食品中农药残留分析的样品前处理技术进展

1、收稿 :2001年 10月 , 收修改稿 :2002年 3月 3福建省自然科学基金重点项目 (B 0220001 33通讯联系人 e 2m ail :zbgong xm u . edu . cn食品中农药残留分析的样品前处理技术进展 3易军李云春弓振斌 33(厦门大学海洋与环境学院厦门 361005摘要 本文综述了近年来食品中农药残留分析的样品前处理技术 , 重点对超临界流体萃取法在食品 农药残留分析中的应用及其联用技术进行了评述 ; 同时对固相微萃取 、 微波辅助萃取和凝胶渗透色谱法进行 了总结 。 对食品中农药残留分析技术的发展方向进行了讨论 。关键词 农药残留分析食品超临界流体萃取法固相

2、微萃取凝胶渗透色谱微波辅助萃取 中图分类号 :O 65812; TQ 45011 文献标识码 :A 文章编号 :10052281X (2002 0620415210Progress on Sam ple Prepara tion Techn iquesfor Ana lysis of Pestic ide Residues i n Foodstuff s3Y i J un L i Y unchun Gong Z henbin33(Co llege of M arine &Environm en tal Sciences , X iam en U n iversity , X iam e

3、n 361005, Ch ina Abstract T he p rogress on sam p le p rep arati on techn iques fo r analysis of the p esticide residues in food 2stuffs w as review ed . T he app licati on s of the sup ercritical flu id ex tracti on (SFE , so lid 2p hase m icroex trac 2ti on (SPM E , m icrow ave aided ex tracti on

4、(M A E and gel p erm eati on ch rom atograp hy (GPC in analysis of p esticide residues in foodstuffs w ere described . Sp ecial atten ti on w as given to SFE techn ique and its hy 2p henati on w ith gas ch rom atograp hy (GC , h igh 2p erfo rm ance liqu id ch rom atograp hy (H PL C and gas ch rom at

5、ograp hy 2m ass sp ectrom etry (GC 2M S . T he trends of sam p le p rep arati on techn iques fo r analysis of p esticide residues in foodstuffs w ere also discu ssed .Key words p esticide residues ; foodstuffs ; sup ercritical flu id ex tracti on ; so lid 2p hase m icroex trac 2ti on ; gel p erm eat

6、i on ch rom atograp hy ; m icrow ave aided ex tracti on一 、引言复杂体系痕量组分的快速分离和准确测定是当 今分析化学家面临的重要而艰巨的任务 , 而其重要 研究内容之一是食品中残留的危及人身健康的痕量 农药成分分析 。 近十年来 , 随着样品萃取净化技术 (特别是无溶剂萃取技术 的迅速发展和现代分析仪 器分辨能力 、 分析速度与仪器自动化程度的大大提 高 , 农药残留的分离分析已成为分析化学领域中最 活跃的前沿课题之一 , 国内外学者在这方面做了许多工作 , 已经发表了一些综述和评论 1 5。食品中农药残留的分析通常需经过样品制备 、纯化

7、富集 、 分离检测和综合分析等步骤 。 而高效快速 的样品制备与前处理方法和检测技术已成为现代分 析化学研究的热点之一 6 10。 世界人口的迅速膨 胀 , 使人类对食品的需求日益增加 。 对此 , 除了努力 控制人口外 , 还必须提高单位面积的种植物产量 , 而 农药则是其中必不可少的手段之一 。 农药按其防治 对象可分为 11:杀虫剂 、 杀菌剂 、 除草剂 、 杀螨剂和 杀鼠剂等等 ; 按其化学结构可总分为 :无机类和有机第 14卷 第 6期 2002年 11月化学进展PRO GR ESS I N CH E M ISTR YV o l . 14N o. 6 N ov . , 2002类农

8、药 , 其中有机类包括有机磷类 、 有机氯类 、 氨基 甲酸酯类 、 拟除虫菊酯类和有机金属类农药等 。 由于 高残留 、 高毒性农药的环境污染和残留问题 , 引起了 世界各国的关注和重视 。 从 80年代起 , 我国对农药 品种进行了结构调整 :停止了高残留的有机氯农药 六六六 、 滴滴涕的生产 , 同时转向开发易降解 、 低残 留 、 高活性及选择性好的新农药 12。 食品中农药残 留的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 。 因存在农药的同系物 、 异构体 、 降 解产物或代谢产物的影响 , 且由于环境的迁移作用 , 通过根茎吸收 、 传导等途径 , 农药进入农作物组

9、织内 部 , 从而加大了检测的难度 。 近年来 , 新的分析方法 , 特别是多种类型农药的多残留分析方法 、 同种类农 药的多残留分析方法等都取得了可喜的进展 13, 14。 本文将对食品中农药残留分析的样品制备技 术 , 特别是近年来在农药残留分析领域中发展很快 的超临界流体萃取 (sup ercritical flu id ex tracti on , SFE 处理方法进行评述 , 同时对其他相关技术如固 相萃取 (so lid 2p hase ex tracti on , SPE 、 固相微萃取 (so lid 2p hase m icroex tracti on , SPM E 、 微

