（化学工程专业论文）色谱色质联用技术在土壤及中药农残中的应用研究.pdf

中南大学硕士学位论文 摘要 摘要 目前，对于农产品中农药残留的定性定量技术已取得很大进展， 但对于中草药这类非常复杂的体系，对于其中多类多种农残成分同 柱快速准确的高通量分析还有待进一步研究。本论文从实际问题出 发，从色谱以及色质联用仪器入手，目的是通过有效利用色谱以及色 质联用分析技术提供的有用信息，建立土壤中农残以及中草药中农残 的定性定量分析方法。同时采用色谱一质谱联用技术并结合化学计量 学对保留时间基本相同的难于分离的成分进行了较好的分离研究。 论文第一章为绪论，阐述了农药残留的危害来源以及农药残留前 处理与检测技术发展趋势等、土壤污染现状以及国外对土壤农残的重 视和土壤农残检验意义。同时还介绍了中医药的发展、中医药中药产 业发展存在的问题以及中药农残的检测意义。 在第二章中，我们以填充玻璃柱配以氢火焰离子化检测器，采用 程序升温在3 5 分钟之内将1 5 种农残较好分离定性，并以外标法进行 了定量测定。该方法对土壤样品的前处理比较简单，精确设计了升温 梯度，峰形尖锐，定量准确，耗时较少，对实际的土壤样品的分析具 有较强的指导意义。 第三章，我们比较了凝胶、弗罗里硅土、中性氧化铝以及活性炭 的净化效果，最后选用弗罗里硅土作为净化剂；采用固相萃取法对复 杂样品中草药进行萃取分离；比较了全扫描模式和选择离子模式的 适应性，采用色谱一质谱选择离子扫描模式进行分析，选取特征离子 进行定性，以外标法进行定量；本文建立了一种同时测定中草药中有 机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯等四大类4 0 种农药残留量 的分析方法。该法简便、快速、准确、灵敏，且重现性好，可实现中 草药中多种微量农药残留的同时定性定量分析。 第四章，我们介绍了光谱和色谱信息产生的高维数据特征，概 述了化学计量学发展，阐述了直观推导式演进特征投影法( h e l p ) 的原理，并对难分离农残物质对进行了实际分离解释，说明h e l p 方 法具有从背景扣除一直到满秩分辨一整套分析程序，能对完全未知的 复杂体系直接进行定性定量解析。展现了化学计量学的无穷魅力和广 阔的发展前景。 关键词：土壤，中草药，固相萃取，选择离子扫描，特征离子，化学 计量学，g c m s 中南人学硕七学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h eh e l po ft h en o v e lt h e o r i e sa n dt e c h n o l o g i e s ，t h e c o m b i n a t i o no f c h r o m a t o g r a p h i cs e p a r a t i o n a n dm a s s s p e c t r u m c h a r a c t e r i z a t i o np r o v i d e su sw i t hp o w e r f u lt o o l sf o rt h er e s o l u t i o no f a n a l y t i c a lp r o b l e m so n t h em o d e r n l i z a t i o no fc h i n e s et r a d i t i o n a l m e d i c i n e ，b i o l o g ya n d e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e ，e t c a tp r e s e n t ，t h e q u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i st e c h n o l o g yo fp e s t i c i d er e m n a n t si n a g r i c u l t u r a lp r o d u c t sh a sm a d ev e r yb i gp r o g r e s s ，b u tr e g a r d i n gc h i n e s e m e d i c i n ec o m p l e xs y s t e m ，r e g a r d i n gm a n yk i n d so fa g r i c u l t u r a lr e m n a n t i n g r e d i e n t sw i t ht h es a m ec o l u m n ，f a s t ，a c c u r a t ea n dh i g hf l u xa n a l y s i s a l s ow a i t sf o rf u r t h e rs t u d y i n g w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n s t r u m e n t a l t e c h n i q u e s ，t h et w o w a yc h r