（分析化学专业论文）蔬菜水果中有机磷农药残留的gcncims分析方法的研究与应用.pdf

摘要 摘要 社会的进步使得人们越来越多地关注自身健康，科学技术的发展也使得人 们对食品安全性问题有了更多的了解。食品安全不仅影响消费者的健康，而且 影响国际食品贸易的发展，甚至影响社会的稳定，因此食品安全问题已成为全 世界普遍关心的热点问题。本学位论文致力于食品中有机磷农药 ( o r g a n o p h o s p h o r u sp e s t i c i d e s ，0 p s ) 残留的分析方法研究与应用，全部内容分为三 章。 第一章简单介绍了o p s 的发展简史及其毒理学原理。综述了食品中o p s 残留分析研究进展，重点阐述了波谱分析检测技术、色谱分析检测技术、酶抑 制分析检测技术和免疫分析检测技术在食品中o p s 残留检测中的应用。最后， 阐述了本学位论文的选题设想和研究工作的目的与内容，提出了负化学离子化 质谱技术m c i - m s ) 应用于食品农药残留分析的必要性与可能性。 第二章简述了质谱谱图解析基本原理。对甲拌磷、乐果、二嗪农、甲基 对硫磷、杀螟硫磷、马拉硫磷、毒死蜱、稻丰散、乙硫磷和三硫磷共十种o p s 的n c i m s 和e l m s 的特征离子的断裂机理和结构进行初步解析，为o p s 残留 分析和检测提供结构信息。 第三章开展了g c n c i m s 应用于蔬菜水果中甲拌磷、乐果、二嗪农、 甲基对硫磷、杀螟硫磷、马拉硫磷、毒死蜱、稻丰散、和三硫磷九种o p s 残留 同时分析的方法研究。首先，对气相色谱一质谱联用仪的运行条件进行调试， 优化了气相色谱负化学离子化一质谱法( g c n c i m s ) 法的进样口温度、色谱柱 程序升温和反应气压力等参数，使仪器的灵敏度和稳定性处于最佳状态。以乙 硫磷为内标，用纯溶剂校准曲线法( s c 法1 定量，对九种o p s 混合标准溶液( 5 0n g 厦门人学硕十学位论文 i 蔬菜水果中有机磷农药残留的g c n c i - m s 分析方法研究与应用 m l - l 1 0 0 0n g m l 0 1 进行线性回归和二项式回归，结果表明，对于九种o p s ， 大部分呈现二项式回归分析结果比一元线性回归分析结果更符合实验数据的分 布，而产生这种现象的主要原因为基体效应影响。从而初步探讨了农药残留分 析中的基体效应问题及其改进措施。接下来，以西红柿、黄瓜、茄子、苹果和 桔子试样为对象，采用基体匹配校准曲线法( m c 法) 进行o p s 残留量定量分析， 进行了方法加标回收率实验，结果表明在测定蔬菜水果中o p s 残留量时，m c 方法能够有效降低其基体效应影响。 关键词：食品：农药残留：蔬菜水果；o p s ：g c n c i m s ；基体效应。 厦门大学硕士学位论文 a b s n r a c t a b s t r a c t p e o p l ep a ym o r ea t t e n t i o nt ot h e i ro w nh e a l t hb e c a u s eo ft h ep r o g r e s so ft h e s o c i e t y ，a tt h es a m et i m e ，p e o p l ek n o wm o r ea b o u tt h ef o o ds e c u r i t yp r o b l e m b e c a u s eo ft h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y t h ef o o ds e c u r i t yn o to n l y a f f e c t st h eh e a l t h yo ft h ec o n s u m e r , b u ta l s oa f f e c t sp r o g r e s so ft h ei n t e r n a t i o n a l f o o dt r a d e ，e v e na f f e c t st h es t a b i l i z a t i o no ft h es o c i e t y s ot h ef o o ds e c u r i t yp r o b l e m h a sb e e nt h e h o tp r o b l e ma l lo v e rt h ew o r l d t h i sd i s s e r t a t i o nf o c u s e d0 1 1t h e a n a l y t i c a lm e t h o d ss t u d ya n da p p l i c a t i o no nt h eo r g a n o p h o s p h o m sp e s t i c i d e s ( o p s ) r e s i d u ei nf o o d t h ed i s s e r t a t i o nc o n s i s t so f t h r e ec h a p t e r s t h ef i r s tc