现代分析检测技术在农药残留检测中的应用

现代分析检测技术在农药残留检测中的应用摘要本文综述了一些常见的农药，同时介绍了一些对农药残留检测方法。如：加速溶剂萃取、超临界流体萃取、固相萃取、固相微萃取、基质固相分散萃取、微波辅助萃取、膜萃取、凝胶渗透色谱等样品前处理技术和色谱法、光谱法及其联用技术、毛细管电泳、生物传感器等关键词农药残留;检测;技术AbstractThisarticlereviewssomefamiliarpesticide,andintroducessomedetectiontechnologiesofpesticideresidue.suchasASE,SFE,SPE,SPME,MSPDE,MAE,ME,GPC,chromatographic,spectrometryanditsassociatedtechniques,capillaryelectrophoresisandbiosensors.KeywordsPesticideresidues;Detection;Technology0引言随着我国对保障食品质量安全的日益重视在食品质量安全的指标中，动植物源产品中的农药残留量检测成为一类重要指标。我国农药残留量检测技术的研究在20世纪50年代就已开始但直到90年代之前，这项工作进展缓慢，从深度和广度上都很有限。从90年代开始，尤其是最近几年,由于我国经济和科技的飞速发展,迫切需要对农药的使用及其残留量进行监控，农药残留检测技术研究受到高度重视,从而推动了该项技术的长足发展。农药被喷洒于农作物，其中大约10%〜20%洒落于土壤、大气和水中，同时农作物还可以通过根和叶的吸收将环境中的农药再转移到作物体中，成为不可避免的客观农药残留。除此之外，生产者因为不严格按照农药安全使用准则的要求进行生产,使用违禁农药或使用量和安全期掌握不好等导致我国农药残留问题比较明显。近年来,农副产品导致人畜食物中毒事件经常发生，除急性中毒外，长期接触残留农药还可以引发慢性中毒，导致“三致”（致癌、致畸、致突变）［1-2］。因此，世界各国对农药残留痕量均制定了严格的检测底线。1农药残留法律、法规我国于1997年和1999年，分别颁布了《中华人民共和国农药管理条例》和《中华人民共和国农药管理条例实施办法》。2001年11月29日修订的《农药管理条例》第二十七条规定“使用农药应当遵守国家有关农药安全、合理使用的规定，按照规定的用药量、用药次数、用药方法和安全间隔期施药，防止污染农副产品。剧毒、高毒农药不得用于防治卫生害虫，不得用于蔬菜、瓜果、茶叶和中草药材。”第三十七条规定“县级以上各级人民政府有关部门应当做好农副产品中农药残留量的检测工作，并公布检测结果。”第三十八条规定“禁止销售农药残留量超过标准的农副产品。”2常见农药概况有机氯农药具高效、广谱的杀虫特点，属于神经毒，急性毒性小，半衰期特别长,易在人体内脂肪蓄积,有致人慢性中毒的危险。世界各国早已禁止使用，我国于1983年宣布停止生产。有机磷农药品种多应用广，毒性可分为高、中、低。主要抑制人体内的乙酰胆碱酯酶活性而引起中枢神经系统的紊乱，从而引起相应的中毒症状。环境中降解还算快（有机磷农药的降解半衰期一般在几周到几个月），残毒低。对于一些高毒类品种和一些代谢毒性更强的化合物，仍可引起慢性中毒。由于施用量大，加之违章操作,农药残留超标问题十分突出，其残留问题引起重视。氨基甲酸酯类农药中，克百威毒性较高。该类农药主要是抑制胆碱酯酶活性,但与胆碱酯酶结合是可逆的，胆碱酯酶活性较易恢复，故其毒性作用较有机磷农药低。该类农药高效，选择性强，作用迅速。拟除虫菊脂类农药生物活性优异、环境相容性较好，高效、低毒、低残留。该类农药系神经性毒物，对中枢神经系统有麻醉作用。烟碱类杀虫剂作用方式独特，和拟除虫菊酯类、有机磷类和氨基甲酸酯类等杀虫剂很少或无交互抗性，高效、低毒、低残留，残留期长约25d左右。