第二章 农药残留检测技术

1,农产品中农药残留检测技术,第二章,2,本章内容,第一节 农药残留及危害第二节 样品的采集和保存第三节 样品的制备第四节 农药残留的检测技术,3,第一节 农药残留及危害,一、农药概述二、农药残留的来源三、农药残留的危害,4,一、农药概述,（一）农药的定义 农药(pesticides)是指用于防治危害农作物及农副产品病虫害、杂草及其他有害生物的药物总称。 现在农药不仅应用于农业，而且也广泛应用于畜牧业、林业和公共卫生事业等方面。,5,（二）农药的种类,1.按用途 可分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、昆虫生长调节剂等。,6,2. 按化学成分,可分为有机氯、有机磷、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类及砷、汞、铜、硫磺等制剂。常见有机氯类农药：666、DDT、狄氏剂、艾氏剂、毒杀芬、氯丹、七氯、五氯酚钠等具有高度的物理、化学、生物学稳定性，在自然界不易分解，高残留。脂溶性强。,7,常见有机磷农药：对硫磷（1605.）、内吸磷（1509）、锌硫磷、马拉硫磷（4049）、乐果、敌百虫、敌敌畏（DDVP）、杀螟松属于磷酸酯或硫代磷酸酯类化合物。大多为无色或黄色的油状液体，部分为低熔点的固体如敌百虫、乐果等。可溶于有机溶剂，性质不稳定，易光解、碱解和水解。,8,3、按急性毒性划分,剧毒、高毒、中毒、低毒农药,9,4、按作用类型划分,胃毒剂：通过昆虫消化器官吸收触杀剂：通过昆虫体表侵入体内熏蒸剂：通过昆虫呼吸道侵入虫体内吸剂：被植物吸收传导分布于各部位引诱剂药剂：诱集昆虫以便捕杀或毒杀趋避剂：使昆虫趋避受保护作物拒食剂：昆虫中毒后拒绝摄食不育剂：昆虫中毒后失去生育力,10,氨基甲酸酯类：分为五大类：萘基氨基甲酸酯类，如西维因；苯基氨基甲酸酯类，如叶蝉散；氨基甲酸肟酯类，如涕灭威；杂环甲基氨基甲酸酯类，如呋喃丹；杂环二甲基氨基甲酸酯类，如异索威。 除少数品种如呋喃丹等毒性较高外，大多数属中、低毒性。 拟除虫菊酯类：一类仿生合成的杀虫剂，是改变天然除虫菊酯的化学结构衍生的合成酯类。 多达19种，氰戊菊酯、甲氰菊酯、氯氰菊酯等。拟除虫菊酯是一类能防治多种害虫的广谱杀虫剂，其杀虫毒力比老一代杀虫剂如有机氯、有机磷、氨基甲酸酯类提高10100倍。,11,（三）农药的作用,农药在防治农作物病虫害和杂草、提高农业产量方面具有显著的效果。 农药与人、动物的健康有着密切的关系。农药的使用，杀灭了一些病原及传播媒介，使某些疾病得到了控制，在一定程度上提高了人类的健康水平。提高农畜产品的产量和质量等方面，起着重要的作用。但是，大量广泛施用农药也会造成对食物的污染。,12,农药还存在残毒和污染的严重问题，农药对食品，特别是动物性食品的污染。长期食用被农药污染的食品，人类健康会受到严重的危害。食品中残留农药过高会导致癌症和帕金森症。 每年，我国农药中毒人数超过10万人，大部分是由于农药残留而引起。死亡20003000人。近170种农药被列入致癌物。 因此，我国相继制订了一系列措施，来控制农药对食品的污染。,13,二、农药残留的来源,食品中的残留物，是指残留于食品中对人体有害的物质。主要包括农药残留、兽药残留等。这些物质以不同的途径进入动植物体内而残存下来。当人们长期食用含有以上残留物的食品时，健康会受到不同程度的危害。因此必须对食品中各种残留物加强监测，严格控制，才能保证食用安全。,14,概念：农药残留(pesticide residues)是指农药施用后，残存在生物体、农副产品和环境中的微量农药原体、有毒代谢产物、降解物和杂质的总称。残留的数量叫残留量。