（分析化学专业论文）粮食中农药多残留分析方法的研究.pdf

摘要 摘要 本文共分两章。 第一章：文献综述，概括了食品中农药残留分析技术的现状和进展情况。首先洋细 介绍了样品前处理技术的发展情况，并对现有的农药残留检测技术进行了总结，最后分 别介绍了常见食品中农药残留分析的实例。 第二章：本文以玉米和大米为对象研究了粮食中农药多残留的分析方法。采用气 质联用分析方法测定粮食中有机氯、有机磷、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯等四类麸3 0 余 种农药的残留量。 样品的前处理采用溶剂提取、固相萃取净化的方法。通过实验从常用的提取溶剂中 选定二氯甲烷作为提取溶剂；选择f l o r i s i l 作为固相萃取的吸附剂，并通过实验选择了 洗脱溶剂并确定了净化操作的条件。 通过实验确定了气质联用仪的色谱条件和质谱条件，采用选择离子扫描模式( s i m ) ， 以保留时间和选择离子比例定性，外标法定量，并且对方法的准确度、精密度、线性和 榆出限进行了验证。 该方法可同时测定3 0 余种农药在粮食中的残留量，准确度高、精密度好、线性关 系良好，检出限低于欧盟和国际食品法典委员会对粮食中农药残留的限量标准。 关键词农药；多残留；粮食；气质联用 a b s t r a c t a b s t r a c t t h i st h e s i sc o n s i s t so f t w oc h a p t e r s i nc h a p t e r o n e ，l i t e r a t u r er e v i e w s u m m a r i z e da c t u a l i t ya n dp r o g r e s so na n a l y t i c a t t e c h n o l o g i e so fp e s t i c i d er e s i d u e si nf o o d f i r s t l y , i n t r o d u c e dt h ea c t u a l i t ya n dp r o g r e s so f t e c h n o l o g i e s f o r s a m p l ep r e t r e a t m e n t i n d e t a l t s e c o n d l y , s u m m a r i z e dt h ee x i s t i n g t e c h n o l o g i e sf o rd e t e r m i n gp e s t i c i d er e s i d u e s f i n a l l y , s h o w e ds o m ee x a m p l e st oi n t r o d u c e h o wt oa n a l y z ep e s t i c i d er e s i d u e si nc o m m o nf o o d i nc h a p t e rt w o ，u s e dc o ma n dr i c ea ss a m p l e st os t u d yt h ea n a l y t i c a lm e t h o d so f p e s t i c i d em u l t i r e s i d u e si nf o o d s t u f f an e wa n a l y t i c a lm e t h o dh a sb e e nd e v e l o p e dt o d e t e r m i n ep e s t i c i d em u l t i r e s i d u e si nf o o d s t u f fu s i n gg a sc h r o m a t o g r a p h ym a s ss p e c t r o m e t r y ， i n c l u d i n go r g a n o p h o s p h o r u s ，o r g a n o c h l o r i n e ，c a r b a m a t ea n dp y r e t h r o i d t h i sm e t h o di sb a s e do na l le x t r a c t i o no fp e s t i c i d e sw i t hs o l v e n t sa n daf u r t h e rc l e a n u p p r o c e d u r eb ys o l i d p h a s ee x t r a c t i o n ( s p e ) d i c h l o r o m e t h a n ew a ss e l e c t e da st h es o l v e n tu s e d i ne x t r a c t i o nb yt h er e s u l t so fe x p e r i m e n t ；f l o r i s i lw 8 ss e l e c t e da st h es