含硫蔬菜农药残留检测方法研究进展

1、作者简介洪萍(1979,男,学士,主管技师,主要从事化学。【综述】含硫蔬菜农药残留检测方法研究进展洪萍,应杏秋(浙江省杭州市萧山区疾病预防控制中心,杭州311201关键词含硫蔬菜;农药残留;检测方法;进展中图分类号X592文献标识码A文章编号10048685(201109235503含硫蔬菜是一类特殊的蔬菜,它大多属于百合科葱属,如葱、蒜、韭菜等。它的植株或种子含有大量和农药性质相似的含硫化合物,在日常的农药残留检测中易与农药一起提取出来而形成很高的背景干扰,通过一般的净化程序很难将其去除。如何有效的避免此类蔬菜中硫化物的干扰一度成为农残分析者的研究热点。通过近年来的研究总结,一般都通过特殊的

2、处理将硫化物等基质干扰截留在样品前处理阶段,或通过色谱条件的优化与使用特殊检测器来避免干扰。本文就样品前处理及仪器分析两部分对含硫蔬菜的农药残留检测做一综述。1样品前处理11钝化酶处理法硫化物在含硫蔬菜中并不是独立存在的,在未被损伤的植株内并未检测到硫化物,而是以蒜氨酸和蒜氨酸酶形式在细胞壁内独立存在1,一旦植株被碾碎破坏,两类物质在空气中接触而产生具有辛辣味的硫化物。其结构中含有共轭双键及SS键,与农药类似,具有很强的亲电性,因而易与农药一起提取出来且不易去除,在ECD(电子捕获检测器、FPD(火焰光度检测器、MS(质谱检测器等检测器上都产生很强的响应而干扰测定2。根据这一原理,很多学者提出

3、在样品未被破坏前,通过特殊处理先钝化蒜氨酸酶的活性,这样在后期的提取净化过程中就不会产生硫化物。目前此类处理主要有微波法、磷酸法、低温法、硫酸铜法等。111微波法Okihashi等3报道了这一方法,用GCECD 和GCFPD分析了洋葱中45种农药。近几年来,用微波法处理样品报道较多,姜俊等4认为在测定大葱中有机磷农药时,用功率为800W的微波炉于80%功率下30S就足以去除硫化物的干扰,25种有机磷加标回收率为852% 1196%;罗俊霞等5重点分析了不同微波时间对9种菊酯类农药的影响,研究表明在微波40S后有机硫化物的干扰明显减少,大于60S则回收率下降。而对于韭菜中的吡虫啉和啶虫脒等烟碱类

4、农药,陈黎6等发现微波210S都没明显变化。王建华7等综合考虑了含硫蔬菜中有机磷、有机氯和拟除虫菊酯类农药残留的微波处理效果,在0S 50S之间,农药的峰高无显著变化,60S后峰高减少,说明对不同种类农药微波功率和时间都有很大的影响。微波法相对简单,但从效果来看,只能减少硫化物对农药的影响,并不能完全消除。同时,农药的回收率受样品数量、状态、微波消解的功率及时间等因素影响较大,特别是检测有机磷和菊酯类农药,在实际工作中不易控制。112磷酸法磷酸法避免了微波消解存在的影响因素,使农药回收率高且稳定,相比较而言,磷酸法比微波法略优8,9。潘香玉等10选择磷酸处理检测有机氯和菊酯类农药,分析了磷酸处

5、理时样品状态对结果的影响,并对磷酸溶液浓度进行优化,23种农药的回收率都达到了80%以上。王祥云11等用该法处理,氮磷检测器(NPD检测葱中百菌清和三唑酮,背景干扰基本消除且回收率高。但磷酸是一种黏稠的,不挥发的中强酸,在230以上会脱水而形成焦磷酸,它的存在会对气相色谱仪的进样口和毛细管柱产生损伤,并影响进样重复性,所以一般学者较少考虑使用磷酸。笔者有用磷酸处理检测有机磷农药,发现不去除残留磷酸,对实验仪器及结果重复性都产生较大影响,即使是过固相萃取柱后亦很难去除。113低温法在测定一些对热、酸、碱等敏感农药时可考虑该法。黄志强等12首次报道测定荞头中13种有机磷农药残留。王连珠等13在测定