10、波辅助萃 取 (m icrow ave aided ex tracti on , M A E 、 凝胶渗透 色谱 (gel p erm eati on ch rom atograp hy , GPC 也进 行了总结 。二 、食品中农药残留分析的样品制备与前处理农药残留分析样品的预处理包括提取与净 化 15。提取是将样品中的农药溶解分离出来的操作 步骤 , 根据农药的性质 、 样品种类 、 实验条件 , 可选用 的常规提取方法有浸渍 2振荡法 、 索氏抽提法和超声 波提取法 , 后者具有设备简单 、 操作方便的优点 。 由 于某些样品组成复杂 , 提取后往往还需经过净化步 骤以达到待测物与干扰杂

11、质分离 。 吸附柱层析法是 最常用的净化方法之一 , 吸附柱一般为弗里罗硅土 柱 , 氧化铝柱以及活性炭柱 。传统经典的样品前处理方法如索氏提取 、 液液 萃取 , 由于进行多次重复操作往往需要花费大量时 间 , 同时涉及到使用可造成环境污染的大量有机溶 剂 , 而且由于被测物质的浓度越来越低 , 稳定性随时 空变化等因素 , 给分析检测带来了一定困难 。 因此急 需发展简单 、 快速 、 有效的样品制备与前处理方法 。 近年来 , 国内外学者都致力于这方面的研究 , 尤其是 发展出无 (或少 溶剂萃取技术 16 25如 :超临界流体 萃取 、 固相微萃取 、 微波辅助萃取 、 凝胶渗透色谱等

12、 方法 。 表 1列出几种应用于食品农药残留分析中具 代表性的前处理方法 , 表中同时还列出了各种方法 的分析对象及其缺点 。1超临界流体萃取法(1 SFE 及其在食品农残分析中的应用所谓超临界流体 (sup ercritical flu id , SCF 是指 处于临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 。 超临界流体萃取是指利用处于超临界状态的流 体为溶剂对样品中待测组分的萃取方法 。在选用 SCF 萃取剂时应考虑 :临界条件是否容 易达到 、 溶解能力的大小 、 萃取剂的毒性和腐蚀性对 装置是否有影响 、 价格等因素 。 最常用的

13、 SCF 为 CO 2, 它具有无毒 、 无臭 、 化学惰性 、 不污染样品 、 易 于提纯 、 超临界条件温和等特点 26, 是萃取热不稳 定的非极性物质的良好溶剂 。 但 CO 2属非极性溶 剂 , 在萃取极性化合物时具有一定的局限性 ; 实际应 用时 , 通过加入少量的改进剂如 N H 3、 M eO H 、 NO 2、 CC IF 3等极性化合物来改善萃取效果 。 此外 , 有文献 报道 27超临界水氧化是处理有害 、 难降解有机污染 物的一种经济有效的方法 。 这是由于有机污染物在 超临界水中均相氧化 , 使得其中的 C 、 H 转化为 CO 2、 H 2O , 而 C l 、 P

14、、 S 及金属元素转化成盐析出 , 从 而达到分离目的 。SFE 的流程由萃取与分离两过程组成 , 影响 SFE 效率的因素 28除了萃取剂的选择外 , 主要还 有 :1 萃取条件 , 包括压力 、 温度 、 萃取剂流量及萃 取时间等 ; 2 物料性质的影响 , 包括物料的粒度 、 样 品中的水分及萃取剂的极性等 ; 3 分离条件 , 包括 分离时的压力与温度的选择 。 下面分别对压力 、 温度 和改性剂对萃取与分离效果的影响进行总结 。 压力的影响 。 当流体处于超临界状态且温度 一定的条件下 , 密度的变化将引起溶质溶解度的同 步变化从而改变萃取的效果 。 因为萃取压力为密度 的重要参数之

15、一 , 可通过调压途径提高萃取效率 。 并 可根据待测组分在流体中的溶解度大小 , 使其先后 在不同的压力范围内被萃取 。 文献 29报道了超临 界流体 CO 2、 N 2O 在恒温下不同压力对流体密度的 影响 , 指出高温时随着压力的增加流体密度增加幅 度较大 。 因为此时 , 分子间平均自由程减小 , 溶质与 溶剂间亲合力增强 , 流体的溶剂化能力加强 , 萃取效 率提高 。表 1几种食品中农药残留分析的无 (或少 溶剂样品前处理方法前处理方法 原理 分析方法 分析对象 萃取相 优点 缺点超临界流体萃 取 (SFE 利用超临界流体高密度 、 粘度小 、 渗透力强等特点 , 能快速 、 高效

