农产品中农药残留检测前处理技术研究进展

刘玉娇，倪 林，王秋霞，季银江

（1.靖江市农产品质量检测中心，江苏 泰州 214500；2.靖江市马桥畜牧兽医站，江苏 泰州 214500）

农药残留是指使用农药后，未被分解而残留在大气、水、土壤环境中以及各类农产品中的微量农药总称（包括农药原体、有毒代谢物、降解物、各类杂质等）[1]。近年来，随着人们持续增长的美好生活需要，对农产品的品质、产量提出了更高要求，对农药的使用依赖性增强，造成了环境污染，严重影响农产品质量安全，甚至会对人们的身体健康造成严重影响。农产品质量安全与人们的身体健康密切相关，关系农产品市场的健康发展，因此非常有必要对超过用药安全间隔期，即将上市的农产品进行农药残留检验检测，保障农产品用药安全，维护农产品市场销售和监管秩序。农产品中农药残留物种类繁多、成分复杂、样品杂质多等因素，都会对农药残留检测工作造成一定程度的干扰。因此，在进行农药残留量检测时，选择适合的前处理方法十分关键，应积极做好样品检测前处理工作，提升样品检测速度，提高样品检测精确度和准确度。文章综述了近年来农产品农药残留检测的前处理技术研究进展。

1 固相萃取技术（SPE）

在各种快速、便捷、广泛应用且有效的农产品前处理技术中，固相萃取技术占据十分重要的位置。固相萃取技术是利用固体吸附剂吸附液体样品中的目标化合物，使其与样品的基体和干扰化合物分离，再用洗脱液洗脱或加热解吸附，达到提纯、分离和富集目标化合物的目标[2]。这种提取方式不需要大量互不相溶的溶剂，可以用于不易或不挥发样品的萃取。该方法适用于将标的物提纯，利用分析物在不同介质中被吸附能力的差异将标的物提纯，很大程度增强对分析物特别是痕量分析物的检出能力，提高被测样品的回收率。固相萃取技术简化了前处理过程，精确度和分离度高，但对于复杂基质和化合物的分离效果并不理想。马琳等（2016）[3]称取20 g 草莓样品，加入40 mL 乙腈后匀浆，用NH2固相萃取柱为净化柱，用洗脱剂二氯甲烷-甲醇（95∶5）进行提取，检测草莓中19 种农药残留量，加标平均回收率在77.3%～100.3%。高尧华等（2018）[4]称取样品经乙腈提取后，进行离心、冷冻，再经过固相萃取柱PSA 小柱和C18 进行提取净化，然后采用气相色谱/串联三重四级杆质谱仪进行检验检测分析，试验发现56 种农药呈现线性关系良好（在范围内），线性系数＞0.99。为定性定量研究粮油和高油脂植物源性样品粮谷中的农药残留含量，分析建立气相色谱－串联三重四级杆质谱（GC/MS/MS）能更加便捷，提高检测速率，同时测定粮油以及大豆、花生等中56 种农药残留含量。

2 固相微萃取技术(SPME)

固相微萃取技术在1989 年被首次提出，最初该技术被研究者应用于环境分析中，包括对水、土壤、大气的分析。随着研究方法的不断完善、研究的不断深入及研究装置的不断升级优化，应用范围逐步扩展到食品、农产品、化学、生物等领域，是一种常用、便捷的前处理技术。固相微萃取技术克服了传统前处理技术的缺陷，采用涂有固定相的熔融石英纤维来吸附、富集样品中待测物质，加快了检测分析的速度。固相微萃取技术是一种集采样、萃取、浓缩、进样于一体的前处理技术，是利用待测物本身在基体和萃取相之间的非均相平衡，是基于待测物质在样品及萃取涂层中分配平衡的萃取过程。该方法不需要添加溶剂进行固相分离，简单、方便，不会造成二次污染，适用于检测挥发性较强的物质。ZHOU Yu（2011）[5]研究分析了茶叶中氟虫腈含量及其代谢物残留含量，平均加标回收率在71.2%～109.3%，采用固相微萃取-气相色谱（SPME-GC）分析方法，试验结果满意。黄斯敏等（2020）[6]称取20.0 mg 柑橘类水果样品，然后振荡20 min 混匀后，进行磁性分离，再振荡5 min（加入1 mL甲醇）后洗脱，洗脱液进行HPLC-UV检测分析。检测发现，在1～1 000 μg/L 浓度范围内噻虫嗪、多菌灵和噻菌灵与色谱峰面积线性关系良好，在5～1 000 μg/L 浓度范围内吡虫啉与色谱峰面积线性关系良好，平均加标回收率在92.1%～104.0%，检出限为0.27～1.22μg/L，RSD 为1.2%～8.3%。

