果蔬农药残留快速检测技术研究进展

1、C EREALS AND OILS PROCESSING农产品工程·技术 2009年第期果蔬农药残留快速检测技术研究进展蔡晓霞张再隆梁世强穆筱梅（仲恺农业工程学院化学与化工学院）【摘要】农残速测技术主要有分析化学检测技术、生化检测技术和生物检测技术等。本文概述了国内外水果蔬菜农药残留快速检测技术的研究进展和应用状况，探讨了近年发展起来的一些农药残留速测新技术。通过各种方法的对比分析总结出目前农药残留分析研究的发展方向，这些将给果蔬农药残留分析带来很大的进步，并使残留分析逐步趋于快捷、精确、标准。【关键词】农药残留；检测技术；果蔬；快速测定中图分类号：TS 2075文献标识码：A文章编

2、号：1673-7199(2009 11-0105-05近年来，水果、蔬菜等农作物农药残留超标导致的中毒事件时有发生，如何解决农药残留造成的餐桌污染，已引起国内外的普遍关注。为此，各国政府制定了数量越来越多、要求日益严格的农残限量标准。例如，欧盟对于进口水果提出有最高残留限量要求的农药为124种，美国对农产品提出有最高残留限量要求的农药达300余种，其目的都在于最大限度控制滥用农药，维护本国人民的利益。因此，研究农药残留的快速检测技术，在水果蔬菜上市之前对其农药残留进行大量的快速抽检，施行市场准入机制，不仅关系到人民群众的身体健康，对增加农产品出口、提高农民收入以及农业的可持续发展都有着极其重要

3、的意义。本文主要对农药残留分析样品速测新技术的应用及发展进展作综述。1农药残留检测技术的现状11国外农药残留检测技术的现状由于农药品种越来越多，为提高农药的检测速度，降低检测成本，多残留分析已成为食品中农药残留分析技术的主流。主要有气相色谱与质谱联用技术、液相色谱与质谱联用技术、毛细管电泳与质谱联用以及气相、液相色谱与多级质谱联用技术等。最有代表性的有美国FDA 的方法（可检测360多种农药），德国DFG 的方法（可检测325多种农药）、S19方法（可检测220种农药），荷兰卫生部的方法（可检测200多种农药），加拿大的方法（可检测251多种农药）和日本厚生劳动省通知或告示法（可检测400多种

4、农药）。各国都通过法律手段明确执法主体和各职能部门的职责，以及相关监管程序和方法。例如欧盟理事会9623EC 指令就规定了各种动物性产品必须监控残留的物质，抽样和检测的操作程序，抽样的频率和水平，以及发现违规后的追踪调查和处理措施。澳大利亚制定了专门的国家残留监测管理法1992和国家残留监控（国税进口税）征收法1998。12国内农药残留检测技术的现状我国农残分析检测从20世纪70年末期开始进入以气相色谱、液相色谱为主的阶段。但与国外先进农药残留检测技术相比，我国农药残留检测技术主要存在以下3个方面的不足（以GB T 系列标准为例）：（1）残留检测方法覆盖面窄，检测速度慢。我国于2003年、20

5、05年和2006年分别颁布了食品中有机磷农药残留的测定方法（20种），水果和蔬菜中446种农药多残留测定方法气相色谱质谱和液相色谱串联质谱法，水果和蔬菜中405种农药及相关化学品的残留量的测定液相色谱法串联质谱法。这是我国目前农药残留检测标准方法中涵盖农药种类最多的几种方法。另外，国家标准和行业标准中农药种类交叉还很多，与我国目前登记使用的622个有效成分，23000多种EREALS AND OILS PROCESSING技术·农产品工程 200年第期农药相差甚远。（2）仪器方法未能及时更新，检测技术与国际、国内限量不配套。当前国际农药残留检测方法普遍使用毛细管柱分离技术，而我国现有