h a p t e r ，s i m p l yi n t r o d u c e dt h ed e v e l o p m e n th i s t o r ya n dt o x i c o l o g y t h e o r yo ft h eo p s ，s u m m a r i z e dt h ec u r r e n tp r o g r e s so ft h eo p sr e s i d u ea n a l y s i s t e c h n i q u ei nf o o d ，w i t he m p h a s i s o nt h e a p p l i c a t i o no fs p e c t r o s c o p ya n a l y s i s t e c h n i q u e ，c h r o m a t o g r a p h ya n a l y s i st e c h n i q u e ，e n z y m e i n h i b i t i o n a n a l y s i s t e c h n i q u e ，a n di m m u n o a s s a ya n a l y s i st e c h n i q u e t h es e c o n dc h a p t e r , b r i e f l yi n t r o d u c e dt h eb a s i cp r i n c i p l eo f o ft h en l a s s s p e c t r u mu n s c r a m b l i n g ，a n di no r d e rt oo f f e rt h es t r u c t u r ei n f o r m a t i o nf o rt h eo p s r e s i d u e ，a n a l y s e dt h ee l e c t r o ni m p a c tm a s ss p e c t r u m ( e i - m s ) a n dn e g a t i v ec h e m i c a l i o n i z a t i o nm a s s s p e c t r u m ( n c i m s ) u n s c r a m b l i n g o f p h o r a t e ，d i m e t h o a t e ， d i a z i n o n ，m e t h y l p a r a t h i o n ，f e n i t m t h i o n ，m a l a t h i o n ，c h l o r p y r i f o s ，p h e n t h o a t e ，e t h i o n ， a n dc a r b o p h e n o t h i o n t h et h i r d c h a p t e r ，d e v e l o p e d ag c - n c i - m sm e t h o df o rs i m u l t a n e o u s d e t e r m i n a t i o no fn i n eo p s0 h o r a t e ，d i m e t h o a t e ，d i a z i n o n ，m e t h y l p a r a t h i o n ， f e n i t r o t h i o n ，m a l a t h i o n ，c h l o r p y r i f o s ，p h e n t h o a t e ，a n dc a r b o p h e n o t h i o n ) i n v e g e t a b l e sa n df r u i t s f i r s t l y ，a d j u s t e da n do p t i m i z e dt h ep r o g r a mt e m p e r a t u r eo f 厦门大学硕士学位论文 i i i 蔬菜水果中有机磷农药残留的g c n c i m s 分析方法研究与应用 o v e n ，t h ei n j e c t o rt e m p e r a t u r e ，a n dt h er e a c t i o ng a sp r e s s u r e s e c o n d l y ，u s e de t h i o n a si n t e r n a ls t a n d a r d ，a n a l y s e dt h el i n e a ra n dq u a d r a t i cb e s t f i tf u n c t i o n sf o rt h e d a t a ( a n dc o e f f i c i e n t s ) o fn i n eo p sw i t hc o n c e n t r a t i o n sr a n g e df r o m5 0n g 。m l 1t o 1 0 0 0n g 。