農(nóng)藥殘留前處理方法

1、 農(nóng)藥殘留前處理方法研究進展綜述研究背景農(nóng)藥的分類按照農(nóng)藥原料來源，農(nóng)藥可分為無機農(nóng)藥：這類農(nóng)藥不含“碳”元素，如砒霜，硫酸銅等1；植物性農(nóng)藥：這類農(nóng)藥主要利用植物體內(nèi)的有效成分進行殺菌，殺蟲，殺鼠的作用，如魚藤，煙草等2；生物農(nóng)藥：這類農(nóng)藥主要是通過生物發(fā)酵獲得有效的孢子，病毒，抗生素等，如蘇云金桿菌，井岡霉菌等3；有機合成農(nóng)藥：這類農(nóng)藥通過復雜的的有機合成工藝合成，是目前使用最多的農(nóng)藥4。常用農(nóng)藥有機汞農(nóng)藥有機汞農(nóng)藥多為殺菌劑，屬于劇毒農(nóng)藥，不易分解，常見的有機汞殺菌劑有西力生（氯化乙基汞）、賽力散（醋酸苯汞）、富民?。ɑ前饭┖凸热蕵飞姿嵋一Ｓ袡C汞農(nóng)藥中毒主要是危害肝臟和神經(jīng)系

2、統(tǒng)。在食品中，90%以上的汞是以甲基汞存在的，我國已于1971年規(guī)定有機汞農(nóng)藥不生產(chǎn)、不進口、不使用5。1.2.2有機氯農(nóng)藥有機氯農(nóng)藥主要分為兩類，一類為氯代苯及其衍生物，如六六六，DDT；另一類為氯化鉀撐萘（茚）類化合物，如氯丹，七氯，艾氏劑，狄氏劑等。有機氯類農(nóng)藥化學性質穩(wěn)定，不易分解，不易溶于水，易溶于脂肪等有機溶劑。由于其強脂溶性，有機氯農(nóng)藥會通過食物鏈，在生物體內(nèi)慢慢富集，而有機氯類農(nóng)藥的慢性中毒表現(xiàn)主要為影響神經(jīng)系統(tǒng)，內(nèi)分泌系統(tǒng)，侵害肝臟腎臟等器官，給生物體帶來生理和代謝紊亂6。有機氯農(nóng)藥在二十世紀七十年代初開始被陸續(xù)被禁用，但現(xiàn)在生物體內(nèi)仍能檢出，且生物體內(nèi)濃度遠大于環(huán)境濃度。有

3、機磷農(nóng)藥有機磷農(nóng)藥是繼有機氯農(nóng)藥后普遍使用的一類農(nóng)藥，主要為磷酸酯類和硫代磷酸酯類化合物。有機磷農(nóng)藥對光熱較穩(wěn)定，遇堿易分解，一般不溶于水，易溶于動植物油等有機溶劑，環(huán)境殘留時間一般較短。有機磷農(nóng)藥中毒表現(xiàn)主要為抑制膽堿酯酶的活性，使乙酰膽堿生物體神經(jīng)組織中積累起來，引起神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，嚴重的會帶來神經(jīng)麻痹，甚至死亡。另有研究表明，有機磷農(nóng)藥具有遺傳毒性，阻礙神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，并與癌癥的發(fā)生關系密切。在我國，除了5種高毒的有機磷農(nóng)藥（甲胺磷、對硫磷、甲基對硫磷、久效磷和磷胺）被禁用，其他有機磷農(nóng)藥仍在普遍使用。氨基甲酸酯類農(nóng)藥氨基甲酸酯類是以甲酸酯為前體的一類農(nóng)藥，是繼有機氯，有機磷農(nóng)藥之后，發(fā)展

4、起來的低毒，高效，廣譜型農(nóng)藥。為最主要的有機氮類農(nóng)藥，有西維因、殺滅威、速滅威、葉蟬散，敵草隆、敵稗等7。毒性與有機磷類似，對膽堿活性有抑制作用，但能使膽堿酶快速恢復活性，因此中毒癥狀消失快，無遲發(fā)性神經(jīng)毒性。擬除蟲菊酯類農(nóng)藥擬除蟲菊酯類農(nóng)藥是繼有機磷，氨基甲酸酯類農(nóng)藥后的新興農(nóng)藥，是一種高效，低毒的殺蟲劑，對溫血類生物毒性較小，很容易代謝降解，目前在全球范圍內(nèi)廣泛使用。擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的使用同時也帶來環(huán)境問題，由于擬除蟲菊酯類農(nóng)藥環(huán)境殘留時間較長，對于一些非目標生物如蜜蜂、家蠶及其他有益昆蟲毒性較大，對魚、蝦、蟹、貝等水生生物毒性也很高，易對生態(tài)環(huán)境帶來破壞。第一代菊酯類農(nóng)藥的穩(wěn)定性較差，只