o m a t o g r a p h i cd a t a sc a nb ee a s i l yr e c e i v e ds o a st op r o v i d eap l a t f o r mt oc h e m o m e t r i c st h a tc a nr e s o l v em u c hm o r e u s e f u l i n f o r l n a t i o n st h a na n a l y t i c a li n s t r u m e n t s t h et h e s i ss t a r t sf r o mt h e a c t u a lp r o b l e m i no r d e rt oe x p l o i tt h eu s e f u li n f o r m a t i o n sp r o v i d e db y c h r o m a t o g r a p h a n dg c m s ，t h et h e s i se s t a b l i s h e st h e q u a l i t a t i v e a n d q u a n t i t a t i v ea n a l y s i sm e t h o d sf o rd e t e r m i n i n g s o i la n dp e s t i c i d e r e m n a n t si nc h i n e s et r a d i t i o nm e d i c i n e s t h et e c h n o l o g yo fc h r o m a t o g r a p h a n dm a s s s p e c t r u mc o u p l e dw i t h c h e m o m e t r i c sw a su s e dt o c o n d u c tt h e g o o ds e p a r a t i o n r e s e a r c ht ot h ed i f f i c u l t s e p a r a t i o n i n g r e d i e n t st h a th a v et h es a m er e t e n t i o nt i m e s t h ef i r s t c h a p t e r i sa ni n t r o d u c t i o n i te x p o u n d e st h eh a r mo f p e s t i c i d e r e s i d u ea sw e l la st h e p r o c e s s i n g a n dt h ee x a m i n a t i o n t e c h n o l o g i c a ld e v e l o p m e n tt e n d e n c y , t h es o i lp o l l u t i o ns i t u a t i o n ，t h e v a l u eo fo v e r s e a st os o i l p e s t i c i d er e m n a n t sa n dt h e s o i l p e s t i c i d e r e m n a n t se x a m i n a t i o ns i g n i f i c a n c e i ta l s oi n t r o d u c e st h ec h i n e s e m e d i c i n ed e v e l o p m e n t t h ee x i s t e n c eq u e s t i o no ft r a d i t i o n a lc h i n e s e m e d i c i n ei n d u s t r i a ld e v e l o p m e n ta sw e l la st h ee x a m i n a t i o ns i g n i f i c a n c e o ft r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n ea g r i c u l t u r er e m n a n t s i nt h es e c o n dc h a p t e r , w ea d o p tg l a s sc o l u m na n dh y d r o g e nf l a m e i o n i z a t i o nd e t e c t o r , u s et h et e m p e r a t u r ep r o g r a m ，i n3 5m i n u t e s ，15k i n d s o fa g r i c u l t u r a lr e m n a n t sh a v eg o tag o o ds e p a r a t i o nw i t hq u a l i t a t i v e 中南人学硕士学位论文a b s t r