6、的许多检测方法标准仍然使用填充柱分离技术，分离效果差，检测限达不到最新的限量要求，有些检测标准方法检出限高出最高残留限量12个数量级，已无法适应工作要求。农药检测用选择性检测器（ECD 、FPD 等），单纯用保留时间定性，容易受到其他农药和基质干扰，另外，一些农药也无法用选择性检测器检测。（3）样品前处理技术落后。使用传统自装的层析柱或使用大量试剂的液液分配净化，试剂用量大（达到100mL 以上），时间长，成本高。（4）采样技术规范和检测体系不完善，没有检测质量控制手段，无法保证检测结果的准确可靠。我国的农残检测结果有时得不到国际认可，一个很重要的原因是我国的采样技术规范和质量保证及控制体系没

7、有得到国际的认可，影响了我国农产品的国际竞争力。2常见快速检测方法根据检测原理不同，农药残留速测技术研究较多的有仪器分析法、免疫分析法、生物传感器法、酶抑制法、发光菌检测法等。21仪器分析法211毛细管超临界流体色谱法（CSFC ）Klesper 等人于1962年首先提出SFC ，但在20世纪80年代才迅猛发展。超临界流体色谱法综合利用了GC 和HPLC 的优点，克服了它们各自的缺点，是一种强有力的分离和检测手段。目前，SFC 中最常用的检测器为紫外检测器和氢焰离子化检测器。如何分析极性物质，仍是超临界流体色谱今后深入研究的方向。212毛细管电泳法（CE ）毛细管电泳分析技术是将毛细管柱两端施

8、加直流高压电场，在电场的作用下待测物离子和分子有序迁移，达到高效分离。该技术操作简单、灵活性大，适用于那些难以用液相色谱分离的离子和中性化合物，分离效率可达数百万理论塔板数，分离参数易调节。且所需样品量极少，为皮升至纳升量级，应用前景非常广阔。由于CE 具有分离效率高、快速、样品用量少等特点，近年来得到了迅速发展。213薄层酶抑制技术（TLCEI）该技术结合了薄层分析和酶抑制技术的优点，灵敏度高，适应性广。对某些用化学显色法检不出或不易检出的农药也可检出，是一种很有发展前途而又实用的残留量测定技术。214直接光谱分析近红外衰减全反射光谱和表面增强拉曼光谱使光谱分析的灵敏度提高102107倍，快

9、速、直接的光谱技术只需要微量的样品，具有很大的应用潜力。一系列的激光光谱技术（如激光拉曼光谱等）使光谱分析的灵敏度几乎达到一个分子或原子的水平，这将为开发高灵敏度检测器提供技术基础。目前，高灵敏度的激光光谱技术还有待于进一步的研究和开发才能进入推广应用阶段。胡淑芬等人探讨了运用激光图像技术来检测水果表面农药残留的方法，试验研究表明，用激光图像技术检测水果表面是否存在农药残留是可行的。215分光光度法分光光度法利用二氯化钯和甲胺磷在中性和微酸性溶液中快速反应生成黄褐色络合物，借此进行比色，测其消光值。用此法可以快速检测果蔬中的有机磷残留，操作简便，测试时间短，可以满足定量分析的要求。216加压毛

10、细管电泳色谱分析技术（PCEC ）在毛细管电泳分析技术和高效液相色谱分析技术基础上，近年发展起来的一种新型微分离分析技术。它整合了毛细管电泳与高效毛细管液相色谱的优点，通过对填充有微细颗粒HPLC 填料的毛细管电泳色谱柱两端施加直流高压电场，大大提高了样品分离能力，代表了分析科学的高效微分离的趋势，尤其适用于复杂生物和化学体系的研究。217气相色谱法（GC ）、高效液相色谱法（HPLC ）及色谱质谱（MS ）联用气相色谱法是一种经典的分析方法。它具有操作简单、分析速度块、分离效率高、灵敏度高以及应用范围广等特点。目前70的农药残留检测采用气相色谱法。使用气相色谱法，多种农药可以一次进样，完全分

11、离、定性和定量测定，再配置高性能的检测器，使分析速度更快，结果更准确可靠。但沸点太高的物质或热稳定性差的物质都难以应用气相色谱法进行分析。Katan Patel 用RHGCFPD成功检测了桃子、甜椒、葡萄里37种有机磷残留。高效液相色谱分析技术现在使用范围很广泛。它可以分离检测沸点高、热稳定性差、极性强、分子量大的农药残留，尤其适用于不易气化或受热易分解的C EREALS AND OILS PROCESSING农产品工程·技术 2009年第期农药残留检测。常用检测器为紫外吸收和荧光检测器，目前二极管阵列检测器的发展大大推动了高效液相色谱法在农药残留检测上的应用。色谱质谱联用技术既发挥