m l i np u r es o l v e n t ，g o tt h er e s u l t st h a tt h eq u a d r a t i cb e s t f i tf u n c t i o n sw a s b e t t e r t h i sm a yb ea f f e c t e db ym a t r i xe f f e c t s t h i r d l y , d i s c u s s e dt h em a t r i xe f f e c t s o f p e s t i c i d e sr e s i d u ea n dt h em o d i f i e dm e a s u r e s a tl a s t ，t o o kt h et o m a t os a m p l e ，t h e c u c u m b e rs a m p l e ，t h ee g g p l a n ts a m p l e ，t h ea p p l es a m p l e ，a n dt h eo r a n g es a m p l ea s o b j e c t ，a n dq u a n t i f i e dt h eo p sr e s i d u eb yn a a t r i x - m a t c h e dc a l i b r a t i o nm e t h o d ( m c ) ， a n de x p e r i m e n t i z e dt h er e c o v e r i e so ft h en i n eo p si nt h ea b o v ef i v es a m p l e s ，g o tt h e r e s u l t st h a tt h em cm e t h o de f f e c t i v e l yr e d u c e dt h em a t r i xe f f e c t so nt h eo p sr e s i d u e a n a l y s i si nt h ev e g e t a b l e sa n df r u i t s k e y w o r d ：f o o d ，p e s t i c i d e sr e s i d u e ，v e g e t a b l ea n df r u i t ，o p s ，g c - n c i m s ，m a t r i x e 髓c t s 厦门人学硕士学位论文 第一章前日 1 1 有机磷农药( o r g a n o p h o s p h o r u sp e s t i c i d e s ，o p s ) 的研究与应用进展 1 1 1 国外o p s 的研究与应用简况 有机磷化合物作为农药使用迄今已有6 0 年的历史。虽然有机磷化合物的合 成与应用研究工作早在1 9 世纪末和2 0 世纪初已经广泛开展，然而它们的生物 活性直到19 3 2 年才被l a n g e 和k r u e g e r 发现，这对有机磷化合物进入应用性阶 段是个强有力的促进。特别是在第二次世界大战期间，英国的s a u n d e r s 和德 国的s c h r a d e r 两个研究组在合成有机磷神经毒剂时，发现若干种此类化合物对 昆虫有特殊的毒效。1 9 4 1 年s c h r a d e r 合成出第一种内吸性杀虫剂：八甲基焦磷 酸酰氨( o m p a ) ，接着还合成出：四乙基焦磷酸酯汀e p p ) ，并于1 9 4 4 年在德国 商品化。这两种化合物的分子结构见图1 1 。 图1 1o m p a 和t e p p 的分了结构。 f i g ，1 ，1t h em o l e c u l a rs t r u c t u r eo f o m p aa n dt e p p 当时这些研究工作都是在保密情况下进行的，二次世界大战后德国的秘密 研究工作和工艺均被公开，其中s c h r a d e 的研究结果被英国军事调查委员会 ( b i o s ) 于1 9 4 7 年在b i o s1 0 9 5 号报告上发表。尤其是1 9 4 4 年s c h r a d e r 合成的 代号e 6 0 5 化合物，以其广谱和高效的杀虫活性，引起许多公司争相投产。 厦门人学学位论文 1 0 i p 0 、。一叶尸 ，。1i。 o 、， n 一 n p ，i o o o i 卜i z n 、j 蔬菜水果中有机磷农药残留的g c n c i 。m s 分析方法研究与应用 e 6 0 5 的问世是有机磷化合物在应用领域上的突破。以e 6 0 5 的结构为母体 加以修饰后，许多国家陆续合成出多种e 6 0 5 类似物，都显现出具有优良的杀 虫活性，且对哺乳动物的毒性很低，如氯硫磷( c h l o r t h i o n ) 、倍硫磷( f e n t h i o n ) 和杀螟松( f e n i t r o t h i o n ) 等 2 a 这几种化合物的分子结构见图1 2 。 一：i s 户d n 。s 。秽s0 、驭c i ：r s 弧吼 图1 2e 6 0 5 、氯硫磷、倍硫磷和杀螟松的分子结构。 