农药生物测定.doc

1、农药残留检测技术概述【 摘 要 】 综 述 了 目 前 农 药 残 留 分 析 的 前 处 理 技 术 和 检 测 的 几 种 方 法 及样 品 前 处 理 中 的 固 相 萃 取 、 超 临 界 流 体 萃 取 、 基 质 固 相 分 散 萃 取 等 技 术 的迅 速 发 展 和 广 泛 应 用 。 【 关 键 词 】 食 品 安 全 ； 农 药 残 留 ； 检 测 技 术 ； 环 境 污 染 ； 前 处 理 当 今 世 界 科 学 技 术 日 新 月 异 ， 而 农 药 就 是 其 中 一 项 技 术 。 随 着 科 技 的飞 速 发 展 ， 农 药 在 减 轻 虫 害 问 题 、 减 轻

2、 劳 动 强 度 、 培 育 优 质 的 种 子 等 方 面 ，对 农 业 的 发 展 起 到 了 重 大 作 用 。 农 药 的 大 面 积 使 用 、 不 合 理 运 用 ， 使 部 分农 药 流 失 ， 对 环 境 造 成 严 重 污 染 ， 对 人 类 的 健 康 、 动 植 物 的 生 存 造 成 严 重危 害 。 因 此 ， 对 农 药 的 合 理 利 用 、 综 合 防 治 已 刻 不 容 缓 。 农 业 产 业 化 的 发展 使 得 农 产 品 的 生 产 越 来 越 依 赖 于 农 药 、 抗 生 素 和 激 素 等 外 源 物 质 , 以 此 达 到 高 产 的 目 的 。

3、 一 直 以 来 我 国 农 药 在 粮 食 、 蔬 菜 、 水 果 、 茶 叶 上 的用 量 居 高 不 下 ， 而 这 些 药 物 质 的 不 合 理 使 用 必 将 导 致 农 产 品 中 的 农 药 残 留超 标 ， 农 药 残 留 超 标 一 方 面 影 响 消 费 者 的 食 用 安 全 ， 农 药 残 留 物 中 毒 的 症状 表 现 为 头 晕 、 头 痛 、 胃 肠 “翻 滚 性 ”绞 痛 ， 严 重 时 会 引 起 脑 血 栓 、 心梗 等 并 发 症 。 农 药 在 人 体 中 慢 慢 蓄 积 还 会 损 害 神 经 系 统 ； 另 一 方 面 也 会 影响 农 产 品

4、的 贸 易 经 济 效 益 。 对 农 产 品 中 农 药 残 留 量 做 及 时 、 准 确 的 分 析 检 测 是 控 制 农 产 品 中 农 药残 留 量 的 关 键 环 节 之 一 ， 监 控 农 药 的 合 理 使 用 ， 同 时 杜 绝 农 药 残 留 超 标 的产 品 上 市 销 售 。 控 制 蔬 菜 水 果 中 农 药 残 留 对 人 体 的 危 害 ， 最 为 有 效 的 方 法之 一 是 加 强 对 蔬 菜 的 农 药 残 留 检 测 的 力 度 。 传 统 的 农 药 分 析 主 要 依 赖 于 气相 或 液 相 色 谱 等 仪 器 ， 仪 器 分 析 虽 然 可 以

5、检 出 样 品 中 较 微 量 的 农 药（ 10-1210-6 mol/L） ， 但 操 作 复 杂 、 费 时 及 成 本 高 。 因 此 ， 农 药 残留 的 检 测 技 术 显 得 尤 其 重 要 。 为 了 能 有 效 的 快 速 监 督 、 管 理 农 药 残 留 的 直接 危 害 ， 农 药 残 留 的 快 速 检 测 方 法 是 必 不 可 少 的 ， 而 且 相 当 重 要 。 最 初 农药 残 留 检 测 技 术 仅 限 于 化 学 法 、 比 色 法 和 生 物 测 定 法 ， 检 测 方 法 缺 乏 专 一性 ， 灵 敏 度 也 不 高 。 自 从 二 十 世 纪 六

6、十 年 代 起 气 相 色 谱 应 用 于 农 药 和 药 物残 留 分 析 ， 从 而 大 幅 度 的 提 高 了 农 药 和 药 物 残 留 量 的 检 测 水 平 。 至 八 十 年代 以 来 ， 高 效 液 相 色 谱 法 开 始 广 泛 应 用 于 对 热 不 稳 定 和 离 子 型 农 药 及 其 代谢 物 的 分 析 。 色 谱 法 虽 然 定 量 准 确 、 灵 敏 度 高 ， 但 所 需 设 备 价 钱 昂 贵 ， 并且 需 要 经 过 专 业 训 练 的 人 员 操 作 ， 且 分 析 时 间 长 不 利 于 现 场 监 测 。 本 文 就当 前 农 药 和 药 物 残 留

