農(nóng)藥殘留分析

第一章緒論農(nóng)藥殘留：由于農(nóng)藥的應(yīng)用而殘存于生物體、農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境中的農(nóng)藥親體及具有毒理學(xué)意義的雜質(zhì)、代謝轉(zhuǎn)化產(chǎn)物和反應(yīng)物等所有衍生物的總稱。農(nóng)藥殘留根據(jù)使用有機(jī)溶劑和常規(guī)提取方法能否從基質(zhì)中提取出來，分為：可提取殘留和不可提取殘留。不可提取殘留又分為：結(jié)合殘留和軛合殘留結(jié)合殘留：農(nóng)藥親體或代謝物與土壤中的腐殖質(zhì)、植物體的木質(zhì)素、纖維素通過化學(xué)鍵合或物理結(jié)合作用，牢固結(jié)合形成的殘留物。軛合殘留：農(nóng)藥親體或代謝物與生物體內(nèi)耨寫內(nèi)源物質(zhì)如糖苷、氨基酸、葡萄糖醛酸等在酶的作用下結(jié)合形成的極性較強(qiáng)、毒性較低的殘留物。初始?xì)埩袅浚涸谵r(nóng)藥施用結(jié)束或暴露停止時(shí)發(fā)生的農(nóng)藥操了程度。初始?xì)埩袅康拇笮∪Q于農(nóng)藥施用和暴露量的大小，在此之后任一時(shí)間點(diǎn)的農(nóng)藥殘留量則取決于初始?xì)埩袅康慕到馑俣葰埩舭胨テ冢恨r(nóng)藥初始?xì)埩袅恐两到庖话胨璧臅r(shí)間農(nóng)藥殘留毒性：因攝入或長時(shí)間重復(fù)暴露農(nóng)藥殘留而對人、畜以及有益生物產(chǎn)生急性中毒或慢性毒害。最大殘留限量：農(nóng)畜產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的法定最大允許量，單位mg/kg。農(nóng)藥殘留分析：應(yīng)用現(xiàn)代分析技術(shù)對殘存于各種食品、環(huán)境介質(zhì)中微量、痕量以至超痕量水平的農(nóng)藥進(jìn)行的定性、定量測定殘毒農(nóng)藥類型：除高毒農(nóng)藥外，構(gòu)成突出殘留毒性的農(nóng)藥有以下一些類型：①化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難以生物降解，脂溶性強(qiáng)，容易在生物體富集的農(nóng)藥，有機(jī)氯殺蟲劑的許多品種都屬于這一類②農(nóng)藥親體或其雜質(zhì)或代謝物具有三致性（致癌、致畸、致突變）的農(nóng)藥農(nóng)藥殘留分析復(fù)雜的原因:①殘留分析需分離和測定的物質(zhì)在ng、pg、甚至fg水平，一次成功的分析需要有對許多參數(shù)的正確理解。②樣品使用農(nóng)藥歷史的未知性和樣品種類的多樣性，造成了分析過程的復(fù)雜性。③農(nóng)藥品種的不斷增多，對農(nóng)藥多殘留分析提出了越來越高的技術(shù)適應(yīng)性要求。農(nóng)藥殘留分析可分為兩類：單殘留方法和多殘留方法單殘留方法：定量測定樣品中一種農(nóng)藥殘留的方法多殘留方法：在一次分析中能夠同時(shí)測定樣品中一種以上農(nóng)藥殘留的方法多殘留方法可分為兩類：選擇性多殘留方法多類多殘留方法農(nóng)藥殘留分析程序：樣品采集，樣品預(yù)處理，樣品制備、分析測定選擇農(nóng)藥殘留分析方法時(shí)的考慮因素：1、 目標(biāo)農(nóng)藥的理化性質(zhì)、分析任務(wù)的要求、樣品的性質(zhì)及樣品來源的用藥歷史2、 單殘留或多殘留方法3、 考慮最大殘留限量和方法檢測限以及方法總誤差4、 分析時(shí)間和費(fèi)用5、 