p es o r b e n t t h e nt h e e l u e n ta n dt h ec o n d k i o n so fc l e a n u pw e r ec o n f i r m e d t h ep a r a m e t e r so fg a sc h r o m a t o g r a p h ya n dm a s ss p e c t r o m e t r yw e r ec o n f i r m e d s e l e c t e d - i o nm o n i t o r i n g ( s t m ) w a sp e r f o r m e d a i lp e s t i c i d e sw e r ei d e n t i f i e db yr e t e n t i o n t i m ea n dt h ep r o p o r t i o no fs e l e c t i o ni o n s ，a n dq u a n t i f i e db ye x t r a - s t a n d a r d t h e n ，t h er e s u l t s o fa c c u r a c y , p r e c i s i o n ，t i n e a r i t ya n dt h el i m i t so fd e t e c t i o n ( l o d ) w a ss h o w nt h a tt h em e t h o d w a sv a l l i d a t e d t h i sm e t h o dc a na n a l y z e dn e a r l y4 0k i n d so fp e s t i c i d er e s i d u e ss i m u l t a n e i t y , a n dh a s h i 曲a c c u r a c y , g o o dp r e c i s i o na n dl i n e a r i t y , t h el o do ft h i sm e t h o di sl o w e rt h a nm r l s w h i c hw a sr e g u l a t e db ye u r o p eu n i o n ( e u ) a n dc o d e xa l t m e n t a r i u sc o m m i s s i o n ( c a c ) k e yw o r d sp e s t i c i d e ；m u l t i r e s i d u e s ；f o o d s t u f f ；g c m s 1 1 河北大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学何论义，是本人在导师指导卜进行的研究l 作 醍取得的研究成果。尽我所知， 除了文巾特别加以标注和致谢的地方外，沧文 中石包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河北大学或其他教 育札构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的仟何 贡献均已在论文中作了明确的晓明并表示了致谢。 作者签名：互赵整日期：竺竺年月垫 学位论文使用授权声明 本人完全了解河北大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 并向国家有关部门或机 句送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存 论文。 本学位论文属于 1 、保密盔，在垒! ! ! 年鱼一月l r 解密后适用本授权声明。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方格内打“”) 作者签名 马夤散 日期：望! 年上月旦f 1 导师签名： 壶；煎耋 一 日期：丝年卫月丛l r 薹! 薹塞莹皇奎奎鍪氅坌堑辇童墼篓些耋耋星。 第1 章食品中农药残留分析技术的现状与进展 摘要综述了食品中农药残留分析技术的现状和进展情况。首先详细介缁r 样品前处理 技术的发展情况，并列现有的农药残留检测技术进行了总结，最后分别介绍了常见食品 中农药残留分析的实例。 关键词农药残留；分析；食品；综述 1 1 引言 随着农药的生产和使用，在大大提高农作物产量的同时，其负面影响电日益显露出 来。农药及一些农药的代谢产物和降解产物不仅污染农作物本身，还对农作物的生长环 境如土壤、自然水体等产生污染，当这些有害物质进入食品并被人摄取后，由于这些物 质降解和排泄缓慢而逐渐积累最终导致人体急性或慢性中毒，严重危害人体健康。 各国政府和有关国际组织对食品中农药残留问题都给予了高度重视，世界卫生组织 和联合囤粮农组织等国际组织均制定了各种食品中农药残留的最高限量，许多国家、地 区和区域性国际组织也结合本国或本地区的实际情况制定了各种食品中农药残留最高 限量规定。