W3301 拟除虫菊酯类农药检测的特点-4-微教材

1、农产品/食品质量安全检测技术课程-微教材微课编号W3301微课名称拟除虫菊酯类农药检测的特点所属模块（章节）农药残留检测子模块拟除虫菊酯类农药残留的检测关键词拟除虫菊酯，农药残留，检测，特点是否通用通用 农产品 食品是否重点建设是 否微课类型讲授型微课形式PPT动画式教学设计模式讲授法任务驱动法教学目标了解拟除虫菊酯农药的结构、特性等特点，了解拟除虫菊酯农药目前的主要检测技术，根据资料，制定蔬菜中拟除虫菊酯农药残留的检测方案。教学内容知识点技能点1、拟除虫菊酯类农药的特点2、拟除虫菊酯类农药的的检测技术1、制定蔬菜中拟除虫菊酯类农药残留的检测方案知识讲解一、拟除虫菊酯类农药的特点（一）拟除虫菊

2、酯类农药简介拟除虫菊酯杀虫剂，就是人类利用化学手段模拟天然除虫菊素（最初发现可以防治蚊虫）的化学结构而仿生合成的一类化合物，是20 世纪70年代研发成功的一种具有杀虫谱广、药效高、低残留的杀虫剂，目前与有机磷、氨基甲酸酯类农药并称为使用最广的3 大农药。随着甲胺磷等5 种高毒农药在2007 年1 月1 日全面退市，拟除虫菊酯类农药以其药效高、低残留的特点被更广泛地应用。据国家统计局2007 年统计数据，每年有近3 000 t 拟除虫菊酯申请。拟除虫菊酯类农药在国际上也被广泛应用。在波兰每年使用拟除虫菊酯超过80 t，美国加利福尼亚州每年使用拟除虫菊酯325 t。其主要特点是：对害虫有快速击倒的

3、功能；对哺乳动物低毒；在自然环境中容易分解；对有机磷和氨基甲酸酯类农药产生抗性的害虫有效。（二）拟除虫菊酯类农药的结构拟除虫菊酯类农药的一般结构如图1 所示，通常根据分子结构分为2 类。I 型是不含有氰基取代基，如氯菊酯（图2） 、胺菊酯； II 型是含有-氰基，如溴氰菊酯、氯氰菊酯（图3）、氰戊菊酯、甲氰菊酯。拟除虫菊酯类农药分子中通常含有2 3 个不对称碳原子（手性中心），因此会有2 4 个非对映异构体。I型拟除虫菊酯类不包含氰基，只有其环丙基环上有2个手性中心，所以I 型拟除虫菊酯类通常只有2 个非对映异构体；II 型拟除虫菊酯类除了环丙基环上的2个手性中心外，还有连接氰基的-碳原子，因

4、此有4个非对映异构体。但是高氰戊菊酯不具备环丙基环，只有2 个非对映异构体。这2 种类型拟除虫菊酯类农药在光照或加热的情况下都会引起顺式-反式异构化，而II 型拟除虫菊酯类农药在极性溶剂中因 -质子易发生交换导致异构化，如溴氰菊酯在乙腈溶液中有30%转化成它的异构体，但是在酸性溶液中是稳定的。（三）拟除虫菊酯类农药的理化特性菊酯农药除少数是粘稠液体外，大部分原药（有很多是低熔点的）是固体；而且它们在水中溶解度极低，几乎都不溶于水。可是，在芳香族溶剂中却有较大的溶解度，因此它们更适合加工成乳油。菊酯农药首先加工的是乳油，当然在其他适合的条件下，还可以加工成可湿粉剂、水乳剂、微乳剂、悬浮剂、颗粒剂

5、和微胶囊剂等剂型。（四）拟除虫菊酯类农药的毒性从菊酯农药的LD50数据可知其毒性属于低毒或中毒，但其杀虫效率却很高。由于菊酯农药对水生动物有较高毒性，因而一直无法在水田中使用。对同一个菊酯农药加工成不同剂型产品，其表现出的毒性和刺激性也是有差别的，有的还很大。例如对溴氰菊酯加工成不同的剂型产品的毒性和刺激性测定，乳油比湿粉剂和微乳剂有更高的毒性和刺激性，这种差别可能主要来源于有机溶剂作用或有机溶剂与溴氰菊酯的协同作用。研究表明拟除虫菊酯经食物链的富集进入人体内可引起头痛、头晕、恶心和皮肤的有刺激性不良反应。同时，拟除虫菊酯类农药对机体的免疫力和心血管有明显的毒害作用。近年来，拟除虫菊酯类农药在

