農藥殘留檢測的前處理技術.doc

農業(yè)食品安全論文：農藥殘留檢測的前處理技術 摘要介紹農藥殘留檢測的前處理技術，包括超臨界流體萃取、固相微萃取、微波輔助萃取技術、凝膠滲透色譜、基質固相分散萃取、固相萃取等方面內容，以為農藥殘留檢測技術的發(fā)展提供參考。關鍵詞農藥殘留；檢測；前處理技術中圖分類號S481.8文獻標識碼A文章編號 1007-5739（2011）02-0027-02近年來，由于農業(yè)生產(chǎn)過程中忽視農藥的正確、合理使用，農藥污染問題經(jīng)常發(fā)生，農藥殘留量超標現(xiàn)象相當嚴重，并呈現(xiàn)逐年加劇的趨勢。為保障人民的身體健康、有效控制農藥在農產(chǎn)品生產(chǎn)中的使用和對其殘留量進行監(jiān)控，大力開展農藥殘留檢測技術特別是相關的前處理技術的研究是非常必要的。農藥殘留測定之前要有適合于各種樣品的理化性質的萃取、凈化、濃縮等前處理步驟，這些前處理過程往往對農藥殘留分析的準確性、精確程度有重要影響。由于農藥殘留檢測技術涉及的樣品種類繁多、樣品組成及其濃度復雜多變、樣品物理形態(tài)范圍廣泛，對農藥殘留測定構成的干擾因素特別多，所以需要選擇科學有效的處理方法。據(jù)統(tǒng)計表明1，大部分農藥殘留檢測實驗室中用于農藥殘留檢測樣品前處理過程的時間約占整個分析時間的2/3。為了提高分析測定效率，改善和優(yōu)化農藥殘留檢測樣品制備的方法和技術是一個重要問題。在現(xiàn)代農藥殘留分析中，有些提取方法已經(jīng)能夠達到部分凈化或完全凈化的效果。因此，提取和凈化方法的界限已十分模糊。這些新技術的共同特點是節(jié)省時間，減輕勞動強度，節(jié)省溶劑，減少樣品用量，提高提取或凈化效率以及自動化水平。目前，得到廣泛應用的新技術主要有超臨界流體提取、固相微萃取、微波輔助萃取技術、膠滲透色譜、基質固相分散萃取、固相萃取等。1超臨界流體萃?。⊿upercritical Fluid Extraction，SFE）超臨界流體（supercritical fluid，SCF）是指處于臨界溫度和臨界壓力的非凝縮性的高密度流體。這種流體介于氣體和液體之間，兼具二者的優(yōu)點。超臨界流體萃?。⊿FE）是指利用處于超臨界狀態(tài)的流體為溶劑對樣品中待測組分的萃取方法。Lehotay等2首次報道了應用SFE技術檢測蔬菜中五氯硝基苯殘留，樣品無需進一步凈化即可通過氣質聯(lián)機（GC-MS）檢測。隨后Lehotay等再次使用SFE，GC-MS檢測了蔬菜、水果中46種農藥殘留，除甲胺磷和乙酰甲胺磷外，其他農藥的回收率都在80%以上。為提高SFE的萃取效果，常在超臨界流體CO2中加入少量的極性溶劑。Rhan通過在洋蔥、胡蘿卜前處理過程中加入甲醇，有效地提高了被檢農藥的回收率。劉瑜等3應用此技術對蘋果中5種氨基甲酸酯農藥進行檢測，其結果支持了這一觀點。SFE技術的優(yōu)點是可進行選擇性萃取，萃取物不會改變其原來的性質，萃取過程簡單易于調節(jié)；缺點是萃取裝置較昂貴，不適于分析水樣和極性較強的物質4。2固相微萃?。⊿olid- phase microextraction，SPME）固相微萃取是 20世紀80年代末由加拿大Waterloo大學Pawliszyn和Arhturhe教授提出的，它是在固相萃取技術基礎上發(fā)展起來的一種兼樣品制備的前處理技術。SPME的原理是利用待測物在基體和萃取相之間的非均相平衡，使待測組分擴散吸附到石英纖維表面的固定相涂層，待吸附平衡后，再以氣相色譜或高效液相色譜分離和測定待測組分。