而且在农产品和食品中的国际贸易中，要求检验的农药残留项目越来越多， 检测限要求越来越低，检验技术要求越来越高。 我围是一个农业大幽，农业人口占绝对多数。历史上，我国曾大量使用各种农药以 提高产量，出现了滥用、过量使用农药的现象，因此，我国农作物和食品中的农药贱留 列题不容忽视。尤其是加入世贸组织后，由于农药残甓问题，使我国农产品在国际贸易 竞争中处于不利地位。发展先进农药残留检验技术、制定严格的农药残留标准势在必行。 我围也曾制定了一些食品中农药姣留的标准，建立了一些农药残留分析的方法，但这些 方法及标准与国际先进水平相比还有一定差距；表1 1 中对照了作为我国主要农产品的 小麦、大米、玉米中滴滴涕、乙酰甲胺磷和氰戊菊酯的最高残留限量标准。1 。通过这些 对比，我们进一步认识到我国的农药残留分析水平与发达国家确实存在较大差距。追切 需要提高我国的食品中农药残尉分析的水平。 需要提高我国的食品中农药残留分析的水平。 河北人学理学硕士学位论文 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! e ! 自e ，| e | e ! ! 目| e j t 目自目攀i 目目! | e 日e | ! 墨 表1 1 国内外部分农残限量标准对照( m g k g ) 我国在农业生产中曾经或f 在使用的农药有很多种，主要为有机氯类、有机磷类、 氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类农药等。这些农药的结构、性能、用途各异，对它们在农 作物和食品中的残留情况进行分析检测具有相当大的难度。国内外的科学工作者长期以 来致力于解决此问题，以保证人类的食品安全和身体健康。 食品中的农药残留分析是在复杂的基质中对低浓度待测组分进行定性和定量分析。 因在同一区域内施用多种农药，而且存在农药的同系物、异构体、降解产物或代谢产物 的影响，而且农作物通过根茎吸收、传导等途径，使农药进入其组织内部，从而加大了 检测的难度。因此，发展各种新的分析方法，特别是多种类农药残留量的分析方法具有 重要的意义。 1 2 样品前处理技术 食品中的农药残留分析通常需经过样品制备、纯化富集、分离检测和综合分析等步 骤。而高效快速的样品前处理方法和高灵敏度、高选择性的检测技术已成为目前研究的 重点。以下分别对样品前处理方法和检测技术进行介绍。 对一系列经前处理后的样品进行定性和定量分析，其结果的可靠性和准确性将取决 于这些处理过程是否会将欲测组分丢失或使欲测组分发生一些不可预测的变化。进行食 品中的农药残留分析，面临基质复杂多样、待测组分多为微量或痕量等问题，因此，必 须采取适当的前处理方法，去除基质干扰、分离富集待测组分、提高检测的灵敏度和准 确性。 第l 章食晶中农药残留分析技术的现状与进展 1 2 1 传统的样品前处理技术 食品中农药残留分析的前处理一般包括：样品提取、净化和浓缩“1 1 2 1 1 样品提取 1 浸渍、漂洗法将样品浸渍在提取液中，或用提取液漂洗样品。此法对附着在 样品表面的农药有很好的提取效果。 2 振荡法在盛有样品的容器中加入提取剂，振荡一段时间。此法简便并且提取 效果较好，普遍采用。 3 匀浆法将样品放在匀浆杯( 捣碎杯) 中，加入提取剂，快速匀浆( 捣碎) 数分钟。 此法简便，快速，效果好，普遍采用。 4 索氏提取法将样品放在索氏提取器套管中，园底烧瓶中加入提取剂，加热连 续提取数小时。此法为经典提取法，也叫完全提取法，为国际上的标准方法，提取效果 好，但需时间过长，干扰物质较多。 5 消化法样品中加入消化剂，加热使样品消化，再用溶剂将待测农药提取出。 此法多用于不易匀浆，不易捣碎的动物组织样品。该法因易破坏待测组分，仅适用于稳 定性较好的有机氯等农药残留量的测定。 6 超声波提取法样品经粉碎或匀浆捣碎后，加入提取剂，在超声波仪中提取一 定时间。此法现已普遍采用。 12 1 2 净化 1 液一液分配法利用待测农药与干扰杂质在两种互不相溶的溶剂中溶解度( 分 配系数) 的差异而达到分离目的的净化法。通常采用极性溶剂和非极性溶剂配成溶剂对 进行多次分配，使干扰杂质和待测农药分离，达到净化目的。 2 吸附柱层析法利用混合物中各组分在固定相上吸附一解吸能力的差异而达到 分离目的的净化方法，常用的固定相有弗罗里硅土、三氧化= 铝( 中性、酸性、碱性) 、 硅胶、活性炭、硅藻土等。 3 磺化法浓硫酸与样品提取液中的脂肪、蜡质等干扰物质发生磺化反应，从而 使杂质和农药分开的净化方法。测定有机氯类农药残留量多采用此方法。 4 凝结沉淀法向待净化溶液中加入一定量的凝结剂，使溶液中的蛋白质、脂肪、 河北大学理学硕士学位论文 蜡质等干扰物质沉淀析出，再经离心，达到分离净化目的的方法。 5 冷冻法采用低温处理样品提取液，待脂肪、蜡质、蛋自质等杂质析出后，在 低温条件下过滤除掉杂质。 6 其它方法如薄层层析法、离子交换层析法、凝胶渗透层析法、高压液相柱净 化法等。 121 3 浓缩 1 吹气法采用吹干燥空气或氮气，使溶剂挥发的浓缩方法。此法浓缩速度较慢， 对于易氧化，蒸气压高的农药，不能采用此法。 2 k d 浓缩器浓缩法采用k d 浓缩装置进行减压蒸馏浓缩的方法。此法简 便，农药不易损失，是较普遍采用的方法。 