分析方法的有效性農(nóng)藥殘留分析的發(fā)展表現(xiàn)了一下突出趨勢：1、 總體上，農(nóng)藥殘留分析繼續(xù)朝著安全，環(huán)保，高效，經(jīng)濟(jì)的方向快速發(fā)展2、 樣品處理出現(xiàn)了許多新技術(shù)3、 在檢測方面，多殘留分析方法已經(jīng)成為殘留分析實(shí)驗(yàn)室的主要方法，4、 以酶聯(lián)免疫技術(shù)為代表的快速檢測技術(shù)受到市場需求的刺激而發(fā)展迅速5、 農(nóng)藥殘留分析法的標(biāo)準(zhǔn)步伐加快，越來越多的農(nóng)藥殘留實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量控制和獲得可，農(nóng)藥殘留分析的技術(shù)與結(jié)果在國際間的協(xié)同化應(yīng)用已成為可能6、 世界經(jīng)濟(jì)一體化的趨勢和現(xiàn)代人們?nèi)找鎻?qiáng)烈的質(zhì)量和健康意識(shí)，農(nóng)藥殘留已成為食品安全問題的重要構(gòu)成，政府管理機(jī)構(gòu)對農(nóng)藥殘留的檢測和管理正在形成完善的監(jiān)控和決策體系第二章農(nóng)殘樣品的采集農(nóng)藥殘留分析樣品按其來源可分為：主觀樣品、客觀樣品主觀樣品：人們?yōu)檠芯哭r(nóng)藥殘留量與各種因素的關(guān)系，從設(shè)計(jì)的試驗(yàn)區(qū)內(nèi)采集的樣品。客觀樣品：監(jiān)測樣品和執(zhí)法樣品，這些樣品來源于非人為設(shè)置的試驗(yàn)區(qū)域，測定的殘留種類是未知的或施藥背景不清楚的樣品。實(shí)驗(yàn)室樣品：從群體采集的送達(dá)殘留分析實(shí)驗(yàn)室的樣品材料。檢測樣品：實(shí)驗(yàn)室樣品經(jīng)過縮分減量或經(jīng)過精制后的樣品。檢測樣份：從檢測樣品中稱取出的用于分析處理的試樣。檢測溶液：檢測樣份經(jīng)過提取、凈化處理后進(jìn)入待測狀態(tài)。樣品遵照的原則：1、 采集的樣品必須具有代表性2、 采樣方法必須與分析目的保持一致3、 采樣量應(yīng)滿足殘留測定的精度要求4、 取樣和樣品貯存過程盡可能防止欲測定組分發(fā)生化學(xué)變化或者丟失5、 要防止和避免樣品受到玷污，盡可能減少無關(guān)化合物引入樣品6、 樣品的采取過程應(yīng)保持前后的一致性第三章樣品制備樣品制備：農(nóng)藥殘留分析方法的重要部分。它包括從樣品中提取的殘留農(nóng)藥、濃縮提取液和除去提取液中干擾性雜質(zhì)的分離凈化等步驟，是將監(jiān)測樣品處理成適合測定的檢測溶液的過程。樣品制備的原理：主要利用殘留農(nóng)藥與樣品基質(zhì)的物理化學(xué)特性差異，使其從對檢測系統(tǒng)有干擾作用的樣品基質(zhì)中分離出來?；衔锏臉O性和揮發(fā)性是指導(dǎo)樣品制備最有用的理化特性。極性主要與化合物的溶解性及兩相分配有關(guān)。農(nóng)藥的極性和水溶性：是選擇提取和凈化條件的最重要的參考依據(jù)，在殘留農(nóng)藥的溶劑中長采用相似相容的原理，就是使用與農(nóng)藥極性相近的溶劑為提取劑，使殘留農(nóng)藥在溶劑中達(dá)到最大溶解度。農(nóng)藥的水溶性：與極性和分子大小有關(guān)，除此之外還受以下外部因素影響：溫度，含鹽量，有機(jī)質(zhì)，PH。