国内农药残留的色谱分析法研究进展
曹志林 金维平 武秀琴 张庆甫 曲艳伟
（郑州经济管理干部学院环境工程系生物教研室，河南郑州 451191）

摘 要：综述了目前国内用于农药残留的色谱分析方法，如气相色谱法、气相色谱-质谱联用法、液相色谱法、液相色谱-质谱联用法以及部分新兴色谱分析方法如凝胶渗透色谱法、免疫亲合色谱法、毛细管电色谱法等，并对样品前处理技术的研究进展进行了介绍。
关键词：色谱分析法；农药残留；前处理技术

    农药残留是指某些农药由于具有很强的化学稳定性，施用后不易分解，仍有部分残留在土壤、作物及环境中。这些残留农药在食物链中有极强的富集作用，可以在人类和动物机体内累积并导致慢性中毒。由于农药残留污染问题严重威胁着人类的食品安全，这一问题已成为全球关注的焦点。为限制滥用农药，维护人民利益，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。因此，研究农药残留分析检测方法，对于保障食品安全具有重要意义。
    目前，对于农残分析的方法很多，其中以色谱技术 (chromatography)为主。色谱技术由于具有分离效率高、应用范围广，分析速度快、样品用量少、灵敏度高等优点，在多种基体类型(水、土壤、沉积物等环境样品、食品、中药材及其制剂等)样品农残分析中获得广泛应用。国内目前用于农药残留分析的常见色谱方法有气相色谱法、气相色谱-质谱联用法、液相色谱法、液相色谱-质谱联用法，近年某些新兴色谱技术如凝胶渗透色谱法、免疫亲合色谱法、毛细管电色谱法等也在农药残留中得以应用。
    同时，分析方法对灵敏度、选择性和速度要求的不断提高，促使样品前处理技术不断发展。农药残留分析最常用的提取技术有索氏提取、机械振荡、超声波提取和液液萃取等。近几年，固相萃取、固相微萃取、在线提取、微波辅助溶剂萃取、液液微萃取等新技术在农药残留分析中得到了成功的应用，使得样品前处理向着更为简便、快捷的方向发展。
    笔者在近年色谱分析研究中查阅了大量近期文献资料，对农药残留领域中的色谱分析方法有了一定的心得，现就国内农药残留分析中的常见色谱技术结合样品的前处理方法研究进展做一些简要介绍。

1． 气相色谱法（GC）
     气相色谱分析法是20世纪50年代发展起来的，在农残分析中的应用始于60年代初。由于其具有分离效率高、分析速度快、选择性好、样品用量少、检测灵敏度较高等优点，因此广泛应用于分离气体和易挥发或可转化为易挥发的液体及固体样品。目前该方法已成为农药残留分析中最常用也是最主要的方法。与此同时，各种新兴前处理技术也得以应用。林秋萍（2003）等[1]采用气相色谱法对蔬菜中残留的甲胺磷、敌敌畏、对硫磷、噻嗪酮等17种有机磷和氨基甲酸酯农药进行了测定，获得了较满意的结果，检测线性范围为0.1～1.5μg/ml，最小检测限为0.010～0.040 mg/kg，回收率在75.2%～108%，变异系数(RSD)0.3%～6.8% (n=3)。谭和平（2004）等[2]在茶叶的有机氯农药残留检测中，参考H.Steiwandter提出的在线提取方法，采用超声波振荡提取、分离，并在同一三角瓶中进行液-液分配，通过净化、浓缩最后上机检测，分析结果表明：采用该方法其最低检测浓度为0.044～0.617ng/g，加样回收率在81.8%～98.0%之间，符合农药残留检测的国家标准，且比常规方法操作更简便、检出率更高，克服了常规方法中被测成分容易在多次转移中损失，从而影响检测准确性的缺点。近年，固相萃取技术（SPE）在农残分析样品的前处理过程中获得了广泛利用，已有不少报道。叶江雷（2005）等[3] 将茶叶中待测农药残留组分通过活性炭固相萃取柱（5㎜×7㎜，活性炭约40mg）净化，用毛细管气相色谱氮磷检测器同时测定茶叶中噻嗪酮、甲胺磷、乙酰甲胺磷、敌百虫、乐果、甲基对硫磷、水胺硫磷、三唑磷、伏杀硫磷等9种农药残留量，9种农药残留组分能在11min内很好地分离，农药回收率为69.2%～101.4%，方法变异系数为4.09%～16.55%，检出限在0.001～0.027mg/㎏（干重）之间。谢文（2005）等[4]在对茶叶中多种有机磷农药残留量测定过程中，对样品的提取和净化方法进行了研究，农药残留组分经乙腈提取后，用活性炭和硅胶混合小柱净化，应用配有火焰光度检测器检测器的气相色谱仪进行测定，分析结果重现性、精密度好，杂质干扰少。洋葱、大蒜、青葱、韭菜等含硫蔬菜在切碎时其中的活性酶会使其释放出硫化物，这些硫化物不容易除去，而且在气相色谱电子捕获检测器(GC一ECD)和火焰光度检测器(GC一FPD)上具有很强的响应，从而出现假阳性，造成误判。王建华（2005）等[5]采用微波炉处理含硫蔬菜40s，使其中的酶失活，避免产生干扰的硫化物，再用乙腈均质提取，PSA固相萃取柱净化，用气相色谱-电子俘获检测器及火焰光度检测器检测其中的有机磷、有机氯和拟除虫菊酯多类农药残留组分，取得了较好的结果，样品的回收率在70%～110%之间，相对标准偏差在3.5%～14.2%之间。