5、能作為衛(wèi)生殺蟲劑使用，如烯丙菊酯、環(huán)蟲菊酯、苯醚菊酯等8。第二代菊酯含有鹵素較第一代穩(wěn)定，如溴氰菊酯、吡氯氰菊酯、氟氯菊酯等。除草劑目前，除草劑的使用很廣泛，品種逐漸增多，使用較多的除草劑以苯氧羧酸、二苯醚酰胺、氨基甲酸酯、取代脲、有機磷、三氮苯和磺酰脲類等為主。雖然，多數(shù)除草劑對人畜的急性毒性較低，但是，除草劑的使用，會使雜草產(chǎn)生抗藥性，加大了除草劑的用量，通過植物吸收，進行降解和蓄積后，會給人類以及動物器官組織帶來病變。農(nóng)藥殘留現(xiàn)狀蔬菜是生活中必不可少的，隨著人民生活水平的提高，人們越來越注重蔬菜的質量，不只關注蔬菜的營養(yǎng)成分，同時蔬菜可能存在的污染問題也越來越受到人們的重視。農(nóng)藥殘留和亞

6、硝酸鹽，重金屬等是蔬菜污染的主要來源。使用農(nóng)藥后，一定時期內(nèi)殘留于環(huán)境及農(nóng)產(chǎn)品中的微量農(nóng)藥原體、及其有毒降解物，代謝產(chǎn)物等，被稱為農(nóng)藥殘留。農(nóng)藥施于農(nóng)作物，其中10%20%的農(nóng)藥散落到了大氣、水和土壤中，農(nóng)作物還可通過根和葉吸收、傳導以及降水等途徑，將環(huán)境中的微量農(nóng)藥再轉移到作物體。而人類食用這些帶有農(nóng)藥殘留的農(nóng)作物，一是可能會因為高毒農(nóng)藥，直接引起中毒，甚至死亡；二是農(nóng)藥殘留在體內(nèi)慢慢積累，最終會導致慢性中毒9-11。蔬菜中常見的農(nóng)藥殘留主要有有機磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯類農(nóng)藥兩大類，如樂果、敵百蟲、敵敵畏、內(nèi)吸磷、對硫磷、西維因、馬拉硫磷、涕滅威等。據(jù)相關部門統(tǒng)計分析，我國目前農(nóng)藥的年用量是世界

7、首位，有70%蔬菜被有劇毒的有機磷類農(nóng)藥污染過。近年來，農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留污染問題嚴重，由于誤食高農(nóng)藥殘留量的蔬菜而出現(xiàn)的食物中毒現(xiàn)象越來越多，甚至還因農(nóng)藥殘留超標而限制了蔬菜出口，這對人民的生命安全、身心健康以及我國對外農(nóng)業(yè)貿(mào)易的發(fā)展產(chǎn)生了嚴重影響。蔬菜中農(nóng)藥污染嚴重，一方面是由于80年代以來，隨著大棚、溫室蔬菜種植面積的增加，連作、重茬使蔬菜病蟲害越來越嚴重，而農(nóng)藥的大量使用，普遍使蔬菜上的病蟲害對農(nóng)藥產(chǎn)生了抗藥性，因此農(nóng)藥的使用出現(xiàn)了惡性循環(huán)，農(nóng)藥殘留也越來越嚴重。另一方面，在利益的驅動下，由于農(nóng)民素質參差不齊，相關部門對農(nóng)藥的監(jiān)控力度不夠等問題，違禁農(nóng)藥的非法使用更是加劇了農(nóng)藥殘留問題。近