分配定律：在一對互不相容的二相溶劑系統(tǒng)中，由于物質(zhì)在非極性相和極性相中的溶解度不同，當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡時(shí)，物質(zhì)在該二相中的濃度比在一定條件下為一常數(shù)的定律，即：【A】非極性相/【A】極性相=KDKD稱為分配系數(shù)，其值大小與溶質(zhì)及溶劑的性質(zhì)及平衡時(shí)的溫度等條件有關(guān)，而與體積無關(guān)。辛醇-水分配系數(shù)：以正辛醇-水溶劑對測出的分配系數(shù)稱為。提?。ㄝ腿。和ㄟ^溶解、吸著或揮發(fā)等方式將樣品中的殘留農(nóng)藥分離出來的操作步驟。提取考慮的因素：1、農(nóng)藥的理化特性2、試樣類型3、樣品的組分4、農(nóng)藥在樣品中存在的形式5、最終的測定方法提取的三類方法：溶劑提取法，固相提取法，強(qiáng)制揮發(fā)提取法溶劑提取法：根據(jù)殘留農(nóng)藥與樣品組分在不同溶劑中的溶解性差異，選用對殘留農(nóng)藥溶解度大的溶劑，通過振蕩、搗碎或回流等適當(dāng)方式，將分析物從樣品基質(zhì)中提取出來的一種方法。溶劑提取法的關(guān)鍵：選擇合適的提取劑溶劑選取的三個(gè)要求：溶劑的極性，溶劑的純度，溶劑的沸點(diǎn)溶劑提取法包括：液液提取法，固液提取法液液提?。焊鶕?jù)分配定律，用與液體樣品（一般是水）不混溶的溶劑與樣品液體接觸、分配、平衡，使溶于樣品液體相的化合物轉(zhuǎn)入提取溶劑相的過程。固液提?。菏侵竿ㄟ^溶解、擴(kuò)散作用使固相物質(zhì)中的化合物進(jìn)入溶劑（包括水）中的過程。它主要用于固體樣品（如土壤、動(dòng)植物樣品）殘留農(nóng)藥的提取。固液提取常用方法：索氏提取法、振蕩浸提法、組織搗碎法、消化提取法。固相提取法：又叫液固提取法，它是指液體樣品中的分析物通過吸著作用（吸附和吸收）被保留在吸著劑上，然后用一定的溶劑洗脫的過程。固相提取法的優(yōu)點(diǎn)：重復(fù)性好、省溶劑、快速、適用性廣，可自動(dòng)化和用于現(xiàn)場。具有提取、濃縮、凈化同步進(jìn)行的作用在農(nóng)藥殘留分析中，尤其是對較強(qiáng)極性農(nóng)藥（如氨基甲酸酯類農(nóng)藥）的提取能發(fā)揮很好的作用。固相提取法的原理：可以看做是一個(gè)簡單的液相色譜過程，吸附劑為固定相，樣品中的溶劑（水）或洗脫時(shí)的溶劑為流動(dòng)相固相提取吸附劑根據(jù)其對中性有機(jī)化合物的保留機(jī)制和溶劑洗脫能力，常分為：正相和反相吸附劑兩類。正相吸附劑（如硅膠、弗羅里硅土，中性氧化鋁等）屬極性保留，溶劑極性越強(qiáng)，洗脫能力越強(qiáng)反相吸附劑（如c8等）屬非極性保留溶劑極性越強(qiáng)，洗脫能力越弱。吸附容量:單位質(zhì)量吸附劑所能吸附有機(jī)化合物的總質(zhì)量。穿透體積：在固相提取時(shí)化合物隨樣品溶液的加入而不被自行洗脫下來所能流過的最大液樣體積，也可以理解為樣品溶液的溶劑對樣品中殘留農(nóng)藥的保留體積。固相提取的方法步驟：固相提取主要是水樣，多使用反相提取柱。柱的活化和平衡，用適當(dāng)?shù)娜軇_洗以活化吸附劑表面，然后再用水沖洗讓柱處于濕潤和適于接受樣品溶液的狀態(tài)上樣，將用水稀釋的樣品溶液加在柱上減壓使樣品通過柱子清洗，即凈化步驟，以比水極性稍弱、能洗脫雜質(zhì)而讓分析物保留的溶劑過柱，除去干擾物洗脫，用少量極性再弱些的溶劑將分析物洗脫回收，用于測定。殘留農(nóng)藥的固相提?。汗滔嗵崛】梢猿至艮r(nóng)藥在柱子中，然后用溶劑洗脫進(jìn)行分析，也可以持留樣品中的雜質(zhì)，讓農(nóng)藥通過，然后收集用于分析。水樣殘留農(nóng)藥一般用前一種方式，而食品、動(dòng)植物樣品殘留農(nóng)藥一般用第二種方式。