f i g 1 2 t h e m o l e c u l a rs t r u c t u r e o f e 6 0 5 ，c h l o r t h i o n , f e n t h i o na n d f e n i t r o t h i o n 1 9 5 0 年美国氰胺公司合成出对哺乳动物低毒的杀虫剂：马拉硫磷 ( m a l a t h i o n ) ，它属于二硫代磷酸酯类化合物，促使这类杀虫剂的研究迅速开展； 1 9 5 2 年wp e r k o w 发现了乙烯基磷酸酯的新合成反应，称为p e r k o w 反应。这 类化合物具有优异的杀虫活性，如敌敌畏( d i c h l o r v o s ) 和速灭磷( m e v i n p h o s ) 等。 这几种化合物的分子结构见图1 3 。 s o o # 一8 y k 0 7 6 o - , 0 m a l a t h i o nd i c h l o r v o s m e v i n p h o s 图1 3 马拉硫磷、敌敌畏和速灭磷的分子结构。 f i g 1 3t h em o l e c u l a rs t r u c t u r eo f m a l a t h i o n ，d i c h l o r v o sa n dm e v i n p h o s 2 0 世纪5 0 年代是有机磷杀虫剂研究与应用的蓬勃发展时期，为现在的发 展奠定了坚实的基础。除杀虫剂外，还发现了有机磷化合物的许多活性，某些 厦门大学学位论文 1 o 妒。 吼 、|a 人 o o 卜r o 队 ， 第一章前 言 化合物可以作为杀线虫剂，某些化合物是肠胃的驱虫剂。1 9 6 3 年日本研究工作 者合成出稻瘟净( e b p ) ，其可代替有机汞制剂防治水稻的稻瘟净病，这是有机磷 化合物用作杀菌剂的开始。随着研究工作的不断深入，有不少有机磷杀菌剂成 为商品。 从1 9 5 9 年由道化学公司推出第一种有机磷除草剂：草特磷( d m p a ) ，到上 世纪7 0 年代，有机磷除草剂的研究有了较大发展，我国孟山都公司研究开发的 草甘膦( g l y p h o s a t e ) 就是突出代表。这几种化合物的分子结构见图1 4 。 。： s 、9 r n h 、p s c 1n o 、f o o c 1 斟1 。h ，o o h 图1 4 稻瘟净、草特磷和草甘膦的分子结构。 f 追1 4 t h e m o l e c u l a rs l a u c t u r e o f e b p ，d m p a a n d g l y p h o s a t e 经过近6 0 年的发展，有机磷化合物不仅可以作为杀虫剂，还可以作为除草 剂、杀菌剂、植物生长调节剂、杀线虫剂、昆虫不育剂和农药增效剂等。1 9 9 0 年全世界生产的o p s 品种约有1 0 0 多种。以美国为例，在2 8 0 种农药中o p s 为 6 1 种，占农药品种数的2 1 j 8 。若以杀虫剂而论，o p s 在美国占杀虫剂品种数 的5 1 。 1 1 2 国内o p s 的研究与应用简况 我国o p s 化学工业从1 9 5 6 年起步，生产的第一个农药品种是对硫磷，4 0 多年来我国有机磷化学工业得到蓬勃发展 3 1 ，现在生产的o p s 品种已达3 4 种， 产量也位居世界前茅。我国从国家到省、市所属研究院、所和高等院校拥有一 支数量可观的o p s 的科研队伍，形成了合成、筛选、应用等环节的完整科研体 系，o p s 的基础理论研究电受到重视。 厦门大学学位论文 蔬菜水果中有机磷农药残留的g c n c i m s 分析方法研究与应用 1 1 3 近年来o p s 的研究与应用进展 近几十年来，o p s 在发展过程中也遇到许多困难和挫折：由于常年使用o p s 杀虫剂，使害虫产生了抗药性4 堋；市场占有率较大的某些o p s 杀虫剂被发现 具有迟发性神经毒性等毒理学特一1 啦 7 - 9 j ；拟除虫菊酯杀虫剂、磺酰脲类除草剂以 及三唑类杀菌剂等超高效农药的研制成功，都是对o p s 的生产、使用和市场构 成冲击，当然这也为o p s 发展提出新的科研课题。由于各国科学研究工作者在 此领域中进行了卓有成效的工作，o p s 的研究与应用仍在不断地稳定地发展“， 在今后较长的时期内仍将是农药中的主要品种。 o p s 在经历了半个世纪的研究与开发之后，具有新活性的o p s 新品种已难 以发现，此外高神经毒性也是影响进一步开发它们的原因。日前，一类带有三 元不对称结构和杂环结构的新品种近来受到重视，它们的优点是与传统o p s 无 交互抗性。另一类是土壤杀虫剂，因为即使急性毒性大，也不妨碍土壤用药。 如1 9 9 2 年布莱顿大会上推出的m a t7 4 8 4 主要用于玉米种植，对地下害虫的毒 性很高【1 2 】。 厦门大学学位论文 第一章前 言 1 2o p s 的毒性及其酶促化学反应 1 _ 2 1 农药的毒性 农药的毒性是指能否危害生态环境与人畜安全的重要指标，农药毒理学评 价指标主要有生物的急性、亚急性与慢性毒性，以及“三致 眭以及生态毒性 等 1 3 】。