a c t i n f o r m a t i o n ，a n dt h et h e yh a v eb e e nc a r r i e do nt h eq u a n t i t a t i v e d e t e r m i n a t i o nb yt h ee x t e r n a ls t a n d a r d1 a w t h i sp r o c e s sm e t h o df o rs o i l s a m p l e si sq u i t es i m p l e i td e s i g n st h et e m p e r a t u r eg r a d i e n tp r e c i s e l y , a n d t h e c h r o m a t o g r a p h i cp e a ks h a p ea r es h a r p t h u s ，t h eq u a n t i t a t i v ei s a c c u r a t ew i t has h o r tt i m ec o n s u m i n g i th a s s t r o n gg u i d i n gs e n s et o a c t u a ls o i ls a m p l e sa n a l y s i s t h et h i r dc h a p t e r , a f t e r c o m p a r i n gt h eu r i f i c a t i o ne f f e c tg e l a t i n ， f u r r o ws i l i c i o u sc l a y , n e u t r a la l u m i n u mo x i d ea n da c t i v a t e d c h a r c o a l p ，w e f i n a l l ys e l e c tf u r r o ws i l i c i o u sc l a yt ot a k et h es c a v e n g e t h es o l i dp h a s e e x t r a c t i o nm e t h o dw a su s e dt o e x t r a c t i o n s e p a r a t i o nt ot h ec o m p l e x s a m p l ec h i n e s em e d i c i n e 胎c o m p a r ew i t ht h ec o m p a t i b i l i t yo fe n t i r e s c a n n i n gp a t t e r n a n dc h o i c ei o n p a t t e m ，u s ec h r o m a t o g r a p hm a s s s p e c t r u mc h o i c ei o ns c a n n i n gp a t t e r nt oc a r r yo nt h ea n a l y s i s ，s e l e c t c h a r a c t e r i s t i ci o n st o q u a l i t a t i v e ，c a r r yo ne x t e r n a ls t a n d a r dl a wt o q u a n t i t a t i v e ；t h i s a r t i c l ee s t a b l i s h e so n em e t h e dt o s i m u l t a n e o u s l y d e t e r m i n e4 s o r t s ，4 0p e s t i c i d e p h a t e ，o r g a n i cc h l o r i n e ，p y r e t h r i na n d r e s i d u e s e x c l u d i n go r g a n o p h o s c a r b a m i n a t e t h em e t h e di ss i m p l e ， f a s t ，a c c u r a t e ，k e e n ，a n dt h er e p r o d u c t i o nq u a l i t yi sg o o d i tm a yr e a l i z ei n t h eq u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so f m a n yk i n d so fm i c r op e s t i c i d e r e s i d u e si nc h i n e s em e d i c i n ea tt h es a m et i m e t h ef o u r t hc h a p t e r , w ei n t r o d u c et h em a n y - w a yd a t ac h a r a c t e r i s t i