強(qiáng)制揮發(fā)提取法強(qiáng)制揮發(fā)提取法：是對于易揮發(fā)物質(zhì)，特別是蒸汽壓或亨利常數(shù)高的化合物，利用其揮發(fā)性進(jìn)行提取的方法。不同樣品中殘留農(nóng)藥的提?。?） 水樣：水樣的提取一般在分液漏斗或定量瓶中加入水樣和提取溶劑后加以振蕩進(jìn)行提取。辛醇—水分配系數(shù)在104~106范圍內(nèi)的農(nóng)藥，用非極性溶劑對于辛醇—水分配系數(shù)低于103~104的農(nóng)藥，在提取時(shí)要根據(jù)情況采用不同方法。①要增加正己烷的量，或用正己烷多次提取。②在正己烷＜笨＜二氯甲烷＜乙酸乙酯極性范圍內(nèi)，選用比正己己烷極性更強(qiáng)些的溶劑。③在水中加入純化過的氯化鈉或醋酸銨鹽，以降低分析物的溶解度，使其鹽析出來。④調(diào)整溶液pH。對于水中溶解度大、較難提取的殘留農(nóng)藥，或是水樣體積較大時(shí)，使用連續(xù)提取器進(jìn)行提取比較合適。（2） 氣體樣品：強(qiáng)制揮發(fā)提取法（3） 植物和動(dòng)物樣品：一般采用溶劑提取法，有振蕩法、組織搗碎法。（4） 土壤樣品：先用水將樣品濕潤，然后用強(qiáng)極性溶劑或混合溶劑進(jìn)行提取，有振蕩法、索氏提取法（5） 含糖量高的樣品：適當(dāng)加水后，用熱的乙腈或丙酮提取。濃縮：通過減少樣品溶液中的溶劑或水分使檢測溶液中待測物達(dá)到分析儀器靈敏度以上的濃度。濃縮過程中必須注意殘留農(nóng)藥損失、樣品污染兩個(gè)問題常用方法：減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法、K—D濃縮法、氮?dú)獯蹈煞p壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法：是利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在較低溫度下使較大體積提取液得到快速濃縮的方法，操作方便，但殘留農(nóng)藥容易損失，且樣品必須轉(zhuǎn)移，定容。原理：利用旋轉(zhuǎn)濃縮瓶對濃縮液起攪拌作用，并在瓶壁上形成液膜，擴(kuò)大蒸發(fā)面積，同時(shí)又通過減壓，使溶劑的沸點(diǎn)降低，從而達(dá)到高效率濃縮目的。K—D濃縮法：是利用K—d濃縮器直接濃縮到刻度試管中的方法，適合于中等體積提取液的濃縮。特點(diǎn)是濃縮瓶與施耐德分餾柱連接，下接有刻度的收集管，可有效地減少濃縮過程中的農(nóng)藥損失，且樣品收集管能在濃縮后直接定容測定，無需轉(zhuǎn)移樣品。氮?dú)獯蹈煞ǎ菏侵苯永玫獨(dú)饬鬏p緩吹拂提取液，加速溶劑的蒸發(fā)速度來濃縮樣品，只適合小體積濃縮，且對蒸汽壓較高的農(nóng)藥比較容易損失。凈化：通過物理的或化學(xué)的方法除去提取物中對測定有干擾作用的雜質(zhì)的過程。任何一個(gè)凈化方法都必須考慮時(shí)間和成本與檢測限之間的關(guān)系。原理：凈化主要是利用分析物與機(jī)體中干擾物質(zhì)的理化特性的差異，將干擾物質(zhì)的量減少到能正常檢測目標(biāo)殘留農(nóng)藥的水平。物理方法:分配，沉淀，揮發(fā)以及層析；化學(xué)方法:分配、濃酸堿、氧化、衍生化。常用凈化技術(shù)：1、過濾2、柱層析法：基本原理是將提取液中的農(nóng)藥與雜質(zhì)一起通過一根適宜的吸附柱，使他們被吸附在表面活性的吸附劑上，然后用適當(dāng)極性的溶劑來淋洗，農(nóng)藥一般先被淋洗出來，而脂肪、蠟質(zhì)和色素等雜質(zhì)持留在吸附柱上，從而達(dá)到分離、凈化的目的。