我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，長(zhǎng)期以來(lái)以使用農(nóng)藥作為實(shí)現(xiàn)糧食和果蔬高產(chǎn)、高品質(zhì)與高收益目標(biāo)的重要手段，但部分種植戶在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下存在過(guò)量施用、濫用農(nóng)藥的行為，不僅造成環(huán)境污染問(wèn)題，也對(duì)食品安全構(gòu)成威脅。如何建立更加高效、靈敏、便捷的農(nóng)殘檢測(cè)方法體系成為當(dāng)前食品安全領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文簡(jiǎn)要介紹果蔬農(nóng)藥殘留的基本情況，針對(duì)幾種常用的快速檢測(cè)技術(shù)原理與應(yīng)用性能進(jìn)行大體分析，并選取氣相色譜法、液相色譜法與質(zhì)譜聯(lián)用法3種實(shí)驗(yàn)室常用儀器分析方法進(jìn)行檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的延伸闡述，以期為農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法的研究與實(shí)踐應(yīng)用提供參考價(jià)值。

引言

農(nóng)藥殘留檢測(cè)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，是對(duì)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行化學(xué)分析從而獲得定量的指標(biāo)，為應(yīng)對(duì)品類繁多的農(nóng)藥，常規(guī)的分析方法分為快速檢測(cè)技術(shù)和儀器分析法，本文對(duì)這2種方法現(xiàn)有技術(shù)手段進(jìn)行闡釋，立足我國(guó)農(nóng)藥殘留基本現(xiàn)狀，為大眾明晰相關(guān)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

1 果蔬農(nóng)藥殘留基本現(xiàn)狀

當(dāng)前我國(guó)果蔬行業(yè)在種植過(guò)程中常使用殺蟲劑、殺菌劑、除草劑等化學(xué)制劑，其中殺蟲劑占比72%、殺菌劑占比11%、除草劑占比15%左右。果蔬中的農(nóng)藥多為以有機(jī)氯、有機(jī)磷等化學(xué)成分為主的有機(jī)物，也有含砷、硫、鉛、銅等重金屬元素的無(wú)機(jī)物，這些農(nóng)藥殘留物質(zhì)進(jìn)入人體后會(huì)迅速被血液吸收，對(duì)大腦神經(jīng)元、人體免疫機(jī)能構(gòu)成損害，部分有害物質(zhì)還有可能誘發(fā)器官病變、癌變，嚴(yán)重影響人體健康，并且對(duì)于生態(tài)環(huán)境構(gòu)成破壞與威脅。針對(duì)農(nóng)藥殘留的空間分布特征進(jìn)行分析可知，有機(jī)氯農(nóng)藥為我國(guó)南方城市土壤殘留的主要農(nóng)藥類型，此類化學(xué)污染物使用后消失緩慢，具有較強(qiáng)的脂溶性和毒性，有些有機(jī)氯農(nóng)藥，如六六六、滴滴涕等，甚至能夠以水分、土壤和空氣為介質(zhì)，依托食物鏈進(jìn)入生物體內(nèi)，對(duì)于人體健康及生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)和人口大國(guó)，長(zhǎng)期以來(lái)食品安全問(wèn)題受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。國(guó)家對(duì)于農(nóng)藥殘留檢測(cè)工作給予高度重視，于2009年7月20日起實(shí)施《食品安全法》，在2019年10月11日完成《中華人民共和國(guó)食品安全法實(shí)施條例》的修訂發(fā)布，積極探索擴(kuò)大HACCP實(shí)施范圍的具體實(shí)踐路徑，并且引入氣相色譜法、液相色譜法、質(zhì)譜聯(lián)用法等多種檢測(cè)技術(shù)手段，推動(dòng)農(nóng)藥殘留標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，為我國(guó)食品安全體系的完善創(chuàng)設(shè)良好基礎(chǔ)。

