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食品农药分析与检测课程论文
食品中农药残留检测前处理技术研究进展
摘要：
本文对农药残留检测前处理技术做了一个简要的综述包括索示提取法、固相萃取、固相微萃取、超临界流体萃取、超临界流体色谱、基质固相分散、原子发射激发在气相色谱中的应用、超声波提取、超声波提取、微波萃取、凝胶渗透色谱、免疫分析，等方法做了简要的综述，为这一领域提供文献参考，并对农药残留前处理技术的发展前景做了展望。
关键词：
农药残留，前处理，超临界流体色谱。
引言
农药对人畜的毒害可分为急性毒性和慢性毒性。
急性毒性是一次服用或接触大量药剂而表现出的毒性，低剂量的农药在人畜体内有慢性累积性毒性或致畸、致癌、致突变等。
如菌核利对油菜菌核病有特效，也能防治水稻纹枯病、稻瘟病等，对人畜急性毒性低，但经过大鼠慢性毒性实验，发现其能引起白内瘴，第二、三代有瞎眼现象。
又如杀虫脒急性毒性不高，有慢性毒性实验中可使小鼠致癌。
致癌作用与农药剂量成正相关，其代谢物4-氯邻甲苯胺的致癌作用最强。
因此人们长期食用带微量农药的食、品可能引起慢性中毒。
复杂体系痕量组分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体健康的痕量农药成分分析。
近十年来，随着样品萃取技术（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，农药残留的提取分离技术已经成为分析化学领域中最活跃的前沿课题之一。
食品中农药残留分析通常需要经过样品制净化、分离检测和综合分析等步骤。
而高效快速的提取方法与净化方法是农药残留分析的核心，其直接影响分析方法的准确度。
在现代农药残留分析中，有些提取方法就已经能够部分净化或完全净化，所以提取和净化方法的界限已十分模糊。
本文介绍了食品中农药残留分析中的提取技术的发展，介绍了各种方法的特点，并展望了农药残留分析的发展方向。
l.样品前处理
l.l索氏提取法
索氏提取法是最早使用且常用的农药残留提取方法。
由于大多数农药是脂溶性的，所以一般采用提取脂肪的方法来完成。
将经分散而干燥的样品用无水乙醚或石油醚等溶剂提取使样品中的脂肪和农残进入溶剂中，然后净化浓缩即可分析。
此法提取效率高，操作简便，但提取时间长、消耗大量的溶剂。
采用索氏提取法
必须考虑被测物的稳定性。
通常本法适用谷物及其制品、干果、脱水蔬菜、茶叶、干饲料等样品，含水量过高的水果蔬菜不宜采用。
SN012692中称取绞碎混匀的肉或肉制品试样5.00g于有40g无水硫酸钠的研钵内，研磨成干粉状。
然后移入滤纸筒内，装于心形瓶式脂肪提取器中，研钵用100mL石油醚分两次洗涤，洗涤液倾入滤纸筒。
置于80C水浴上，回流提取81（回流速度8~10次/1）。
提取液用浓硫酸净化，提取液与浓硫酸的体积比约为10：
1。
1.2液-液萃取法
液-液萃取适合液态样品，或经过其它方法溶剂提取后的液态基质。
液-液萃取常用非
极性的溶剂有正己烷、苯、乙酸乙酯。
常用的水溶性溶剂有二氯甲烷、甲醇、乙腈、丙酮以及水。
液-液分配常用到大体积的溶剂，而在振荡分配则要控制溶剂体积。
由于此缺点，液—液萃取方法常和其它萃取方法结合，或被其它萃取方法取代。
熊芳等采用丙酮提取葡萄中的残留的烯唑醇农药。
提取液加无水硫酸钠和正己烷，液液分配净化后，再经过SupercleanENVI-CarbSPE柱净化，取得很好的效果。
1.3加速溶剂提取法（AcceleratedSolventExtraction）
加速溶剂提取法是高温（50~200C）及加压（102~136atm）条件下的溶剂提取法。
温度高于100C的溶剂穿透力强且溶解力大，加快分析物从基体中解析出进入溶剂。
加压使溶剂保持液态，用少量的溶剂可快速提取固体分析物。
样品密封在不锈钢提取仓内，进过起始的加热过程，样品在静态下与加压的溶剂相互作用一段时间，然后压缩的氮气吹扫至收集器中。
每个样品的提取全过程约15min。
现在已经有商品ASE自动提取系统，如Dionex-200，玻璃样品提取瓶密封于不锈钢圆筒内，24位样品传输架，可以连续自动提取24个样品。