3 真空旋转蒸发法在减压、加温、旋转条件下浓缩溶剂的方法。此法浓缩速度 快，农药不易损失，简便，是最常用的理想的浓缩方法。 1 2 2 样品前处理新技术 虽然传统的样品前处理方法仍然在农药残留分析中发挥着重要的作用，但这些方法 也存在一一些自身难以克服的缺陷。如索氏提取、液液萃取等方法，由于进彳于多次重复操 作往往需要花费大量时间，同时由于使用大量有机溶剂造成对环境的污染，而且由于被 测物质的浓度在处理过程中逐渐降低，其稳定性随时间、空间变化等因素，使其分析检 测具有相当的难度。因此急需发展简单、快速、高效的样品制备与前处理方法。自上世 纪九十年代以来，出现了一系列新型的商效快速的样品前处理方法，包括：固相萃取 ( s o li d - p h a s ee x t r a c t i o n ，s p e ) 、固相微萃取( s o l i d p h a s em i c r o e x t r a c t i o n ，s p m e ) 、 超临界流体萃取( s u p e r c r i t i c a lf l u i de x t r a c t i o n ，s f e ) 、微波辅助萃取( m i c r o w a v e a i d e de x t r a c t i o n ，m a e ) 、凝胶渗透色谱( g e lp e r m e a t i o nc h r o m a t o g r a p h y ，c ；p c ) 、 基质固相分散萃取法( m a t r i xs o l i d - p h a s ed i s p e r s i o ne x t r a c t i o n ，m s p d ) 、加速溶 剂萃取法( a c c e l e r a t e ds o l v e n te x t r a c t i o n ，a s e ) 、免疫亲和色谱技术( i m m u n o a f f i n i t y c h r o i i l a t o g r a p h y ，i a c ) 等许多新技术。“1 ，以下分别进行介绍。 1 2 21 固相萃取( s p e ) 固相萃取是一种由液固萃取和液相色谱技术相结合发展而来的试样处理技术。就是 第1 章食品中农药残留分析技术的现状与进展 ! 目! ! e ! ! 目目e 目e 自! ! ! ! e ! e ! g ! ! ! ! e ! _ ii e 自! ! g | ! ! ! e ! | ! ! e e ! ! 目日! ! e ! 糕 利用固体固定相将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物分离，然 后再用洗脱液沈脱或加热解吸附，达到分离和富集目标化合物的目的”1 。 与传统液液萃取相比，s p e 具有如下优点： 1 速度较快，缩短了预处理时间； 2 较高的精密度和准确度； 3 分析物的高回收率； 4 。有机溶剂的低消耗，减少了对环境的污染； 5 不出现乳化现象，易获得较为纯净样品； 6 操作简单，易于自动化。 固相萃取实质上是一种液相色谱分离。其主要分离模式也与液相色谱相同，可分为 正相、反相、离子交换和吸附。其作用机理包括氢键、偶极作用、疏水性相互作用和静 电吸引力等。固相萃取所用的固定相也与液相色谱常用的固定相相同，只是在粒度上有 所区别。目前用于h p l c 的填料几乎均可用于s p e 。但s p e 柱的填料粒径大于h p l c 填料， 因此s p e 枉效远低于h p l c 色谱柱，所以适于分离保留性质差别很大的化合物，主要用 于处理样品。根据固相萃取柱中填料的不同，s p e 可分为以下几种类型： 1 ，正相s p e 萃取所用的固定相都是极性的，如硅胶、氧化铝、硅镁固定相等，用 来萃取( 保留) 极性物质。 2 反相s p e 萃取所用的固定相通常是非极性的或是弱极性的，如c 8 、c 1 8 、苯基 拄等，所萃取的目标化合物通常是中等极性到非极性的化合物。 3 离子交换型s p e 萃取所用的固定相是带电荷的离子交换树脂，所萃取的目标化 食物是带电荷的化合物。 由于农药品种众多，性质差异较大，因此用于农药残留分析的固枢萃取吸附荆种类 也较多，吸附剂种类的选择依样品的性质而定： 1 若样品的基质是水溶液 ( 1 ) 分析目的物更易溶于水相，若带电荷则选择离子交换柱，如：阴离子或氨基拄 ( 适于阴离子或酸性化合物) ，阳离子交换柱( 适于阳离子或碱性化合物) ；若为中性则 选择反相柱或强阴( 阳) 离子柱； 2 ) 分析目的物更易溶于有机相，若带电荷则选择离子交换柱或反相柱；若为中性 则选择反相柱。 河北大学理学硕士学位论文 2 若样品基质是有机相 ( 1 ) 若是极性有机相，用水稀释，按水溶液方案进行； ( 2 ) 若是中等极性到非极性有机相，选择正相柱或将溶剂挥发至于后，再溶于水或 极性溶剂，按水溶液方案进行。 尽管固相萃取的分离模式多种多样，但其操作程序基本类似，一般由下面三步组成。 1 条件化在萃取样品的用适当的溶剂淋洗固相萃取小柱，使吸附剂保持润湿，可 以吸附目标化合物或干扰化合物。 2 加样将液态的样品倒入已条件化的固相萃取小柱，视样品情况不同，可利用重 力、抽真空、加压和离心等不同形式使样品进入吸附刘。 