SPME技術具有簡便、快捷、無需萃取溶劑的特點，非常適用于揮發(fā)或半揮發(fā)農藥殘留分析。影響固相微萃取結果的因素包括萃取頭類型、萃取時間、離子強度、解吸附溫度和解吸附時間等。陳偉琪等5利用100 聚二甲基硅氧烷萃取頭浸入勻漿液的萃取方式，由GC-FPD測定了茼蒿中的甲拌磷等 4種有機磷農藥殘留量，討論了攪拌速度、離子強度、平衡時間等影響因素對測定結果的影響；Lambropoulou等采用100 聚二甲基硅氧烷萃取頭、頂空-固相微萃?。℉S-SPME）方式，用GC-MS方法測定了草莓和櫻桃中的乙硫磷、對硫磷、倍硫磷等 7種有機磷農藥殘留量；Sakamoto等發(fā)展了一種采用85 聚丙烯酸酯萃取頭、頂空-固相微萃取測定水中的158種農藥殘留量的GC-MS方法，探討了不同種類萃取頭、鹽濃度、pH值和萃取溫度等參數(shù)的影響。固相微萃取的優(yōu)點是操作簡單快速，價廉實用，適用于現(xiàn)場檢測；缺點是因固定相吸附容量有限，定量結果誤差相對較大，主要用于定量測定。3微波輔助萃取技術（Microwave Aided Extraction，MAE）微波輔助萃取是1986年匈牙利學者Ganzler等人通過利用微波能萃取土壤、食品、飼料等固體物中的有機物，提出一種新的少溶劑樣品前處理方法。微波輔助萃取技術是對樣品進行微波加熱，利用極性分子可迅速吸收微波能量的特性來加熱一些具有極性的溶劑，達到萃取樣品中含目標化合物，分離雜質的目的。Akhtar等6先用MAE法從精飼料中萃取出鹽霉素，而后用HPLC法測定其濃度。Hummert等7用MAE法萃取后用GC-ECD測定了海洋哺乳動物脂肪組織中的有機氯化合物，經(jīng)該方法與索氏提取方法萃取的樣品中類酯的含量相似。微波輔助萃取技術的優(yōu)點是快速節(jié)能、節(jié)省溶劑、污染??；缺點是不易自動化，且一般僅用于有機氯類農藥的提取。4凝膠滲透色譜（gel permeation chromatography，GPC）凝膠滲透色譜技術是根據(jù)溶質（被分離物質）分子量的不同，通過具有分子篩性質的固定相（凝膠），使物質達到分離。凝膠滲透色譜法最初主要用來分離蛋白質，但隨著適用于非水溶劑分離的凝膠類型的增加，凝膠滲透技術應用于農藥殘留量凈化得以發(fā)展。Balinova采用GPC提純步驟，用HPLC檢測了5種GC無法檢測的農藥（殺蟲隆、氟蟲脲、四螨嗪、噻螨酮、除蟲脲），方法靈敏度高，準確度及精密度好，數(shù)據(jù)線性范圍寬（240 ng），能夠很好地分離共萃取基質。該方法的操作難度相對較高，初學者不易掌握。5基質固相分散萃取（Matrixsolid-phase dispersion extr-action，MSPD）基質固相分散萃取由Barker于1989年首次提出。這項技術的優(yōu)點是不需要進行組織勻漿、沉淀、離心、pH調節(jié)和樣品轉移等操作。MSPD的原理是將C18等固相萃取吸附劑與固體、半固體或黏性的樣品一起研磨，得到半干狀態(tài)的混合物并將其作為填料裝柱，然后用不同的溶液淋洗柱子，將各種待測物洗脫下來。MSPD多應用于從動物組織、蔬菜、水果中分離藥品、除草劑、殺蟲劑和其他污染物，BARBER S A和王運浩等認為影響MSPD效果的因素包括吸附劑的粒徑、鍵合相的性質、樣品基質的性質以及基質的修飾、淋洗劑的性質以及加入的順序等。Kristenson等發(fā)展了一種簡便快速的MSPD/GC-MS方法測定水果中的氯菊酯和倍硫磷、馬拉硫磷等10種有機磷農藥殘留量。