A弗羅里硅土柱（正相）也稱硅鎂吸附劑，最常用。主要由硫酸鎂與硅酸鈉作用生成的沉淀物，經(jīng)過過濾，干燥而得。100mL6%乙醚/石油醚來淋洗⑵氧化鋁柱用10%乙醚/正己烷100mL淋洗⑶硅膠柱初始用弱極性溶劑淋洗，如戊烷或已烷，洗脫弱極性化合物，然后逐漸增加溶劑的極性，洗脫極性較強(qiáng)的化合物。⑷活性炭柱用乙腈-苯（1：1）做淋洗劑⑸凡是土樣（包括淤泥）提取液均要用凝膠滲透層析作凈化處理，去除脂肪、聚合物、共聚物、天然樹脂、蛋白質(zhì)、甾類等大分子化合物，以及細(xì)胞碎片和病毒粒子等雜質(zhì)。在多種多樣的農(nóng)藥殘留基體中存在著大量這類大分子雜質(zhì)，它們在進(jìn)行GC或LC分析測定時(shí)一般不能通過柱子，雖然不會(huì)對檢測器產(chǎn)生反應(yīng)，但由于堵塞進(jìn)樣閥和柱子，造成柱子壽命縮短和結(jié)果產(chǎn)生偏差，同時(shí)其降解物也可能影響到檢測器。凝膠滲透層析是利用多孔的凝膠聚合物將化合物按分子大小選擇性分離的機(jī)制，即由于大分子化合物不能進(jìn)入填料粒子的孔內(nèi)，溶劑淋洗時(shí)只能在粒子間隙通過，而小分子化合物能在粒子孔內(nèi)穿行，二者運(yùn)行路徑的距離不一樣，大分子的路徑短，最先流出，小分子的路徑長，最后流出。這樣就能把最先流出的大分子化合物去除而得到凈化。淋洗劑一般用二氯甲烷、1:1二氯甲烷-環(huán)戊烷或1:1乙酸乙酯-環(huán)戊烷。3、液液分配法4、吹掃共餾法5、沉淀凈化法6、化學(xué)凈化法3.5樣品制備新技術(shù)3?5?1固相微提?。⊿PME）SPME法不是將待測物全部分離出來，而是通過殘留農(nóng)藥在樣品與固相涂層之間的平衡來達(dá)到分離目的。將涂漬有吸著劑的玻璃纖維浸入樣品中，樣品中的殘留農(nóng)藥通過擴(kuò)散原理被吸附在吸著劑上，當(dāng)吸著作用達(dá)到平衡后將玻璃纖維取出，通過加熱或溶劑洗脫使農(nóng)藥解吸，然后用GC或HPLC進(jìn)行分析測定。SPME過程的優(yōu)化主要考慮提取用的纖維（吸著劑）類型、提取時(shí)間、離子強(qiáng)度、基體有機(jī)質(zhì)及溶劑的含量、以及解吸溫度和時(shí)間等因素。SPME有兩種操作方法：直接固相提取法（D-SPME）和頂空固相提取法（HS-SPME）。D-SPME是將涂漬纖維直接插入樣品中，對殘留農(nóng)藥進(jìn)行提取，適用于氣體、液體樣品的分析。HS-SPME是將表面涂漬纖維置于樣品的頂端空間提取，不與樣品直接接觸，是根據(jù)氣相中的殘留農(nóng)藥與涂層平衡分配而開發(fā)的一種頂空固相提取技術(shù)，適合于各種基體的樣品，包括大氣、水、土壤、動(dòng)植物組織中揮發(fā)和半揮發(fā)性農(nóng)藥的分析，甚至在較低溫度時(shí)也能得到檢測限低于10-9g的滿意結(jié)果。3.5.2快速溶劑提取技術(shù)（ASE）該法適用于固體和半固體樣品的制備,僅用極少的溶劑，利用升高的溫度加快解析動(dòng)力達(dá)到加速提取的目的。在高溫和高壓下提取的時(shí)間從傳統(tǒng)的溶劑提取的數(shù)小時(shí)降低到以分鐘計(jì)，ASE極大地減少了樣品制備的繁瑣操作，在ASE自動(dòng)提取樣品的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員還可做其它的樣品準(zhǔn)備工作。提高溫度和壓強(qiáng)，增加溶劑對待測組分的溶解容量，加速待測組分從樣品基體的分解析和溶解過程縮短萃取時(shí)間和減小溶劑進(jìn)量。表3-6快速溶劑提取法與溶劑振蕩提取法的比較指標(biāo)振蕩提取法ASE方法樣品量3—20g3—20g溶劑體積130mL15mL后提取SPE凈化無總時(shí)間60min15min樣品分析GC—FPDGC—FPD馬拉硫磷回收率40~6050~100甲基毒死蜱回收率30~8060~100