3 洗涤和洗脱视分离模式和样品性质，可采用适当的洗脱剂将目标化合物直接淋 洗下来；也可先将干扰化合物淋洗掉，再用适当的洗脱剂将目标化合物洗脱。通常采用 后一种方法更有利于样品的净化。 常用的固相萃取装置有固相萃取管和片。固相萃取管是一根由聚丙烯、聚乙烯、聚 四氟乙烯或不锈钢制成的小柱，下端装有筛板以支撑吸附剂。在吸附剂上再加一筛板以 防止加样时破坏柱床；固相萃取片则是将吸附剂埋于玻璃棉中，制成园盘状。 目前，多种规格的装有不同种类吸附剂的商品小柱已普遍面市，相关厂商为配合固 相萃取柱的使用，开发了固相萃取的专用装置：有给单个固相萃取柱加压的单管处理塞， 也有可同时进行多个固相萃取柱抽真空操作的真空多歧管装置( 图1 1 ) 。在实际应用中， 分析工作者还开发了可进行自动固相萃取的实用装置，如c o l u m e 等利用连续固相萃取 装置( 图1 2 ) 测定了蔬菜中的有机氯和拟除虫菊醣类农药残留8 7 ，此装置的使用，不仅 简化了操作步骤，减少了样品前处理的时间，降低了溶剂的消耗，而且固相萃取柱经清 洗后可多次使用。 第l 章食品中农药残留分析技术的现状与进展 图1 1 真空多歧管固相萃取装置 图1 2 连续固相萃取装置 0 一 固相萃取在目前的农残分析中得到广泛应用。龙刚、周毅刚等采用固相摹取技术( 活 性碳柱) 对样品进行预处理、毛细管( h p - f f a p 柱) 气相色谱技术同时检测大米样品中 甲胺磷、敌敌畏、乐果三种有机磷农药残留薰，方法的回收率高、检测限低”1 ；戴华等 采用固相萃取一高效液相色谱测定稻谷中毗虫啉农药残留量，该法采用乙腈超声提取、 中性l c a 1 u m ir l a n 氧化铝小柱净化，h p l c 测定。方法简便、快速，净化效果很好，定 量下限低、回收率商、精密度好“；j j j i m e n e z 等利用固相萃取( o d s 柱) 一反相液 问北人学理学倾士学位论文 ! 自e ! ，| ! 日! e ! ! ! ! j 自j e e e | 一i e e 自目自j | 攀 相色谱技术测定蜂蜜中的鱼藤酮残留量，并且作者对比了有机溶剂萃取与固相萃取，发 现采用固相萃取能够得到更低的检测限和更高的回收率“。 12 22 固相微萃取( s p m e ) 固相微萃取是二十世纪八十年代术由加拿大w a t e r l 0 0 大学p a w l is z y n 和a r h t u r h e 教授提出的一种简便、快捷、无溶剂的样品制备与前处理技术。 s p m e 的原理是利用待测物在基体和萃取相之间的非均相平衡，使待测组分扩散吸附 到石英纤维表面的固定相涂层，待吸附平衡后，再与气相色谱或高效液相色谱联用以分 离和测定待测组分。固相微萃取主要针对有机物进行分折，根据有机物与溶剂之间“相 似者相溶”的原则，利用石英纡维表面的色谱国定相对分析组分的吸附作用，将组分从 样品基质中萃取出来，并逐渐富集，完成样品前处理过程。在进样过程中，利用气相色 谱进样器的高温，液相色谱、毛细管电泳的流动相将吸附的组分从固定相中解吸下来， 由色谱仪进行分析“2 - ”。 s p m e 的萃取模式可分为三种： 1 直接法即将石英纤维暴露在样品中，主要用于半挥发性的气体、液体样品萃取： 2 顶空法将石英纤维放嚣在样品顶空中，主要用于挥发性固体或废水水样萃取； 3 膜方法将石英纤维放在经过微波萃取及膜处理过的样品中，主要用于难挥发性 复杂样品萃取。 影响固相微萃取技术条件萃取效果的影响因素包括：纤维表面固定相的类型、样品 量、容器体积、萃取时间、是否使用无机盐及其使用量、p h 值、衍生化。还可采用加热、 磁力转子搅拌、高速匀浆和超声波等方法改变萃取速度。 与许多经典样品前处理方法相比，固相微萃取技术不但简便、省时、省力、无需溶 剂，而且可萃取挥发性样品，如顶空固相微萃取法，与吹气捕集法相比，它又可处理挥 发性低的样品，而且设备小巧，不需额外面积和空间：特别重要的是固相微萃取技术容 易自动化以及与其他分析技术联用。 s p m e 技术目前在农药残留分析方面的应用已经相当成功，陈伟琪等利用s p m e g c 联用测定蔬菜中有机磷农药残留，该法使用膜厚1 0 0 “m 的聚二甲基硅氧烷萃取头， c g c f p d 测定，灵敏度高、重现性好且简单易行“；e m a r i ak r i s t e n s o n 等采用顶空一 固相微萃取一气质联用快速测定草莓和樱桃中的有机磷农药残留，应用膜厚1 0 0 肿l 的聚 二甲基硅氧烷萃取纤维头，该方法线性范围宽、检测限低、精密度好。作者还与液液萃 r 第l 章食品中农约残留分析技术的现状与进展 墩进行了对比，证实此方法快速、准确、稳定“。 今后，随着s p m e 联用技术的发展及s p m e 本身的发展，将可能实现与更多的分析 仪器联用，促使固相微萃取技术更广泛地用于农药残留的分析中。 1 2 2 3 超临界流体萃取( s f e ) 超临界流体萃取技术是2 0 世纪7 0 年代开始用于工业生产中有机化合物萃取，它是 用超临界流体作为萃取剂，从组分复杂的样品中把所需的组分分离提取出来。