c s t h a ta r ep r o v i d e db ys p e c t r u ma n dt c h r o m a t o g r a p hi n f o r m a t i o n ，w eh a v e o u t l i n e dt h ec h e m o m e t r i c sd e v e l o p m e n t ，e l a b o r a t e dt h ep r i n c i p l eo fd i r e c t v i e w i n gi n f e r e n t i a lr e a s o n i n gt y p ee v o l u t i o nc h a r a c t e r i s t i cp r o j e c t i o n ( h e l p ) ，c a r r i e do nt h ea c t u a ls e p a r a t i o na n de x p l a i n e dt ot h er e m n a n t s t h a ta r ed i 伍c u l ts e p a r a t e d i te x p l a i n e st h eh e l pm e t h o dh a so n ew h o l e s e tp r o g r a mf r o mt h eb a c k g r o u n dd e d u c t st ot h en o n s i n g u l a rr e s o l u t i o n ， a n di tc a nc a r r yo nt h eq u a l i t a t i v ea n a l y s i sd i r e c t l yt ot h ec o m p l e t e l y u n k n o w nc o m p l e xs y s t e m i th a su n f o l d e dt h ec h e m o m e t r i c si n f i n i t e c h a r ma n dt h eb r o a dp r o s p e c t sf o rd e v e l o p m e n t 、i t ht h e h e l p o ft h en o v e lt h e o r i e sa n d t e c h n o l o g i e s t h e c o m b i n a t i o no f c h r o m a t o g r a p h i cs e p a r a t i o n a n dm a s s s p e c t r u m c h a r a c t e r i z a t i o np r o v i d e su sw i t hp o w e r f u lt o o l sf o rt h er e s o l u t i o no f a n a l y t i c a lp r o b l e m s o nt h e m o d e r n l i z a t i o no fc h i n e s et r a d i t i o n a l i i i 中南人学硕十学位论文a b s t r a c t m e d i c i n e ，b i o l o g ya n de n v i r o n m e n t a ls c i e n c e ，a n ds oo n k e yw o r d ：s o i l ，c h i n e s et r a d i t i o nm e d i c i n e ，s o l i dp h a s ee x t r a c t ，c h o i c e i o n s c a n n i n g ，c h a r a c t e r i s t i ci o n ，c h e m o m e t r i c s ，g c m s i v 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名： 眺掣年厶! 日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名：师 日期埠年月j 日 中南人学硕十学位论文 第一章绪论 1 1 前言 第一章绪论 农药是农业生产用于防治病、虫、杂草对农作物危害不可缺少的物质，对促 进农业增产有极重要的作用。我国农药年生产能力约5 0 一6 0 万吨( 按有效成分 计) ，但年产量约3 5 万吨，加工制剂8 0 1 0 0 万吨。农药有效成分品种有4 0 0 多 个，产品约7 0 0 0 多个。我国农药品种以杀虫剂为主，约占7 2 ，杀菌剂约占1 1 ， 除草剂约占1 5 ，每年防治病虫草鼠害面积约4 4 亿亩，可挽回1 5 左右的农产品 损失，因此农药是必不可少的重要农业生产资料。自1 9 9 0 年起我国农药总产量 已居世界第二位，每年有4 0 多个品种出口到欧洲、东南亚、中远东、大洋洲及 港台地区，同时约有1 0 0 多个农药品种从国外进口，出口农药量超过进口量。