為響應(yīng)國(guó)家號(hào)召與要求，近年來(lái)農(nóng)業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)持續(xù)加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，不同地區(qū)農(nóng)業(yè)理化實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)數(shù)量逐年增加，綜合運(yùn)用如明確檢測(cè)方法步驟、控制樣品制備細(xì)度、加強(qiáng)儀器設(shè)備維護(hù)管理、防范器皿用具交叉污染、確立空白檢測(cè)值、重視檢測(cè)結(jié)果計(jì)算等手段，并開(kāi)發(fā)出分散固相萃取(Qu ECh ERS)前處理結(jié)合氣、液質(zhì)三重四級(jí)桿串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)等多種先進(jìn)技術(shù)，可針對(duì)不同復(fù)雜基質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，具備較強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿Γ瑯O大推進(jìn)了農(nóng)業(yè)檢驗(yàn)檢測(cè)體系的完善建設(shè)。

當(dāng)前我國(guó)農(nóng)藥殘留分析領(lǐng)域已不斷涌現(xiàn)出各種新設(shè)備和新技術(shù)，如張建剛等學(xué)者采用溫和氧化石墨烯做基質(zhì)，檢測(cè)了阿克泰、高效氯氰菊酯、殘殺威、吡蟲啉、猛殺威與樂(lè)果6種農(nóng)藥，能有效解決農(nóng)藥小分子測(cè)定時(shí)基質(zhì)的干擾問(wèn)題。此外，伴隨串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)的持續(xù)應(yīng)用與推廣，其靈敏度、選擇性、抗干擾能力都將得到進(jìn)一步優(yōu)化，有條件的實(shí)驗(yàn)室已將飛行時(shí)間質(zhì)譜(TOF-MS)和傅里葉變換質(zhì)譜(FT-MS)等高分辨質(zhì)譜應(yīng)用于果蔬農(nóng)藥的全方位掃描檢測(cè)領(lǐng)域，增強(qiáng)了篩查與定性分析能力，為我國(guó)農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)創(chuàng)設(shè)良好發(fā)展前景。

2 幾種常用快速檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用

2.1 酶抑制技術(shù)

農(nóng)藥殘留快速檢測(cè)技術(shù)在果蔬領(lǐng)域的應(yīng)用中比較成熟的有酶抑制技術(shù)，主要原理是利用有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥可特異性地抑制乙酰膽堿酯酶的活性，而該酶正好存在于昆蟲的中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)，影響正常神經(jīng)傳導(dǎo)，以達(dá)到病蟲害消除的目的，所以通過(guò)對(duì)昆蟲受抑制程度進(jìn)行判斷可以達(dá)到檢測(cè)農(nóng)藥殘留含量的目的。農(nóng)業(yè)種植過(guò)程中普遍使用的農(nóng)藥都屬于有機(jī)磷農(nóng)藥，而酶抑制技術(shù)可以有效對(duì)殘留的有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè)，不同酶檢驗(yàn)呈現(xiàn)的效果不一樣。如，當(dāng)使用取自動(dòng)物的膽堿酯酶對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè)，會(huì)生產(chǎn)黃色的產(chǎn)物;使用植物中提取的酯酶與有機(jī)磷農(nóng)藥反應(yīng)后，會(huì)顯現(xiàn)出紫紅色。這2種酯酶都可以快速檢測(cè)出果蔬農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留物，其中植物酯酶的來(lái)源廣、成本低廉，因此運(yùn)用更加廣泛。但目前應(yīng)用該方法的場(chǎng)景只能局限于有機(jī)磷與氨基甲酸酯類農(nóng)藥的檢測(cè)，并且對(duì)于辨認(rèn)結(jié)果這個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)說(shuō)，顯色劑尤為重要，而該方法顯色劑方面的缺陷使得結(jié)果可能較難辨認(rèn)。

2.2 生物傳感器技術(shù)