丌始时用 于色谱样品的前处理，现已普遍用于农药残留量分析中样品的提取。 所谓超临界流体( s u p e r c r i t i c a lf l u i d ，s c f ) 是指处于i 每界温度和临界压力的非 凝缩性的高密度流体。这种流体介于气体和液体之间，兼具二者的优点。最常用的超临 界流体是液态c 0 。、n o ：或n 。0 。由于超临界流体的密度与液体相近，因此其分子问作 用力强于气体，它与溶质分子的作用力也很强，很容易溶解其他物质；超临界流体粘度 小，溶质在其中传质速率高，这也有利于物质在超临界流体中的溶解。同时超临界流体 的表面张力小，很容易穿进样品基质内，并保持较高的流速，可使萃取在高效、快速和 相对经济的条件下完成“”2 “。 在s f e 萃取过程中，主要的影响因素包括萃取压力、萃取温度、萃取方式( 静态或 动态) 、流体体积及改性剂的使用。 s f e 的优点主要表现在以下方面： 1 快速方便，选择性强； 2 超临界流体粘度小，扩散能力强，传质速度快，最常用的c o ：易于制备，基于不 同的压力、改良剂，其溶解范围广，无毒，不燃，可以大量使用； 3 超临界流体密度、溶解度和粘度都能通过压力来控制： 4 由于萃取温度相对较低，s f e 适于热敏化合物； 5 只要通过减压就可达到溶剂与萃取物的分离，免去样品浓缩过程和对后来分析的 1 一扰，不污染样品和环境； 6 s f e 可与g c 、h p l c 、超临界流体色谱( s f c ) 联机； 7 与液体萃取相比，s f e 的样品用量小，溶质溶度低，分析时间短。 s f e 虽有很多优点，但也有以下的局限性： 1 s f e 需在高压下操作，对设备材料、工艺要求较高； 2 s f e 仅适用于分析物浓度在n g k g 至ug k g 范围，若浓度过高，易导致萃取不完 9 河北人学理学硕寸= 学位论文 全，引习为同时浓缩了杂质，会干扰检测结果； 3 若分析物为高极性，需在c o 。中添加甲醇、丙酮等极性改良剂，并需反复摸索萃 取条件： 4 水的存在会影响萃取效果，水包在基质表面上，阻碍c 0 ：渗透，不利于非极性化 合物的萃取； 5 ，在我国，液态c o 。价格昂贵，而使s f e 技术的应用成本较高。 s f e 是食品农药残留分析中极具发展前景的新技术，在食品工业中的应用得到了迅 速发展。王建华等利用超临界流体萃取一气相色谱法测定水果和蔬菜中有机磷农药残留 量，样品与硅藻土混合后用超临界c 0 2 提取( 萃取压力为3 0 m p a ，温度为5 0 。c ) ，乙酸 乙酯收集，回收率为8 2 1 0 8 ，r s d 为4 6 1 1 ( n = 6 ) ，测定了西红柿、革莓、金桔和 柠檬等样品“；k e v i nn t n o r m a n 等应用超临界萃取一气相色谱( f p d 、m s ) 分析小麦 和玉米中的有机磷农药残留，样品用超临界c 哦提取、石墨化碳黑固相萃取净化，此法 分析时间短、有机试剂用量少、检 啦9 限低、回收率好于使用液液萃取和凝胶渗透色谱“。 1 2 2 4 微波辅助萃取( 撇) 微波辅助萃取是1 9 8 6 年匈牙利学者g a n z l e r 等人通过利用微波能萃取土壤、食品、 饲料等固体物中的有机物，提出的一种新型少溶剂样品前处理方法。微波辅助萃取技术 的原理就是对样品进行微波加热，利用极性分子可迅速吸收微波能量的特性来加热一些 具有极性的溶剂，达到萃取样品中目标化合物、分离杂质的目的。与传统的振荡提取法 相比微波辅助萃取具有高效、安全、快速、试剂用量小和易于自动控制等优点。 微波辅助萃取中溶剂的选择非常重要，直接影响到萃取结果。由于非极性溶剂介电 常数小，对微波透明或部分透明无法进行萃取分离。因此在微波萃取时，要求溶剂必须 具有一定的极性，对待测组分有较强的溶解能力，对后续测定的于扰较少。此外也应考 虑溶剂沸点因素。常用的萃取剂有：甲醇、乙醇、丙酮、乙酸、甲苯、二氯乙烷、乙腈 等有机溶剂。用苯、正己烷等非极性溶剂萃取时必须加入一定比例的极性有机溶剂。 微波辅助萃取的操作参数除了萃取溶剂外，还包括了萃取设备、萃取温度及时间的 选择。在一般敞开体系，溶剂沸点受大气压影响。丽在密闭容器中，由于内部压力可达 到1 m p a 以上，此时溶剂沸点比常压下沸点高很多，热效率高，萃取效率随之大大提高。 因此在m a e 中，样品与溶剂置于密闭防爆的聚四氟乙烯容器中，且溶液所能达到的最高 温度受容器材料耐压性的限制。操作中要求控制溶剂温度使其不沸腾，且在浚温度下待 1 0 第1 章食品中农药残留分析技术的现状与进展 测物不分解。有实验结果表明，由于萃取回收率随时间的延长而增长的幅度不犬，可忽 略不计。而萃取回收率在一定的温度范围内随温度增加而增加，且各物质的最佳萃取回 收率温度都不同。 12 2 5 凝胶渗透色谱( g p g ) 凝胶渗透色谱技术是根据溶质( 被分离物质) 分子量的不同，通过具有分子筛性质 的固定相( 凝胶) ，达到分离的目的。凝胶渗透色谱法最初主要用来分离蛋白质，但随 薪适用于非水溶剂分离的凝胶类型的增加，发展了应用于农药残留净化的凝胶渗透技 术。t 9 6 7 年r u z i c k a 等首先采用s e p h a d e xl h 一2 0 分离净化蔬菜中的有枫磷农药。