是色谱技术应用 的另一种形式。 3.1.2固相微萃取(SPME)固相微萃取(SPME)是20 世纪80年代末由加拿大Waterloo大学Pawliszyn和 Arhturhe教授提出的一种简便、快捷、无溶剂的样品 制备与前处理技术。SPME的原理是利用待测物在基 体和萃取相之间的非均相平衡,使待测组分扩散吸 附到石英纤维表面的固定相涂层,待吸附平衡后, 在进样口通过热解析或溶剂解析而导入色谱柱完成 分离分析。SPME与GC联用适用于分析极性较小和 易挥发的有机物。该技术集萃取、富集、进样、分离 分析于一体,目前已被广泛应用。SPME与HPLC联 用,解决了GC对于强极性、难挥发性物质不能分析 的问题,它是通过溶剂的解析作用使待测物进入 HPLC柱。此技术需要专门的溶剂洗脱接口装置,目 前还处于发展阶段。 SPME除拥有SPE的所有优点外,同时消除了SPE 中诸如堵塞和使用有机溶剂的缺点。SPME的萃取模 式可分为3种:直接法,即将石英纤维暴露在样品中, 主要用于半挥发性的气体、液体样品萃取;顶空法, 将石英纤维放置在样品顶空中,主要用于挥发性固 体或废水水样萃取;衍生化法,对于本身没有合适 的纤维材料萃取或难挥发性、极性较大的待测物, 可采取两种方式进行衍生。两种方式分别为:一种 是将衍生剂与待测物衍生后,再萃取衍生物;另一 种是先将衍生剂吸附到纤维层上,再用此纤维头去 萃取待测物。 3.1.3 SPE和SPME技术的优点及展望SPE与SPME 对样品的预处理与常规液-液分配、柱层析法相比, 具有以下优点:(1)需用样品量和有机溶剂量大大减 少,降低了对人体和环境的污染;(2)对待测物集萃 取、富集、净化于一体,避免了乳化现象,简化了样 品处理步骤,提高了分析物的灵敏度;(3)操作简单, 易于实现与定量测定技术的联用;(4)高效、快速, 费用低廉。目前SPE与SPME技术在以下几方面有待 进一步提高:(1)改进固相填料及涂层高聚物的合成 技术,提高柱效和重现性;(2)研究新型特效性的固 相填料和不同极性的SPME涂层高聚物材料,以满足 更多物质的需要;(3)加快和其它检测手段联用技术 成熟性,扩大分析检测的范围。随着这些技术的不 断完善,SPE与SPME技术在分析化学领域必将展现 广阔的应用前景。吴玉杰采用微量化学样品前处理 技术、固相萃取技术等样品前处理技术和食品中农 药残留量气相色谱检测方法,检测荞头中甲胺磷农 药的残留量,测得结果回收率为87.4%~109%,精密 度为0.5~2.5mg/kg,检测低限为0.02mg/kg[2]。 3.2微波提取 微波提取是利用微波能来提高提取效率的一种 新技术。微波是频率大约300MHz~300GHz,即波长 在100cm至1mm范围内的电磁波。 从微观上讲,虽然还不能象讨论原子、分子那 样用量子力学来严格地描述介电加热的过程,但可 用经典理论,从分子等微观粒子的运动来讨论介电 专题论述 16No.1.2007 加热。当对某一样品施加微波时,在电磁场的作用 下,样品内微观粒子可产生四种类型的介电极化, 即电子极化(原子核周围电子的重新排布)、原子极 化(分子内原子的重新排布)、取向极化(分子永久偶极 的重新取向)和空间电荷极化(自由电荷的重新排布)。 在这四种极化中,与微波电磁场的变化速率相比, 前两种极化要快得多,所以不会产生介电加热;而 后两种极化则与之相当,故产生介电加热,即可通 过微观粒子的这种极化过程,将微波能转化为样品 的热能。 一般说来,物质对微波能的吸收取决于极性。 极性分子在微波能的作用下被加热,分子的极性越 大,其对微波的吸收能力就越强。