无公害农药,是指用药量少，防治效果好，对人畜及各种有益生物毒性小或无毒，在外界环境中易于分解,不造成对环境及农产品污染的高效、低毒、低残留农药，如生物源农药(植物源农药、动物源农药和微生物源农药)、部份无机或矿物性农药、使用安全的有机合成农药等等。3农药残留检测方法农药残留检测技术可简单归纳为样品提取、净化、浓缩、检测等4个方面。①提取方法包括：振荡法、索氏提取法、固相微萃取法、超临界流体萃取法、快速溶剂萃取法等；②净化方法为：液-液分配净化法、柱层析法、磺化法、薄层层析法、离子交换层析法、凝胶渗透层析法、高压液相柱净化法、低温冷冻柱法等；③浓缩方法为：蒸发浓缩、反渗透浓缩、K-D浓缩仪浓缩、自然挥发法、吹气法等；④检测方法为：气相色谱-质谱联用法、荧光分析法、酶抑制法、免疫分析法、生物传感器检测法、红外光谱法等。下面主要介绍一些常规的检测方法。3.1薄层色谱法(thinlayerchromatography,TLC)薄层色谱又叫薄板层析，是色谱法中的一种，是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术［3~4］,属固-液吸附色谱，它兼备了柱色谱和纸色谱的优点，一方面适用于少量样品(少到几微克,甚至0.01微克)的分离;另一方面在制作薄层板时,可把吸附层加厚加大，因此，又可用来精制样品，此法特别适用于挥发性较小或较高温度易发生变化而不能用气相色谱分析的物质。薄层色谱法不需要特殊设备和试剂，方法简便、快速、直观、灵活，但是灵敏度不高，近年来较少使用，多把它作为分离手段。3.2薄层色谱扫描法(TLCScanning)TLC扫描法是指用一定波长的光照射在薄层板上，对薄层色谱中可吸收紫外光或可见光的斑点，或经激发后能发射出荧光的斑点进行扫描，将扫描得到的图谱用于鉴别、检查或含量测定⑸。测定时可根据不同薄层扫描仪的结构特点，按照规定方式扫描测定，扫描方法可采用单波长扫描或双波长扫描。选用待测斑点无吸收或最小吸收的波长为参比波长,样品中待测斑点的比移值和光谱扫描得到的光谱最大吸收与最小吸收值应与对照品相符，以保证测定结果的准确性。薄层扫描定量测定应保证检品斑点的浓度在线性范围内，检品与对照品在同一块板上点样、展开、测定和计算。本法具有快速、简便、定性定量准确等特点。3.3酶联免疫吸附法(enzyme-linkedimmunesorbentassay,ELISA)利用酶标记抗体或抗原，通过抗原抗体之间发生ELISA反应，可逆性结合反应为基础的农药残留检测方法［睥，酶联免疫法优点是特异性强、灵敏度高、方便快速、分析容量大、分析成本低、一次可以检测多份样品，可准确定性定量,适用于现场分析，安全可靠。缺点是对试剂的选择性高，一种试剂盒只能检测一种有机磷农药,不能检测农药残留总量，对结构类似的化合物有一定的交叉反应等。有时会出现假阳性或假阴性现象。在不能肯定样本中存在农药残留种类时检测有一定的盲目性,从而使酶联免疫法的应用范围受到较大的限制。3.4生物传感器法(BS)生物传感器法是将传感技术与农药免疫技术相结合的分析方法，可以说它是免疫分析技术的一种延伸,BS是由产生信号的敏感元件和处理信号的辅助仪器两部分组成，对特定种类化合物或生物活性物质具有选择性和可逆响应的分析装置。根据检测信号的不同，可将生物传感器分为电化学生物传感器、压电生物传感器和光生物传感器;按照生物活性单元的不同，可分为酶传感器、微生物传感器、DNA传感器和免疫传感器。生物传感器法是目前农药残留分析技术的研究热点[8~10],具有灵敏高、特异性强、操作简便、测试费用低等特点。目前在测定方法多样化、提高测量灵敏度、缩短反应时间、提高仪器自动化程度和适应现场检测能力等方面已取得了长足进步。现有生物传感器存在的主要问题是分析结果的稳定性、重现性和使用寿命。3.5毛细管区带电泳(CZE)毛细管区带电泳是对一般常规液相色谱方法难以分离的离子型化合物的理想分析方法[11]。这一技术具有极高的效率和分离能力,常有报道分辨率可达几百万个理论塔板数，其操作简单,具有很大灵活性,许多分离参数，如缓冲液的组成、pH值、毛细管的类型以及所用电场的波形都可调节。