7、 快 速 检 测 分 析 技 术 探 究 进 展 做 一 综 述 。 1 样 品 的 前 处 理 技 术 进 展 目 前 农 药 残 留 分 析 方 法 通 常 分 为 样 品 的 前处 理 和 样 品 的 定 量 检 测 ,农 药 残 留 测 定 之 前 要 有 适 合 于 各 种 样 品 的 理 化 性质 的 萃 取 、 净 化 、 浓 缩 等 预 处 理 步 骤 ,这 些 预 处 理 过 程 往 往 在 分 析 中 起 着至 关 重 要 的 作 用 。 随 着 技 术 的 逐 步 发 展 ,一 些 新 的 样 品 前 处 理 技 术 不 断 被引 入 农 药 残 留 分 析 中 ,现 在

8、 常 用 的 食 品 中 农 残 预 处 理 方 法 有 ： （ 1） 固相 萃 取 法 （ SPE） ， 是 从 八 十 年 代 中 期 开 始 发 展 起 来 的 一 项 样 品 前 处 理 技术 。 由 液 固 萃 取 和 液 相 色 谱 技 术 相 结 合 发 展 而 来 。 主 要 通 过 固 相 填 料 对 样品 组 分 的 选 择 性 吸 附 及 解 吸 过 程 ， 实 现 对 样 品 的 分 离 ， 纯 化 和 富 集 、 主 要目 的 在 于 降 低 样 品 基 质 干 扰 ， 提 高 检 测 灵 敏 度 。 （ 2） 固 相 微 萃 取（ SPME） ， 主 要 通 过 萃

9、 取 头 涂 液 对 目 标 物 进 行 吸 附 ， 然 后 解 吸 、 分 析 ，SPME 技 术 不 需 溶 剂 ， 它 集 萃 取 、 纯 化 、 浓 缩 为 一 体 ， 可 以 实 现 对 固 、 液 、气 样 品 的 分 析 。 （ 3） 凝 胶 渗 透 色 谱 法 （ GPC） ， 主 要 利 用 多 孔 物 质 ， 依据 不 同 组 分 的 分 子 大 小 和 形 状 的 不 同 进 行 分 离 、 萃 取 和 净 化 。 (4)超 临界 流 体 萃 取 （ SFE） ， 主 要 利 用 超 临 界 流 体 中 不 同 组 分 溶 解 度 不 同 ， 且 不同 压 力 状 态 下

10、 溶 解 能 力 会 发 生 变 化 的 特 点 ， 改 变 萃 取 剂 流 体 压 力 ， 可 将 组分 逐 一 萃 取 。 目 前 最 常 用 的 超 临 界 流 体 为 二 氧 化 碳 ,它 兼 有 气 体 的 渗 透能 力 和 液 态 的 分 配 作 用 ,流 出 液 中 的 二 氧 化 碳 在 常 压 下 挥 发 ,待 测 物 用 溶剂 溶 解 后 进 行 分 析 。 其 特 点 是 避 免 了 使 用 大 量 的 有 机 溶 剂 、 提 高 萃 取 的 选择 性 、 减 少 了 分 析 时 间 、 实 现 操 作 自 动 化 。 （ 5） 基 质 固 相 分 散 萃 取（ MSPD

11、E） ， 是 在 常 规 固 相 萃 取 基 础 上 发 展 而 来 的 ， 具 有 同 时 制 备 、 萃 取和 净 化 样 品 的 优 点 ， 其 浓 缩 了 传 统 的 样 品 前 处 理 中 所 需 的 样 品 均 化 、 组 织细 胞 裂 解 、 提 取 、 净 化 等 过 程 ,是 简 单 高 效 的 提 取 净 化 方 法 ,适 用 于 各 种分 子 结 构 和 极 性 农 药 残 留 的 提 取 净 化 ,在 蔬 菜 、 水 果 的 残 留 农 药 检 测 中 得到 了 广 泛 应 用 。 （ 6） 加 速 溶 剂 萃 取 （ ASE） ， 具 有 溶 剂 用 量 少 、 萃