快速溶劑提取可用于環(huán)境樣品中農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯及堿、中、酸性化合物的提取，但對于水果和蔬菜等富含水分的樣品，樣品中常需要加入硅藻土，以減少水分影響。3.5.3微波輔助提取法(MAE)原理：利用微波能強(qiáng)化溶劑提取效率，使被分析物從固體或半固體的樣品基體中被分離出來。特點(diǎn)：快速、節(jié)省溶劑，適用于易揮發(fā)物質(zhì)，如農(nóng)藥等的提取，可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)樣品的提取。該方法是由密閉容器中酸消解樣品和固液提取兩種技術(shù)組合演變而來的，能在短時(shí)間內(nèi)完成多種組分的提取，溶劑的用量少，結(jié)果重現(xiàn)性好。微波提取裝置目前已自動(dòng)化，可自動(dòng)控制提取溫度、壓力和時(shí)間等。但提取完成后，需等待提取溶劑冷卻，然后倒出溶劑，進(jìn)行離心或過濾等手工操作。微波提取目前主要用于固體樣品的處理。3.5.4超臨界流體提取法(SFE)超臨界流體：物質(zhì)處于其臨界溫度和臨界壓力以上狀態(tài)時(shí)，向該狀態(tài)氣體加壓，氣體不會(huì)液化，只是密度增大，具有類似液態(tài)性質(zhì)，同時(shí)還保留氣體性能，這種狀態(tài)的流體稱為超臨界流體。超臨界流體的特點(diǎn):液體：對溶質(zhì)溶解度大；氣體：易于擴(kuò)散和運(yùn)動(dòng)，傳質(zhì)速率高于液相過程；在臨界點(diǎn)附近，T和P的微小變化可以引起流體密度的很大變化，利用T和P的變化進(jìn)行分離、提取常用的超臨界流體有：co2、nh3、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和水等一些農(nóng)藥殘留樣品制備的新方法與傳統(tǒng)的提取方法相比，最大的優(yōu)點(diǎn)就是不需要使用大量有機(jī)溶劑，縮短了處理時(shí)間，降低了分析成本，減少了有毒溶劑對人體的危害，受到廣大農(nóng)藥殘留分析者的重視。3.6樣品制備效果的確認(rèn)添加回收率：在樣品中添加已知量的待測定農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，經(jīng)過樣品制備后，以添加標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的樣品的測定值和空白樣品的測定值之差與添加標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的量之比。物質(zhì)的變化所引起的相應(yīng)量變化的程度。最小檢出量：由基質(zhì)空白所產(chǎn)生的儀器背景信號(hào)的3倍值的相應(yīng)量，或者以基質(zhì)空白產(chǎn)生的背景信號(hào)平均值加上3倍的均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差，均以分析物質(zhì)的濃度表示。最小測定濃度：由基質(zhì)空白所產(chǎn)生的儀器背景信號(hào)的10倍值的相應(yīng)量，或