急性毒性是痕量农药毒性强弱的常用指标。农药毒性分类一般是根据对 大鼠的急性经口和经皮毒性进行的，这在毒理学上已成为毒性分类的 标准方法，1 9 9 0 年制定了我国农药毒性分级标准见表1 1 。 根据上述分级标准，我国目前使用的农药品种中，甲胺磷、久效磷、对硫 磷、甲基对硫磷、甲拌磷、氧乐果、水胺硫磷、涕灭威、呋喃丹、安妥、磷化 锌、灭鼠优、杀鼠灵、鼠甘伏等均属于剧毒或高毒农药，高毒农药在我国经常 使用的1 0 0 多种农药中所占比例不大，但在我国农药使用总量中仍占有相当大 的比例，这些农药的单位面积施用量虽然比有机氯农药降低了一个数量级，但 其毒性却比有机氯高出几十倍甚至百倍以上，我国近年来发生的农药中毒事故 1 4 1 8 大都是这些高毒农药引起的。 表1 1 我国农药毒性分级标准 t a b l e1 1g r a d i n gs t a n d a r d so f n a t i o n a lp e s t i c i d et o x i c i t y 厦门大学学位论文 蔬菜水果中有机磷农药残留的g c n c i m s 分析方法研究与应用 1 2 2o p s 中毒症状与急救措施 1 中毒症状 有机磷杀虫剂大多数为油状体，具有类似大蒜的特殊气味，遇碱性物质能 迅速分解，很容易因呼吸、吞服和经皮接触吸收，进入人体后的通过血液、淋 巴很快输运至全身各个器官，分布在肝脏的含量最多，肾、肺、骨次之，肌肉 及脑组织含量较少。 o p s 的致毒机制是抑制人体细胞内胆碱酯酶的活性，使胆碱酯酶失去分解 乙酰胆碱酯酶( a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e ，a c h e ) 的能力，神经末梢的a c h e 被磷酸化， 使乙酰胆碱( a c e t y l c h o l i n e 。a c h ) 在体内过多的积累 1 9 , 2 0 。该酶是正常控制神经脉 冲从神经纤维传递到肌肉和腺体细胞的关键酶，同时也控制从神经纤维到自主 神经节和大脑内的另一些神经细胞的神经脉冲传递。细胞组织内一定量的酶被 磷酸化而失活后，将出现如下的中毒症状和体征： 夺早期症状一头晕、头痛、恶心、呕吐、多汗、无力、眩晕和焦躁不安 等，全血胆碱酯酶活力降至正常值的7 0 5 0 。 夺中毒较深时，肌肉抽搐、无力、颤抖、流、流泪、鼻和气管分泌增多、 视力模糊、瞳孔缩小、精神恍惚、行走不稳、腹泻和腹痛等。全血胆 碱酯酶活力降至正常值的5 0 3 0 ： 夺重度中毒时除上述症状外，还会出现意识丧失、昏迷、失禁、口吐白 沫、惊厥、大小便失禁和呼吸受阻等，全血胆碱酯酶活力降至正常值 的3 0 以下。 夺呼吸功能衰退和肺水肿常常是导致o p s 中毒死亡的主要原因。 o p s 品种不同，引起中毒的毒性反应症状也不相同。乐果农药中毒症状的 潜伏期长，治疗过程容易出现反复，会突然再出现症状而导致死亡。马拉硫磷 农药中毒后，病情严重，病程长，晚期也会出现反复。敌敌畏农药经口中毒会 很快出现昏迷，发生呼吸麻痹，肺和脑水肿；经皮中毒者，皮肤会出现水泡和 烧伤等症状。对硫磷和内吸磷农药中毒后对心肌损害明显，引起心肌收缩无力， 低血压与循环哀竭等。 厦门人学学位论文 第一章前 言 2 o p s 中毒的急救措施2 1 埘 o p s 中毒后，对中毒病人首先要带离现场，清除污染物( 衣服、皮肤等) 、 洗胃与洗肠、确保呼吸道洁净( 严重时应进行人工呼吸) 。 抗胆碱剂：阿托品是目前抢救o p s 中毒最有效的解毒剂，采用阿托品治疗 必须早、足、快、复，但对晚期呼吸麻痹者无效。对中度及重度中毒者，同时 还应使用解磷定、氯磷定和双复磷等胆碱酯酶复能剂。注意o p s 中毒者要禁止 使用吗啡、茶碱、吩噻嗪和利血平。 1 2 3o p s 与a c h e 的反应 o p s 在生物体内的化学反应是在各种酶存在下发生的，因而又可称作酶促 化学反应，酶促化学反应与o p s 呈现的生物活性直接相关。 1 a c h e 的结构 a c h e 的结构非常复杂，近年研究都表明a c h e 不是一个酶，而是许多分 予型式( 称为同工酶) 。可以肯定，a c h 至少有两个作刚部位：一个是催化 部位，是催化a c h 分解的，又称作酯动部位，这个部位主要是一个丝氨酸 的羟基，边上有一个酸性基( 氨酸的羟基) 及一个碱性基( 组氨酸的眯唑基) ；另“ 个部位是阴离子部位，义称结合部位，它使a c h 结合到酶上，这部位的 p 凰值4 3 ，很可能是天冬氨酸( 或谷氨酸) 的羟基。a c h 与a c h e 作用示意图见图1 5 。 t ? 。一一一一。1 _ 。j l i e + s e s _ e a c + p ； e n z y m ea c h 厦门大学学位论文 黜t y k h 0 1 i ”c h 0 1 i n e e s t e r a se l 图1 5a c h 与a c h e 作用示意图。 f i g 1 5t h ea c t i o ns k e t c hm a po f a c ha n da c h e 蔬菜水果中有机磷农药残留的g c n c i m s 分析方法研究与应用 a c h ( s ) 中带正电荷的季氮原子首先与a c h e ( e ) 的阴离子部位电荷相互吸 引，使之紧密靠近，形成酶一基质复合体( e s ) 。