6、大葱中热不稳定农药辛硫磷时也利用该法,背景干扰较少。但低温冷冻状态对蒜氨酸酶的活性只有部分降低且此钝化过程是可逆的,一旦在提取处理过程中温度升高就失去了钝化的作用。而在实际操作中则很难控制温度的一致性,特别是在室温高的时候。从王连珠文献中可以看出其背景未完全去除,在多残留分析时可能会遇到麻烦。114硫酸铜法重金属离子(Cu2+可抑制酶的活性而避免硫化物产生。Hiramatsu14利用该法测定二嗪磷、乙拌磷农药取得较好效果,背景干扰小且回收率达85%以上。刘伊玲等15验证这一方法,去除硫化物的效果较好。该方法报道较少,对其它农药检测的方法适应性还未可知。12基于固相萃取原理处理法钝化酶处理只能用

7、于未被破坏的样品,对于已经碾碎或切碎烘干样品并不适用。固相萃取处理是通过对固相试剂、洗脱液的选择及洗脱时间的优化,使硫化物驻留在固相萃取柱内,而使农药充分洗脱。弗罗里硅土(Florisil吸附剂因为去除极性杂质效果好而被多数分析者使用2,16 21,同时辅助用活性炭或C18吸附色素,但在洗脱剂的选择和洗脱条件的优化上,要比一般固相萃取更加严格,洗脱剂的微小变化都会对净化效果和农药提取率产生巨大影响18。赵延胜等16利用EnviCarb柱和Florisil柱串联固相萃取方式对韭菜样品进行净化,并确定在Florisil柱净化时,以正己烷/乙酸乙酯(915ml洗脱能够实现较少的基质干扰并实现较高的目

8、标农药的回收率。苏建峰等2则在固相萃取的基础上进行了极性区间排列净化研究,在测定葱类蔬菜中二甲嘧菌胺和吡氟禾草灵残留量时,用Envi18柱和Florisil柱净化,并确定正己烷/乙酸乙酯(191时,两农药可达较高回收率且基质干扰少。孙艳艳等18和王菡等19直接用Florisil基质固相分散法来测定大蒜和生姜中有机氯农药,选择正己烷/乙酸乙酯(9110ml 洗脱,基质干扰最少,农药回收率可达80%以上。以上不同文献给出了不同农药检测的洗脱剂优化选择,但在日常工作中还是较难控制,尤其是在检测有机磷类农药时,因为其结构相似而很难通过洗脱方法将其去除。1979年Suzuki提出利用涂敷以AgNO3Fl

9、orisil柱净化测定多种食品中的有机氯杀虫剂和邻苯二甲酸酯类农药残留22,其原理是AgNO3和Florisil协同作用去除含硫化合物及其它极性化合物,通过GCECD检测,取得满意效果。受此启发,Wang等23利用超临界流体萃取(SFE,涂敷AgNO3的Florisil柱净化检测有机氯农药,去除干扰明显,回收率大于85%。张智超等24则用涂敷以AgNO3的碱性氧化铝为分散剂做基质固相分散法提取测定二甲戊乐灵,亦得到较好效果。因为AgNO3极性较强,对于相对稳定农药(如有机氯等效果较好,但对于有机磷或菊酯类农药会产生吸附分解而无法测定。13其它处理法除了钝化酶处理或通过固相萃取处理外,也有选择经

10、典的浓硫酸磺化法25和高锰酸钾硫酸处理法26,利用正己烷在酸性条件下,通过高锰酸钾的氧化作用,使硫化物氧化成极性更强的醇、酸或砜类而溶于水相,农药溶于正己烷相而分离。硫酸具有强氧化性,因此此类处理只适合性质相对稳定农药如有机氯等。梅文泉等27提出了加热处理法,利用含硫化合物具有挥发的特性,在加热状态下用氮气吹,使硫化物挥发而降低背景干扰。选择80水浴加热同时氮气吹3min测定韭菜中7种有机磷农药。该法操作相对简便,适合不同状态下的样品,处理后空白背景有一定存在,不干扰7种有机磷农药测定。如果目标农药出峰在甲胺磷和甲拌磷之间,则因为高背景而无法检测。同时,因为该法的特殊性,对于热不稳定农药和易挥