16、将被测物从样品基质中分离先通过升压 、 升温使其达到超临界状态 ,在 该 状 态 下 萃 取 样品 , 再通过减压 、 降温或吸附收集后分析对热不稳 定 、难挥发性的烃类 , 非极性 脂溶化合物CO 2, 水 , 乙烯 , 丙酮 , 乙烷等可 进 行 族 选 择 性 萃取 , 萃取物不会改变其原来的性质 , 萃取过程简单易于调节萃 取 装 置 较 昂 贵 , 不适于分析水样和 极性较强的物质固 相 微 萃 取 (SPM E 待测物在样品及萃取涂层间的分配平衡将萃取纤维暴露在样品或其顶空中萃取挥发 、 半挥 发性有机物具有选择吸附性涂层操作简单快速 , 价廉实 用 , 可 直 接 对 气体 ,

17、液体有机物萃 取 涂 层 易 磨 损 , 使用寿命有限固 相 萃 取 (SPE 吸附剂对待测组分与干扰杂质的吸附能力的差异在层析柱中加入一种或几种吸附剂 , 再加入测样本提取液 , 用淋洗液洗脱分离保留性质差别很大的化合物氟罗里硅 土 ,氧化铝 , 硅藻土等操作简单 , 适用面广 有机溶剂的使用量 较大 , 且不适于大批 量样品的前处理微波辅助萃取 (M A E 微波直接与待测物作用 , 微波的激活作用导致样品机体内不同成分的反应差异 , 使待测物与机体快速分离 , 并达到较高产率将样品置于用不吸收微波介质制成的密闭容器中 , 利用微波加热来促进萃取热不稳定的固体有机物甲 醇 , 乙 醇 ,丙

18、酮 , 二氯甲烷 , 苯等快速节能 、 节省溶剂 、污染小 、 可同时处理多种样品 , 设备简单廉价 , 适用面广不易自动化 , 缺 乏 与其他仪器在线连 机使用凝胶渗透色谱 (GPC 主要利用体积排除机理先 使 溶 剂 充 满 色 谱柱 , 再注入溶解在该溶剂中的溶质 , 最后仍用该溶剂淋洗脂类提取物 四氢呋喃 , 二氯甲烷 , 环己烷等凝胶渗透色谱柱使用寿命长类脂色谱带与农药 分馏重叠时需要附 加小型吸附柱纯化温度影响 。 温度对萃取效果的影响较为复杂 , 由于温度的变化将影响流体密度和待测物的蒸气压 的变化 。 在临界点附近低压范围区 , 升温虽使待测物 蒸气压略微升高 , 但由于流体密

19、度的急剧下降 , 导致 萃取剂溶剂化能力的减弱 。 相反 , 在高压范围区 , 升 高温度使待测组分蒸气压迅速增加 , 改善了萃取效 率 。文献 30报道由于萃取温度为影响被测物与活化 部分解吸动力学的主要因素 , 因此提高萃取温度 (200 350 可能比加入改性剂更有助于提高萃取 效率 。 但高温对萃取剂和样品的选择以及对设备的 要求更高 , 从经济角度来讲不适用 。改性剂的影响 。 选择良好的溶剂不仅有利于 提高待测物的溶解度 , 而且有利于提高分离的选择 性 。 Garcia 31用 CO 2为萃取剂制样分析新鲜蔬菜试 样时发现 , 不用改性剂时甲胺磷农药的回收率范围 仅为 45% 8

20、2%, 加入甲醇为改性剂则回收率提高 到 90% 114%。 常 用 的 改 性 剂 有 N H 3、 NO 2和 CC IF 3等 。 在使用改性剂的同时也会导致一些问 题 32的产生 :可能削弱萃取系统的捕获能力 , 可能 导致共萃取物的增加 , 会增加萃取毒性 , 可能干扰检 测 (如氯代溶剂会干扰 ECD 检测 等 。SFE 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 (见表 2 。 K rska 42用 SFE 萃取小麦粉中的 DON (de 2 oxyn ivaleno l , 萃取物经 SPE 硅胶捕集 , 离心后上 层液体用 H PL C

21、2DAD 测定 , DON 的回收率为 5310±312%。 L eho tay 等 44在样品中掺入多达 40种农 药 , 用 SFE 提取出土豆中 130种萃取物 , 并用 GC 2 ITM S 或 GC 2ECD 进行检测 。 王建华 49将样品与无 水硫酸镁混合 , 经 SFE 提取后用 GC 测定样品中百 菌清 、 艾氏剂 、 狄氏剂 、 异狄氏剂残留量 。 Stefan i 55根据不同的 SFE 操作条件 , 通过掺入适量农药强化 苹果基质 , 可同时检测出 92种农药残留 , 并得到较 好的回收率和重现性 。 此外如表 2所示 , 还报道了 SFE 技术辅以气相色谱