提取瓶容量有3种，11mL、22mL、33mL，收集瓶有40及60mL两种，每个提取瓶可设置多次提取程序。
~itotakaL等用此系统提食品中添加的19种有机磷农药0.1mg/kg，样品5g，提取温度100C，压力102atm，预热5min，静态提取5min，用溶剂快速冲洗样品，氮气吹扫收集全部提取液，加上系统清洗液，总计每个样品用溶剂50mL，耗时20min，过程全部自动化，除甲胺磷和乙酰甲胺磷外，其它17种有机磷农药回收率在80%~90%的范围内相对标准偏差<10%。
Masa1iro用乙腈作为提取溶剂，对添加0.2ppm的17农药的八种食品，在100C、136atm下、提取20min，17种农药平均回收率为70~100%，相对标准偏差为<10%。
1.4超声波法提取（UltrasonicExtraction）
超声波是一种高频率的声波，每秒钟振动在二万次以上。
超声波在液体中振动时，产生一种空化作用，可应用于气化、凝集、洗涤、提取等工艺。
当发生空化现象时，液体中空气被赶出而形成真空，这是巨大声压对液体作用的结果。
这些空化气泡具有巨大的破坏作用，它的粒子运动速率大大加快，产生一种很大的力。
超声波提取法利用这种能量，用溶剂将各类食品中残留农药提取出来。
超声波提取法是众多提取方法中较为广泛使用的一种。
超声波提取法具有简便、快速、一次可同时提取多个样品。
蒋志斌用20mi丙酮和80mi石油醚做溶剂超声波提取茶叶中的残留有机氯农药，Cai等用水做溶剂，水浴超声波提取0.50g研磨茶叶样，连续超声提取1h，SPME萃取，直接GC-ECD测定。
1.5固相萃取（Soiid-PhaseExtraction）
固相萃取是由液固萃取和柱液相色谱技术结合发展而来。
在很多情况下，SPE作为制备液体试样优先考虑的方法取代了传统的液液萃取法。
市场上可以买到各种各样构型SPE产品。
最普通使用的形式是SPE柱（cartidge），此外还有SPE盘（disk）除填料粒径的差别外，SPE柱填料化学本质上与HPLC柱填料相同。
使用最多的填料是C18相。
该种填料疏水性强，在水相中对大多数有机物显示保留。
也使用其它具有不同选择性和保留性质的填料，如C8、氰基、氨基、苯基、双醇基填料、活性炭、硅胶、氧化铝、硅酸镁、聚合物、离子交换剂、排阻色谱填料、亲合色谱填料等。
近年来，发展了许多专属性SPE固定相，是针对特定的环境、毒品和生物试样而设计的。
SPE是目前应用最广泛的净化方法，具有活性基团或经活性化合物涂渍的SPE固定相可用于分析物衍生化反应。
近年来已经发展了在线SPE萃取检测技术。
任晋等成功地应用在线SPE—LC-MS技术分析饮用水中痕量除草剂。
在线SPE-LC-MS大大减少了因蒸发溶剂而带来的分析物损失，也大大减少了操作者与有毒溶剂的接触。
检测低限浓度比离线SPE—LC—MS法降低了510倍，且低于欧共体所要求的饮用水标准。
固相萃取也是常用的净化手段。
刘长武等采用固相萃取代替传统的液—液萃取技术和柱层析
前处理技术，使蔬菜、水果中25种有机氯农药迅速得到分离、净化和浓缩。
最后采用双柱
ECD气相色谱同时定性、定量。
Matsui等以dibutyimeiamine为摸板分子，固相萃取添加在引用水中的atrazine中的农药。
分子印记聚合物表现出特异性吸附，在经过二氯甲烷洗脱实验发现，其它农药被洗脱而atrazine完全保留。
Cach和Mudoon也采用分子印记固相萃取技术分别萃取蔬菜和牛肉中的triazines农药。
1.6固相微萃取法（Soiid-PhaseMicroextraction）
固相微萃取法是在固相萃取的基础上发展起来的崭新的萃取分离技术。
SPME是指在微量进样器的针头部分涂一层相当于气相色谱（GC）固定液的物质或键合一层固定相，直接将插入其液体样品或样品的顶空，萃取、浓缩有机化合物后，将进样器直接插入GC等进样口加热，使被测物进入分析器进行测定。
目前SPME法已经广泛用于食品中残留农药提取。
Jimenez等合成了三种固相微萃取材料：
85!
m厚度的poiyacryiate、7!
m和100!