12、取 时间 短 、 萃 取 效 率 高 等 优 点 。 二 、 农 药 残 留 快 速 检 测 技 术 传 统 的 GC/MS 等 农 药 残 留 分 析 技 术 检 测成 本 高 、 时 间 长 ， 这 就 给 食 品 安 全 监 管 部 门 对 农 产 品 产 前 、 产 中 、 产 后 的监 督 工 作 带 来 了 许 多 不 便 ， 因 此 也 使 大 量 的 快 速 检 测 技 术 孕 育 而 生 ， 常 见的 有 化 学 速 测 法 、 免 疫 分 析 法 、 酶 抑 制 法 和 活 体 检 测 法 等 。 下 文 分 别 从 生物 分 析 和 理 化 分 析 角 度 给 予 总 结

13、 1、 生 物 分 析 法 首 先 要 提 及 的 是 酶 抑 制 法 ， 是 目 前 研 究 最 成 熟 、 应 用最 广 泛 的 快 速 农 残 检 测 技 术 ， 主 要 根 据 有 机 磷 和 氨 基 甲 酸 酯 类 农 药 对 乙 酰胆 碱 酶 的 特 异 性 抑 制 反 应 。 其 次 是 速 测 卡 技 术 从 敏 感 生 物 （ 如 牛 血 清 、 果蝇 ） 提 取 出 胆 碱 酯 酶 和 乙 酰 胆 碱 类 似 ， 并 将 其 分 别 固 定 处 理 后 加 载 到 到 滤纸 片 上 。 如 果 待 测 样 品 中 不 含 有 机 磷 或 氨 基 甲 酸 酯 类 农 药 ，

14、则 靛 酚 乙 酸 酯在 胆 碱 酯 酶 的 催 化 作 用 下 生 成 蓝 色 靛 酚 。 当 待 测 样 品 中 含 有 有 机 磷 或 氨 基甲 酸 酯 类 农 药 ， 胆 碱 酯 酶 则 与 其 结 合 ， 则 失 去 了 催 化 靛 酚 乙 酸 酯 的 能 力 ，导 致 样 品 溶 液 呈 浅 蓝 色 或 橙 色 不 变 。 与 不 含 农 药 的 对 照 卡 比 较 ， 通 过 目 测看 颜 色 变 化 即 可 判 断 农 药 残 留 情 况 。 再 有 就 是 分 光 光 度 技 术 ， 在 一 定 条件 下 ， 有 机 磷 和 氨 基 甲 酸 酯 类 农 药 对 某 些 酯 酶

15、 的 正 常 功 能 有 抑 制 作 用 ， 其抑 制 率 与 农 药 残 留 的 呈 正 相 关 。 这 些 酶 包 括 各 种 动 物 来 源 的 乙 酰 胆 碱 酯 酶和 丁 酰 胆 碱 酯 酶 ， 以 及 从 某 些 植 物 中 提 取 的 植 物 酯 酶 。 使 用 这 些 酶 与 样 本进 行 反 应 ， 如 果 待 测 样 本 中 没 有 农 药 残 留 或 残 留 量 极 少 ， 酶 的 活 性 就 不 会被 抑 制 ， 底 物 可 以 被 水 解 ， 水 解 产 物 通 过 使 用 显 色 剂 或 本 身 具 有 颜 色 而 显色 。 如 今 在 检 测 食 品 蔬 果 中

16、利 用 较 多 的 是 速 测 仪 ， 它 具 有 自 动 化 程 度 和 灵敏 度 合 适 、 快 速 、 检 测 范 围 大 、 可 批 量 检 测 等 优 点 ， 但 操 作 步 骤 相 对 复 杂 、干 扰 因 素 多 、 对 实 验 环 境 要 求 和 操 作 人 员 素 质 较 高 。 适 用 于 县 级 监 督 部 门 、乡 镇 检 测 室 、 大 型 批 发 市 场 等 用 于 农 药 残 留 例 行 检 测 和 监 督 管 理 。 值 得 关注 的 还 有 生 物 监 测 技 术 （ Biomonitor technique） 生 物 监 测 技 术 常 用方 法 为 生 物

17、 传 感 器 （ biosen-sor） 和 免 疫 分 析 （ IA） 技 术 。 这 两 种 技 术多 用 于 分 析 氨 基 甲 酸 酯 类 农 药 ， 其 优 点 是 选 择 专 一 性 和 分 析 成 本 低 。 生 物传 感 技 术 中 的 生 物 传 感 器 常 由 一 种 生 物 敏 感 部 件 （ 如 胆 碱 脂 酶 ） 与 传 感 器紧 密 配 合 ， 对 特 定 种 类 化 合 物 或 生 物 活 性 物 质 具 有 选 择 和 可 逆 响 应 的 分 析装 置 器 具 。 它 是 根 据 生 物 敏 感 部 件 与 特 定 分 析 物 之 间 反 应 产 生 一 些 物