,15,二、农药残留的来源,直接污染间接污染 （环境 农作物 人）由食物链和生物富集作用造成污染 运输及贮存中造成的污染,16,（三）食物链和生物富集作用 生物富集作用又叫生物浓缩，是指生物体通过对环境中某些元素或难以分解的化合物的积累，使这些物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象。 在同一食物链上，生物富集系数从低位营养级到高位营养级逐级增大的现象-生物放大 。,17,18,最快：花生、胡萝卜、豌豆第二：甜菜、萝卜、黄瓜、马铃薯、大豆第三：莴苣、芹菜最慢：卷心菜、洋葱、茄子、圆辣椒、白 菜、果类,农作物对农药的吸收速度,19,三、农药残留的危害,农药残留污染环境、破坏生态农药残留对健康的影响 三致性：致癌、致畸、致突变对免疫系统的影响；对肝脏的影响；慢性中毒。 药害影响农业生产 农药残留影响进出口贸易,20,农药残留分析的一般程序,样品的采集和保存,样品的制备,成分分析,数据记录、整理,分析报告的撰写,步骤：,21,第二节 样品的采集和保存,一、 样品的采集,采样-是从大量的分析对象中抽取有代表性的 一部分样品作为分析材料，即分析样品。 采样是分析的首项工作。,22,采样的意义 尽管一系列检验工作非常精密、准确，但如果采取的样品不足以代表全部物料的组成成分，则其检验结果也将毫无价值，所以采用正确的采样技术采集样品尤为重要。意义：采样的正确与否，是检验工作成败的关键。,23,1、 采样的原则,单击返回目录,24,要 求,采集的样品要均匀、有代表性，能反映全部被检食品的组成、质量和卫生状况。采样方法要与分析目的一致。采样过程要设法保持原有的理化指标，防止成分逸散（如水分、气味、挥发性酸等）。防止带入杂质或污染。采样方法要尽量简单，处理装置尺寸适当。,25,2、样品的分类,样品一般分为检样、原始样品和平均样品三种。检样：从整批待测食品的各个部分所采取的少量样品。原始样品：把许多份检样综合在一起。平均样品：原始样品经过处理再抽取其中一部分供分析检验用。,26,采样的一般步骤,27,3、理化检测用样品采样数量：,小数量食品：抽样量约为总量的1/10；包装固体样品：250g包装的，取样件数不少于3件； 250g包装的，不少于6件。罐头食品或其它小包装食品，一般取样量3件；若在生产线上流动取样，则一般每批采样34次，每次采样50g；,28,29,30,4、采样的一般方法,有随机抽样和代表性抽样2种方法。 随机抽样是指不带主观框架，在抽样过程中保证整批食品中的每一个单位产品都有被抽取的机会。 随机要保证所有物料各个部分被抽到的可能性均等。 注意：随机随意；对于不均匀样品，仅用随机抽样是不够的，必须结合代表性取样。,31,第二种采集方法是代表性抽样：可按不同生产日期也可在流水线上按一定的时间间隔抽样按分析的目的取样按分析对象性质取样如：粘稠不好混匀的液体，从包装内上、中、下分别取样。 蔬菜的营养成分（全菜）要从茎、枝、叶分别取，粉碎后，混匀。 测鱼头部分的成分就只取鱼头。,32,33,34,35,36,37,二、样品的记录和保存,38,制备好的样品应尽快分析，如不能马上分析，则需妥善保存。 样品保存的目的：是防止样品发生受潮、挥发、风干、变质等现象，确保其成分不发生任何变化。 保存的方法:是将制备好的样品装入具磨口塞的玻璃瓶中，置于暗处；易腐败变质的样品应保存在05的冰箱中，保存时间也不能太长。,样品的保存,39,容易腐败变质的样品可用以下方法保存，使用时可根据需要和测定要求选择。 1. 冷藏 短期保存温度一般以05 0C为宜。2. 干藏 可根据样品的种类和要求采用风干、烘干、升华千燥等方法。其中升华干燥又称为冷冻干燥，它是在低温及高真空度的情况下对样品进行干燥（温度：30100C，压强：1040Pa），所以食品的变化可以减至最小程度，保存时间也较长。,40,3.