a c h e 的酯动部位上的丝氨酸羟 基被a c h 乙酰化，产生乙酰化酶( e a c ) 并游离出胆碱( p ) 。乙酰化酶很快水解成 乙酸和a c h e ，乙酸和胆碱再进一步反应生成a c h 。 有机磷酸酯对昆虫、哺乳动物具有毒效作用的原因，在于这些化合物能抑 制基体内a c h e 。这种酶的主要作用是将a c h 水解为胆碱( c h ) 及乙酸( a ) 。 2 a c h e 的水解 a c h e 催化a c h 是通过酸碱催化进行的，p h 1 0 的情况下水解速 率很低，p h = 8 2 5 时，水解速率最大。此作用机制可下图( 图1 6 ) 表示。 、p 。丫o 可a c h 广e 、分明+ 、o 伽 a c hc ha 图1 6a c h 的水解方程。 f i g 1 6t h eh y d r o l y z a t i o ne q u a t i o no f a c h 胆碱酯酶有两种，即a c h e 及丁酰胆碱酯酶，分别存在脊椎动物的红细胞 及血浆内。在昆虫中，只有a c h e 。a c h e 与突触传递有关，而丁酰胆碱酯酶的 抑制并不造成任何病症。 为了阐明a c h e 的作用，有必要简单地描述一下神经系统的组成。神经细 胞称作神经元，是神经系统的组成部分，神经元有个长的轴突和多个树突。 轴突通过与另一神经元相连接，或直接通过神经肌肉接头与肌肉纤维连接。 3 有机磷酸酯与a c h e 的反应 有机磷酸酯抑制a c h e ，实际上是有机磷酸酯将a c h e 酯动部位上的丝氨 酸羟基进行磷酰化的结果 2 4 , 2 5 ，这与a c h 将a c h e 乙酰化( 上图) 情况类似。不 过乙酰化a c h e 不稳定，极易水解( 半衰期约为0 1m s ) ，而磷酰化a c h 则明显 8 厦门人学学位论文 第一章前言 不同，它稳定得多，两者稳定性相差在1 0 7 。有机磷酸酯与a c h e 的作用可用 下式表示： a c h e + 皿。) ：p x ；：! 垒。a c h e ( r 。) ：p x j ! l ，( r 。) ：p c h e + x o l o j o h 2 0 f “ a c h e4 - 皿o ) 2 p o h o 图i 7 有机磷酸酯与a c h e 作用示意图。 f i g 1 7 t h ea c t i o ns k e t c h m a po f o r g a n o p h o s p h o r u s e s t e ra n d a c h e 上述方程中x 是有机磷酸酯中易脱离基团，是反应物和复合体之间得解 离常数，是表示抑制剂和酶之间的亲合力的量值，常数愈小，亲合力愈大，主 要取决于抑制剂得空间效应。不难想象，凡结构与a c h 相似的抑制剂，应对 a c h e 有很强的亲合力。岛是磷酰化常数，取决于抑制剂得反应性能。 厦门大学学位论文 蔬菜水果中有机磷农药残留的g c n c i - m s 分析方法研究与应用 1 3 食品中的农药残留 1 3 1 农药残留 农药( p e s t i c i d e ) 是指用于预防、消灭或者控制危害农业和林业的病虫、杂草 及其他有害生物，以及有目的地调节植物和昆虫生长的化学合成或者来源于生 物或其他天然物质的一种或者几种物质的混合物质及其制剂。 农药残留是指由于喷洒农药后存留在环境和农产品、食品、饲料和药材的 农药及其降解代谢物和杂质，还包括环境背景中存有的污染物或持久性农药残 留物再次在商品中的残留。 使用农药造成农药残留污染的原因是多方面的，主要有以下几点：生产、 使用化学性质不稳定、不易分解的农药品种；在粮食、水果、蔬菜、药等作物 上或靠近畜禽的地方不适当或过量使用农药。这些因素都会造成农药对农副产 品的污染，在食品中形成高农药残留量。人类食用已被农药污染的粮谷加工食 品、蔬菜和水果等，直接受到污染；用稻草、糠等被污染的副产品去饲养家禽， 畜产品中也就有农药残留物，尤其是当无限制和不科学地使用农药时，更容易 产生农药残留量。 农药残帘量一股来说是指农药残留物及其代谢物的残留量的总和，并构成 有不同程度的残留毒性。农药残留问题的研究是近代底数? ? 发展的结果，它 是一门综合性的技术科学，牵涉到物理学、化学、生物学、医学、农学和环境 学等学科。 在农药残瞬的分析方面，随着分析仪器、计算机技术的发展，仪器的分析 灵敏度愈来愈高，分析速的愈来愈快，对农药残留物的研究更加深入，暴露的 问题就更多。农药残留物对人体、有益生物和环境危害就愈来愈受到人们的重 视和关注。国际社会及各国政府制定食品中农药残留量( m r l ) 芹n 最高残留限量 ( w m m - ) ，表明了对食品中农药残留限量的控制极为关注和重视。 农药能够控制昆虫或病菌必需具有一定的毒性，多数对人特别是婴幼儿有 厦门火学学位论文 第一章前 言 毒性，有点还影响生态，所以我国政府和不少国际组织越来越重视农药对食品 的直接或间接污染。