m厚度的ppiydimethyisiioxane，萃取蜂蜜中21种残留农药，并探讨了萃取温度、萃取时间和离子强度对
微萃取的影响。
并给出100!
m厚度的poiydimethyisiioxane微萃取材料对农药萃取回收率在81~118%。
Wennrich等把加速溶剂萃取（ASE）、微型固相萃取（SPME）和搅拌棒吸附萃取（SBSE）结合起来测定，水果蔬菜中的有机氯农药，检测限为0.5~6ug/kg，相对标准偏差为4~31%。
1.7基质固相分散法（MatrixSolidPhaseDispersion）
基质固相分散法其基本原理是将试样直接与适量反相填料（C18或C14）研磨、混匀制成半固态装柱淋洗。
MSPD浓缩了传统的样品前处理中所需的样品均化、组织细胞破裂、提取、净化等过程，避免了样品均化、转溶、乳化、浓缩等造成的代测物损失。
MSPD自1989年提出之后，已在蔬菜水果的残留分析中得到广泛的应用。
MSPD是简单高效的提取方法，使用于各种分子结构和极性农药残留的提取。
该法首先提高了分析速度，使现场检测成为可能，其次减少了试剂的用量，另外MSPD更适于自动化分析。
Fernandez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。
Cs为分散剂，用二氯甲烷—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%。
Blasco将此技术和液相色谱分析结合测定蔬菜和水果中的杀菌剂。
Torres等比较了C18、C8、C2、硅胶、弗罗里硅土和氧化铝的净化效果和对回收率的影响，最后确定使用0.5gC18与匀浆橘子的样品混合，装入添有0.5g硅胶的柱子里做为净化柱，可以获得最好的回收效果。
作者也比较了丙酮，甲醇、正己烷、石油醚、乙醚、乙酸乙酯以及N，N二甲基甲酰胺溶剂做洗脱剂的效果。
最后使用10mL乙酸乙酯洗脱，十八种农药的回收范围为67~102%，相对标准偏差为2-10%。
Valenzuela等采用C8作为基质分散相，萃取柠檬中5种残留农药，基质相10mL蒸馏水洗涤，用15mL二氯甲烷洗脱，液相色谱分离，紫外检测器检测。
方法回收率为74-84%，相对标准偏差为2-4%。
1.8超临界流体萃取（SupercriticalFluidExtraction）
超临界流体技术广泛应用在食品农药残留上。
SFE技术利用超临界流体（SF）密度大、粘度小、扩散系数大、兼有气体的渗透性和液体的分配作用的性质，将样品中待测物溶解并从基体中分离出来，同时完成萃取和分离两步操作，分离效率高，操作周期短，无环境污染。
超临界流体萃取速度快，几乎不用或少量使用有机溶剂。
SFE的萃取溶剂有二氧化碳、一氧化碳、氟氯甲烷、一氧化二氮等。
惰性溶剂避免了萃取中产生化学反应。
SFE的萃取温度可以很低，这对热不稳定化合物有利。
超临界流体研究中，应用最多的是CO2，其Tc=31.1C、Pc=7.38Mpa。
但是超临界流体CO2也存在较大的弱点，由于它的极性小，对极性大或中等极性的农药溶解度极小或不溶。
因此有采用加甲醇、盐、离子对等试剂改良临界态下的CO2
。
已报道的含有改性剂的萃取体系有CO2-乙腈、CO2—甲醇、CO2-二氯甲烷、CO2-二乙胺、CO2-甲苯、NO2-苯等。
刘瑜等以二氧化碳作为超临界流体，加入3%的甲醇作为改性剂，萃取温度70C，34.1Mpa，流速1.0mI/min，对苹果中5种氨基甲酸酯类农药进行萃取，取得满意结果，回收率为88%~98%。
王建华等报道了一种用超临界流体萃取西红柿、草莓、金橘和柠檬等水果中多种残留有机磷的方法。
样品与硅藻土混合后用超临界CO2提取（萃取压力为30Mpa，温度为50C），乙酸乙酯收集。
2g样品农药残留回收率为82%~108%，相对标准偏差为4.6%~11%（n=6）。
Marvin等采用自动的超临界流体萃取和净化系统萃取和净化油脂中的有机磷和有机氯农药。
采用3%乙腈改性的C02作为流体，在27.58Mpa、60C萃取95C从C1预柱上分离油脂。
1.9微波辅助萃取法（MicrowaveAidedExtraction）
自1986年美国科学家首次用微波能提取被污染土壤中有机物以来，微波加热提取法就
受到公众的注意。
现阶段微波辅助提取已经广泛应用在食品中农药残留物的提取。
微波能是
一种非离子辐射，分子排列成行又迅速恢复到无序的状态。
这种反复进行的分子运动，使样
品迅速加热。
微波穿透力强，能深入基体内部，辐射能迅速传遍整个样品而不使表面过热。
微波萃取可分为常压、高压和连续流动法。
用密闭高压消解罐高压微波萃取法的主要优点是所用时间短和试样消耗少，有利于极性和热不稳定的化合物，避免了由于长时间处于高温引起的热分解。