毛细管区带电泳所需样品量极少，一般只需几微升。目前,毛细管区带电泳尚缺乏灵敏度很高的检测器。因此，只有研究开发灵敏度高的检测系统，毛细管区带电泳的优势才能充分发挥出来。气相色谱法(gaschromatography,GC)气相色谱法系采用气体为流动相(载气)流经装有填充剂的色谱柱进行分离测定的色谱方法。用于挥发性农药的检测,具有选择性高、分离效能好、灵敏度高、分析速度快等优点,是目前农药残留量检测最常用的方法之一[12，13]，占有关色谱法报道的70%以上,适用于易汽化，汽化后又不发生分解等农药的检测。气相色谱法精密度高，分离效果比薄层色谱好，但所得数据只有保留时间，多数情况下是在高温下进行，另外，沸点太高的物质或热稳定性差的物质都难以应用气相色谱法进行分析。故应用范围受到限制。虽可通过衍生化法或应用特殊色谱柱分析不易挥发的成分，但远不如高效液相色谱方便、准确。高效液相色谱法(high-perfOrmanceliquidchromatography,HPLC)高效液相色谱法系采用高压输液泵将规定的流动相泵入装有填充剂的色谱柱进行分离测定的色谱方法，它可以分离检测极性强、分子量大及离子型农药，可用于不易气化或受热易分解的农药的检测。近年来,采用新型高效固定相、高压泵和高灵敏度的检测器，柱前和柱后衍生技术、以及计算机联用等，大大提高了检测效率、灵敏度、速度和操作自动化程度。目前用于农药残留检测最多是紫外吸收检测器(UV)、二极管阵列检测器(DAD)和荧光检测器(FLD)。高效液相色谱法具有分离效能高、分析速度快、重现性好、准确度和灵敏度高等优点[14],其应用范围之广是其它分析仪器所不能比拟的。色/质联用法(GC-MS,HPLC-MS)GC-MS和HPLC-MS联用技术，是气相色谱仪、液相色谱与质谱仪的联用。兼有气相色谱法及液相色谱法分离效率高、分离速度快、定量分析简便的优点，又具有质谱法灵敏度高、定性能力强等特点,两种方法通过联用,可以扬长避短，达到更好的效果，具有更大的优势，可同时达到定性、定量的检测目的。GC-MS、LC-MS和GC-MS-MS、LC-MS-MS联用技术已经成熟,但此法需要贵重仪器且操作繁杂困难,不适合于经常性的检测。一般可用来做最后的确认工作。3.9超临界流体色谱技术超临界流体色谱(SFC)是以超临界流体(常用CO)作为色谱流动相的色谱，可以在较低温度下分析分子量较大、对热不稳定的化合物和极性较强的化合物。它综合利用了GC和HPLC的优点克服了各自的缺点，可以与大部分GC和HPL的检测器连接，如FID、FPD、NPD以及MS等连用，较大地拓宽了其应用范围，许多在GC或HPLC上需经过衍生化才能分析的农药，都可以用SFC直接测定,是农药残留检测最具潜力、发展最快的技术之一⑻。4结语农药残留检测技术发展到今天，已经取得重大进展，特别是样品前处理技术的发展,各种不同仪器技术的应用，大大提高了农药残留检测能力和检测的灵敏度、检测限和检测覆盖范围，为检测质量控制搭建了技术平台。同时处理技术向微量化、自动化、无毒化、快速化和低成本方向发展。未来农药残留量检测的样品预前处理技术的发展方向应该是尽可能地快速、精确、环保和高度自动化。采用多残留检测技术和快速筛选检测技术，结合各种先进、高效、简单、绿色和自动化的前处理技术检测农药残留，已成为当今农药残留检测发展的趋势。农药残留检测是一门综合性很强的学科，涉及分析化学、电化学、生物化学、发酵化学、免疫化学等方面的学科知识，检测结果的准确性依赖于多学科技术的发展，所以应及时引进、吸收国际上这些领域的最新研究成果，及时更新检测方法，为环境保护、产品进出口和食品安全保障体系的不断完善提供技术支持。参考文献蒋士强.食品安全保障体系建设与分析测试技术[J].现代科学仪器2003(1):4-7.张学富，王志民，李伟红.动物性食品中常见的化学污染物[J].肉品卫生，2002(7):13-24.周小锋，田晖.薄层法测定蔬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