我国不仅农药产量大，而且单位面积农田用药量也高，所 以污染食品病由此引起急慢性中毒的问题收到全社会的关注 从食品安全性角度，农药按其对大鼠经口或经皮急性毒性( 以l d 5 0 表示) 分为4 级：剧毒、高毒、中等毒和低毒。但是急性毒性低不说明它的慢性毒性 小或者其他毒性小( 如抑制免疫、发育神经毒性、致癌性) 。广义的安全性包括 对后代的影响( 如生殖毒性) ，是一个复杂的问题，随着医学、毒理学以及分子 毒理学的发展，对农药在食品上中残留的毒性的认识不断深入。人们对食品安 全性要求提高。分析化学的进步，可以检测出“g 甚至n g 级的残留量。食品农 药残留量的标准也越来越严格。美国和欧盟为了保护国民健康近年来颁布了一 系列的标准和采用一些先进的人群膳食暴露风险评价方法。 食品农药残留是化学性的，不像食品上的病源微生物，可以通过加热烹调 杀灭。消费者处于无能为力的地位，幼儿、孕妇、病人和老人首先受害。食品 农药残留过高的问题在农业生产上只有走集体与实行g a p 才能根本解决，处于 小农经济中的农民很难合理和科学的使用农药。在过去的一一段时间中，政府的 农药生产与销售政策有偏差与错误。多年来有些农药不但没有真正压缩高毒 o p s 的产量，相反在地方和行业利益，有的还增产高毒农药；有些基层植保部 门既当裁判又当球员，对农民指导与服务不够。我国食品卫生标准中农残部分 大大滞后，市场中有些食品( 茶叶) 无法可依。我国食品农药残留问题要从根本 上来改革。首先，从观念上要跟上国际二的发展。美国和欧盟都实行“从农场 到餐桌( f r o mf a r mt of a b l e ) ” 2 7 1 的政策多年了，我国也应该迎头赶上。 1 3 2 多种农药增毒作用 迄今每个农药或兽药的a d i 制定都是假定人体动物暴露于( 摄入) 一种农药 或兽药残留，而实际情况是人们同时摄入多种食品中的多种农药残留。多种农 药或兽药残留的联合毒性如果用简单的加法可以表示问题就简单了。可是两个 ( 或多个) 农药残或兽药残留进入身体后产生的毒效应有可能比单独给予之和大 厦门大学学位论文 蔬菜水果中有机礴农药残留的g c - n c i - m s 分析方法研究与应用 许多倍，这就是协同作用( s y n e r g i s t i ce f f e c t ) 。另一种更重要的情况是，一种无 毒性化学物与另一种有一定毒性的物质一起进入身体使后者的毒性大大增加， 即增毒( p o t e n t i a t i o n ) 。增毒使协同作用特殊形式之一。 “鸡尾酒效应”( c o c k t a i le f f e c t ) - - 词来自治疗艾滋病的“鸡尾酒疗法” ( c o c k t a i l t r e a t m e n t ) ，它是利用三种以上( 包括含蛋白酶抑制剂) 的药物的联合效 应来治疗艾滋病，获得显著效果。这里的意思是多种农药、兽药或医药的联合 作用，实际指它们的增毒效应 2 8 3 1 。例如牛吃的麦秆饲料含有o p s 残留；冬天 牧场工人往牛背上涂杀蝇蛆的有机磷，到了夏天往牛身上和牛栏喷氯菊酯灭蝇。 如果牛受到感染还要服抗生素，有内部蠕虫病药给杀蠕虫药。这一系列像鸡尾 酒那样多种药品先后进入牛的身体，然后人们喝牛奶或吃牛肉，这些残留有可 能在人体内发生联合毒效应。这些农药( 单一给予) 都是安全的，然而它们同时 或先后在体内联合作用( 或称它为非同时联合作用) 有可能增毒。所以增毒作用 并不限于暴露于混配农药复方。又例如，患哮喘的儿童服茶碱同时又不可避免 地从食物摄入o p s 残留，后者增加茶碱的不良作用，这是“鸡尾酒效应”在人 体的例子。人的食物链中有各种农药残留和兽药残留，人呼吸的空气、饮水及 接触家用化学品，患病时还服多种药物。实际上人每天都在喝不同的“鸡尾酒”。 厦门大学学位论文 第一章前 言 1 4o p s 残留分析研究进展 磷是与生命过程关系密切的无机元素，其有机化合物是细胞原生质的必要 组分，对生命的维持起重大作用( 如核酸、核苷酸、辅酶、代谢中间产物及磷脂 等) 。许多人工合成的有机磷化合物已广泛用作石油、橡胶、塑料添加剂和稀有 金属萃取剂。有机磷化合物更重要的应用是作为生物活性物质用于农药和医药 领域。在农药方面，它不但可以作为杀虫剂、杀菌剂，而且可以作为除草剂和 植物生长调节剂。 o p s 是含有c p 键或c o p 、c s p 、c n p 和o p = s 键的有机磷化合物、 大部分o p s 不溶于水，而溶于有机溶剂，在中性和酸性条件下稳定，不易水解， 在碱性条件易水解而失效。 随着农药的大量和不合理的使f ；j ，农作物中的农药残留对人类健康所造成 的影响越来越受到人们的关注。残留农药分析是对复杂混合物中痕量组分的分 析3 2 】，根据o p s 的化学特性和毒理性质，o p s 的分析方法主要有：光谱分析法、 色谱分析法、酶抑制分析法和免疫分析法等。 1 4 1 光谱分析法 光谱分析法是根据o p s 中某些官能团或水解产物、还原产物与特殊的显色 剂在一定的条件下发生氧化、磺酸化、酯化、配合等化学反应，产生对特定波 长具有特征吸收有机物质来进行定性或定量分析，l o d 在微克级水平。 