非极性分子由于 不能与微波发生介电取向极化而对微波不起反应, 称为微波透明物质。不同物质介电常数不同,其吸 收微波能的程度不同,因此产生的热能及传递给周 围环境的热能也不相同。在微波场中,吸收微波能 力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的 某些组分被选择性加热,从而使得被提取物质从基 体或体系中分离,进入到介电常数较小、微波吸收 能力较差的提取剂中。 而在传统提取过程中,能量首先无规则地传递 给提取剂,然后提取剂扩散进基体物质,再从基体 溶解或夹带多种成分扩散出来,即遵循加热-透基 体-或夹带-透出来的模式。也就是说,在传统提取 过程中,能量累积和渗透过程以无规则的方式发生, 提取的选择性很差。有限的选择性只能通过改变溶 剂的性质或延长溶剂的萃取时间来获得,前者由于 同时受溶解能力和扩散系数的限制,选择面很窄, 后者则大大降低了提取效率和速度。而微波提取由 于能对提取体系中的不同组分进行选择性加热,因 而成为至今唯一能使目标组分直接从基体分离的提 取过程,具有较好的选择性;另一方面,微波提取由 于受溶剂亲和力的限制较小,可供选择的溶剂较多。 此外,热传导、热辐射造成的热量损失使得一般加 热过程的热效率较低,而微波加热利用分子极化或 离子导电效应直接对物质进行加热,因此热效率较 高,升温快速、均匀,大大缩短了提取时间、提高了 提取效率。 3.3超临界流体萃取法(Supercritical Fluid Extraction, SFE) 超临界流体本质上是处于临界温度以上的高密 度气体,既具有气体密度小、扩散速度快、渗透力强 的特点,又具有液体对样品溶解性能好、可在较低 温度下操作的特点。目前作为超临界流体的溶剂应 用最多的是二氧化碳,常用于非极性或弱极性农药 的提取。与经典的萃取技术(如索氏提取法)比较,SFE 有以下的优点:(1)快速方便、具有选择性;(2)黏度 小、扩散能力强、溶解范围广,二氧化碳易于制备、 无毒、不易燃;(3)流体密度、溶解度和黏度都能通 过压力来控制,加入改性剂还可以增强萃取效率增 强除杂能力;(4)超临界流体在常压下可自然挥发, 省去浓缩步骤;(5)SFE可以与GC、HPLC、超临界流 体色谱等联机;(6)样品用量小、分析速度快、回收 率高(甚至可达99%)。 4农药分析检测方法 控制农药残留尤其是食品中的农药残留十分必 要。食品中农残分析是在复杂的基体中对目标化合 物进行定性或定量的分析,而食物样品中农药残留 量一般在ppm~ppb范围内,因此要求分析方法灵敏度 高、特异性强。此外,随着农药品种日益增多,食物 样品中常含有多种农药残留组分,因此农药残留分 析方法逐渐由单一种类农药多残留分析向多品种农 药多残留分析发展,而且对农药的代谢物、降解物 以及扼合物的残留分析给予了更多的关注。近年来, 农药残留分析在传统方法的基础上得到了迅速的发 展。 4.1超临界流体色谱(Supercritical fluid chrometegra- phy,简称SFC) SFC是以超临界流体作为流动相的色谱技术。超 临界流体具有气体和液体双重性质,其黏度小,传 质阻力小,扩散速度快,溶解能力强,既克服了GC 和HPLC的缺陷,又兼备两者的优点。因其较低的使 用温度,故能直接分离GC难以分析的热不稳定、高 分子量、强极性和非挥发性化合物,提供比HPLC更 高的分离效能和快速的分析速度。 在SFC的应用中采取程序升密度相当于GC中的程 序升温和HPLC中的梯度淋洗。