3 基质分散固相萃取技术（MSPD）

基质分散固相萃取技术是一种快速样品处理技术，包含了研磨、填料装柱、淋洗、洗脱环节，是将待测样品与一定量的固相萃取吸附剂（C18、硅胶等）一起研磨，得到半固体状态混合物，然后转移至合适的层析柱，使用合适的溶剂淋洗柱子，将待测物洗脱下来。基质固相分散萃取适用于固体、半固体、黏稠样品的萃取，优化了传统样品前处理的提取、净化等过程，有效避免了目标待测物的损失，具有需要样品量少、简单、高效、快速、低耗等优点。闫震等（2014）[7]对韭菜、姜、番茄、苹果的19 种农药残留进行检测分析，由于这4 种果蔬受不同色素干扰，采用超高效液相色谱-串联质谱进行检测分析对比，研究分析不同净化方式对检验检测结果的影响，得出最好的检验检测方式条件。运用基质分散固相萃取前处理方式，选取C18 混合剂和PSA（N-丙基乙二胺）作为吸附剂进行定量分析研究。得出结论，4 种果蔬中19 种农药线性关系良好（在5～100 μg/kg 浓度范围内），相关系数＞0.99，经过PSA 和C18 净化处理过的4 种果蔬中19 种农药的平均加标回收率在72%～108%。所测得的19 种农药残留含量的定量下限在0.05～8 μg/kg，检出限在0.02～2 μg/kg。研究发现辛硫磷的RSD 相对较高，其他18 种农药残留含量的RSD 值均＜20%。试验价格低廉、准确度高、回报率高，为农药残留检测前处理技术选择基质分散固相萃取方法提供了试验研究依据。

4 凝胶渗透色谱技术（GPC）

凝胶渗透色谱技术的原理是不同物质分子量不同，当样品溶液流经色谱柱（凝胶颗粒）时，分子根据相对分子质量的不同而分开，相对分子量大的淋洗时间短，向下移动速度快；相对分子质量小的淋洗时间长，向下移动速度慢，从而达到分离的目的，这种分离技术可以同时分离不同类型的农药残留。这种处理技术具有使用有机溶剂少、操作相对简单、分析速度快、净化效率高、准确性高、回收率高、自动化高的优点，能很好地分离大分子物质和农药残留等小分子物质，且净化柱可以反复使用，检测成本低。该技术应用范围广、重现性好，可以应用于蔬菜中有机磷等农药残留成分的检测，回收效果好，可以对样品进行净化，快速检测蔬菜中的农药残留成分[8]。陈平和陆卫明（2016）[9]称取一定量的水果样品，加入丙酮为提取剂，通过加速溶剂萃取装置进行萃取，用无水硫酸钠对提取液除水后进行定量浓缩，再经过全自动凝胶渗透色谱仪净化，采用气相色谱-质谱法对净化提取液在线浓缩定容后进行分离纯化和定性研究，采用外标法进行定量分析检验检测。该前处理检测技术分离纯度高、稳定性强、准确度好，分析得出平均加标的回收率为80%。封利会等（2016）[10]称取一定量的样品，用缓冲液（乙酸乙酸钠-乙腈）混匀后提取，采用混合型固相分散萃取剂进行提取净化，结合凝胶渗透色谱气相色谱串联质谱，通过质谱多反应监测技术模式分析检验检测。结果表明，检验检测的41 种农药残留含量的线性相关系数＞0.995（在2～200 ng/mL 范围内），其中在苹果和芹菜两种不同类别果蔬中分别添加41 种农药，当添加浓度分别为5μg/kg、10μg/kg 和50μg/kg 的标准混合溶液时，检验检测平均回收率在71.0%～125.4%，相对标准偏差RSD 在0.34%～15.00%。该检测方法方便、快速、可操作性强，比其他农药残留分析方法净化提取纯度高、灵敏度好、准确性高。