化 学合成农药在全世界的广泛应用，不仅每年为人类在同作物病虫草等有害生物的 斗争中挽回粮食和其它农产品损失达3 0 ，缓解了人类因人口迅速增长产生的粮 食供应数量不足的压力，化学农药在生产、运输、贮存等过程的应用，使人们得 以实现农产品的多样性和提高农产品的品质，从而改善了人们生活的质量，而且 通过应用化学农药控制人类传染疾病的媒介昆虫而挽救了上千万人的生命。毋庸 置疑，化学农药的应用对人类社会的进步和生产力的发展起了巨大的促进和推动 作用。但是，伴随着化学农药的应用，不可避免地产生了农药残留问题。存在于 食品、饲料和水、土壤、空气等环境中的农药残留，与其他有害的环境化学品一 起，造成食品安全和生态安全问题，不仅影响着人们的身体健康，影响生态平衡 和生物多样性，而且已成为国际农产品贸易中的主要质量标准，受到世界各国政 府和民众的普遍重视与关注。近年来，在茶叶、粮谷、蔬菜及水果种植中由于不 少农户忽视农药的正确、合理使用，农药污染问题经常发生，农药残留量超标严 重，并逐年加剧。鉴于此，为保障我国人民的身体健康、有效控制农药在茶叶、 粮谷、蔬菜和水果等生产中的合理使用和对其残留量进行监控，满足进出口贸易 的需要，大力开展农药残留量检测技术以及相关的前处理技术的研究是非常必要 的。 1 2 农药残留概述 1 2 1 农药残留的定义 中南大学硕十学位论文第一章绪论 所谓农药残留，是指施用农药以后在食品内部或表面残存的农药，包括农药 本身、农药的代谢物和降解物以及有毒杂质等。人吃了有残留农药的食品后而引 起的毒性作用，叫做农药残留毒性。如果未按照国家安全使用规定施用农药和进 行农产品采收，或违反国家规定使用高毒农药，农产品就会有农药残留，就会对 食用者身体健康造成危害，严重时会造成身体不适、呕吐、腹泻甚至导致死亡的 严重后果。农药对人畜的毒性可以分为急性毒性和慢性毒性。急性毒性是一次服 用或接触大量药剂而表现出的毒性，以致死量( l d 5 0 ) 或致死浓度( l c 5 0 ) 表示。 有的农药急性毒性不高，但在人畜体内有慢性累积毒性或致畸、致癌、致突变等。 除了急性毒性外，还必须进行大鼠亚急性毒性或慢性毒性试验，以期找出在长期 饲养条件下不使供试动物发生不正常生理状态的最大剂量，即最大无作用剂量， 再算出农药对人体的每同允许摄入量。以此为基础，根据人们的膳食习惯及田问 试验资料，算出每个农药在某类( 种) 作物上的最高残留限量( m r l ) ，以每公斤 农产品中所含农药的毫克数表示( m g k g ) 。由各国政府按法规公布，农产品和食 品中的农药残留数量不超过m r l ，对食用者是安全的。一般称为农药残留量未超 标。 1 2 2 农药残留的危害及来源 1 2 2 1 农药残留的危害 农药施用到农作物上以后，绝大部分会转化或降解为无毒无害的物质，但有 极少量的农药会残留在作物内。残留农药的组织成份、数量对人、畜和其它生物 有可能造成极大的毒害，如急、慢性中毒和致癌、致畸、致突变等，还有可能对 环境造成严重的污染，使环境质量恶化、物种减少、生态平衡破坏。如果人们不 慎食用了农药残留超标的蔬菜，就有可能发生中毒现象，轻者头痛、恶心，重者 出现昏迷，甚至死亡。 1 2 2 2 农药残留来源 1 施用农药对农作物的直接污染：包括表面粘附污染和内吸性污染，其污 染程度主要取决于农药性质、剂型及施用方法、施药浓度、时间及次数和气象条 件等。 2 中南大学硕十学位论文 第一章绪论 2 农作物从污染的环境中吸收农药：如果长期过量施用农药，大量的农药 就会进入空气、水和土壤，成为环境污染物。农作物便从污染的环境中吸收农药， 尤其是从土壤和灌溉水中吸收农药。 3 通过食物链污染动物性食品：如含农药的废水污染江河湖海进而污染水 产品等。 4 空气漂移：农田周围施药后，从着药表面挥发进入大气、吸附在漂浮尘 埃上，或直接随气流漂来的雾滴、粉粒上等，都会在一定距离外直接沉降或雨水 淋降在农作物上。 5 其他来源的污染：如农产品储存、加工、运输、销售过程中混装、混放、 容器及车船污染等造成的二次污染；将拌过农药的种子误当粮食吃，误将农药加 入或掺入食物中，施用时用错品种或剂量而造成的事故性污染等。 1 2 2 3 主要农残种类 按化学成分人工合成杀虫剂又可分成有机磷化合物、有机氯化合物、氨基甲 酸酯、拟除虫菊酯、有机氮化合物、有机氟化合物、有机锡化合物、特异性杀虫 剂等。其中最常用的是机磷化合物、有机氯化合物、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯四 大类。 1 2 3 农药残留前处理与检测技术发展趋势 1 2 3 1 世界各国对农药残留的重视 目前国际食品法典对1 7 6 种农药在3 7 5 种食品中规定了2 4 3 9 条农药残留 限量标准。我国自定的标准与此相比，差距悬殊。以有机氯农药残留标准为例： 我国现行标准是7 0 年代为解决当时的高残留水平而制定的，这样一来，我国居 民自膳食中摄入六六六、滴滴涕的a d i 值日允许摄入量，虽符合我国食品卫生 标准，但远远高于世界发达国家水平。六六六摄入量我国是美国的8 4 倍，日本 的1 5 倍；滴滴涕摄入量我国是澳大利亚的1 6 倍，美国、日本的2 4 倍。 