6、农产品中的残留问题也逐渐引起人们的重视，因此研究拟除虫菊酯农药残留技术具有重要意义。（五）拟除虫菊酯类农药的限量标准为保护消费者的健康安全以及进出口贸易的发展，一些组织制定了有关拟除虫菊酯类农药残留在各食品中的最大残留限量( MRLs ) 标准。如食品法典委员会和欧洲联盟 ( 欧盟农药最大残留限量法规( EC) 第839 /2008 ) 规定甲氰菊酯在苹果、葡萄、猕猴桃、百香果、石榴、番石榴中残留限量不得超过0. 01mg /kg。西班牙农业部建立了拟除虫菊酯农药的最大残留限量规定，如番茄中氯氟氰菊酯和氯菊酯的最大残留限量为0. 5mg /kg、联苯菊酯0. 2 mg /kg。我国的食品安全国

7、家标准食品中农药最大残留限量（GB 27632014） 对拟除虫菊酯类农药的最大残留限量做出新的规定，如氯氟氰菊酯在番茄、茄子及辣椒中的最大残留限量为0. 2 mg /kg。随着人们对健康和食品安全的重视，拟除虫菊酯类农药在食品中最大残留限量越来越低，这给拟除虫菊酯类农药检测技术提出更高的要求。二、拟除虫菊酯类农药的检测技术（一）气相色谱法GC 是一种经典的农药残留分析方法，具有操作简单、分析速度快、灵敏度高、可进行多残留组分分析等优点。凡是沸点大约在500 ，分子质量在400 以下的拟除虫菊酯类农药，原则上都可以用GC 法。但是由于GC 分析对象是气体，所以对于沸点高、挥发性差、稳定性差的农

8、药，需要将农药进行衍生处理后，再用GC 法进行分离检测。这就增加了样品前处理的难度，从而限制了GC 的使用范围。用于检测拟除虫菊酯的气相色谱法一般采用电子捕获器( ECD) 、氮磷检测器( NPD) 、火焰离子检测器( FID) 。该方法的主要优点是检测灵敏度高，但由于有些检测器为选择性检测器，如ECD，只对电负性的物质有响应，因此对被测样品的净化要求较严格，样品前处理较为复杂，而且对仪器设备和操作人员的要求都较高，不适用于现场的快速检测。（二）高效液相色谱法HPLC 要求样品必须制成溶液，无需气化，故不受试样挥发性的限制，弥补了GC 的不足。由于流动相可选择的范围宽，固定相种类多，因此高效液

9、相色谱方法适合对沸点高、分子质量大和热稳定性差的化合物进行分析检测。在拟除虫菊酯类农药分析过程中，HPLC 解决了那些热稳定性差，难于气化，极性强的拟除虫菊酯类农药残留分析问题。但是食品农药残留量一般在10 -6 10 -9甚至更低水平，所以单单使用HPLC 来进行检测有时是无法满足检测要求的，还需与其他技术联用达到期望的结果。同时，HPLC 也存在有机溶剂消耗量大( 与GC 相比) ，设备昂贵，检测器种类少，特别是缺少通用性检测器等缺点，这也是今后关于HPLC 研究方向之一。（三）色谱质谱联用技术多种分析技术联用是现代农药残留分析的发展方向。联用技术可扬长避短，一般兼分离、定量和定性于一体，

10、特别适用于确证性分析。常用联用技术有气/ 质联用分析法（GC-MS）、液/ 质联用分析法（LC-MS）等，其中又以GC-MS 较为成熟，应用相对较多。Rosa 等建立了一种可同时测定了叶类蔬菜中氟丙菊酯、联苯菊酯、氯氰菊酯等12 种农药残留的GC-MS 法，该法的检出限比欧洲规定的最大允许残留量还低1020 倍。GC-MS 和LC-MS 除具有GC 和HPLC 的特性外，还能进行未知物检测，特别适宜对农药代谢物、降解物和盲样中农药残留检测。随着检测技术的进步，进而出现了气相色谱- 质谱- 选择离子检测法（GC-MS-SIM）、气相色谱- 串联质谱法( GC-MS-MS )等。GC-MS-SIM