微波提取法的最佳回收率决定于样品基体、靶标农药、提取温度和溶剂，与其他溶剂提取法比较，样品基体的影响较大，而取样量减少并不降低方法的精密度，并且在相同条件下可提取多个样品，增加了样品的流通量。
微波辅助提取在食品中农药残留分析中被广泛使用。
李功科等采用微波皂化萃取（MASE）-气相色谱法（GC）测定海生物样品中的多氯联苯（PCBS）。
Cai等微波辅助萃取中国茶叶中的16中有机氯农药，优化微波萃取效率，用80%的功率萃取10min效果最佳。
作者还采用新合成的PPMS作为固相微萃取的涂层，与传统的PDMS和PMS纤维材料比较，PPMS具有更高的热稳定性和更高的灵敏度和选择性。
空白绿茶中有机氯农药的线性范围0.1~103ng/L，方法回收率在39.5~94.35%，RSD!
16%。
WaIter以乙酸乙酯和环己烷为提取剂，采用微波辅助萃取海豹脂肪和鱼肝中的有机氯农药。
在经过样品的净化后，方法的回收率>90%。
1.10凝胶渗透色谱法（GeIPermeationChromatography）
凝胶渗透色谱（GPC）基于体积排阻的分离机理，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。
载体是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，要求载体具有良好的化学惰性、一定的机械强度、不易变形、流动阻力小、不吸附待测物、分离广等性质。
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、填充的越紧密越好。
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。
由于为液体色谱，则要求溶剂的熔点在室温以下，而沸点高于实验温度，且溶剂的粘度小，以减少流动阻力。
另外溶剂还必须具备毒性小，易纯化，化学性质稳定及不腐蚀色谱设备的特点。
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，被广泛用于含类酯的复杂基体组分。
栾扬等介绍了一种简便、快速的用于鱼虾及蔬菜中种有机氯农药残留的提取方法，配合凝胶渗透色谱法进行净化处理，提取效率高，可避免传统方法中易出现的乳化及多重转移。
王兆基采用一种较快速、简单的方法测定蔬菜中菊酯类农药残留物。
样本中农残经乙酸酯萃取，凝胶渗透色谱及固相提取净化后，用气相色谱一电子捕获检测器测定，色谱柱为一小口径石英毛细管柱。
本法对种常用菊酯类农药的回收率范围为一，检测限为。
对同一批曾施用菊酯类农药的白菜样本进行化验，本法跟美国食物及药品管理局农药残留标准测定方法所得结果非常吻合。
1．11毛细管电泳法（CE）
该方法是利用毛细管及高电压（15—30Kw）分离各种农药残留物，非常适合于一些难于用传统色谱法分离的离子化样品的分离和分析，比HPLC有高10—1000倍的分析能力，而且所需之缓冲液具有不危害环境之特点，在短时间（30分钟）内就可以完成定性及定量分析。
2食品中农药残留分析技术发展前景
食品中农药的残留一般低水平，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，以提高方法的准确度和精密度。
由于往往不清楚食品受农药和环境污染的来源，加之农药大多数有同系物、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不大一样，待测组分越来越复杂，这就大大增加了农药检测分析的难度。
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技术是其关键所在。
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。
农药残留分析是一门综合性强，涉及面广的分析学科。
食品的多样性及其成分的复杂性对应用于食品分析的方法提出了很高的要求。
一个理想的分析方法最好可以应用于不同的食品基质，并可测定同一食品基质中不同的复杂食品成分。
新的分析技术将要求多方面学科知识的支持。
目前农药残留成分大都是分子量一般在500以下，而未来的15—20年，有可能发生由化学品向用生物t程生产出来的生物制品的转化。
那时，分析对象的分子量将会大得多。
要将分析对象与原动植组织中的蛋白质、多肽、核酸、细菌或病毒等分离将会更加困难。
新的分析技术将要求有细胞化学、发酵化学、免疫化学和多肽排列结构等多方面学科知识的支持，这也是农药残留分析工作者面临的新课题。
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