尤为突出的特点是: SFC可与大多数通用型、选择型的GC和HPLC的检测 器相匹配,如FID、NPD、ECD、UV等,易与质谱 (MS)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等大型仪器联用, 使其在定性定量分析中极为方便。许多在GC或HPLC 上需经过衍生化处理才能分析的农药均可用SFC直接 测定。如用SFC可把氨基甲酸酯类农药与脂类物质分 离,这对于在含有脂肪的食品中的农药残留分析是 具有重大的意义的。氯菊酯、溴氰菊酯、呋喃丹、抗 蚜威氨基甲酸酯类等农药可用HPLC分析。 基于SFC较高的分离效能,可用来分离和分析手 性化合物,手性SFC适于分析非离子型的具有低中挥 专题论述 17No.1.2007 发性的手性化合物,包括手性药物的拆分和农药分析。 将SFE与GC、SFC、HPLC、SFC-GC、毛细管柱 液相色谱、凝胶渗透色谱(Gel permeation chromatog- raphy,GPC)或酶联免疫技术(Enzyme-Linked Immuno- sorbent Assays,ELISAs)联机,易于实现准确、快捷、 灵敏、简便的全自动分析过程。SFE与其它分析仪器 的联用可以通过离线(off-line)和在线(on-line)两种方 式进行。离线SFE是指对分析物收集后,再选用合适 的方法和仪器进行分析。在线SFE联用是指分析物直 接转入色谱系统或其它分析仪器中予以分析。离线 SFE从本质上说较易实现,因为只需考虑萃取。而在 线SFE联用则需要综合考虑,其最大优点在于分离提 纯及分析检测的自动化,能定量地将萃取物转入分 析系统,灵敏度高,且样品所包含的理化信息高度 保真,适于痕量组分的分析。 离线SFE在萃取不同的样品以及后续的检测方式 上具有较大的灵活性,同时由于在线SFE一次性投资 大,且某些精密接口技术尚不完善,因而SFE在线分 析的广泛应用尚需时日,因此目前农残分析中常用 的是离线薄层色谱法(TLC) 薄层色谱法实质上是以固体吸附剂(如硅胶、氧 化铝等)为担体,水为固定相溶剂,流动相一般为有 机溶剂所组合的分配型层析分离分析方法。薄层色 谱法不需要特殊设备和试剂,简便易行、快速、直 观、灵活,可同时用于分析多个样品。但是,由于灵 敏度不高,近年来较少使用,多用于复杂混合物的 分离和筛选。TLC除用特殊的显色剂观察斑点颜色和 用Rf值定性外,与其它技术的联用不仅可以定性,而 且可对样品中被分离的一种或多种成分进行定量分 析。20世纪80年代发展起来的高效薄层色谱(HPTLC) 与扫描技术结合,是一种易于建立和掌握的半定量 技术。欧盟国家采用自动化多通道展开技术,用 HPTLC定量筛选了饮水中256种农药残留。 4.3气相色谱法(GC) 气相色谱法(GC)是目前应用最多的方法,多达 70%的农药残留量检测是使用气相色谱来进行的。气 相色谱法具有操作简便、选择性高、分离效能高、灵 敏度高、分析快速以及应用范围广等特点。易汽化, 汽化后又不发生分解等现象的农药均可采用气相色 谱法检测。使用气相色谱法,多种农药可以一次进 样,得到完全的分离、定性、定量,再配以高性能、 高选择性的检测器,使分析速度更快,结果更可靠。 气相色谱应从两个方面考虑,即色谱柱和检测 器。气相色谱法使用的色谱柱主要是填充柱和毛细 管柱。在农药残留分析方面,已由过去以填充柱为 主,变到目前以毛细管柱为主。由于弹性石英毛细 管柱的出现,使操作更方便易行。进样系统的不断 改进,不但提高了毛细管气相色谱分析的精密度和 准确度,而且大大增加了进样量,进一步提高了灵 敏度。微机控制处理大量的分析数据,使得毛细管 柱的优点得到更充分的发挥。