18、 理 化学 信 号 的 变 化 ， 再 通 过 传 感 器 转 化 、 放 大 后 显 示 或 记 录 下 来 ， 是 目 前 现 场检 测 技 术 中 的 研 究 热 点 。 检 测 灵 敏 度 和 准 确 度 有 了 很 大 的 改 善 ， 同 时 自 动化 程 度 和 现 场 检 测 能 力 等 方 面 有 了 较 大 的 提 高 ， 检 测 限 可 达 20ppb。 但生 物 材 料 尤 其 是 胆 碱 酯 酶 在 固 定 化 过 程 中 容 易 失 活 问 题 还 没 解 决 ， 影 响 了这 一 技 术 的 推 广 应 用 。 免 疫 分 析 是 一 种 以 抗 体 作 为 生 物

19、 化 学 检 测 器 进 而 对化 合 物 、 酶 、 蛋 白 质 等 物 质 进 行 定 性 和 定 量 的 分 析 技 术 ， 以 抗 原 抗 异 性 识别 和 结 合 反 应 为 基 础 的 ， 将 抗 体 抗 原 反 应 与 现 代 测 试 手 段 相 结 合 的 微 量 分析 法 。 应 用 免 疫 分 析 法 可 以 检 测 生 物 学 上 的 各 种 重 要 化 合 物 ， 而 如 这 些 化合 物 中 的 就 包 含 有 机 磷 杀 虫 剂 成 分 。 在 免 疫 分 析 标 记 方 法 中 ， 酶 标 记 的 抗体 具 有 诸 多 优 点 ， 比 如 保 存 期 长 、 敏

20、感 性 强 、 显 示 结 果 可 用 于 光 谱 分 析 ，为 农 药 残 留 的 定 性 、 定 量 分 析 带 来 很 大 的 方 便 。 免 疫 分 析 技 术 具 有 高 灵 敏度 和 高 效 能 等 优 点 ， 仅 需 很 少 的 仪 器 设 备 和 专 业 培 训 ， 是 初 筛 及 检 测 致 癌物 和 一 些 剧 毒 农 药 的 好 方 法 。 但 该 方 法 开 发 费 用 高 ， 开 发 时 间 长 ， 而 且 只适 于 分 析 一 种 农 药 ， 在 不 能 肯 定 样 本 中 存 在 什 么 农 药 品 种 时 ， 检 测 就 有 一定 的 盲 目 性 。 对 样 本

21、 进 行 残 留 定 性 测 定 还 可 利 用 活 体 生 物 测 定 技 术 ， 它 的原 理 是 利 用 发 光 细 菌 体 内 的 荧 光 素 ， 在 有 氧 参 与 时 经 荧 光 酶 的 作 用 产 生 荧光 ， 与 有 毒 化 合 物 作 用 时 ， 荧 光 酶 的 活 性 被 抑 制 ， 发 光 强 度 减 弱 ， 其 减 弱的 程 度 与 有 毒 物 质 的 浓 度 有 一 定 的 线 性 关 系 。 另 外 ， 利 用 敏 感 家 蝇 对 有 机磷 和 氨 基 甲 酸 酯 类 农 药 较 敏 感 这 一 特 点 ， 用 待 测 样 品 喂 食 家 蝇 ， 根 据 这 种家

22、蝇 接 触 待 测 样 品 以 后 的 死 亡 率 ， 来 测 定 农 药 残 毒 量 。 2、 理 化 分 析 方 法 通 常 所 指 的 理 化 分 析 法 包 括 气 相 色 谱 法 （ GC） 、液 相 色 谱 （ LC） 法 和 原 子 吸 收 光 谱 法 。 三 种 方 法 以 其 测 定 精 准 可 靠 和 高 灵敏 度 而 成 为 当 今 农 药 残 留 分 析 的 三 大 主 要 方 法 ， 再 与 质 谱 （ MSD） 检 测器 的 联 用 ， 几 乎 所 有 的 这 些 物 质 都 可 用 这 些 方 法 来 对 其 作 定 性 和 定 量 测 定 。具 有 灵 敏 度

