沂南县检验检测中心 276300
民以食为天,食以安为先。食品安全工作一直是国家的重大民生工程,与人民的身体健康和生命安全密切相关,而农残检测作为食品安全工作的重要环节一直备受关注。本文结合当前农药使用现状,对国家标准中农残检测常用的7种前处理方法进行了整理及分析,为农产品农残检测提供了参考。
:农产品;农残;检测;前处理方法
食品安全问题一直是社会高度关注、群众充满期待的问题,各级政府、各相关部门做了大量工作,在“餐桌污染”治理方面取得了一定成效。然而,当前我国的食品安全问题依然十分严峻,亟待解决,必须保证人民群众“舌尖上的安全”,让其吃得放心、吃得健康。习总书记多次强调:食品安全源头在农产品,基础在农业,必须正本清源,把农产品质量抓好。农业是我国的重要基础产业,现阶段发展好农业离不开在生产的过程中使用农药,但是农药的使用直接影响着农产品的质量,威胁着人体健康,因此,农残检测作为农产品质量安全保障体系的主要技术支撑越来越重要[1]。
目前,基本使用的农药有40多种,根据常用用途可分为除草剂、杀菌剂、杀虫剂、植物生长调节剂及食熏蒸剂六大类;根据化学结构可分为有机磷、有机氯、有机硫、有机氟、有机氮、有机砷、有机汞及氨基甲酸酯类等。据统计,截止2019年12月10日,政府部门共登记205种农药产品。其中,登记除草剂74种,杀菌剂73种,杀虫剂47种,植物生长调节剂17种[2]。在2020年最新实施的GB 2763-2016(国家标准《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》)[3]规定的食品中农药就多达483种7107项最大残留限量。仅在2012-2014这3年防治农作物病虫害农药的使用量就达平均每年31.1万吨,与2009-2011同比增长9.2%[4]。我国在农产品种植上农药使用量的居高不下以及农药的过度使用,不但增加了种植成本,而且严重影响着农产品质量和生态环境的安全。
针对种类繁杂的农药、复杂多样的农产品基质,要想获得准确的检测结果,必须具有合格的农残检测技术,因而,在农残检测过程中,前处理方法的正确选择成为了重中之重。
将待测样品粉碎,加入有机溶剂作为提取剂,一般浸渍过夜,然后振荡一段时间以加速扩散,经过滤、离心后,加入提取溶剂多次洗涤残渣,收集提取液。如检测标准GB/T 5009.164-2003(大米中丁草胺残留量的测定)。
此提取方法操作简便、快捷,适用于含水量较少色素不多的谷物类样品中的非内吸性农药。缺点:耗时长,对一些与样品牢固结合的农药,提取不完全。
索氏提取法,是从固体样品中萃取目标物的一种方法,常被用来检测脂肪的含量。脂溶性是目前农业生产中大部分农药特点,所以可以采取萃取脂肪的方法,使用乙醚或石油醚这种低沸点有机溶剂将经干燥、均质的待测样品回流抽提获取目标物,再经净化、浓缩、上机分析。如HJ 1023-2019(土壤和沉积物 有机磷类和拟除虫菊酯类等47种农药的测定 气相色谱-质谱法)。
采用乙醚或石油醚等低沸点有机溶剂,提取率高,操作方便。适用含水分含量少的干果、脱水蔬菜、谷物制品等。缺点:溶剂消耗多,提取时间较长;不适用于大批量检测及含水量过高的果蔬产品。
向液体混合物中加入某种非极性或水溶性溶剂,根据各组分之间溶解度的差异,借助分业漏斗达到分离或提萃取目的的过程。如GB/T 5750.9-2006(生活饮用水标准检验方法 农药指标)。
适用于萃取液体样品中的目标物,非极性常用的溶剂有正己烷、乙酸乙酯、石油醚;水溶性常用的溶剂有二氯甲烷、乙醇、甲醇、丙酮以及水;对仪器设备要求低,操作简单。缺点:溶剂需求量大,振荡分离时需要控制溶剂体积,且易乳化,一般要多次分离、提取,耗时长误差。
将样品放在超声波萃取机,利用超声波萃取机产生一种弹性机械振动波,增大物质分子运动频率和速度,增强溶剂的穿透力,从而加速目标物进入溶剂,萃取出各类食品中农残。如GB/T 5009.176-2003(茶叶、水果、食用植物油中三氯杀螨醇残留量的测定)。