8、幾年，雖然在各級政府的監(jiān)管下，蔬菜中農(nóng)藥殘留問題得到了一定遏制，但由于蔬菜中農(nóng)藥不合理使用，生產(chǎn)經(jīng)營的分散性，生產(chǎn)技能不能適應蔬菜生產(chǎn)的新要求，使農(nóng)藥殘留超標問題依然存在。隨著蔬菜質量安全的監(jiān)控，蔬菜中殘留農(nóng)藥種類已發(fā)生了變化，中低毒農(nóng)藥、非禁用農(nóng)藥逐漸成為蔬菜農(nóng)藥殘留問題的新方向。我國蔬菜中農(nóng)藥最大殘留限量標準和檢測方法標準仍不完善，而歐美國家農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的檢出率和超標率在逐年下降，農(nóng)產(chǎn)品質量大幅度提高，農(nóng)藥殘留的現(xiàn)象得到了有效遏制，農(nóng)藥殘留檢出限和最高檢出限日益下降。我國加入WTO后，因為農(nóng)藥殘留超標問題，歐美各國對我國農(nóng)產(chǎn)品出口樹起了貿(mào)易壁壘，我國農(nóng)產(chǎn)品出口的形勢不容樂觀。因此，為了

9、減少農(nóng)藥殘留對環(huán)境和人體造成的危害，確保農(nóng)產(chǎn)品的質量，必須加強對農(nóng)殘留量的分析，這對于加強農(nóng)藥管理，指導安全、科學、合理得使用農(nóng)藥，保障人體健康，防止農(nóng)藥污染農(nóng)產(chǎn)品及環(huán)境，安全生產(chǎn)無公害食品具有極其重要的意義，為進一步優(yōu)化國家農(nóng)藥安全使用準則提供科學理論依。農(nóng)藥殘留的檢測方法色譜檢測薄層色譜法(TLC)、氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC)、氣相/液相色譜-質譜聯(lián)用(GC/HPLC-MS),超臨界流體色譜(SFC)等色譜學技術可以準確測定農(nóng)藥殘留12。以超臨界流體色譜為例：超臨界流體色譜技術是20世紀80年代興起的，以高于臨界溫度和臨界壓力的超臨界流體作為色譜的流動相，進分離、純化、

10、分析的前處理方法。由于其傳質阻力小、相對溫度低、擴散系數(shù)，可以對大分子化合物、熱不穩(wěn)定化合物、高聚物等進行快速分析。超臨界色譜可與各種氣相、液相色譜檢測器匹配，也可與紅外、質譜聯(lián)用。通過調(diào)節(jié)壓力、溫度、流動相等條件，實現(xiàn)多重梯度，選擇最佳的色譜條件。超臨界流體色譜綜合利用了氣相色譜和高效液相色譜的優(yōu)點，克服了各自的缺點，成為一種強有力的分離和檢測手段。生物傳感檢測法酶抑制法、酶聯(lián)免疫吸附分析法、生物傳感器法等以生物傳感器為媒介的測定農(nóng)藥殘留量的方法是以生物學為基礎的一種高精確度測定手段。以生物傳感器法為例。酶作為敏感元件，由具有底物識別功能的固定化酶層和可以轉換信號的轉換器組成。底物經(jīng)過酶催化

11、轉化，再經(jīng)過檢測器檢測，通過轉換器轉換為可識別的信號，從而達到了檢測的目的紅外光譜分析技術近紅外光譜和表面增強拉曼光譜，使光譜分析的靈敏度提高了102107倍。這些快速、直接的光譜技術，只需要極少量樣品，具有很大應用潛力，其靈敏度幾乎達到了一個分子甚至一個原子的水平。毛細管區(qū)帶電泳以高壓直流電場為驅動力的新型液相分離分析方法，是現(xiàn)代分析化學研究的前沿領域之一。它利用液體介質中的帶電粒子在電場作用下遷移速度不同而進行分離的方法。毛細管區(qū)帶電泳法非常適用于離子化樣品的分析和分離，尤其是那些難以用傳統(tǒng)的液相色譜法分離的樣品。研究意義樣品前處理是痕量分析檢測的關鍵步驟。傳統(tǒng)的前處理方法，如液液萃取、索

12、式提取、層析、蒸餾、離心、沉淀、勻漿、鹽析等，手工操作步驟多，處理時間長，有時需要使用大量溶劑，不僅容易損失樣品，導致較大誤差，而且處理中使用了有機溶劑，比如含鹵素的有機溶劑，對操作人員健康和環(huán)境都可能產(chǎn)生不利影響。因此，高效、快速的少溶劑，甚至無溶劑的樣品制備與前處理方法的研究一直是現(xiàn)代分析化學研究的熱點13。作為一個理想的樣品制備與處理方法應具備以下條件處理速度快、操作簡便、成本低廉、方法有效、范圍廣、操作安全。近年來，一些僅需使用微量溶劑甚至無需溶劑的樣品制備與處理技術得到了迅速的發(fā)展，例如固相萃取、固相微萃取、超臨界流體萃取、微波輔助萃取、濁點萃取和液相微萃取等。農(nóng)藥殘留前處理方法振蕩