对多种类型或同一类 型农药多残留分析来说,毛细管色谱是最得力的工 具。用二维或多维毛细管柱分离的农药可达二三百 种之多。 用气相色谱测定关键是如何选择检测器,理想 的检测器应具备灵敏度高、稳定性和重复性好、线 性范围宽、响应速度快以及结构简单、造价低、操作 安全、应用范围广等特点。用于气相色谱法的检测 器主要有电子捕获检测器(ECD)、火焰光度检测器 (FPD)、氮磷检测器(NPD)等。ECD是具有高选择性和 高灵敏度的离子化检测器,其选择性只对具有电负 性的物质有响应,如含卤素、硝基、氧原子等化合物 都有很强的响应。它被广泛应用于有机氯农药和其 他含电负性原子的农药残留量检测。如对黄瓜、韭 菜上的百菌清的测定采用ECD检测器,最小检出量为 1.2×10-12g,添加回收率为80.8%~86.3%;番茄、甘蓝 上氰戊菊醋的最小检出量为1.17×10-11g,回收率为 82.1%~90.1%[3]。陈静研究用两种检测器(氮磷检测器 和火焰光度检测器仪器)和两种不同极性色谱柱(中 极性毛细管色谱柱DB-1701、非极性毛细管色谱柱 DB-1)作为研究手段,比较了20种有机磷杀虫剂在 两种色谱柱(DB-1、DB-1701)、两种检测器(FPD、 NPD)上的保留时间及最小检测量,建立了用不同极 性色谱柱上有机磷农药的保留时间可作为有机磷农 药双柱定性确证的的方法;建立了DB-1701,GC- FPD测定蔬菜中20种有机磷杀虫剂的气相色谱法,该 方法的最小检测量为5×10-11~2×10-12g,线]。 FPD是利用火焰中化学作用发展起来的一种高灵 敏度、高选择性检测器,它只对含硫、磷的化合物 有讯号,目前广泛应用于含硫、磷农药残留量的检 测。如涕灭威在苹果中的残留检测用此检测器的最 低检测浓度为0.004mg/kg。 4.4气相色谱———质谱法(GC-MS) 气相色谱———质谱法(GC-MS)将气相色谱仪和质 谱仪串联起来,成为一个整机使用的检测技术。它 既具有气相色谱高分离效能,又具有质谱准确鉴定 化合物结构的特点,可达到同时定性、定量的检测 目的。用于农药残留量检测工作,特别是应用于农 专题论述 18No.1.2007 药代谢物、降解物的检测和多残留检测等具有突出 的特点。但是由于质谱仪价钱比较昂贵,目前在国 内尚未广泛应用于农药残留量检测工作。 4.5高效液相色谱(HPLC) HPLC是以液体作流动相的一种色谱法。高效液 相色谱的应用越来越广泛,现已成为农药残留检测 不可缺少的重要方法。其原因主要是HPLC能适合分 离检测不易气化或受热易分解、分子量大、离子型 农药、强极性农药及其代谢物,这些农药用GC测定 时,必须先进行衍生化处理。其次是HPLC可以与柱 前提取、纯化及柱后荧光衍生化反应和MS、计算机 等系统联用,容易实现分析过程的自动化。同时,采 用高效色谱柱、高压泵和高灵度大大提高了液相色 谱的检测效率、灵敏度和速度。 目前,应用于农药残留分析时使用最多的检测 器是紫外吸收检测器(UV),其次是荧光检测器。紫外 吸收检测器的优点是灵敏度高,流量和温度的变化 影响小,是梯度淋洗的一种比较理想的检测器,但 是只能检测对紫外光有吸收性能的农药。但由于大 多数农药本身不发射荧光,经衍生化反应又较麻烦, 限制了FD的应用。 4.6液相色谱———质谱法(LC-MS) 液相色谱———质谱联用技术(LC-MS)是一种内喷 射式和粒子流式接口技术将液相色谱与质谱联接起 来,用于分析对热不稳定、分子量较大、难以用气 相色谱分析的农药残留的新方法。它具有检测灵敏 度高、选择性好、定性定量同时进行、结果可靠等 优点。 