美国鼓励和扶植农业种植，但在农残管理上却丝毫不松懈。仅在农药残留方 面，就有三大管理部门，其中，国家环保署负责制订农残最大允许标准，美国食 品和药品管理局( f d a ) 负责标准的具体执行，定期抽检并出版农药残留分析手 册，美国农业部负前期监测工作以及规范生产管理。美国农产品在上市之前，都 要经过f d a 的严格抽查。对于农药超标的产品，无论生产厂家有什么理由，f d a 中南人学硕十学位论文 第一章绪论 都不允许上市，并对生产者进行巨额罚款和卜一3 年内不许上市的惩罚。美国环 保总署专门设立了一个“农药残留网”，所有上市农产品都可以在上面查到“农 残最高限量 。在“农药残留网 注册后，发现只要输入蔬菜、水果的批号，就 可以查到非常详细的农药监测情况，如某蔬菜所在批次的农药检测结果为 0 2 p p m ( 体积浓度) ，而规定的最高限度是2 0 p p m ，所以清洗后就可以放心食 用了。据了解，网站上的信息都是环保署、f d a 和农业部提供的，十分权威可 靠。在这严格的规定下，农产品生产者不敢铤而走险，所以农药残留控制得很 好。而欧盟、日本、韩国、加拿大等发达国家或地区，出于维护本国经济利益和 保护人们健康的需要，相继对进口食品中农药残留量等卫生指标提出了愈来愈严 格的要求。 1 2 3 2 样品前处理技术研究进展 样品前处理技术是农药残留分析的关键。传统的萃取和净化方法存在提取时 间长、干扰杂质多、溶剂消耗量大、操作程序烦琐等弊端。近年来国际上针对这 些缺陷做了大量工作，取得了重大进展，相继出现了一系列公认的标准分析方法。 主要有：美国分析化学协会( a o a c ) 方法；美国环保署( e p a ) 方法；美国食品和 药品监督管理局( f d a ) 方法；美国加州食品与农业部分析化学中( c d f a ) 方法；食 品法典委员会( c a c ) 方法；联合国农粮组织和世界卫生组织( f a o w h o ) 方法；欧 盟委员会方法；加拿大和日本等国家注册和颁布的标准方法【l l 。这些方法所涉及 样品前处理技术主要有：加速溶剂萃取技术( a s e ) 、超临界流体萃取( s f e ) 、微波 辅助萃取( m a e ) 、膜萃取技术( m e ) 、固相萃取( s p e ) 、凝胶渗透色谱( g p c ) 、吹扫 蒸馏技术、固相微萃取( s p m e ) 、基质固相分散萃取( m s p d ) 等。这些技术能快速有 效地完成多种或多类多种农药在样品中的提取、分离和净化过程， 自动化程度 高，其中a s e 、s p e 、g p c 技术在国内已逐步应用。 ( 一) 萃取技术进展 残留萃取技术是制约农药残留分析速度和分析效率提高的瓶颈，近年发展的 a s e 、s f e 、m a e 、m e 技术方便、快速、溶剂用量少、回收率高，并能实现自动化 控制。a s e ( 加速溶剂萃取技术) 是一种在升高温度和压力条件下，增加物质的溶 解度和溶质的扩散效率，提高萃取效率的自动化方法，可以萃取蔬菜、鱼肉、水 果、茶叶和土壤中残留农药，萃取的目标化合物包括有机氯、有机磷、拟除虫菊 酯类、除草剂、多氯联苯等物质。张桃英【2 】研究了a s e 加速溶萃取对茶叶中六六 4 中南人学硕士学位论文第一章绪论 六、d d t 农药残留的提取，结果良好。s f e 则是一种以超临界流体( 首选c 0 2 ) 作为 流动相萃取目标物的新型分离技术，其过程一般不用有机溶媒，从而减少对操作 者和环境的损害，国外很多实验室已经用来作为样品的前处理技术，是目前发展 最快的分析技术之一，特别针对复杂样品。s a n d r a 3 】利用s f e 提取蜂蜜中农残非 常有效。m a e ( 微波辅助萃取) 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。m e ( 膜萃取技术) 是一种基于非孔膜进行分离富集的样品前处理技 术，被认为是选择性最高及处理后最“干净”的样品前处理技术。 ( 二) 净化技术进展 净化是目标化合物与干扰杂质分离的过程，是前处理的重要步骤。固相萃取 ( s p e ) 、凝胶渗透色谱( g p c ) 、吹扫蒸馏技术的出现使净化技术向前迈进了一大步， 这些方法具有极低的杂质干扰、净化速度快、重现性好、易于实现自动化等特点。 s p e 技术基于液固相色谱理论，采用选择性吸附、选择性洗脱的方式对样品进 行富集、分离、纯化，根据待测农药性质、样品种类等选用合适的微型柱和淋洗 剂及其他优化条件后，可使富集、净化一步完成。s p e 通常用于水样和不易或不 挥发样品的农药残留萃取。g p c 基于体积排除的分离机理，把分子量大的脂肪、 色素、蛋白质与小分子物质进行分离。目前用于牛奶、动物脂肪、食用油、红辣 椒等富含油脂、蛋白质、色素等样品中农药残留的分离净化，有时还得结合s p e 等其他的净化方法进一步去掉小分子杂质，以达到最终净化的目的。刘咏梅等【4 l 研究了凝胶渗透色谱净化一气相色谱分离同时检测糙米中5 0 种有机磷农药残留 的方法，净化效果明显。吹扫蒸馏技术是一种动态顶空技术，在较高温度下，利 用惰性气体( 如n ：) 进行吹扫蒸馏，使农药或其他有机物质先挥发，动物油脂或植 物提取物保留在分馏管的玻璃珠上，从而达到分离纯化的技术。