13、法經(jīng)典的前處理方法，廣泛應用于農(nóng)藥殘留分析中。我國國家標準GB/T5009系列就是丙酮為萃取溶劑，進行農(nóng)藥提取分離的，振蕩法若使用單一非極性溶劑，植物組織包裹農(nóng)藥分子，萃取溶劑不能有效與溶劑接觸，造成萃取率較低，因此，一般采用丙酮，乙腈等萃取溶劑，或者使用混合溶劑來進行農(nóng)藥的萃取14。液液萃取液液萃取是傳統(tǒng)的前處理方法，也是目前應用最廣泛的農(nóng)藥前處理技術。液液萃取利用待測組分與雜質在兩個互不相容的溶劑中的分配系數(shù)不同而達到分離純化。液液萃取雖然實驗器材要求低，但也存在多方面的缺點，一方面對溶劑要求高，既要提取待測組分，有要使待測組分與雜質進行分離，另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的液液萃取，操作繁瑣，多次萃取，耗

14、時長，樣品流失大，重現(xiàn)性不好，且溶劑消耗量大，易造成溶劑浪費和環(huán)境污染。超聲波提取由于超聲波萃取，不需要加熱，與其他方法聯(lián)用，能大大提高萃取率，縮短萃取時間，被廣泛應用于食品、藥物、工業(yè)原材料、農(nóng)業(yè)環(huán)境等各行業(yè)中。但超聲波輔助提取，一般消耗溶劑量較大，萃取不夠均勻，實驗重現(xiàn)性較差。加速溶劑提取法加速溶劑萃取是在升高溫度和壓力的情況下，通過增加物質的溶解度和擴散系數(shù)，來提高萃取效率的全自動方法。加速溶劑提取有操作簡便、快速、溶劑用量少、回收率高，重現(xiàn)性好的優(yōu)勢，但是不適用于熱穩(wěn)定性差的物質的提取，且采用加速溶劑提取法后，溶液雜質含量較高15。微波萃取法不同物質與微波的作用不同，產(chǎn)生的熱量不同，通

15、過調(diào)節(jié)微波功率、萃取的溶劑比例、萃取時間、萃取溫度來達到條件優(yōu)化，使被待測物從基體或體系中分離出來。極性分子能迅速吸收微波能量，所以微波萃取一般使用極性溶劑。微波萃取具有萃取速度快，萃取效率高，溶劑用量小的特點。微波萃取時，要注意溶劑暴沸，及微波對待測物的影響16。固相萃取固相萃取采用選擇性吸附、選擇性洗脫的方式對樣品進行分離、純化、富集，可以近似地看作一種簡單的色譜過程，是一種包含固相、液相的物理萃取過程，廣泛用于農(nóng)藥的檢測分析的前處理方法，目前固相萃取柱大多對目標分子吸附性較差，選擇吸附雜質分子。固相萃取的優(yōu)點是回收率高、重現(xiàn)性好、適用范圍廣、簡單快捷，并且可以實現(xiàn)現(xiàn)場應用和自動化操作17

16、。固相微萃取固相微萃取是在固相萃取的基礎上發(fā)展起來的新型的樣品前處理技術，萃取劑為具有選擇吸附性涂層。固相微萃取不使用溶劑，而且是集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體的樣品前處理方法。固相微萃取的原理是在微量進樣器針頭涂上一層固定液或是鍵合一層固定相，再將其插入樣品溶液中，萃取、濃縮有機化合物，再將進樣器插入，使被測物進入分析器從而進行分析測定18?；|固相分散技術基質固相分散技術是將基質與吸附顆粒同時裝柱，選擇合適的溶劑，對樣品進行洗脫，能夠同時實現(xiàn)樣品的萃取與凈化，節(jié)省了實驗時間?；|固相萃取萃取率高，使用溶劑少，廣泛應用于水果，蔬菜中污染物的測定?；|固相分散技術不能用于一些取樣量大的特殊樣品