生物傳感器技術(shù)利用生物敏感元件對(duì)特定物質(zhì)產(chǎn)生可逆反應(yīng)，通過(guò)p H檢測(cè)即可檢測(cè)出相關(guān)化學(xué)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)果蔬樣品中農(nóng)藥殘留情況的判斷。如，發(fā)光菌檢測(cè)技術(shù)的主要原理是基于果蔬內(nèi)外部不同的結(jié)構(gòu)特性在不同光線下產(chǎn)生不同的吸收與反射效果，而農(nóng)藥殘留會(huì)在一定程度上影響其對(duì)光的吸收與反射，由此就可以對(duì)果蔬農(nóng)藥殘留情況進(jìn)行判斷。當(dāng)發(fā)光菌在受到農(nóng)藥影響后，其發(fā)光程度將發(fā)生變化。再如，家蠅在接觸到農(nóng)藥后會(huì)發(fā)生死亡，所以利用家蠅檢測(cè)可以通過(guò)觀察家蠅成活率來(lái)判定農(nóng)藥殘留情況。目前，生物傳感器法最大的問(wèn)題仍然是穩(wěn)定性、精確度和可信度，并且在研制過(guò)程中也有諸多難點(diǎn)，但其能大大提高檢測(cè)靈敏度，縮短檢測(cè)時(shí)間，而且價(jià)格低、體積小、可選性強(qiáng)，可應(yīng)用于連續(xù)監(jiān)測(cè)和分析的情況，在果蔬農(nóng)藥殘留快速檢測(cè)分析中具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.3 化學(xué)速測(cè)法

果蔬中農(nóng)藥殘留化學(xué)速測(cè)法主要依賴于有機(jī)磷農(nóng)藥的氧化還原特性，把離子催化劑和有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行結(jié)合，通過(guò)這兩者產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，使其水解為醇與磷酸，水解產(chǎn)物與檢測(cè)劑作用變色，農(nóng)藥殘留含量就可以依據(jù)檢測(cè)劑顏色變化情況來(lái)實(shí)施最終的判斷。由于氧化還原反應(yīng)具有穩(wěn)定的優(yōu)越性能，使得酶抑制檢測(cè)技術(shù)中存在的假陽(yáng)性和不易保存等弊端被規(guī)避。除此之外，該檢測(cè)技術(shù)還具有成本低廉、操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。但是其適用范圍仍具一定局限性，目前可檢測(cè)的農(nóng)藥類型只有有機(jī)磷類農(nóng)藥，且易受還原性物質(zhì)的干擾，所以其在應(yīng)用領(lǐng)域并不能夠被廣泛推廣。

3 實(shí)驗(yàn)室常用儀器分析法與應(yīng)用

3.1 氣相色譜法

目前氣相色譜法是測(cè)定蔬菜水果農(nóng)藥殘留量比較有效的方法，經(jīng)過(guò)近70a的發(fā)展，技術(shù)手段比較成熟，被廣泛應(yīng)用于石化、環(huán)境、食品、醫(yī)藥、聚合物等分析研究中。氣相色譜法是用氣體作為流動(dòng)相的色層分離分析方法，主要原理是利用混合物中各組分的沸點(diǎn)、極性及吸附和脫附性質(zhì)的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的有效分離，進(jìn)入檢測(cè)器后，檢測(cè)器就能將樣品組分轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，記錄儀將會(huì)按照時(shí)間順序記錄并放大這些信號(hào)，形成氣相色譜圖，依據(jù)色譜峰的記錄時(shí)間和大小來(lái)取得各組分的定性與定量分析結(jié)果。

該法的適用范圍廣，具有分離效率高、檢測(cè)速度快、靈敏度高等特點(diǎn)。在符合儀器的使用條件下，只要可氣化而不分解的物質(zhì)都可用氣相色譜法分析，對(duì)于部分熱不穩(wěn)定或難以氣化的物質(zhì)，通過(guò)衍生的方法，也可用氣相色譜法測(cè)定。但是，這種方法不能直接定性，要比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品，在進(jìn)行樣品分析時(shí)根據(jù)檢測(cè)器的特性，也往往要把農(nóng)藥按不同的品類分開(kāi)檢測(cè)，如有機(jī)磷和有機(jī)氯類需要分別用到火焰光度檢測(cè)器(FPD)以及電子捕獲檢測(cè)器(ECD)，因此進(jìn)行樣品的處理也需要兩套不同的方案，對(duì)于操作人員的要求也較高。