LC-MS对简单样品可进行分析前净化并具备几乎 通用的多残留分析的能力,用于对初级监测呈阳性 反应的样品进行在线确证,其优势明显。尽管LC-MS 对分析技术和仪器的要求高,但它仍是一种很有利 用价值的高效率、高可靠性的农药残留分析技术。 4.7毛细管电泳(CE) CE的工作原理是使用毛细管柱内的不同带电粒 子(离子、分子或衍生物),在高压场作用下以不同的 速度在背景缓冲液中定向迁移,从而进行分离。根 据样品组分的背景缓冲液中所受作用的不同,CE又 被分为毛细管区带电泳(CZE)、毛细管凝胶电泳(CGE)、 等电聚焦(IEF)等几大类。CE具有分离效率高、快速、 样品用量少等特点。Ashok K.M等人综述了CE在农药 残留分析中的应用。在农药残留分析中,毛细管区 带电泳(CE)的运用最为广泛。毛细管区带电泳(CE)非 常适用于那些难以用传统的液相色谱法分离的离子 化样品的分离与分析。这一技术具有极高的效率和 分离能力,其分离效率可达数百万理论塔板数,操 作简便。毛细管电泳所需样品量极少,一般只需几 纳升。目前,毛细管电泳尚缺乏灵敏度很高的检测 器,可利用的紫外检测器能检测几个P,但因样品量 只用几个纳升的体积,故所用样品浓度被限制在10-6。 因此,只有研究开发灵敏度更高的检测系统,毛细 管区带电泳的优势才能充分发挥出来。 4.8免疫分析(IA) 免疫分析(IA)是基于抗原抗体特异性识别和结合 反应为基础的分析方法。通过对半抗原或抗体进行 标记,利用标记物的生物或物理或化学放大作用, 对样品中特定的农药残留物进行定性定量检测。免 疫分析具有特异性强、灵敏度高、方便快捷、分析容 量大、分析成本低、安全可靠等优点,一般不需要贵 重仪器,可大大简化甚至省去前处理过程,容易普 及和推广。若开发成试剂盒,可广泛用于现场样品 和大量样品的快速监测。 目前,酶免疫分析方法的研究十分活跃。该方 法是利用有机磷和氨基甲酸酯两类农药具有抑制靶 标酶(如乙酞胆碱酯酶)活性的生化反应作用,用于对 相应农药残留进行快速定性定量检测。此法既可以 检验单一农药残留量,又可以检出多种农药的综合 残留量。 利用此方法对蔬菜、水果、果品和农产品进行 农药残留量测定,灵敏度高,操作简单,检测速度 快。刘曙照、冯大和采用固相抗体直接竞争ELISA法 测定小白菜和苹果中的甲萘威残留量,并以高效液相 色谱法进行验证。结果表明:ELISA法测定小白菜和 苹果中甲萘威残留的检测限为0.4ng/kg[5]。美、英等国 曾以竞争性ELISA为基础,开发出数种农药的酶联免 疫检测箱,使用的检测形式有管式的,也有微孔反应 板式,定量检测灵敏度高,检测限可达μg/kg级[6]。 参考文献: [1]应义斌,韩东海.农产品无损检测技术[M].北京:化学工业 出版社,2005:5 [2]吴玉杰.食品中农药残留分析方法研究[D].湖南师范大学 硕士论文,2004 [3]石健,和有杰.四种农药在蔬菜上的残留研究及安全评价 [J].农业环境保护,1994,(5):226-227 [4]陈静.蔬菜中有机磷杀虫剂多残留分析方法研究[D].中国 农业大学硕士论文,2004 [5]刘曙照,冯大和.固相抗体直接竞争ELISA法测定小白菜 和苹果中的甲萘威残留[J].农药学学报,2001,(4):69-72 [6]刘秀.梵朱华.单克隆抗体在农业上应用[M].安徽科技出 版社,l995 专题论述 19

上一篇:

下一篇:

本站文章于2019-10-28 16:52,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:果蔬中农药残留的检测手段doc 菜农药