挥发的农药可被 收集管的弗罗里硅土吸附，用溶剂洗脱下来，经浓缩即可测定。 ( 三) 萃取、净化一体技术 前处理中集萃取、净化于一体技术如固相微萃取( s p m e ) 、基质固相分散萃取 ( m s p d ) 等大大缩短了分析时间，提高了检测效率。s p m e 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。特别 是s p m e 技术容易自动化以及与其他分析技术联用。魏立青等【5 】建立了环境水中 5 中南人学硕十学位论文第一章绪论 1 7 种有机磷杀虫剂的快速检验方法，使用s p m e 并结合色谱联用技术，应用效果 理想。m s p d 是将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，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，避免了样品均化、转溶、乳化、浓缩造成的待测农药组分的损失，具有 很大的发展潜力。f e r a n d e zmc 6 j 和 用m s p d 等对蔬菜水果中的1 3 种拟除虫菊酯类 农药残留分别进行了测定，检出限为0 0 8 0 8 2m g k g 。 1 2 3 3 农药残留检测技术进展 随着环境和食品中的农药残留受到各国政府和公众的关注，由农药残留超标 导致的食品安全问题引起人们对农药残留检测技术的高度重视，从而推动了该项 技术的长足发展。样品前处理技术、同类型、多种类型农药的多残留检测技术等 都取得了重要进展。农药残留量分析需要测定各种样品中u g g 、n g g 、甚至 p g g 量级的农药和或代谢产物及降解产物。其分析过程一般包括取样、样品处 理( 提取、净化和衍生化) 和测量，根据农药种类和样品基质的不同，上述各个 步骤的复杂性有所不同。色谱方法常用于样品的净化和测量，以前较多采用填充 柱气相色谱法( g c ) ，现在则越来越多地使用毛细管气相色谱法( g c ) 和高效 液相色谱法( h p l c ) ，尤其在定性分析的气相色谱质谱法( 6 c m s ) 中，毛细 管柱技术占绝对优势。电子捕获检测器( e c d ) 、火焰光度检测器( f p d ) 、氮磷 检测器( n p d ) 是最常用的农药残留量分析的气相色谱检测器，质谱检测器 ( m s d ) 则是最通用和灵敏的检测器。各种进样方式，如分流、不分流、冷柱 上进样技术和程序升温汽化进样技术都已应用于农药残留物分析。近年来，随着 农药残留研究的不断深入，农药残留检测方法日趋完善，并向简单、快速、灵敏、 多残留、低成本、易推广的方向发展。 在检测技术方面，目前国际上己较多采用多残留检测技术和快速筛选检测技 术。传统的农残分析大多用来分析某一类农药的单一成分，多残留分析方法( m u l t - r e s i d u ea n a l y s i sm e t h o d ) 不仅可以用于分析同一类农药中的不同成分， 而且可以分析不同种类农药中的不同成分。前者称为选择性多残留分析方法( s e i e c t i v em u l t i r e s i d u ea n a l y s i sm e t h o d ) ，后者称为多类多残留分析方法。 我们现在的方法，在一次性检测农药的数量上和确证技术上与国际先进方法还存 在不小的距离。在快速筛选检测技术方面，上个世纪六十年代就有人利用薄层色 谱酶抑制法测定有机磷农药等残留量，检测限量为毫克级；八十年代开始，农药 的酶抑制和免疫检测技术作为快速筛选检测方法受到许多发达国家的高度重视， 6 中南人学硕+ 学位论文 第一章绪论 并因此得到了快速发展。酶抑制、酶联免疫( e l i s a ) 、放射免疫( r i a ) 、单克 降抗体等技术由于可以避免假阴性，适宜于阳性率较低的大量样品检测，在农兽 药残留检测中应用同益增多。我国在近十多年来也相继开展了农药残留酶抑制法 和免疫法快速筛选检测方法研究，取得了一定的研究成果，系统内有广东检验检 疫局研制了农药残留速测卡，但总体上应用不多，方法的灵敏度不高，试剂不够 稳定。在样品前处理方面，现代色谱分析样品制备技术的发展趋势就是使处理样 品的过程要简单、处理速度快、使用装置要小、引进的误差要小、对欲测定组分 的选择性和回收率要高。目前，国际上较多使用固相萃取( s p e ) 、微波提取技术、 凝胶层析( g p c ) 、加速溶剂提取( a s e ) 、基体分散固相萃取( m s p d ) 、超临界 萃取( s f e ) 、固相微萃取技术。而我国目i i 主要采用传统的溶剂萃取，液液分 配，柱层析净化，前处理方法自动化程度低、提取净化的效率不高，速度慢，环 境污染严重。新开发的前处理技术，其目的和结果就是要实现快速、有效、简单 和自动化地完成分析样品制备过程。 英国中央科学院实验室( c s l ) 开发了1 0 4 种农药残留量同时检测的方法；德国 科学研究协会开发了3 2 0 科 农药残留的多残留检测方法；美国食品药品监督管理 局( f d a ) 农药分析手册( r a m ) 的多残留方法可检；浈l j 3 0 0 多种农药。