3.2 液相色譜法

液相色譜法是以液體作為流動(dòng)相，其分離機(jī)理是借助不同的物質(zhì)對(duì)固定相和流動(dòng)相間的親和力存在著較大差異的特點(diǎn)，并且在色譜柱中流出的時(shí)間也各不相同，這樣便可以分離不同類型的物質(zhì)。為了確定分離效果和對(duì)分離物質(zhì)含量進(jìn)行定量分析，HPLC對(duì)檢測(cè)器有一定要求，如具備靈敏度高、檢測(cè)限低、對(duì)待測(cè)組分敏感、選擇性高等，最基本的就是紫外-可見(jiàn)光吸收檢測(cè)器，其應(yīng)用最早、最廣泛，實(shí)質(zhì)上就是一種簡(jiǎn)單的分光光度計(jì)。其次是二極管陣列檢測(cè)器，與傳統(tǒng)紫外檢測(cè)器相比，其可以實(shí)現(xiàn)全波長(zhǎng)范圍內(nèi)確定所有峰的最大吸收波長(zhǎng)，得到保留時(shí)間-波長(zhǎng)-吸光度的三維譜圖。另外常見(jiàn)的還有熒光檢測(cè)器，其最大的特點(diǎn)是靈敏度高，是紫外的10～1000倍以上，選擇性強(qiáng)、干擾少，但適用性差，僅能用于少數(shù)發(fā)射熒光的物質(zhì)。為了能夠進(jìn)一步提升檢測(cè)組分的鑒定能力，液相色譜技術(shù)一般與質(zhì)譜聯(lián)合使用，此種方式具有良好的穩(wěn)定性，檢測(cè)效率高，具備高通量、高精度的特點(diǎn)，在化工、醫(yī)藥、食品、生物等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用有著重要的地位，但價(jià)格也比較昂貴。

3.3 質(zhì)譜聯(lián)用法

考慮到色譜法分離效率高，但定性能力差，質(zhì)譜技術(shù)鑒別能力高、抗干擾能力強(qiáng)，將2種技術(shù)串聯(lián)使用可優(yōu)化檢測(cè)效果，因此質(zhì)譜聯(lián)用法應(yīng)運(yùn)而生，且被廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥及代謝物多殘留檢測(cè)等領(lǐng)域。該法能夠滿足多殘留物同時(shí)定性定量分析的需求，一般只需1次提取和1次檢測(cè)，極大縮減了檢測(cè)時(shí)間。其主要工作過(guò)程是化合物經(jīng)色譜分離進(jìn)入質(zhì)譜，經(jīng)離子源將樣品從分子狀態(tài)轉(zhuǎn)變成離子，而后通過(guò)質(zhì)量分析器(四級(jí)桿)識(shí)別特定的離子質(zhì)荷比m/z，通過(guò)檢測(cè)器將離子信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，再由數(shù)據(jù)處理軟件將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成色譜/質(zhì)譜圖。此過(guò)程必須在良好的真空狀態(tài)下進(jìn)行，真空系統(tǒng)提供無(wú)碰撞的離子軌道，足夠的平均自由程，減少離子-分子反應(yīng)，從而減少背景干擾，保證靈敏度。尤其是近幾年，Qu EChERS前處理結(jié)合色譜-質(zhì)譜進(jìn)行多農(nóng)殘檢測(cè)逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)，其具備方法快速、簡(jiǎn)便、成本低、安全等特點(diǎn)，但復(fù)雜樣品經(jīng)過(guò)處理后，大量基質(zhì)干擾還是不能保證被有效去除，基于這一點(diǎn)，選擇合適類型的質(zhì)譜儀、可靠的分析方法以及目標(biāo)化合物參數(shù)的優(yōu)化成為農(nóng)殘分析特別是復(fù)雜基質(zhì)中農(nóng)殘分析成功的關(guān)鍵。同時(shí)，為應(yīng)對(duì)不同基質(zhì)會(huì)引入不同的干擾，在分析多基質(zhì)農(nóng)殘時(shí)，需要針對(duì)不同的干擾選擇合適的離子對(duì)，以提高定性以及定量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語(yǔ)

總體來(lái)看，當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展與食品安全管理體系的建設(shè)，促使農(nóng)藥殘留技術(shù)分析領(lǐng)域的各種新技術(shù)、新設(shè)備得到不斷完善與更新。未來(lái)串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)的應(yīng)用范圍還將進(jìn)一步拓寬，加之色譜質(zhì)聯(lián)用儀器、前處理設(shè)備的配套開(kāi)發(fā)，能夠進(jìn)一步提升實(shí)驗(yàn)室儀器分析法的篩查與定性分析能力，為農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)的研究與應(yīng)用拓寬發(fā)展前景。

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