22、、 液相色谱和气 2质联用等检 测技术进行了家禽组织部分中残留的含氯农药检 测 33, 猪 肾 中 残 留 兽 药 的 检 测 34, 螃 蟹 内 脏 35、 鱼 36、 牛奶 39和土豆 44中残留 PCB s 的等分析内 容 。表 2 FE 在食品分析中的应用样品 待测组分 SCF P T(M Pa ( 检测方法 备注 参考文献家禽组织部分 含氯农药 CO 2681980GC 2ECD 脂肪共萃取 (提纯 33猪肾 兽药 CO 22甲醇 301275在线 SFE 2SFC 2M S 掺加待测物 34螃蟹肝胰脏 PCB s CO 2141560GC 2ECD GC 2M S 脂肪共萃取 ,

23、用在线的SFE 2H PL C 提纯35鱼 PCB s CO 23415100GC 2M S 需加干燥剂及碱性氧化铝 , 提纯 , 回收率 >95%36141560在线 SFE 2GC 2ECD 碱性铝土作为脂肪的吸收剂37火腿 , 香肠 亚硝胺 CO 26840GC 2化学发光检测器 需加抗氧化剂 ( 酸丙酯 , 酯类共萃取 , 示踪 ,回收率 >84%38牛奶 PCB s CO 2211647GC 2ECD , GC 2M S 冷冻干燥 , 用 SFC 萃取去除脂肪39蜂蜜 氟胺氰菊酯 CO 2131870H PL C 苯 2异丙醇为改性剂 , 回收率为 53% 94%40谷物

24、 有机氯 、 有机磷 、 有机氮农药 CO 23415 681940 80GC 2ECDGC 2H ECD掺加被测物 , 脂肪共萃取41谷物 DON CO 2311840H PL C 2DAD 回收率为 5310±312%42土豆 PCB , HCB 等 农药 CO 23260GC 2ITM SGC 2ECD多 数 农 药 萃 取 率 为90% 105%44大豆粉 有机锡 , 脂肪 CO 21050SFE SFC 2DAD UV 2V IS D PT 萃取率为 5915%,脂肪萃取率为 815%45南瓜种子 有机氯农药 CO 23840GC 2ECD 样品需干燥和提纯 46水果和蔬菜

25、 有机磷农药 CO 23050GC 2N PD 回收率为 82% 108%47蔬菜类 五氯硝基苯农药 CO 2201240GC 2M S 添 加 HM X , 回 收 率 为90%48甲胺磷 CO 23050GC 2FPD GC 2ECD 没有改性剂存在条件下回收率为 45% 82%,在甲醇为改性剂的条件下回收率达 到 90%114%31韭菜 有机氯农药 CO 22013 5017 15 30 GC 2ECD 加无水硫酸镁为分散剂和 吸 水 剂 , 回 收 率 >81%49大蒜 有机氯农药残留 CO 22012 4014 40 60 GC -ECD 萃取柱需加 Cu 或 A g 2NO

26、3以 去 除 有 机 硫 的干扰50蔬菜和水果 多 菌 灵 , 2, 42二 氯苯氧乙酸等农 药 CO 23355H PL C 2DAD 回收率为 90% 93%,2142D 回收率为 85%90%51814 化学进展 第 14卷续表 2样品 待测组分 SCF P T(M Pa ( 检测方法 备注 参考文献46种农药 CO 23260GC 2ITM S 39种农药的回收率 >80%,44种农药的回收率 >55%52多农药残留 CO 23550GC 2ITM S 53草莓 11种农药残留 CO 220 4425 75离线 GC 2ECD 掺加试样 , 回收率 >90%, 讨论了

27、水的影响54苹果 BHC 等 多 农 药 残留 CO 2181945GC 、 H PL C 92种组分被萃取 , 回收率为56% 117%55苹果 氨基甲酸酯类农药CO 223%甲醇 341150 70GC 2N PD 回收率为 88% 98%56苹果 杀螨剂 CO 22090L C 2UV 回收率大约为 60%57草药 有机氯农药 CO 22650GC 2ECD 平均回收率为 78% 121%58 (2 SFE 联用技术SFE 的一个特点是易与其它分析方法联用 。 M o rales 59先用 T enax TA 浓缩经 SCF 萃取过的挥 发化合物 , 然后用 HR GC 2M S 分析

28、, 通过改变 SFE 的实验参数 , 可得到从芳香物到不具芳香气味的一 系列挥发物 。 W ang 50利用 A gNO 3除去大蒜中的有 机硫后 , 采用离线的 SFE 2GC 2ECD 测定其中所有的 O CP s , 回 收 率 范 围 落 在 8510%至 11010%之 间 。 N erin 53也采用离线的 SFE 2GC 2ECD 的方法测定 含水量高的样品中的 11种农药 , 并讨论了水量的影 响 , 指出可通过冷冻干燥或使样品与无水硫酸钠混 合的两种途径来解决该问题 。 L eho tay 54采用不同 固相捕集萃取物 , 而后用有机物淋洗 , 最后利用 GC 2 ITM S