12、了色谱法的高分离能力，又发挥了质谱法的高鉴别能力。适用于多组分混合物中未知组分的定性鉴定。新进展主要在毛细管气相色谱与离子阱质谱，串联质谱联机，进一步提高了灵敏性和特异性，可达到同时定性、定量检测的目的，多用于农药代谢物、降解物的检测和多残留检测。Lu-cija ZupancicKralj用大体积进样GCMS法测定果蔬中124种农残。Thanh Dong Nguyen 等人用GC MS 测定稻谷中203种农药残留，检测限是0002005mgkg 。黄惠玲建立了GCMSSM 与大体积进样技术结合测定蔬菜、水果中包括有机磷类、氨基甲酸酯类、有机氯类、菊酯类在内的17种农药的方法。李云飞用气相色谱质

13、谱联用仪以选择离子检测方式对果蔬类农产品中含有机氯、有机磷、氨基甲酸酯及拟除虫菊酯类4类12种农药的残留量进行定性和定量分析，通过优化色谱条件，缩短分析周期，利用保留时间和特征离子进行定性坚定，使得结果更可靠。叶丽等人采用配有FPD 检测器的气相色谱仪测定茶叶中多种有机磷的农药残留量，方法准确快速、重现性、回收率好，符合实际工作需要。许泓采用毛细管气相色谱质谱法对果蔬中107种残留农药检测进行了系统研究，也可用于GC 法检验单个或少量几种农药呈阳性时进行定性确证分析。岳天宇采用毛细管气相色谱、质谱法对果蔬中35种残留农药检测进行了系统研究，对比了不同提取剂对检测结果的影响，方法具有同时进行快速

14、筛选和准确确证能力。现在HPLC MS 也已经用于不易挥发及热不稳定有机化合物的分析，是农药残留定性、定量分析的有效手段。一种内喷式和粒子流式接口技术将液相色谱与质谱联接起来，成功地用于分析热不稳定、分子量大、难以用气相色谱分析的化合物，具有检测灵敏度高、选择性好、定性定量可同时进行、结果准确可靠等优点。Jian Pan 等人用超声溶剂提取（USE ）液质联用（LCMSMS）一步可测6种农残，方便、耗时短、回收率高达83。Alfonso Di Muccio 等人用SPELCMS同时检测4种杀虫剂，相对标准偏差低于10，此方法快速、易操作。22免疫分析法（IA ）免疫分析法是将抗体抗原反应与现代

15、测试手段相结合的痕量分析法。它集测定的高灵敏度和免疫反应的特异性于一体，在某些重要生物活性物质的痕量检测方面取得了成功。免疫分析法具有操作简单、快速、灵敏度高、特异性强、检测费用低等优点，是一些剧毒农药初筛测定的好方法，适合现场筛选，开发成试剂盒，可广泛用于现场和大量样品的快速检测。221酶免疫法（EIA ）酶免疫法是用酶标记抗原、半抗原或抗体而建立的方法。具有特异性强、灵敏度高、方便快速、分析容量大、分析成本低、安全可靠等优点。不足之处，如开发需要投入较多的资金和时间，抗体制备难度高，对试剂的选择性高，很难同时检测多种成分，对结构类似的化合物有一定的交叉反应等。目前EIA 的研究十分活跃，可

16、用EIA 分析的农药有60种左右，其中除草剂和杀虫剂较多，杀菌剂较少。并且在不断改进EIA 的使用技术，如：由多抗转向单抗、纯化抗体和抗原、改进抗体的载体和反应环境，以及定量方式等方面。222放射免疫法（RIA ）放射免疫法是将抗血清与待测农药在试管中培养一定时间后，加入同位素标记的待测农药，该同位素标记农药和待测农药与抗体发生竞争反应，采用适宜的方法将被抗体结合的和未被抗体结合的标记农药分离，未被抗体结合的放射性标记农药留在溶液中。223荧光免疫法（FIA ）荧光免疫法是将抗血清、待测农药、荧光标记待测农药混合在聚苯乙烯管中经培育后加入球蛋白和分子量6000的聚乙二醇，使与之结合的待测农药和