11、发农药不能检测。对于其它种类农药(如有机氯、菊酯类等的效果需要进一步探讨。2仪器分析通过特殊前处理可以去除部分干扰,但总的来说效果还未达到理想状态,同时前处理步骤的增多及酸碱性试剂的引入使农药回收率产生较大影响。因此,有分析者提出通过优化色谱条件或选用特殊检测器避免硫化物的干扰。21色谱条件优化应兴华等28在测定韭菜中13种有机磷农药时,样品提取不需要通过特殊处理,优化选择进样口压力和程序升温速率,提出13种有机磷农药与韭菜基质在进样口压力和程序升温速率分别为689kPa和5/min条件下能获得有效分离。此方法在快速检测时较为实用,但因为未净化,基体杂质多,需要经常对仪器及毛细管柱进行维护,否

12、则目标农药检测重复性差。同时该法仅适用于对硫磷有选择响应的FPD检测器,如选择MS或ECD,该方法并不适用。22特殊检测器在气相色谱检测农药残留最多使用的是选择性检测器。脉冲硫磷检测器(PFPD作为FPD的改进型在测定含硫蔬菜农药残留时,减少杂质干扰也有一定优势。Eiji等29检测洋葱和大葱中有机磷农药时,PSA萃取净化后,选用PFPD检测可有效去除复杂基质干扰。近几年,因为质谱检测器能够检测多种类农药而使用增多,但不可避免带来干扰的问题。张伟国等30采用自动质谱退卷积定性系统(GCMS/AMDIS对有机磷、有机氯和氨基甲酸酯类农药进行确认,表明AMDIS可有效解决基体干扰问题。马晓东等31运

13、用质谱离子存储技术(GCMS/SIS建立大蒜中41种农药的特征离子,在实际操作中与同一保留时间的空白样本质谱图比较,选出各个农药的特征离子而消除干扰。闫实等32运用相同方法去除空白中干扰离子,用选择离子(GCMS/SIM检测韭菜中多种农药残留,样品不需要特殊处理。佟玲等33则采用串联质谱(GCMS/MS,GPC净化分析50种农药,选用二级质谱的高选择性排除干扰。其它也有使用负化学离子源质谱法(GCMS/NCI等34检测。这些技术的运用在去除干扰,农药的定性确认方面有一定的优势,但并不适合定量分析。除一些日常检测通用检测器外,也有选择一些特殊检测器。Stan等35利用原子发射光谱检测器(GCAE

14、D检测食品中的农药残留,其原理是样品进入检测器后被原子化,然后被激发至高能态,再跃迁回到低能态,发射出原子光谱。根据这些发射光谱线的波长和强度即可对待测物进行定性和定量分析。AED是高选择性、高灵敏度的元素选择性检测器,不易受大量有机样品本底的干扰,因此,去除复杂基质干扰效果好。Cook等36选择电导检测器(GCELCD检测农药,其原理是在反应器上将要分析的元素转变为离子物质,然后这些离子物质通过一个电导率池,在电导率溶剂中被离子化,测量其电导率的改变。由于ELCD对于元素特定检测的配置,使基质干扰峰减少,其样品处理不需要进一步净化。AED和ELCD 对消除本底干扰有一定优势,但由于价格和使用

15、普遍性的原因,在国内还未成为常态。3结语含硫蔬菜因为其结构的特殊性,在日常的农药残留检测中给分析者造成了很大的麻烦,同时也给我们提出了更高的要求和挑战。通过近几年的研究,针对不同种类的农药提出了不同的特殊前处理方法:对于相对性质稳定的有机氯农药,可以选择的方法更广一些,选用一些强氧化剂或强酸碱类试剂来净化效果较好,但这类试剂的引入势必会对检测仪器造成损伤,在净化之后如何去除酸碱类试剂残留而又保证结果的准确性,是我们面临的又一个问题;而对于有机磷、菊酯类农药,因为其结构的敏感性,在前处理方面要慎重的多,这方面的研究也较多,总的来说微波法和磷酸法是不错的选择,同时结合固相小柱去除其它极性杂质,效果

16、较好;如样品已经碾碎破坏,以上方法都不适用,还是使用传统固相萃取法,但洗脱试剂和洗脱时间要精密控制,否则不能去除干扰。通过色谱条件的优化、使用GCMS和GCMS/MS等也可去除干扰,将特殊前处理与其结合使用可达到更好的效果。现在也使用一些特殊检测器,AED和ELCD去除复杂基体干扰效果好,在美国一些州已作为农药筛查检测的手段,在国内还未普遍使用。综上所述,将特殊前处理手段结合高选择性、高精密度的检测仪器的使用,是我们今后的发展方向。参考文献1Stool A,Seebeck EThe enzymatic decompostion of alliinase and thepropertres of