1 9 7 1 年，s t a l li n g 等将凝胶渗透色谱作为一种快速净化技术，应用于农药残留分析中脂类提 取物与农药的分离，并使该技术初步自动化。随后，凝胶净化技术受到广泛重视，成为 农药残留分析中的一种主要净化手段，并不断得到改进和发展。与吸附柱色谱等净化技 术相比，凝胶净化技术具有净化容量大、可重复使用、适用范围广、使用自动化装霞后 净化时间缩短、简便、准确等优点。 凝胶渗透色谱基于体积排除的分离机理，不仅可用来分离和测定小分子物质，而且 还可以分析具有相同化学性质但分子体积不同的高分子同系物。g p c 的最佳参数不仅包 括溶剂、载体的选择，还包括合适的温度以及溶质的化学性质等。以下对载体及溶剂性 质的影响进行一些讨论。 1 载体是g p c 具有分离作用的关键，其结构直接影响仪器性能及分离效果。因此要 求载体具有良好的化学惰性、热稳定性、一定的机械强度、不易变形、流动阻力小、不 吸附待测物质、分离范围广( 取决于载体的孔径分布) 等性质。同时分离效果还与载体 的粒度大小和填充密度有关。为了扩大分离范围和分离容量，一般选择几种不同孔径的 载体混合装柱或串联装有不同载体的色谱柱，其中载体的粒度越小、越均匀、填充得越 紧密越好。 2 良好的溶剂有利于提高待测物质的溶解度，避免操作时因分析对象的改变而更换 溶剂。由于6 p c 为液体色谱，则要求溶剂的熔点在室温以下，而沸点应高于实验温度， 且溶剂的粘度小，以减小流动阻力。另外溶剂还必须具备毒性低、易于纯化、化学性质 稳定及不腐蚀色谱设备的特点。 1 2 2 6 其他方法 1 基质固相分散萃取法( m s p d )基质固相分散萃取( m a t t i xs o l i d p h a s e 1 1 河北人学理学硕士学位论文 d i $ p e r si o ne x t r a c t i o n ，m s p d ) 是由b a r k e r 于1 9 8 9 年首次提出，这项技术的优点是 不需要进行组织匀浆、沉淀、离心、p h 调节和样品转移等操作的步骤。t h s p d 的原理是 将( ：i 。等固相萃取吸附剂与固体、半固体或粘性的样品一起研磨，得到半干状态的混合物 并将其作为填料装柱，然后用不同的溶液淋洗柱子，将各种待测物洗脱下来。m s p d 多应用 子从动扬组织、蔬菜、水果中分离药品、除草剂、杀虫剡和其它污染物，影响m s p d 效 果的闵素包括吸附剂的粒径、键台相的性质、样品基质的性质以及基质的修饰、淋洗剂 的性质以及加入的顺序等“。 2 。加速溶剂萃取法( a s e )加速溶剂萃取法是一种全新的处理固体和半固体样品 的方法，该法是在较高温度( 5 0 - 2 0 0 ) 和压力( 1 0 3 - 2 0 6 m p a ) 条件下用有机溶剂萃 取的前处理方法。它的突出优点是有机溶荆用量少( 1 9 样品仅需1 5 m l 溶剂) 、快速( 一 般为1 5 m i n ) 和回收率高，已成为样品静处理的最佳方式之一，并被美国环保局( e p a ) 选定为推荐的标准方法( 标准方法编号3 5 4 5 ) ，己广泛用于农药残罂分析o 。 3 免疫亲和色谱技术( i h c ) 免疫亲和色谱技术是种将免疫反应与色谱分析方 法相结合的分析方法，是基于免疫反应的基本原理，利用色谱的差速迁移理论，实现样 品分离的一种分离净化方法。分析时把抗体固定在适当的担体上，样品中待测组分利用 与固定相上的抗体发生抗原一抗体结合反应而被保留在柱上，再用适当溶剂洗脱下来， 达到净化和富集目的，它的特点是具有高度的选择性。该技术的关键是逡择合适的担体， 抗体和淋洗缓冲液。此方法近年来已开始应用于生物农药、真菌毒素和兽药残留分析的 样品前处理1 。 1 3 样品检测技术 农药残留量检测是微量或痕量分析，必须采用高灵敏度的检测技术才能实现。由于 农药品种多、化学结构和性质各异、待测组分复杂，有的还要检测其代谢物、降解物、 转化物等，尤其是近几年来，高效农药品种不断出现，在农产品和环境中的残留量很低， 国际上对农药最高残留限量要求也越来越严格，给农药残留检测技术提出了更高的要 求。 目莳国内外应用于食品中农药残留分析的常用检测方法包括：气相色谱法( g c ) 、 第l 章食品中农药残留分析技术的现状与进展 ! ! 目j j | 目e e ! ! ! ! e 目日目目，_ i i i i 目e e 自目e e 蠢 高效液相色谱法( h p l c ) 、超临界流体色谱( s f c ) 、气相色谱一质谱联用技术( g c m s ) 、 液相色谱一质谱联用技术( l c m s ) 、免疫分析技术、薄层一酶抑制技术、直接光谱分析、 毛细管电泳( c e ) 、生物传感器等。7 。1 。现将各方法的原理、特点及应用列表如下。 表1 2 农药残留常用检测方法的原理、特点及应用 方法名称原理特点应用 以气体为流动相，操作简便，分析速度 利用被分离组分在快，分离效能高，灵 固定相和流动相之敏度高，虑用范围广 气相色谱法霎瓣煳耕 高效液相色谱法 超临界流体色谱 以液体为流动相， 利用被分离组分在 固定相和流动相之 间分配系数的差异 实现分离 以超临界流体为流 动相，分离机理与 气、液相一致 将气相色谱仪和质 气想；? ! 