罐藏 不能即时处理的鲜样，在允许的情况下可制成罐头贮藏。例如，将一定量的试样切碎后，放入乙醇（=96%）中煮沸30min（最终乙醇浓度应在78%82%的范围内），冷却后密封，可保存一年以上。一般样品在检验结束后应保留一个月以备需要时复查，保留期从检验报告单签发之日起开始计算；易变质食品不予保留。保留样品加封存入适当的地方，并尽可能保持原状。,41,思考题,农残分析的一般程序分为几个步骤？ 什么是检样、原始样品、平均样品？什么是采样？采样的原则是什么？4.样品如何保存？5.样品采集的方法有几种？,42,农药残留分析的一般程序,样品的采集和保存,样品的制备,成分分析,数据记录、整理,分析报告的撰写,步骤：,43,第三节 样品的制备,概念目的步骤：提取、浓缩、净化,44,为什么要对样品进行预处理？食品的组成十分复杂，其中的杂质或某些组分（如蛋白质、脂肪、糖类等）对分析测定常常产生干扰，使反应达不到预期的目的。因此，在测定前必须对样品加以处理，以保证检验工作的顺利进行。此外，有些被测组分在样品中含量很低时，测定前还必须对样品进行浓缩，以便准确测出它们的含量。,45,一、样品的提取,概念： 提取:是指通过溶解、吸附或挥发等方式将样品中的残留农药分离出来的操作步骤，也叫萃取。方法：溶剂提取法固相提取法强制挥发提取法,46,（一）溶剂提取法,根据溶解性差异，选用对残留农药溶解度大的溶剂，通过振荡、捣碎或回流等方式将分析物从样品基质中提取出来的方法。最常用、最经典的方法关键：选择合适的提取溶剂。（相似相溶）,47,1、固液提取固体样品的提取（土壤、动植物样品）用适当的溶剂将固体样品中的某种被测组分浸取出来称浸取。也即液-固萃取法。,单击返回目录,48,提取剂应根据被提取物的性质来选择，遵从“相似相溶”的原则。 极性弱成分(如有机氯农药)用极性小的溶剂 (如正乙烷,石油醚) 极性强成分(如黄曲霉毒素B1)用极性大的溶剂 (如甲醇,乙醇,水),（1）提取剂的选择,49,（2）提取方法,单击返回目录,50,食品中脂肪测定（索氏抽提法）,以乙醚或石油醚作为提取剂，用索氏提取器抽提出样品中的脂肪回收溶剂后所得的残留物，即为粗脂肪。该法提取出来的脂类主要是游离脂肪，但还含有游离脂肪酸、蜡、色素、磷脂、固醇等脂溶性物质。此法为经典方法，结果可靠，但费时，在整个提取过程中应注意防火，切忌用明火加热。,51,例：食品中脂肪测定（索氏抽提法）,52,2、液液提取,液体样品如水样的提取 利用适当的溶剂（常为有机溶剂）将液体样品中的被测组分（或杂质）提取出来称为液-液萃取。 原理：用一种溶剂把样品溶液中的一种组分萃取出来，利用被提取的组分在两互不相溶的溶剂中分配系数不同，从一相转移到另一相中而与其它组分分离。 特点：操作简单、快速，分离效果好，使用广泛。,单击返回目录,53,（1）萃取剂的选择： 萃取剂应对被测组分有最大的溶解度，对杂质有最小的溶解度，且与原溶剂不互溶；两种溶剂易于分层，无泡沫。（2）萃取方法： 萃取常在分液漏斗中进行，一般需萃取45次方可分离完全。,单击返回目录,例：水样中非极性农药残留的提取（P52）,54,例如：水质六六六、滴滴涕的测定气相色谱法GB7492-87,用环已烷萃取水中的六六六、滴涕。萃取液用带电子捕获检测器的气相色谱仪测定。 水样的前处理步骤： 于250mL分液漏斗中加入100 mL水样，10 mL环已烷，充分振摇后，取上层液进行分析。,55,二、 固相萃取SPE,SPE ：Solid Phase Extraction 是一种液相色谱分离，利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物与干扰化合物分离，达到分离和富集目标化合物的目的。水样中强极性农药的提取,56,3、蒸馏法（挥发法）,利用待检成分沸点低易挥发的特点，是将样品加热，使待检成分生成挥发性物质逸出，然后进行测定。