17、 alliinaseJHelt Chem Acta,1949,32:1972052苏建峰,钟茂生,张光军,等固相萃取气相色谱质谱联用测定葱属蔬菜中二甲嘧菌胺和吡氟禾草灵残留量J应用化学, 2010,27(5:5905933Okihashi M,Obana H,Hori S,et alDetermination of pesticide residuesin onion,using a microwave ovenJFood Hygienic Society,1996,37(1:43474姜俊,李安,李海燕,等大葱中25种有机磷农药多残留的微波净化气相色谱测定J色谱,2007,25(3:3953

18、985罗俊霞,符建伟,崔洁,等不同的微波处理时间对蒜薹中9种农药残留测定的影响J陕西农业科学,2008,54(5:2123,266陈黎,王金芳,杜鹏,等韭菜中吡虫啉和啶虫脒残留的微波处理逆固相分散法净化及液相色谱检测J分析化学,2008,36(10:136413687王建华,张艺兵,汤志旭,等微波处理气相色谱法测定含硫蔬菜中的多类农药残留J分析测试学报,2005,24(1:1001028张君,马莲菊葱蒜类蔬菜多残留测定高背景干扰问题的研究J沈阳师范大学学报,2007,25(2:2242289纪淑娟,刘长江,佐藤元昭,等用气质联用技术检测葱、蒜、韭菜中多种农药残留量时试样预处理方法J理化检验化学

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20、terfering substances in wasabi in pesti-cide residue analysisJBulletin of the Yamaguchi Agricultural Ex-periment Station,1987,39:9510015刘伊玲,逯忠斌,徐威农药残留分析中含油脂及硫化物样品的净化方法J农药科学与管理,2000,21(1:172016赵延胜,董英,张峰,等复杂基质韭菜中有机磷农药残留检测技术研究J现代科学仪器,2009,26(3:525417冯楠,李淑娟,蔡会霞,等固相萃取气相色谱法测定葱中啶虫脒的残留量J农药,2008,47(10:759761

21、18孙艳艳,王菡,陈晓辉,等基质固相分散法测定大蒜中11种有机氯农药残留J现代科学仪器,2009,26(3:555719王菡,孙艳艳,朱子健,等基质固相分散法测定生姜中11种有机氯农药J现代科学仪器,2010,1:737620晋玉霞,白红进,刘文杰,等毛细管气相色谱法测定韭菜中拟除虫菊酯类农药多残留J中国卫生检验杂志,2007,17(5:777778,80421曹艳平,解力,杨剑影气相色谱质谱法测定韭菜中2,4D丁酯J2006,27(1:333522Suzuki T,Ishikawa K,Sato N,et alDetermination of chlorinatedpesticide res

22、idues in foodsIISimultaneous analysis of chlorinatedpesticide and phthalate ester residues by using AgNO3coated Flori-sil column chromatography for cleanup of various samplesJJ AssocOff Anal Chem,1979,62(3:68969423Wang JH,Xu Q,Jiao KSupercritical fluid extraction and offlinecleanup for the analysis

23、of organochlorine pesticide residues in gar-licJJ Chromatogr A,1998,818(1:13814324张智超,曾敏,李朝阳,等以涂敷硝酸银的碱性氧化铝为分散剂的基质固相分散法测定大蒜中二甲戊灵残留J农药学学报, 2005,7(3:26426825高志杰气相色谱法测定韭菜中五氯硝基苯残留研究J中国卫生检验杂志,2008,18(4:63563626Suzuki T,Ishikawa K,Sato N,et alDetermination of chlorinatedpesticide residues in foodsIIPotassi

24、um permanganate oxidation forcleanup of some vegetable extractsJJ Assoc Off Anal Chem, 1979,62(3:68768827梅文泉,黎其万,黄司思,等加热处理气相色谱法测定韭菜中有机磷农药残留量J分析试验室,2006,25(8:424428应兴华,徐霞,胡敏骏,等毛细管气相色谱法测定韭菜中13种有机磷农药残留的研究J分析测试学报,2009,28(10:1185118829Eiji U,Harumi O,Isao S,et alDetermination of OrganophosphorusPesticide Residues in Onion and Welsh Onion by Gas Chr