選擇C8作為吸附劑，每次分析僅需25 mg樣品和100 L溶劑；Pico等利用C18做分散吸附劑、硅膠柱凈化、GC-NPD和GC-ECD測定的方法檢測了水果和蔬菜中的克菌丹、滅菌丹等8種殺菌劑；Morzycka建立了一種簡便的多殘留分析的MSPD/GC-NPD方法測定蜂蜜中的乙硫磷、毒死蜱等12種農藥的殘留量，采用Florisil和硅膠作分散吸附劑，氧化鋁和硅膠作為凈化吸附劑，達到了較好的凈化效果和良好的回收率。該方法僅適用于一類化合物的分離。6固相萃?。⊿olid Phase Extraction，SPE）固相萃?。⊿PE）是利用固體吸附劑將液體樣品中的目標化合物吸附，與樣品的基體和干擾化合物分離，然后再用洗脫液洗脫或加熱解吸附，達到分離和富集目標化合物的目的。與液/液萃取相比，固相萃取有很多優(yōu)點：固相萃取不需要大量互不相溶的溶劑，處理過程中不會產(chǎn)生乳化現(xiàn)象；采用高效、高選擇性的吸附劑（固定相），能顯著減少溶劑的用量，簡化樣品的預處理過程，同時所需費用也有所減少。一般來說，固相萃取所需時間為液/液萃取的1/2，而費用為液/液萃取的1/5。固相萃取實質上是一種液相色譜分離，其主要分離模式也與液相色譜相同，可分為正相（吸附劑極性大于洗脫液極性）、反相（吸附劑極性小于洗脫液極性），離子交換和吸附。目前，用于HPLC的填料幾乎均可用于SPE。但SPE柱的填料粒徑大于HPLC填料，SPE柱效會遠低于HPLC色譜柱。因此，該方法適于分離保留性質差別很大的化合物，主要用于處理樣品。固相萃取主要用于復雜樣品中微量或痕量目標化合物的分離和富集。例如生物體（如血液、尿等）中藥物及其代謝產(chǎn)物的分析、食品中有效成分或有害成分的分析、環(huán)保水樣中各種污染物（可揮發(fā)性有機物和半揮發(fā)性有機物）的分析等，都可以使用固相萃取將目標化合物分離出來，并加以富集。該文將近年來發(fā)展迅速的固相萃取前處理技術與先進的氣質聯(lián)用檢測技術結合起來，期望能探索出一種快速方便、準確可靠、用于實驗室內的農藥殘留（包括有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯、氨基甲酸酯、除草劑、殺菌劑）檢測前處理方法，進一步完善農藥殘留檢測方案，為制訂覆蓋面廣、快速、有效的新標準方法提供技術支持。1 陳燕清，顏流水.食品中農藥殘留前處理技術進展J.江西化工，2004（3）：17-23.2 LEHOTAY S J，ELLER K I.Development of a method of analysis of 46 pesticides in fruits and vegetables by Supercritical fluid Extraetion and Gas Chromatography /Ion Trap Nlass SpectrometryJ.J.AOAC Int.1995（78）：821-830.3 劉瑜，莊無忌，邱月明.蘋果中五種氨基甲酸酯農藥的超臨界流體萃取及其氣相色譜法測定J.色譜，1996（6）：45-47.4 曹明霞，徐溢，趙天明，等.超臨界萃取在天然植物成分提取中的應用進展J.廣州化工，2010（8）：23-25，37.5 陳偉琪，候小鳳，張珞平.SPME/GC聯(lián)用測定蔬菜中有機磷農藥的方法研究.廈門大學學報：自然科學版，2000，39（4）：509-515.6 AKHTAR M H，CROTEA U L G.Extraction of salinomycin from finished layers ration by microwave solvent extraction followed by liquid chroma-tographyJ.Analyst，1996，121（6）：