29、 分析测定了 56种不同农药 。 实验表明所有捕 集 溶剂对中都存在少量干扰测定的基体组分 , 检测 限依赖于捕集 溶剂对的选择 , 其中 OD S (octylde 2 cylsilane 捕集和丙酮淋洗得出的农药回收率最高 。 Carcia 31利用 SFE 商业化仪器和通过调整 SFE 条 件来分析新鲜蔬菜中甲胺磷农药 , 样品与无水硫酸 镁混合 , CO 2在 30M Pa 和 50的超临界状态下对 其进行萃取 , 以甲醇为静态改性剂 , 乙酸乙酯为收集 剂 , 最后用 GC 2ECD 和 GC 2FPD 检测萃取物 , 33个 样品中甲胺磷的回收率 >70%。 A nastas

30、siades 51采 用 SFE 方法萃取水果和蔬菜中多菌灵 、 2, 42二氯苯 氧乙酸等农药 , 无需提纯步骤 , 直接用 H PL C 2DAD 检测 。超临界流体色谱 (SFC 吸取了 GC 的高速 、 高 效和 H PL C 的选择性强 、 分离效率高等特点 , 适合 于分离难挥发及热不稳定的物质 。 SFC 尤为突出的 特点是可与大部分 GC 、 H PL C 的检测器相连 , 如可 与 ECD 、 FPD 、 N PD 、 U V 、 M S 等或与 FT I R 、 NM R 联用 。 许亚非 60评述了流通池 SFC 2FT I R 联用技术 的灵敏度 、 分辨率及其影响因素

31、 , 主要讨论了流通池 体积 、 长度 、 内径 、 流动相吸收及检测条件对联用效 果的影响 , 得出池体积为主要因素的结论 。 Young 和 Gam es 61, 62利用毛细管柱和填充柱 SFC 分离了 各种构型的镰菌毒枝菌素 。21固相微萃取法固相微萃取 (SPM E 是 80年代末由加拿大 W aterloo 大学 Paw liszyn 和 A rh tu rhe 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 。 SPM E 的原理是利用待测物在基体和萃取相间的非 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 (

32、GC 或 高 效液相色谱 (H PL C 联用以分离和测定待测组 分 。 SPM E 与 GC 联用适于分析挥发性有机物 , 通过 热解析使待测组分与萃取纤维分离 。 而对于难挥发 的有机物可利用 SPM E 与 H PL C 的联用技术 , 通过 溶剂解析的作用达到分离效果 。SPM E 的萃取模式可分为三种 :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 ; 顶空法 , 将石英纤维放置在样品顶空 中 , 主要用于挥发性固体或废水水样萃取 63; 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 。 9

33、14第 6期 易军等食品中农药残留分析的样品前处理技术进展表 3常用固定相及其萃取对象 固定相选择 极性 萃取对象聚二甲基硅氧烷 (PDM S 非极性 有机氯 、 有机磷 、 有机氮农药 ; 药 品和麻醉品 ; 挥发物 ; 卤化物聚丙烯酸酯 (PA 极性 有机氮农药 ; 脂肪酸 ; 酚类聚乙二醇 二乙烯基苯(CWA X DVB 极性 体液中乙醇在 SPM E 方法中 , 被测物质的萃取量取决于它 在样品基质和固定涂层中的分配平衡 。 分配系数越 大 , 萃取率越高 , 检出的浓度也就越佳 。 提高萃取率 的方法有 :1 依据样品情况 , 即被测物的挥发性与基 体亲和程度选择萃取方式以及固定相组

34、成 , 根据 “相 似相溶” 原理 , 对于不同极性的样品选取相应固定 相 。表 3为常用固定相及其萃取对象 64, 65。 2 增加 固定涂层厚度不仅可提高被测物质吸附量 , 而且不 同厚度萃取的对象也有所不同 , 小分子或挥发性物 质常采用厚的涂层 , 大分子或半挥发性化合物采用 薄的涂层 。 3 加入无机盐 , 调节溶液的离子强度 , 降 低极性有机物的溶解度 。 4 可通过调节溶液的 pH 值 , 防止某些待测物质离子化 。 5 对于强极性物质 , 可通过衍生化反应来降低待测物的极性 , 提高其挥 发性 , 增加其吸附到固定相的能力 63。Sen 66等人利用 SPM E 2GC 2T