17、檢測。凝膠滲透色譜凝膠滲透色譜技術是利用具有分子篩性質的凝膠，實現(xiàn)待測物分子與不同分子量的大分子干擾物的分離。凝膠滲透色譜已成功實現(xiàn)了脂類樣品和色素較多樣品中的有機氯、有機磷、擬除蟲菊酯類等種農(nóng)藥的凈化處理。凝膠滲透色譜雖然凈化效果好，易于自動化控制，但是溶劑消耗較多，凈化耗時長，分離效果一般，還需要進一步發(fā)展。分子印跡萃取技術分子印跡技術是根據(jù)待測物分子的性質和結構量身定做的一種特異性聚合物，通過聚合物的特異選擇性，來對待測物進行分離純化。與傳統(tǒng)的LLE和SPE進行比較，分子印跡固相萃取重現(xiàn)性好，精確度高。是一種結合了高分子化學，生物化學，新型的，具有專一識別性的檢測技術。頂空萃取是一種利用

18、待測物的揮發(fā)性，對待測物進行吸附檢測的技術。頂空分離技術廣泛用于將揮發(fā)性物質從液體或固體樣品中的基體中分離出來，快速簡單，不需要有機溶劑，需要的樣品量少，分離過程中無雜質生成。可分為靜態(tài)頂空技術和動態(tài)頂空技術。動態(tài)頂空比靜態(tài)頂空有更高的檢測靈敏度，更適于痕量和超痕量分析。國內(nèi)已開展了一些氣提法富集水中痕量有機物的研究，但揮發(fā)性有機物回收率低，不夠穩(wěn)定，應用面也較窄。其它磺化法：在萃取溶劑中，調(diào)節(jié)加入濃硫酸的用量，使樣品中的臘質、脂肪等雜質與濃硫酸產(chǎn)生磺化反應，從而使農(nóng)藥與雜質分離，達到凈化的目的，但是殘留硫酸會給色譜柱，檢測器帶來污染。冷凍法：在低溫條件下，通過降低待測物中脂肪、臘質、蛋白質等

19、的溶解度，并在低溫條件下過濾掉雜質。凝結沉淀法:是通過加入凝結劑，使溶液中的脂肪、蛋白質、臘質等雜質沉淀析出，達到凈化目的，我國國標GB/T5009.20-2003食品中有機磷農(nóng)藥殘留量的測定，則是以磷酸，硫酸銨，氫氧化鉀配制凝結液來沉淀雜質。未來展望農(nóng)藥殘留檢測不僅需要高靈敏度的精密檢測技術，且需要快速有效的樣品前處理技術，因此這些新技術將不斷得到優(yōu)化和確證。不同的樣品前處理技術有著不同的優(yōu)缺點，因此在實際工作中，應根據(jù)實際條件、待測樣品數(shù)量以及檢測結果的要求，選用合適的樣品前處理方法。未來的農(nóng)藥殘留分析的發(fā)展方向之一是從目前單一農(nóng)藥品種分析轉向多農(nóng)藥品種分析發(fā)展，但是到目前為止，還沒有一種

20、前處理技術能達到同時提取食品中殘留的所有品種農(nóng)藥。由于樣品前處理在整個農(nóng)藥殘留檢測分析過程中是首要關鍵環(huán)節(jié)，個體差異、繁瑣的手工操作最容易引起誤差，且有機溶劑的大量使用會對人體和環(huán)境造成很大的危害，因此未來樣品前處理技術的發(fā)展方向應是盡可能快速、精確、無毒，將前處理與檢測技術在線聯(lián)用實現(xiàn)高度自動化。參考文獻1操海群，岳永德，花日茂，等.植物源農(nóng)藥研究進展(綜述)J.安徽農(nóng)業(yè)大學學報,2000,27(1):40-44.2仲維科，郝戩，樊耀波，等.食品農(nóng)藥殘留分析進展J.分析化學，2000,28(7):904-910.張云華,馬九杰,孔祥智,等.農(nóng)戶采用無公害和綠色農(nóng)藥行為的影響因素分析的的對山西、陜西和山東15縣(市)的實證分析J.中國農(nóng)村經(jīng)濟，2004(1):41-49.林崢,麥碧嫻.沉積物中多環(huán)芳烴和有機氯農(nóng)藥定量分析的質量保證和質量控制/.環(huán)境化學，1999(2):115-121.5杜小鳳，徐建明，王偉中，等.植物源農(nóng)藥研究進展J.農(nóng)藥，2000,39(11):8-10.6華小梅，單正軍.我國農(nóng)藥的生產(chǎn)，使用狀況及其污染環(huán)境因子分析J.環(huán)境工程學報,1996(2):33-45.7李晶玉，劉慶功.有機磷農(nóng)藥前處理技術研究進展