5 微波辅助萃取技术（MAE）

微波辅助萃取是一种非常有前景的萃取技术，是通过吸收微波能量的方式，用微波能加热与样品相接触的溶剂，是从样品中提取分离出所需化合物，即利用微波加热来加速溶剂对样品中目标物的萃取过程，在传统工艺基础上加强传热、传质过程。该方法是一种省时、简便的前处理方法。溶质和溶剂的极性越大，吸收微波能的效率越高，升温越快，萃取速度越快，因此为了达到效果，在选择萃取剂时必须选择极性溶剂。微波辅助萃取优点明显，其升温速度快、热效率高、提升了萃取效率，经常应用于有机氯类农药残留的检测。王潇等（2016）[11]称取一定量西红柿样品，对西红柿样品进行微波加热辅助萃取后，用液液微萃取法对萃取液进行富集和提纯，采用液相色谱-串联质谱技术对西红柿样品的三嗪类农药进行检验检测分析。结果表明，在试验最佳萃取条件下，6 种三嗪类农药在3 个添加水平条件下（1 μg/kg、50 μg/kg 和500 μg/kg）的回收率为62.1%～108.1%。该方法速度快、准确度高、效率高，适合检验检测各类果蔬中三嗪类农药残留含量。颜鸿飞等（2013）[12]称取一定量茶叶样品，加入乙腈混匀后进行微波辅助萃取提取，采用DB-17 MS 毛细管色谱柱分离后，选择离子监测模式下质谱法进行测定，建立了微波辅助萃取—分散固相萃取—气相色谱质谱法，快速测定茶叶中23 种农药残留含量，结果表明，23 种农药残留组分在0.01～0.50 mg/mL 浓度范围内相关系数＞0.995，线性关系好。用空白绿茶为基体，在4个添加水平（浓度分别为0.01mg/kg、0.05mg/kg、0.10 mg/kg、0.25 mg/kg）的相对标准偏差RSD 为3.0%～8.2%，平均加标回收率是70%～105%。

6 QuEChERS 技术

QuEChERS技术是一种快速前处理技术，在2003 年首次提出，在欧盟和美国已经广泛使用。QuEChERS 是由Quick（快速）、Easy（简便）、Cheap（便宜）、Effective（高效）、Rugged（稳定）、Safe（安全）6 个英文单词的首字母组成，具备这6 个特点。QuEChERS 操作方便简单：称取待测样品，将待测样品混匀后加入一定量乙腈作为溶剂提取，匀浆后加入盐包摇匀待盐析分层，然后加入氯化钠后摇动盐析待分层，一般采用有PSA（N-丙基亚乙基二胺）、石墨化炭黑等，通过离心方式去除干扰物，达到净化效果，过滤后进行分析处理。QuEChERS技术分析速度快、操作简单、方便、回收率高、精确度和准确度高、可分析农药范围广，提取剂乙腈加入容器后实现密封，减少与检测人员接触，优势明显，应用广泛。林涛等（2015）[13]称取一定量蔬菜样品，加入1%的乙腈-乙酸提取液提取，用N-丙基乙二胺（PSA）小柱净化后分析检验，采取质谱多反应监测技术（MRM）方法，采用外标法检测分析。建立了常见蔬菜中41 种农药残留的QuEChERS 前处理检测分析方法。得出结论：在改良后的色谱、质谱和QuEChERS 条件下，41 种农药线性关系（1.0～100μg/L范围内）良好，检出限在0.003～1.00 μg/kg，相关系数（R2）＞0.999，检测分析不同样品中的回收率在74.1%～120.4%，相对标准偏差（RSD）范围为2.8%～11.9%。钟志凌和唐吉旺（2019）[14]称取一定量的样品，加入1%乙腈-乙酸提取液提取，用乙二胺-N-丙基硅烷（PSA）小柱净化分析，无水硫酸镁分散固相萃取净化分析，用气相色谱火焰光度检测器进行分析测定。研究分析了QuEChERS 法在乙酸盐缓冲体系和氯化钠盐析这两种不同体系的净化提取效率。得出结论：实验测定的6 种有机磷农药残留线性关系良好（0.2～10.0 mg/L 浓度范围内），相关系数（r2）＞0.999，检出限为0.003 5～0.015 mg/L。3 个添加浓度水平的回收率在78.5%～106.3%，相对标准偏差（RSD）范围为1.4%～6.3%。该方法安全性高、可操作性强、准确度高，可用于大批量不同类别样品农药残留检验检测分析。

7 结束语

样品前处理技术在农产品农药残留检测中是一项重要技术，每种前处理技术在用法用途、实用性各不相同，在检测农产品农药残留含量时，要根据不同类型样品中基质特点的不同、检测农药残留项目的不同、实际检验条件的不同，选择适合实际工作的前处理检测技术。当前，农产品农药残留检测技术朝着更易操作、更便捷以及检测成分更复杂、更智能化的方向发展。可以在现有的实验检测条件下，对前处理检测技术进行创新创造，尝试多技术联用发展方向，探索出操作更简便、成本更低廉、回收效率更高的前处理技术。