35、 EA 联用方法半 定量分析熏火腿中的 NDBA 和 NDB z A 。 样品首先 经蒸馏分离 , 将聚丙烯酸酯包裹的石英纤维放置在 分离后的样品顶空中萃取 , GC 2T EA 方法检测 , 结 果用 GC 2M S 确认 。 Si m p lici o 等 67采用 SPM E 2GC 2 FPD 联用方法测定水果和果汁中有机磷农药 , 实验 表明对于水果及果汁基体中所有农药 , 该方法检测 限在 2L g kg 以下 。在 25L g kg 到 250L g kg 的浓 度范围内 , 果汁中每种农药残留的平均回收率在 7519%和 10216%之间 , 而水果中除了吡唑其它农 药平均回收

36、率在 70%和 99%之间 。 B atlle 等 68利用 乙醇和水的混合物来模拟食品的情况 , 进行了农药 残留分析的研究 , 提出了优化 SPM E 的系统方法 。 M estres 等 69发展并改进了 H S 2SPM E 方法 , 可以 同时分析酒类中的硫醇 、 硫醚和二硫化物 。 L igo r 等 70的实验结果表明 , SPM E 2GC 2F I D 联用方法可 以在 L g mL 和 ng mL 水平上分离并定性和定量地 检 测 食 品 中 的 薄 荷 醇 和 薄 荷 酮 。 Evan s 等 71用 SPM E 2GC 2M S 联用方法进行了酒类中 2, 4, 62三

37、氯 苯甲醚的分析 。 N atangelo 72用 SPM E 2GC 2M S 联用 方法测定果汁和酒中 4种农药残留量 , 方法线性范 围为 20p g mL 2000p g mL 。 Castro 73采用顶空 SPM E 萃取植物样品中硫丹 、 毒死蜱 、 林丹 , 用 GC 2 M S 定性 , GC 2ECD 定量 。 比较了聚二甲基硅氧烷 (PDM S 、 聚丙烯酸酯 (PA 两种固定相涂层萃取效 果 , 在实验浓度范围内 PDM S 萃取效果更好 , 几种 待测组分的检测限从 1p g mL 8p g mL 。 Co r 2 reia 74用 SPM E 2GC 2ECD 联用

38、方法测定酒中 9种 有机氯和 11种有机磷农药残留 , 并且讨论了纤维涂 层 、 萃取时间 、 萃取温度以及纤维暴露在样品中的时 间等因素对萃取效果的影响 。3. 固相萃取法固相萃取 (SPE 是一种相对较老的样品预处理 技术 , 由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而 来的 。 从 1978年美国 W aters 首先将一次性 SPE 商 品柱投放市场以来 , 据统计 , SPE 一直以每年 10%的增长率迅速发展 。 与传统的液液萃取法 (LL E 相 比 , SPE 具有待测组分的高回收率 , 更有效地将待 测组分与干扰组分分离 , 操作简单 、 省时 、 省力等优 点 75。 由于 S

39、PE 是一种柱色谱分离过程 , 分离机理 、 固定相和淋洗溶剂的选择等方面与高效液相色谱相 类似 , 目前用于 H PL C 的填料几乎均可用于 SPE 。 但 SPE 柱的填料粒径大于 H PL C 填料 , SPE 柱效会 远低于 H PL C 色谱柱 , 因此适于分离保留性质差别 很大的化合物 , 主要用于处理样品 。SPE 柱的种类有正相 SPE 柱 , 其填料主要为硅 胶 、 氧化铝 、 硅镁吸附剂等 ; 反相 SPE 柱 , 填料主要 为 C 18; 另外还有氰基键合相柱 (CN 以及离子交换 柱和吸附树脂柱 。 SPE 操作步骤包括柱预处理 、 加 样 、 洗去干扰组分和回收待测

40、组分 4个部分 。 其中加 到萃取柱上的样品量取决于萃取柱的尺寸 、 类型 、 待 测组分的保留性质以及待测组分与基质组分的浓度 等因素 。 SPE 的另一种分离情况是杂质被保留在柱 上 , 待测组分通过柱 。 样品被净化但不能富集待测组 分 , 也不能分离保留性质比待测组分更弱的杂质 , 即 净化不完全 。姜会书 76利用 SPE 净化样品 , 用 GC 测定了食 品中有机氯 、 有机磷农药残留量 、 蔬菜和水果中氨基 甲酸酯类农药以及蔬菜中拟除虫菊酯类农药残留 量 。 Pena 77用 LL E 提取 、 SPE 净化 、 GC 2M S 检测植 物中 7种苯脲除草剂 。 Rodrigue

41、z 78利用含有 3%甲 醇溶剂的甲酸 2甲酸铵缓冲液 (pH =3 分离 、 用 SPE 净化浓缩 、 毛细管电泳 2质谱测定水果蔬菜中的涕必 灵农药残留量 。 Rodriguez 79利用 SPE 与毛细管胶 束电动色谱 (M EKC 联用技术同时测定了水果和蔬24 化学进展 第 14卷菜中的 8种杀菌剂农药残留 , 加标回收率范围为 30% 105%。 D elgado 80用轻石油醚和二氯甲烷的 混合溶液提取 、 C 8的 SPE 柱净化富集 , 然后分别用 GC 2ECD 和 GC 2N PD 检测马铃薯中的氨基甲酸酯 类农药 。 J i m enez 81用 OD S 柱 2氟罗里