随着我国经济的 不断发展，与发达国家的差距不断缩小，也发布了农药多残留检测标准方法【7 - 8 1 。 这些方法的建立得益于气质联用( g c m s ) 、液质联用( l c m s ) 技术的应用以及常规 使用的气相色谱仪( g c ) 、液相色谱仪( l c ) 技术上新的突破。但近期发展较快的是 特殊检测器如原子发射检测器( a e d ) 的推出和新型检测仪器如超临界流体色谱 ( s f c ) 、生物传感器等的研发。光谱技术用于农药残留检测也是一个新的亮点。 这些技术在提高农药定性定量准确性、多残留检测、快速检测等方面发挥巨大的 作用。 ( 一) 气相色谱法及其联用技术 气相色谱法是色谱发展中最为成熟的技术，但近年在常规技术的基础上又有 了新的进展。大体积进样技术( l v i ) 使气相色谱在农药多残留检测中的灵敏度比 常规g c 提高1 2 个数量级，其应用在国内外进展很快。这种液膜厚、内径粗的 毛细管柱既有填充柱的容量，又不会因担体而引起吸附或催化活化等现象，特别 适合溶剂沸点低而检测物质沸点高的体系测定【9 】。双检测器检测技术在g c 上也 得到应用：配以同样两个检测器、两个不同极性的毛细管柱，样品中组分经不同 极性的两根柱子分离，通过各自的检测器定性定量，这种方法适合农药多残留的 检测，可使定性更可靠。目前该技术已被我国标准采用，如n y t7 6 l 一2 0 0 4 。 7 中南大学硕士学位论文 第一章绪论 二维g c 是由两根不同性能的色谱柱通过一个调制装置串联，用计算机程序得到 张二维气相色谱图。由于其突出的分离性能而受到广泛关注，d a l l u g e 等【l o j 用全二维气相色谱飞行时间质谱分析了食品中一维色谱无法检出的保留时间接 近的农药成分，二维g c 得到很好确证。在农药残留检测过程中，本底干扰不容 忽视，特别是在残留浓度很低的情况下，仅依靠保留时间定性很困难，必须有质 谱数据即化合物结构信息，才能准确判断。g c m s 技术既发挥了色谱的高分离能 力，又发挥了质谱的高鉴别能力，低分辨g c m s 主要是四极杆质谱和离子阱质谱， 高分辨仪器主要是飞行时间质谱和扇形场质谱等。近年来，该技术在多农药残留 检测中的应用日益广泛。美国有报道探讨了果蔬中多农药残留的g c m s 分析方法 l j ；我国已颁布了国家标准g b t 1 9 6 4 8 2 0 0 6 ，用g c m s 技术来测定蔬菜水果中 的多残留农药。气谱和原子发射检测器( a e d ) 联用有较高的灵敏度和选择性，是 将原子发射光谱应用于g c - m s 的新技术，a e d 能检测除氦以外的所有元素。由 于a e d 的高选择性、高灵敏性和相对响应因子的恒定性，降低了对复杂基质的净 化要求，对未完全分离的峰亦可定性定量，甚至不需标样即可定量分析。如果将 g c a e d 提供的结果与m s 提供的信息作综合分析，可大大提高确认未知化合的准 确度，非常适宜盲样中农药污染状况的普查，已成功应用于食品、水、土壤等样 品中多农药残留的检测【l 引。 ( 二) 液相色谱法及其联用技术 高效液相色谱法( h p l c ) 在过去几十年里已经成为应用最为广泛的色谱技术 之一，然而超高效液相色谱法( u p l c ) 的出现使i c 技术得到进一步的延伸和扩展。 通过利用极小的颗粒技术( 小于2u m 的色谱填料) ，可以使色谱峰容量和分离速 度达到一个新的极限，u p l c 比h p l c 的检测灵敏度增加2 - 3 倍，现逐步应用于我 国的农药残留分析。l c m s 的飞速发展已成为发达国家在各种基质中微量极性农 药的检测手段。与现有的分析方法相比，l c m s 简化了样本净化过程，缩短了分 析周期，并且不需要进行衍生化。在多农药残留分析中，l c m s 技术使用最多的 是四极质量分析器。在分析生物大分子时，一些高分辨率质谱和串联质谱被采用， 如三重串联四极质谱仪、飞行时间质谱仪等。由于质谱仪的通用性，l c m s 在多 种类多成分的农药残留检测中的应用越来越广泛，如任晋等【1 3 】采用固相萃取一 高效液相色谱一质谱联机在线分析水中痕量除草剂。 ( 三) 超临界流体色谱技术 中南大学硕士学位论文第一章绪论 超临界流体色谱( s f c ) 是以超临界流体( 常用c 0 2 ) 作为色谱流动相的色谱，可 以在较低温度下分析分子量较大、对热不稳定的化合物和极性较强的化合物。它 综合利用了g c 和h p l c 的优点，克服了各自的缺点，可以与大部分g c 和h p l c 的 检测器连接，如f i d 、f p d 、n p d 以及m s 等连用，较大地拓宽了其应用范围，许 多在g c 或h p l c 上需经过衍生化才能分析的农药，都可以用s f c 直接测定，是农 药残留检测最具潜力、发展最快的技术之一1 4 j 。 ( 四) 毛细管电泳技术 毛细管电泳( c e ) 是近年来发展起来的一类以毛细管为分离通道，以高压直流 电场为驱动力的新型液相分离分析方法，是现代分析化学研究的前沿领域之一。 它利用液体介质中的带电粒子在电场作用下迁移速度不同而进行分离。c e 具有 高