17、光标记农药留在上清液中。当抗血清与荧光标记农药的量一定时，含待测农药多的试管中，抗体结合的荧光标记农药少，上清液中游离的荧光标记农药就多即待测物含量与游离的荧光标记物含量成正比，测定上清液的荧光强度，即算出待测物含量。224流动注射免疫分析法（FllA ）流动注射免疫分析法是农药残留分析中较为先进的技术。它是由免疫分析流动分析系统相结合而形成的，农药抗体固定在可更换的膜上。此法的不足之处是变异系数大，采用一次性膜，抗体和酶标记的半抗原使用量大，一次只能检测一个样品，但它仍是农药残留检测的有效方法。23生物传感器（Biosensor ）生物传感器是将传感技术与农药免疫技术相结合而建立起来的，是免

18、疫分析技术的一种延伸或分支，EREALS AND OILS PROCESSING技术·农产品工程 200年第期也是目前农药残留分析技术的研究热点，在测定方法多样化、提高测量灵敏度、缩短反应时间、提高仪器自动化程度和适应现场检测能力等方面已取得了长足进步。但也存在一些问题：分析结果的稳定性、重现性和使用寿命。魏福祥将活化好的硝酸纤维素膜浸入到乙酰胆碱酯酶、戊二醛、牛血清白蛋白的混合液中，采用共价交联法制备出酶片，制备出安培型生物传感器。徐磊等人通过将乙酰胆碱酯酶用戊二醛交联法固定在光寻址电位式传感器的H 敏Si 4N 3膜上，利用H 敏Si 4N 3膜检测产生的乙酸量来确定有机磷农药的

19、浓度。在利用乙酰胆碱酯酶生物传感器检测农药时，固化酶的活性受抑制是一大缺点。因此，重复利用传感器就要恢复酶的活性。目前的研究是利用肟对酶进行活化。生物传感器应用于农药残留分析极具意义，如果能够进一步解决生物物质的有效性和重复性等一些技术上的问题，它将与传统的分析方法共存，以单一方法或者作为补充方法对相应的农药残留进行更快速的检测。24酶抑制法酶抑制法依据其特异性抑制昆虫中枢和周围神经系统中乙酰胆碱酯酶的活性，破坏神经的正常传导，使昆虫中毒致死的毒理学原理，将乙酰胆碱酯酶与样品反应，根据乙酰胆碱酯酶活性受抑制程度，检测样品中有机磷和氨基甲酸酯类农药含量。乙酰胆碱酯酶对有机磷农药较敏感，测定的灵敏

20、度高，选择性强。刘畅以猪血、鸡血、鸭血、鸡肝为试验材料提取胆碱酯酶，并进行了胆碱酯酶对常见农药的敏感性试验，表明鸭血清BCHE 酶含量丰富，可作为果蔬农药残留快速检测用酶。金盛烨基于已建立的酶抑制荧光探针流动注射分析法，通过对6种蔬菜和水果样品加标呋喃丹农药的试验，对其农药残留进行了检测，考察了该法在实际应用中的可靠性。董盛月等人对现行现场残留农药测定方法的仪器精密度、噪声以及检出限进行了分析，并对所选10种标准农药的最小检出浓度进行了测定，同时还探讨了时间和温度对测定结果的影响。邹德洪对南昌市2005年6月2006年8月的蔬菜采用酶抑制显色化学动力学方法进行了检测，并对此方法的优缺点进行了讨

21、论。酶抑制法对现场检测成效显著、操作简便、易行、成本低、前期投入少，但只能对有机磷和氨基甲酸酯类农药进行测定，检测精度低，只能给出定性和半定量结果，用于大批量样品检测时的初期筛选。利用酶抑制法比色原理生产的各种速测卡、速测仪正逐步进入果蔬生产基地、农贸市场、超市及监督部门，成为我国农药残留快速测定的主流技术。赵建庄用自行研制的便携式农药残留速测仪，对果蔬中农药残留毒性进行快速检测，可以直接显示有机磷和氨基甲酸酯类农药对乙酰胆碱酯酶的抑制率，确定农药残留毒性水平。25速测灵法速测灵法的原理是利用具有强催化作用的金属离子催化剂，使各类有机磷农药在催化作用下水解为磷酸和醇，水解产物与显色剂反应。主要