例：水样中挥发性有机物测定,57,二、样品的净化净化概念目的方法,58,净化提取物,目的：去除油脂、色素、蜡质等干扰物质。,（1）柱层析法,柱中吸附剂可用活性炭、氧化铝、弗罗里硅土、无水Na2SO4或硅藻土等按一定比例配成。,59,（2）沉淀净化法,它是利用沉淀反应有选择地沉淀某些组分，而其他组分则留存于溶液中，从而达到分离的目的。 本法是向样液中加入沉淀剂，利用沉淀反应使被测组分或干扰组分沉淀下来，再经过滤或离心实现与母液分离。 如饮料中糖精钠的测定，可加碱性硫酸铜将蛋白质等杂质沉淀下来，过滤除去。,60,（3）化学净化法 加强酸、强碱将样品基体消解,1、磺化法和皂化法（1）磺化法：用硫酸处理样品提取液，硫酸使其中的脂肪磺化，并与脂肪和色素中的不饱和键起加成作用，生成溶于硫酸和水的强极性化合物从有机溶剂中分离出来。主要用于有机氯农药残留物的测定。回收率在80%以上。（2）皂化法：用热碱KOH-乙醇溶液与脂肪及其杂质发生皂化反应，而将其除去。本法只适用于对碱稳定的农药提取液的净化。,单击返回目录,61,三、样品的浓缩,样品在提取、净化后，往往样液体积过大、为了提高待测组分的浓度，常对样品提取液进行浓缩。常用的浓缩方法有常压浓缩和减压浓缩。1.常压浓缩 待测组分不易挥发，可用蒸发皿直接加热浓缩，也可用蒸馏装置等。2. 减压浓缩 适用对易挥发、热不稳定性组分的浓缩。 常用KD浓缩器，水浴加热并抽气减压，浓缩速度快，被测组分损失少。,单击返回目录,62,附录2：食品中666、DDT残留量的测定学会各种样品制备的方法：（1）水果、蔬菜（2）土壤（3）食用油,63,第四节 农药残留检测方法,经典检测技术快速检测技术,64,农药残留经典检测技术,气相色谱法GC气相色谱-质谱联用法GC-MS高效液相色谱法HPLC液相色谱-质谱联用法LC-MS,2017年11月29日星期三,65,样品分析方法,GC/FPD- 适合有机磷和有机硫农残化合物GC/ECD - 适合有机氯农残化合物GC/NPD - 适合有机氮和有机磷化合物HPLC - 适合氨基甲酸酯类化合物的分析,66,表5-1 食品中有机氯农药的最大残留限量/（mg/kg）,表5-2 食品中有机磷农药最大残留限量/（mg/kg）,68,胆碱酯酶抑制法测定有机磷农药残留量(本法参照GB/T 5009199-2003)研究最多且相对成熟的一种快速检测技术 快速现场检测方法： 农药速测卡法（农药残留试纸法） 农药速测片法 比色法,快速检测方法,69,1.酶抑制法原理,有机磷类(OPS)和氨基甲酸酯类农药对胆碱酯酶(AchE)的活性具有很强的抑制作用。向样品中添加一定量的乙酰(或丁酰)胆碱酯酶，如果样品中含有上述两大类农药，即会对酶的活性产生抑制作用。当向含有农药的样品中添加底物(碘化硫代乙酰胆碱)和显色剂(二硫代二硝基苯甲酸)时，酶由于丧失活性而不能催化底物分解并完成显色反应；相反，如果样品中不含农药，胆碱酯酶则能催化底物分解并完成显色反应。通过分光光度计于412nm波长下比色，能测出颜色变化造成的吸光度之差，再通过吸光度的变化计算出酶的抑制率。酶的抑制率越大，说明样品中残留农药的含量越高。,70,酶抑制法显色原理,水解,加酶,显色剂,未水解,显色剂,不显色,显色,无农药,有农药,71,试剂：1、磷酸盐缓冲溶液：3.2gKH2PO4和11.9gK2HPO4配成1000mL，PH8.0。2、显色剂：160mg二硫代二硝基苯甲酸(DTNB)和15.6mg碳酸钠，用20mL缓冲溶液溶解，4冰箱中保存。3、底物：取25.0mg碘化硫代乙酰胆碱，加3.0mL蒸馏水溶解，摇匀后4冰箱中保存备用，保存期不超过2周。4、胆碱酯酶溶液：称取0.040g丁酰胆碱酯酶(粉剂)或乙酰胆碱酯酶，加入2mL