2．气相色谱-质谱联用法（GC-MS）
    气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）结合了气相色谱和质谱的优点，弥补了各自的缺陷，因而具有灵敏度高、分析速度快、鉴别能力强等特点，可同时完成待测组分的分离和鉴定，特别适用于多组分混合物中未知组分的定性定量分析、化合物的分子结构判别、化合物分子量测定，因此目前被广泛应用于农药残留量检测工作中。许泓（2004）等[6]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，建立了果蔬中107种农药残留GC-MS快速筛选、确证及定量的系统分析方法。在该方法中，对107种农药应用同一的提取、净化及GC-MS测定程序，提高了检测效率。朱静（2004）等[7]利用固相萃取技术（SPE）对环境水中噻唑硫磷农药残留进行净化，用GC-MS对其进行测定。该方法具有较高的灵敏度和选择性，对环境水中噻唑硫磷的最低检测质量浓度为56.4ng/L；加样回收率大于85.5%，RSD小于4.42%，适用于环境水中痕量农药的监测。郑孝华（2004）[8]将微波辅助萃取同液液微萃取技术相结合，利用气相色谱-质谱分析技术，开发了一种简捷、实用、回收率高的蔬菜、水果中多种拟除虫菊酯残留的检测技术。经基体标准加入回收实验，除联苯菊酯外，其他9种菊酯的10ng/g的加样回收率均在75%以上，且在国标要求的最大残留限量附近有良好的线性关系，能满足当前蔬菜、水果中拟除虫菊酯残留的检测要求。

3． 高效液相色谱法（HPLC）及液相色谱-质谱联用法（LC-MS）
    目前，在农药残留分析中，高效液相色谱法逐步成为一种主要的分析方法，它具有分离效率高、分析速度快、检测灵敏度高和应用范围广泛的特点，特别适合于非挥发性、大分子、强极性和热稳定性差的农药的分离分析。李萍（2002）等[9]利用高效液相色谱紫外检测(HPLC-UV)技术，对动物性食品肉和蛋中涕灭威、西维因、呋喃丹、速灭威、异丙威等5种氨基甲酸酯类农药（NMCs）多组分残留的检测方法进行了研究。实验采用C18柱，甲醇-水(60:40)为流动相，于210nm进行检测，5种NMCs检测限为3.2～13.3μg/kg，标准平均过柱回收率为89.8%～109.7%。鞠荣（2003）等[10]以乙酸乙酯为溶剂，超声波振荡法提取柑桔中的噻菌灵，并采用反相高效液相色谱法对其进行测定，回收率为80%～89.94%，检测限为0.1mg/kg。陈珠灵（2005）等[11]采用高效液相色谱法对蔬菜中甲基对硫磷、乙基对硫磷、甲拌磷进行同时分离和检测，以shim-pack VP-ODS为分离柱，流动相为V甲醇：V水,=85: 15，紫外检测波长为250nm，该方法所测得的3种有机磷在0.02～2.0μg/L范围内具有良好的线性，检出限达1.0～5.0μg/L，加标回收率在97.44%～101.22%。将SPE同HPLC联用来分析农药残留多组分已经成为一种趋势，SPE在简化样品前处理、减少溶剂用量、提高分析效率和缩短分析时间等方面均优于传统的液-液萃取方法。林维宣（2003）等[12]在用高效液相色谱法-紫外检测器方法同时检测大米中八种氨基甲酸酯类农药残留量的过程中，用florisil和C18固相萃取净化柱双柱净化样品，取得了较好的净化效果，八种氨基甲酸酯类农药的平均回收率均在80%以上，变异系数(Cv %)在3.97以下，检测方法的检测低限、回收率和精密度均满足残留分析要求。海云（2005）等[13]在用高效液相色谱测定辣椒中甲基硫菌灵的残留量时，采用中性氧化铝固相萃取小柱净化样品，甲基硫菌灵的最低检测限为0.06mg/L，回收率也在80%左右。杨容（2004）等[14]应用基质固相分散(MSPD)技术与高效液相色谱法相结合测定了食物中痕量异丙威和溴氰菊酯残留物，异丙威检测限为1.1ng/g，回收率约为88.11%，溴氰菊酯检测限为2.4ng/g，回收率约为81.92%。温裕云（2005）等[15]对HPLC的检测器进行了改进，用自制的光化学反应器作为荧光衍生装置，优化了柱后光化学反应的实验条件，并用于茶叶样品中菊酯类农药残留的测定，方法的检出限为0.012～0.048μg/g（干重），相对标准偏差3.4%～6.4%（0.1mg/L，n=8）。
   由于HPLC对检测器的使用有一定的选择性，液相色谱仪在测定特定样品时有一定局限性。考虑到HPLC的分离能力与质谱检测器的丰富信息与高灵敏度，采用质谱检测器作为HPLC检测手段的液质联用技术（LC-MS）成为目前发展最迅速的分析手段之一。对于需要高灵敏度、宽适用范围、复杂基质的多残留快速筛选工作而言，液质联用是首选的最佳检测手段。祁彦（2004）等[16]用LC-MS分析了大豆中环氧嘧磺隆、噻吩磺隆和甲磺隆等10种磺酰脲类除草剂残留，10种磺酰脲类除草剂在0.02～1.0mg/kg浓度范围内，平均加标回收率在72.1%～98.8%之间，相对标准偏差为0.90%～7.74%。