23、高 、 数 据 准 确 可 靠 、 实 验 操 作 精 度 高 等 特 点 ， 是 农 药 残 留 分 析中 的 标 准 方 法 和 仲 裁 方 法 ， 它 不 仅 在 发 达 国 家 ， 而 且 在 发 展 中 国 家 普 遍 采用 。 另 外 ， 此 法 还 有 新 近 发 展 起 来 的 超 临 界 流 体 色 谱 （ SFC） 、 薄 层 色谱 法 （ TLC） 、 毛 细 管 电 泳 （ CE） 、 直 接 光 谱 分 析 技 术 法 等 。 首 先 介 绍 一下 化 学 速 测 技 术 ， 此 法 主 要 是 根 据 有 机 磷 农 药 的 氧 化 还 原 特 性 。 有 机 磷

24、农药 （ 磷 酸 酯 、 二 硫 代 酸 酯 、 磷 酰 胺 ） 在 金 属 催 化 剂 作 用 下 水 解 为 磷 酸 与 醇 ，水 解 产 物 与 检 测 液 反 应 ， 使 检 测 液 的 紫 红 色 褪 去 变 成 无 色 。 本 方 法 的 特 点是 避 免 了 使 用 酶 的 不 稳 定 、 不 易 保 存 ， 但 该 方 法 局 限 于 有 机 磷 ， 灵 敏 度 不高 ， 易 受 一 些 还 原 性 物 质 干 扰 。 相 对 上 一 种 方 法 有 优 越 性 的 还 属 质 谱 检 测技 术 ， 此 技 术 主 要 是 通 过 对 样 品 的 离 子 的 质 荷 比 的 分

25、 析 而 实 现 对 农 产 品 样品 进 行 定 性 和 定 量 的 一 种 方 法 ， 可 以 检 测 几 十 种 甚 至 几 百 种 已 知 和 未 知 的农 药 ， 检 测 灵 敏 度 高 ， 可 以 提 供 科 学 准 确 、 公 正 的 检 测 数 据 作 为 仲 裁 依 据 。由 于 有 机 样 品 、 无 机 样 品 和 同 位 素 样 品 等 具 有 不 同 形 态 、 性 质 和 不 同 的 分析 要 求 ， 还 加 上 多 种 色 谱 技 术 仪 器 的 联 用 ， 所 以 ， 所 用 的 电 离 装 置 、 质 量分 析 装 置 和 检 测 装 置 有 所 不 同 。

26、目 前 已 用 于 检 测 的 有 ： 气 相 质 谱 联 用（ GC-MSD-MSD） 、 液 相 质 谱 联 用 （ LC-MSD） 、 二 维 气 相 色 谱 飞 行 时 间 质谱 （ GCGC-TOF-MSD） 、 二 维 薄 层 色 谱 等 。 三 、 结 语 随 着 人 民 生 活 质 量 的 提 高 ， 人 们 对 食 品 蔬 果 也 更 加 的 注 重其 食 用 安 全 性 。 科 学 技 术 的 不 断 迅 猛 发 展 ， 使 得 农 药 残 留 分 析 技 术 也 正 在逐 布 的 更 新 和 完 善 ， 尤 其 是 将 生 物 技 术 应 用 于 蔬 菜 和 水 果 的

27、农 药 残 留 分 析 ，并 与 现 代 物 理 、 化 学 分 析 技 术 相 结 合 ， 将 是 今 后 该 领 域 研 究 与 开 放 的 重 点 。农 药 残 留 检 测 正 在 不 断 地 向 着 多 残 留 、 微 量 、 超 微 量 方 向 发 展 。 这 同 时 也要 求 待 测 样 品 前 处 理 也 必 须 尽 可 能 微 量 化 和 自 动 化 ， 以 及 无 毒 、 快 速 和 低成 本 化 。 参 考 文 献 ： 1 农 药 的 作 用 及 其 负 作 用 ， 商 情 2008 年 第 5 期 2 蔬 菜中 农 药 的 污 染 现 状 与 控 制 对 策 研 究 现 代 农 业 科 技 2008 年 第 1 期 3 我 国 水 果 生 产 中 农 药 残 留 高 的 原 因 及 减 少 水 果 农 药 残 留 的 措 施 果 农之 友 2008 年 第 7 期 4我 国 水 稻 主 产 区 农 药 使 用 调 查 及 安 全 生 产 的 建议 与 对 策 亚 热 带 农 业 研 究 2008 年 第 2 期 5固 相 萃 取 技 术 的 发 展 与应 用 作 者 :楼 蔓 藤 商 振 华 6固 相 萃 取 技 术 研 究 江 苏 食 品 与 发 酵 2006 年 03 期