42、硅土柱双柱净 化 、 GC 2ED 和 GC 2N PD 测定酒中对硫磷等几种常 用农药 。 So leas 82用 SPE 萃取 015mL 的酒样后 , 直 接取 1L L 待测组分收集液注入 GC 2M S 分析测定 三氯杀螨醇 、 毒鼠磷等 17种农药残留 。4. 微波辅助萃取法微波辅助萃取 (M A E 是 1986年匈牙利学者 Ganzler 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 , 提出了一种新的少溶剂样品 前处理方法 。M A E 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

43、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 , 对后续测定的干扰较少 。 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 。M A E 的最佳参数除了萃取溶剂外 , 还包括了 萃取设备 、 萃取温度及时间 83的选择 。 在一般敞开 体系 , 溶剂沸点受大气压影响 。 而在密闭容器中 , 由 于内部压力可达到 1M Pa 以上 , 此时溶剂沸点比常 压下沸点高很多 , 热效率高 , 萃取效

44、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 , 且在该温度下待测物不分解 。 V i o ria 84的 实验结果表明 , 由于萃取回收率随时间的延长而增 长的幅度不大 , 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 。A kh tar 等 85先用 M A E 法从精饲料中萃取出 盐 霉素 , 而后用 H PL C 法测定其浓度 。 H umm ert 等 86用 M E 法萃取后用 G

45、C 2ECD 测定了海洋哺乳 动物脂肪组织中的有机氯化合物 , 经该方法与索氏 提取方法萃取的样品中类酯的含量相似 。陈猛等 87用 H PL C 分离及定量测定经微波萃取辣椒中的辣 椒素 , 结果表明 , 与常用的乙醇室温浸取法以及丙酮 45温浸法相比 , 该方法具有萃取产率高 , 速度快等 优点 。 V etter 88用 M E 萃取 、 GPC 净化 、 GC 2ECD 测 定海豹油脂和鳕鱼肝脏中的 PCB s 。 Pylyp i w 89用 M E 萃取 5种农作物中的 7种农药残留 , 并讨论了 微波萃取时间及温度因素对萃取结果的影响 , 同时 比 较 了 M E 萃 取 与 传

46、统 萃 取 方 法 的 回 收 率 。 N egeri 90比较了用索氏提取法 (SO X 、 加速溶剂萃 取 (A SE 和 M E 三种不同提取方法提取咖啡豆中 百菌清杀菌剂 。5. 凝胶渗透色谱凝 胶渗透色谱 (GPC 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 。 GPC 的最佳参数 25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 将讨论溶剂及载体对分离效率的影响 。载体是 GPC 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

47、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 。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 GPC 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

48、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 。GPC 是多农药残留分析中一种常用有效的提 纯方法 , 由于具有自动化程度高 、 较好的净化效率 、 以及较好的回收率 , 被广泛用于纯化含类酯的复杂 基 体 组 分 。 B alinova 24采 用 GPC 提 纯 步 骤 , 用 H PL C 检测了 5种 GC 无法检测的农药 (杀虫隆 、 氟 虫脲 、 四螨嗪 、 噻螨酮 、 除虫脲 , 方法灵敏度高 、 准确 度及精密度好 、 数据线性范围宽 (2 40ng , 能够 很好地分离共萃取基质 。 Sp ech t 采用 L uke 法和 GPC 相结合的多农

49、药残留分析方法 , 在食品和水果 的农药分析中研究了和微硅胶柱色谱法不同的许多 条件 91。文献 92给出了若干种农药及其代谢物的 洗脱数据 。 Tom sej 等 93用 GPC 和逆相 H PL C 法同 时检测了苹果中的各种苯甲酰脲杀虫剂 。 N unes 94用 GPC 提取净化了药用植物中的有机磷 、 有机氯及拟除虫菊酯类农药 , 其中有机氯 、 拟除虫菊酯类农药 还需用硅胶柱进一步的净化 。 净化后的样品分别用 GC 2ECD 、 GC 2N PD 检测 , 所有待测组分的回收率都 大于 86%。三 、 食品中农药残留前处理技术的发展前景 食品中农药的残留量一般在 10-6 10-

50、9(w w 或更低的水平 , 这就要求检测方法具有相当高的灵 敏度和选择性 。 现在 , 许多方法都用内标法代替外标 法 , 以提高方法的准确性和精密性 。 由于往往不清楚 食品受农药和环境污染的来源 , 加之农药大多有同 系物 、 异构体 、 轭和物 、 降解物和代谢物等 , 不同类农 药的物理化学性质又大不一样 , 待测组分越来越复 杂 , 这就大大增加了农药残留检测分析的难度 。 至今 还没有一种检测方法可以同时定量分析出所有农药 品种的残留量 。 因此 , 近年来食品中农药残留分析的 发展方向之一是由单一农药品种分析向多农药品种 分析发展 。 显然 , 发展高精密分析仪器及其在线联用