1 紫外可见分光光度法 紫外- 可见分光光度法( u l t r a v i o l e ta n dv i s i b l es p e c t r o p h o t o m e t r y ，u v - w s ) 是 一种微量化学分析法，主要用于商品农药的攀别分析，l o d 在微克级水平。由 于分析干扰因素多，含不同基团的o p s 的反应也不一样，容易出现假阴性。 a o a c 规定了用红外光谱法分析敌敌畏、保棉磷、甲拌磷，用分光光度法分析 马拉硫磷、对硫磷等。 杨宏伟口3 1 等提出了用k 2 s 2 0 8 溶液将有机磷转化成无机磷酸盐来分析o p s 厦门大学学位论文 堕茎查墨查垫堡垒垫壅堕竺鱼兰：堕竺! ：坚! 坌堑查兰竺至兰墨旦 含量的方法，将转化后的溶液中加入一定量的显色剂( 钼酸铵、抗坏血酸、硫酸 和酒石酸锑氧基钾) 生成磷钼蓝，其最大吸收波长为7 1 0n m ，当o p s 的含磷量 在0 0 5 1 ，0 0m g l 。范围时，浓度与吸光值具有很好的线性关系，符合朗伯比 尔定律：显色的适宜温度为2 5 0 4 0 0 。c ，显色时间为3 0m i n 。实际试样分析结 果表明，敌敌畏、乐果和草甘膦的l o d 分别为o 0 2 1 、o 0 3 9 、o 0 6 5m gl 一， 平均加标回收率范围为9 0 9 8 。 宋鸽3 4 肄建立了一种在过硼酸钠介质中o p s 与联苯胺发生反应，生成橙黄 色产物，并借助孔雀绿使得溶液呈黄色，而不含农药的溶液呈绿色，颜色易于 分辨，可利用光度法或比色法进行分析的方法。该方法灵敏度高，甲胺磷、敌 敌畏、敌再虫的检出限分别为0 2 、0 1 和0 5p g l ；其对应的线性范围分别为 o 1 0g g l 、0 1 2 肛g l 、o 1 0u g l 。 但光谱法每次只能分析一种或带相同基团的同类o p s ，且灵敏度不高，一 般只能作为定性方法。对含各种不同基团的o p s 残留的试样还需用其他方法来 讲行确证。 2 g c - n 1 i r 联用法 毕刚掣3 6 1 使用 口5 8 9 0g c 和傅里叶变换红外光谱仪( b i o r a d1 7 5 ) ，探索 了常用有机磷杀虫剂( 甲胺磷) 和氨基甲酸酯杀虫剂( 抗蚜威) 的最佳色谱出峰条 件和气相红外光谱图，并依靠已有的红外谱图库进行了检索，拟建立农药的气 相色谱一傅里叶变换红外光谱( g a sc h r o m a t o g r a p h y f o u r i e rt r a n s f o r mi n f r a r e d s p e c t r o m e t e r ，g c f ti r ) 谱库，以用于农产品种农药残留的g c f ti r 监控。 g c f ti r 在确定农药分子结构、鉴定农药在实验室和田间的降解代谢产 物、检验农药的纯度、防j t 其中含有致癌活性物质等方面是十分有效的工具。 人们选择g c f t i l l 的首要原因是能获得特性的f t m 结构信息，而且g c f t i r 分析速度快、需要样品量少。但是，g c f ti r 在分析农药残留方面也有它的弱 点 3 7 , 3 8 ，首先g cf ti r 的色潜图灵敏度较低，许多样品的色谱峰不能被f ti r 重建色谱图定位，只有同时安装第二( 第三) 检测器才能定位，f tl r 的红外吸收 厦门大学学位论文 第一章前言 系数小，每组分l o d 约为1 0 0n g ，这可能对大米中痕量组分的定性分析不利。 第二，f ti r 的温度不能高于色谱柱的最高温度( 3 0 ) ，色谱曲柱的温度不能太 高，否则因温度的原因降低了信号强度，噪声急剧增长，联机分析困难，有不 少农药由于g c 温度问题不能联机分析。第三，谱库检索是g c f ti r 定性的主 要方法，农药的红外光谱库很小，分析的物质不一定在库中，扩大谱库是人们 努力的方向之一。 1 4 2 色谱分析法 1 薄层色谱分析法 薄层色谱分析法( t l c ) 是一种技术成熟和应用范围广的微量快速分析方 法。它在农药残留分析上有它独特的用处，它既是重要的分离手段，又是定性 和定量分析方法。它的特点是：农药残留薄层上离析的理化过程，因不受物质 的限定，故在方法的设计、拟定和应用一h 机动灵活，适合于对多类多种农药残 留的分析；薄层色谱的分离能力强，效果明显，对复杂混合物的划分、不稳定 物质的分离、相似化合物的离析和鉴定特别有用；t l c 的显色反应类型多，可 选择的显色剂种类也较多；t l c 的原位斑点面积直接定量法，无需特殊的设备 和试剂，方法简易、快速和直观。分析过程一般先用适宜的提取剂提取o p s 残 留，经纯化和浓缩后，在薄层硅胶板上分离展开，显色后与标准的o p s 比较 母值进行定性分析或用仪器进行定量分析。 刘安喜等4 0 1 提出了t l c s 法分析大米等中甲胺磷含量的分析方法，采用硅 胶g 板，展开剂采用丙酮氯仿( 1 1 ，订，显色剂为o ，5 氯化钯，扫描波长为 3 6 3h i l l ，l o d 为o 0 4p g ，加标回收率为9 0 11 0 。 2 气相色谱法 随着现代仪器分析方法的发展，气相色谱法( g a sc h r o m a t o g