4． 其它新兴色谱方法
   近年，色谱技术发展迅速，许多新兴色谱技术如变性高效液相色谱、高速逆流色谱、全二维气相色谱质谱、液相色谱-质谱串联质谱联用、超临界流体色谱等在生物、医药、化工等领域中已有较多应用。目前国内用于农药残留检测的新兴色谱方法尚不多见，但已有一些报道，如凝胶渗透色谱、免疫亲合色谱、毛细管电色谱等。
    凝胶渗透色谱(GPC)又称为体积排阻色谱，它是按溶质分子的大小进行分离的一种色谱技术。通过多孔性凝胶固定相，使得样品中的大分子先被洗脱出来，小分子后被洗脱出来，可以分离相对分子质量从400～107的分子。GPC作为一种快速的相对分子质量及其分布测定方法，在农药残留分析中已成为一种重要的分离、净化手段。刘咏梅（2004）等[17]GPC净化技术引入到对糙米的前处理过程中，并使用毛细管气相色谱火焰光度检测器测定，GC-MS 进行确证测定了糙米中7种常见有机磷农药(包括敌百虫、敌敌畏、甲胺磷、甲基嘧啶磷、二嗪磷、对硫磷、水胺硫磷)，方法最小检出质量比范围是1～8μg /kg，精密度为0.2%～10%，精密度试验的变异系数满足农药多残留痕量分析的要求。张伟国（2005）等[18]利用Waters Envirogel GPC净化柱净化油脂，SPE辅助净化其它干扰物，干扰物得到了很好的去除，大米中5种拟除虫菊酯类农药的回收率保持在70%～90%，变异系数小于20%。
   免疫亲和色谱（IAC）是利用抗原与抗体的高亲和力、高专一性和可逆结合的特性而建立的一种色谱方法。将针对目标农药的特异性抗体固定到适当的固相基质上制备成免疫亲和色谱固定相，当含有目标分析农药的样本粗提液经过免疫亲和色谱柱时，提取液中对抗体有亲和力的目标农药就被结合到抗体上，淋洗去掉非目标分析物后采用适当条件将结合在抗体上的农药洗脱下来，从而使痕量的目标农药被选择性地提取与浓缩，所得提取物可直接采用GC、HPLC、ELISA等方法进行检测。目前IAC技术在农药残留分析中主要用于样本的净化与浓缩，其最大的优点是大大简化了样品前处理过程，提高了分析的灵敏度。农田土壤中绿磺隆残留量一般在ng/g以下，样本经常规方法处理后难以达到色谱分析的最低检出浓度。邵秀金（2005）等[19]采用IAC对土壤提取液中的绿磺隆残留进行了净化浓缩, ELISA检测，HPLC法验证，回收率＞90%。
   毛细管电色谱（CEC）是一种新兴的微柱电分离技术，它将高效液相色谱（HPLC）的固定相填充到石英毛细管中，用高压电源代替高压泵，即用电渗流代替压力驱动流动相而实现分离。这一分离模式结合毛细管电泳（CE）和HPLC的优点，具有选择性好和分离柱效高等特点，常用于手性化合物的拆分，近几年开始用于农药分离。王玲（2004）等[20]采用加压毛细管电色谱-紫外检测法，建立了速灭威、克百威和残杀威三种氨基甲酸酯类农药的同时分离检测方法，检测限达μg/ml。

5．展望
   近年来，在农药的使用上由单一农药向多农药发展，因此，在农药残留的检测上也由单一农药品种检测向多农药残留组分同时检测方向发展。这也相应的给色谱技术提出了更严格的要求，使色谱技术朝着与其它技术联用、高灵敏度、高精密度、微型化等方向发展。另外，在样品的制备和前处理方面也呈现出微量化、自动化、无毒化、快速化和低成本的趋势。目前，超临界流体色谱[21]、逆流色谱、手性色谱[22]等新兴色谱技术以及色谱技术同多级质谱、红外光谱、核磁共振、原子发射检测器、阵列检测器等仪器的联用技术在国内医药、化工等领域已有所应用，也将是农药残留分析技术发展的趋势。同时，加速溶剂萃取[23]、固相微萃取[24]、支持液膜萃取、电萃取[25]等前处理方法也将会在农药残留分析中获得更广泛的应用。

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