51、技术是其关键所在 。以往采用的传统索氏抽提法 、 液 2液相萃取法 、 共沸蒸馏法等样品制备方法 , 易引进误差又费时费 工 , 还造成污染 , 已基本被淘汰 。 近年来 , 发展了许多 快速样品制备方法 , 除了上面所述的超临界流体萃 取法 、 固相微萃取法 、 微波萃取法 、 凝胶渗透色谱法 、 固相萃取法 , 还有基质固相分散萃取法 (M SPD 、 加 速溶剂提取法 (A SE 等 。基质固相分散萃取技术是将样品吸附在比表面 达 500m 2g 的 C 8、 C 18键合相上 , 并利用极性不同的 溶剂进行洗脱 , 使提取比较彻底 。 M SPD 所需样品 量及溶剂量极少 , 特别适合

52、于单个和某一类化合物 的分离 。 Fernandez 95将此技术用于蔬菜和水果中 13种氨基甲酸酯类农药的液相色谱分析 。 C 8为分散 剂 , 用二氯甲烷 2乙腈混合液淋洗 , 所得平均回收率 为 64% 106%, 相对标准偏差为 5% 15%。 B las 2 co 96将此技术和液相色谱分析结合测定蔬菜和水 果中杀菌剂 。 V alenzuela 97用 C 8为 M SPD 分散剂 , 二氯甲烷为淋洗液提取净化柑橘类样品中的农药残 留 , H PL C 2U V 检测 。 样品添加回收率为 74% 84%, 相对标准偏差为 2% 4%。 To rres 98比较了 用 M SPD

53、和传统的液固分配两种净化方法对萃取 水果蔬菜中 13种杀菌剂及杀虫剂残留的效果 。 结果 表明 , 以 C 18为分散剂的 M SPD 净化效果较好 , 回收 率为 70% 105%。加 速 溶 剂 萃 取 (A SE 是 一 种 在 提 高 温 度(50 200 和压力 (1013 2016M Pa 的 条 件 下 , 用有机溶剂萃取固体或半固体样品的自动化方 法 99。其突出的优点是有机溶剂用量少 、 方法快速 、 待测组分回收率高 。 Chuang 100利用 A SE 萃取婴儿 食品和成人日常饮食中农药残留 , 再分别用 GC M S 、 酶联免疫反应 (EL ISA 两种方法测定待测

54、组 分 。 W enzel 101用此技术萃取植物中的六六六 、 DD T 残留 。因此 , 近年来食品中农药残留分析的另一发展 方向是向待测样品制备和前处理的微量化 、 自动化 、 无毒化 、 快速化和低成本方向发展 102, 103。参 考 文 献1V anderhoff G R , V anzoonen P 1J 1Ch rom atogr . , 1999, 843(122 :301 3222To rres C M , P ico Y , M anes J . J . Ch rom atogr . A , 1996, 754:301 3313Fodo r 2C so rba K . J

55、 . Ch rom atogr . A , 1992, 624:353 3674Careri M , M angia A . T rends in A nal . Chem . , 1996, 15 (10 :538 5495V alcarcel M , T ena M T . J . F resenius A nal . Chem . , 1997, 358:561 5736L eho tay S J . J . Ch rom atogr . A , 1997, 785:289 312 7T ekel J , H atrik S . J . Ch rom atogr . A , 1996,

56、754:397 4108Chen Z M , W ang Y H . J . Ch rom atogr . A , 1996, 754: 367 3959胡振元 (H u Z Y , 施梅儿 (Sh iM E . 化学世界 (Chem 2 istry W o rld , 1999, (11 :563 56710黄骏雄 (H uang J X . 化学进展 (P rogress in Chem istry , 1997, 9(2 :179 19111胡笑形 (H u X X . 农药 (Pesticide , 1998, 37(6 :7 1012张一宾 (Zhang Y B , 张怿 (Zhan

57、g Y . 农药 (Pesticide . 北京 :中国物资出版社 , 199713段 文 仲 (D uan W Z , 郝 冬 生 (H ao D S . 农 药 (Pesticide , 1998, 37(8 :20 2214庞国芳 (Pang G F , 曹彦忠 (Chao Y Z , 范春林 (Fang C L , 张进杰 (Zhang J J , 李学民 (L i X M . 现代商品检 验科技 (M odern Commo . Inspec . Sci . T ech . , 1998, 8 (1 :1 615农 业 部 农 药 检 定 所 . 农 药 残 留 量 实 用 检 测 方 法 手 册 (H andbook of P ractical Inspecti on M ethods of Pesticide R esidues , 第一卷 , 北京 :中国农业科技出版社