超声萃取法适用萃取剂范围广,常用的萃取剂有水、丙酮、甲醇、乙醇等,操作方便,萃取温度低、萃取时间短、萃取效率高[5]。缺点:因超声波萃取机的功率大导致噪音比较大,受超声波衰减因素的制约,对容器放置位置有较高要求。
根据选择性洗脱与选择性吸附的液相色谱法分离原理,在层析柱中加入特定吸附剂,让样品溶液流经吸附剂,留存其中目标物,然后用合适溶剂冲洗,最后立即用淋洗液洗脱目标物,从而实现快速分离、净化、浓缩的目的。如GB 23200.8-2016(食品安全国家标准 水果和蔬菜中500种农药及相关化学品残留量的测定 气相色谱-质谱法)。
近年来迅速发展的固相萃取有着明显优势,开始逐渐取代液-液萃取法。活性炭、硅藻土、硅酸镁、氧化铝等吸附型材料都是常用填料。无需特殊装置;批量样品的富集与净化可同时进行,检测灵敏度高,使用溶剂少。缺点:操作繁琐,费时,成本较高。
固相微萃取法是基于萃取涂层与样品之间的吸附/溶解-解吸平衡而建立起来的集进样,萃取,浓缩功能于一体的技术[6]。固相微萃取法一般可分为两步:萃取过程和解吸过程。首先是萃取过程:将具有吸附涂层的萃取纤维放入待测样液中或顶空气体中一段时间,同时采用搅拌方法来促进样品基质中目标物与固定相达到平衡;然后是解吸过程:待萃取过程完成后,将纤维头取出插入气相色谱进样装置的气化室内,使萃取纤维暴露在高温载气中,热解吸涂层上吸附的物质导入气相色谱仪进行分析,从而完成提取、分离、浓缩的整个过程。如固相微萃取技术在农残分析中的应用[7]。
固相微萃取法集取、分离、浓缩于全过程,不使用溶剂、快速、准确单、重现性好,回收率高。缺点:可使用寿命短,吸附成本比较高,痕量样品富集倍数低,制作方法要求严格。
QuEChERS即Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe,与固相萃取法的原理相似,都是利用吸附剂填料与基质中的杂质相互作用,吸附杂质从而达到除杂净化的目的。QuEChERS方法的步骤可以简单归纳为[10]:(1)样品粉碎;(2)单一溶剂乙腈提取分离;(3)加入MgSO4等盐类除水;(4)加入N-丙基乙二胺(PSA)等吸附剂除杂;(5)上清液进行GC-MS、LC-MS检测[8]。如GB 23200.113-2018(食品安全国家标准 植物源性食品中208种农药及其代谢物残留量的测定 气相色谱-质谱联用法)。
QuEChERS方法是2003年由美国农业部Michelangelo Anastassiades 与Steve Lehotay等教授研发的,因快速、简单、廉价、有效、可靠、安全的特点,其近年来在国际被广泛应用于农产品农残快速检测。在实际检测中其回收率高、可分析的农药范围广、溶剂使用量少、操作简单,适合大批量检测。缺点:萃取效果易受基质、PH、叶绿素的干扰,进口的N-丙基乙二胺(PSA)、石墨化炭黑(GCB)价格较高,且谨慎考虑GCB的使用量,因为它既是反相也是阴离子交换吸附剂,所以可能吸附某些农药,特别是平面结构的农药。
食品安全监管是关系到全国13亿多人“舌尖上的安全”的重要工作,与广大人民群众身体健康和生命安全密切相关。食品安全监管作为严把食用农产品市场准入关,确保“菜篮子”安全的重要手段,对检测技术提出了越来越高的要求。相信随着科技水平的提高,越来越多的农残物检测指标标准的出台,快速、准确、高效的检测手段会成为检测行业的主流。从“农田到餐桌”,每一道“防线”会越筑越牢,千家万户定可以吃得放心、吃得安心。
南京熙,毕程程,金京一,吴学等.超声萃取-气流式液相微萃取-气相色谱质谱在线联用快速检测蔬菜中有机磷农残(英文)[J].食品与机械,2014,0(5):72-82.
刘亚伟,董一威,孙宝利等.QuEChERS在食品中农药多残留检测的应用研究进展[J].食品科学,2009年第9期285-289,共5页.