五霎谱兰辇囊鬈磊蠢篡鎏 联用技术。4 “ 液相色谱一质谱 联用技术 免疫分析技术 薄层一酶抑制 技术 直接光谱分析 毛细管电泳 利用先进接口技术 将液相色谱和质谱 联接起来 是基于抗原体特异 性识别和结合反应 为基础的分析方法 近红外衰减全反射 光谱和表面增强拉 曼光谱 溶质毗电场为推动 力，在毛细管中按 淌度差别实现的商 柱效高分析速度快， 可在线检测，可适于 分子量火、热不稳定 的样品 既可分析g c 难处理的 高沸点、不挥发样品， 又有比l l p l c 更高的柱 效和甍快的分析速度 既具有g c 的离分离性 能，又具有淞准确鉴 定化合物结构的特 点，可达到同时定性、 定量检测的目躺 检测灵敏度高，选择 性好，定性定量同时 进行，结果可靠 特异性强，灵敏度高， 方便快捷，分析容量 人，分析成本低，安 全可靠 可通过选择不同的检测器 分析各种农药残留：e c d 用 于有机氯农药和其他含电 负性较大原子的农药残留 物的检测；f p d 用来检测含 硫、磷农药的残留物；n p d 用丁有机氮和有机磷农药 残留物的检测 受制于缺乏通用检测器，常 用的紫外及荧光检测器要 求样品对紫外吸收和自身 发荧光或需对样品进行衍 生化处理 s f c 综合了g c 和h p l c 的优 点，克服了各自的缺点，成 为农药残留强有力的分离 检测手段 多用于农药代谢物、降解物 和多残留检测 用于分析热不稳定、分子量 较大、难于崩气相色谱分析 的样品 酶免疫分析应用较多，酶活 性抑制检测有机磷和氨基 甲酸酯类农药残留量 综台了薄层分折和酶对某些用化学显色法检不 抑制技术的优点，灵出或不易检出的农药可灵 敏度高，适用性广敏检出，扩大了薄层分析的 应用范罔 所需样品少灵敏度 高，可达单分子水平 分离效率高，所需样适用于分离和分析传统液 晶量少，操作简便相色谱法难以分析的样赫 河北人学理学硕十学位论文 ! ! 自e ! 自# | 自e j 目目一i j 量e 生物传感器 效、快速分离的新 犁电泳技术 由一种生物敏感部灵敏度高，特异性好可开发便携式探针；酶传感 什与转换器紧密配器；免疫传感器 合，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 1 4 食品中农药残留分析应用实例 本节列举了常见类型食品中农药残留分析的实例，介绍了其样品前处理过程和检测 条件。 1 4 i 粮食 粮食 农残 捕a # 检测参考 品种种类 刖川 技术文献 犬米 氨基甲酸酶 称取粉碎均匀试样加入无水琉硬钠和5 乙醇一己酸己确，浸泡后泡匀并离心捧一；h p l c 电化3 们 类( 克百威、 漪渣转移至另容器残渣j 提墩液重复摄取2 敬，离心后台并提取演，将提取滩存 蛰持涮巍 一。 群濡粼器器勰粼鼢品嚣黼镰糌篓萎瓣蓉j 霎嚣磊黼鞋4 ” 出i 戎取乙蘸乙酗加到甄盛有挺取浦奠心管中，用这些乙教乙两种洗s p b 柱，收集 淋洗渡于尖底离心管中，用氯气吹千，再进行木解厦应 微谷恶草酮 称取粉碎至通过4 0 日缔前样品置于离心管中加 氯纯袖辩渣于碍匀器上撬句后 g c m s f 31 1 再 n 八荤一亚己抗( 体积比为i ：1 ) 澎台灌，端后在满勾鬻上充分溉匀井离心将上漓 u p e 至蜘 。j i 葭倾倒至另一十离心督中，残渣再分别月i 鼙一正a 皖( 体税眈为11 ) 混合涟熏复提：? 。刑 取2 扶台井提取液将s p e 柱( 中性氯化铝) 安装在匿相萃取琏置上，先用荤预淋 曹任 洗小柱，再将样品提取灌加鲥谖柱上，用荤一正己烷( 体积比为2 ：1 ) 灌台液洗涤试管 并完全转移到小柱中收集全都洗脱蒗播真空执搁相革鞭装置上取下收集管4 5 下用空气流畎蔓近干用正已烷溶解疑睡井定窖，供。c 瞄分析 船咎 甲胺群、早基称取e 糟碎为2 0 目鲍稻谷样品于其毫锥形瓶申，i r 丙舅，摄撂摊取，抽= 瞎并甩丙 g c n p d- 3 2 1 1 6 0 5酮洗涤残渣，将游液( 古洗涤液) 在4 0 c 旋转燕教谁锖井定窖进行g c n p d 铡定 h p 一17 n 1 壬 一。 细管柱 人米 有机磷类 棣取粉碎粮食样品于试管中加入燕馏木和无水硫麓钠，在混匀墨上混匀加 t m l g c n p df 3 3 ( 敌酸畏、甲 正u 烷一乙酸己醣 l + i ) 混台液。在混匀嚣上充分瓣匀井冉廿，取出上清演残渣用止 q p r 一17 n 1 一 譬，微hi 等焉瑟肇器釜盐墨是龋豁魏徽鼍撇瓣黔恐需茹罐 葡萄 烯唑醇 p q 币豆 灭乐张 脱柱子将洗脱液浓埔，供色谤分析 将葡萄样晶用组织捣碎机捣碎称j 韫均匀试样于离心瞥中，加入丙酮，在范匀器上 混匀并离心。棒上清渡倒八另一赢心轻中，残菠用再幕齄 吼台著提取斌在提取 液中加入5 0 9 1 1 硫酸蚋水培液和芷已烧于概匀瓣上 鬟匀井离心后，将有机相取 到另一试管中，提取滚再用正己烷提取。合井提取渡并于4 5 空气漉下浓缩至近 卡，用丙酮一正己烷( 体积比为l ：1 ) 溶渍溶群兢洼。将周相萃取小柱自上而f 的按 s u p e l c l e a n e n v i c - ( z a r i i s p e 小桂( 3 m r )