11、法既能准确定量，又能通过保留时间和特征离子碎片及其丰度比采可靠定性。与GC-MS 联用技术相比，LC-MS 联用技术经历了更长的研究过程，直到20 世纪90 年代才被广泛应用。LC-MS 联用为农药残留检测提供了强有力的分析手段，可以对极性农药进行有效分离、定性和定量分析，无需衍生化，因此是农药分析中非常有吸引力的分析手段。近年来随着HPLC-MS /MS 的逐渐盛行，LC-MS 由于其检测灵敏度的限制已逐渐被HPLC-MS /MS 代替。色谱-质谱联用技术虽然具有效率高、准确性强，但联用仪器价格昂贵，远不如GC、HPLC 那样普及。此缺点也加速了人们对其他残留分析方法的研究与开发。（四）分光

12、光度法分光光度法的主要优点是简便快捷，成本低廉，不需要高端设备，一次可以做几个平行，从而实现基层实验室和产地现场快速筛查。但是分光光度法干扰多，灵敏度和精确度都较低，一次只能测定单一成分的拟除虫菊酯类农药残留，难以满足当前多种痕量的农药残留检测要求。若是将分光光度法与其他方法相结合会大大提高其灵敏度与准确性，如酶抑制法结合分光光度法检测有机磷、氨基甲酸酯类农药技术已趋成熟，但是酶法结合分光光度法拟除虫菊酯类农药的报道相对较少。很多学者利用拟除虫菊酯类农药含有酯键的共同特征，采用酯酶水解拟除虫菊酯类农药之后，检测其水解产物。若将酶解法与分光光度法相结合应用于拟除虫菊酯类农药检测，将是拟除虫菊酯类

13、农药检测技术的新突破。（五）生物传感器技术生物传感器是由一种生物敏感部件与转换器结合，对特定种类化学物质或生物活性物质进行选择和可逆响应的分析装置。根据反应原理的不同主要分为不同类型传感器，如利用农药对靶酶的作用研制酶生物传感器; 利用农药与特异性抗体结合研制免疫生物传感器。生物传感器作为新型的检测分析装置，以其自动化程度高、仪器设备操作简单、抗干扰能力强等优点在农药残留检测中发挥着越来越重要的作用。Ferentinos等用细胞传感器的方法检测食品中拟除虫菊酯类农药，其原理是把拟除虫菊酯类农药对神经瘤细胞的作用转化成电信号，通过测量电位确定农药的浓度。研究表明，此方法采用高通量筛选技术，易实现

14、自动化，能快速高效地完成拟除虫菊酯类农药检测。但是，由于此技术的稳定性很大程度上取决于神经瘤细胞，因此神经瘤细胞的培养技术专业性要求很强，这将限制传感器的推广使用。生物传感器技术在美国已被广泛应用于农药残留检测方面，但是在我国由于生物传感器起步较晚，现阶段还存有效使用时间短、灵敏度不容易把握等问题。尽管国内很多学者看到了农药残留检测中酶生物传感器的应用前景，目前还主要集中在对有机磷、氨基甲酸酯类生物传感器的研究，对拟除虫菊酯类农药的检测研究相对较少。可以预见，在不久的将来会有科学实用的生物传感器应用于拟除虫菊酯类农药残留分析中。边学边练任务：制定蔬菜中拟除虫菊酯类农药检测方案样品：小青菜可用设

15、备：GC、HPLC等操作要点：一、查找标准 在食品伙伴网的标准网页（图1 标准搜索页面二、选定标准 根据检测任务，小青菜为蔬菜，因此选定DB22/T 2003-2014 水果、蔬菜和茶叶中拟除虫菊酯类农药残留量 快速检测方法 薄层色谱法、NY/T 761-2008 蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留的测定、GB/T 5009.146-2008 植物性食品中有机氯和拟除虫菊酯类农药多种残留量的测定三个标准。并对这三个标准进行下载，注意，一定要下载现行有效的标准（图2）。图2 标准下载页面DB22/T 2003-2014 水果、蔬菜和茶叶中拟除虫菊酯类农药残留量 快速检测方法 薄层色谱法使用的是薄层层析法，是一种快速检测方法，准确度不够高，不符合本任务精确定量的目的。而NY/T 761-2008 蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留的测定、GB/T 5009.146-2008 植物性食品中有机氯和拟除虫菊酯类农药多种残留量的测定是用GC作为检测设备，7