22、针对的是甲胺磷、对硫磷等较高毒性的有机磷农药残留的定性检测。操作简便、价廉、检测速度快，但是容易受到植物组织液、叶绿体干扰，故只能用于检测叶片、果品表面的农药残留。26生物检测技术261发光菌检测法农药与细菌作用后可影响细菌的发光程度，通过细菌发光情况，可测出农药残留量。发光菌被激活后，其发光强度会随时间的变化而变化，实际操作时，须选择发光变化率较小的时刻来测试。此法只对少数药剂有反应，无法辨别残留农药的种类、准确性较低。262敏感家蝇检测法敏感家蝇对杀虫剂具有敏感性，记录家蝇存活情况，可知农药残留情况。可用于农药施用量的制定和果树上市前的自检，其局限性为需要繁殖大量的敏感性家蝇，前期准备工作

23、比较复杂。3农药残留快速检测技术的发展方向（1）前处理工作正朝省时、省力、低成本、减少溶剂消耗、降低环境污染、系统化、规范化、微型化和自动化方向发展；各种在线联用技术可避免样品转移损失，减少各种人为偶然误差。（2）生物技术与现代理化分析手段相结合，不断开发新分析技术，对于极性强、难挥发、热不稳定、易分解的农药残留分析发展迅速。（3）现在化学农药的生产和使用较多，其主要成份都是分子量较小的有机物；未来1520年，有可能发生由化学品向生物工程生产出来的生物制品转化。分析对象与动、植物组织的分离将会更加困难，分析方法将由传统的气相色谱、液相色谱法向超临界流体色谱、免疫分析等新的分析技术转化，而且要简

24、便、C EREALS AND OILS PROCESSING农产品工程·技术 2009年第期快捷、准确，新的分析技术将要求多学科知识的支持。参考文献1中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局GB T 196482005水果和蔬菜中446种农药多残留测定方法气相色谱质谱和液相色谱串联质谱法S 北京：中国标准出版社，20052中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局GB T 207692006水果和蔬菜中405种农药及相关化学品残留量的测定液相色谱串联质谱法S 北京：中国标准出版社，20063胡淑芬，刘木华，林怀蔚基于激光图像的水果表面农药残留检测试验研究J 江西农业大学学报，2006，28

25、（6）：8728764Katan ，Patel ，Richard ，JFussell，etalMethod validation ofresistive heating gaschromatography with flame photometric detection for the rapid screening of organophosphorus pesticides in fruit and vegetablesJournalof Chromatography A ，2004（1046）：2252345LucijaZupancic Kralj，DarinkaStajnba herO

26、ptimisation ofprogra mmabletemperature vaporizer basedlargevolumeinjection for determination of pesticide residues in fruits ang vegetables using gas chromatographymassspectrometryJournalof Chromatography A ，2008（1190）：3163266ThanhDongNguyen ，EunMiHan，etalAmulti residuemethodfor the determination of

27、 203pesticides in rice paddies using gas chromatography mass spectrometryAnalyticaChimcia Acta ，2008（619）：67747黄惠玲，张薇军，丁慧瑛气相色谱质谱大体积进样法测定蔬菜、水果中17种农药残留J 分析测试学报，2006，25（4）：81838李云飞，彭云霞，张承聪气相色谱质谱联用仪测定果蔬中12种农药残留量J 云南大学学报：自然科学版，2004，26（增刊）：1761809叶丽，蒋永祥，汤淼荣茶叶中7种有机磷农药残留量的同时测定J 分析试验室，2007，26（1）：9710110许泓，林安清，古珑，等果蔬中107种残留农药的气相色谱质谱检测方法J 分析测试学报，2004，23（3）：343811岳天宇，范春斌，周艳明，等果蔬中35种农药残留的气相色谱质谱检测方法J 天津农林科技，2005（5）：171912Jian Pan ，Xiao XiaoXia ，Juan LiangAnalysis of pesticidemulti residuesin leafy vegeta