引言
植物在生长过程中,为了避免害虫的危害,需使用农药来提高产量。农药的不断使用,致使人们开始关注植物源性食品的安全问题。常用的农药包括有机磷、氨基甲酸酯、有机氯、三唑醇等,其中,有机磷农药
(organophosphoruspesticide,OPPs)是一种常用的神经性毒剂,对于害虫的作用的方式是抑制靶标害虫体内乙酰胆碱酯酶的活性,害虫体内组织中的乙酰胆碱积累过多导致代谢紊乱,最后害虫器官功能发生障碍。有机磷农药是典型的酶毒剂,它不仅可以通过消化道进入体内,还通过皮肤和呼吸道,从而导致中毒。因此,有机磷农药残留检验是食品安全的重要组成部分。有机磷农药一般是指含磷元素的有机化合物农药,绝大多数为杀虫剂,如常用的对硫磷、内吸磷、马拉硫磷、乐果、敌百虫及敌敌畏等,其结构式中R₁、R₂多为甲氧基(CH₃O-)或乙氧基(C₂H₅O-);Z为氧(O)或硫(S)原子,X为烷氧基、芳氧基或其他取代基团。

我国对有机磷农药在粮食、蔬菜及水果等植物源性食品中的应用也做了相关的规定,农业农村部发布了GB 2763-2019《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》,该标准增加了2967项农药最大残留限量,将草铵膦等12种农药的部分限量值由临时值改为正式限量,对蔬菜中的甲胺磷最大残留限量规定为0.05mg/kg,蔬菜中甲基对硫磷的最大限量为0.02mg/kg,蔬菜中甲拌磷的最大残留限量为0.01mg/kg。

样品的前处理是农药残留检测的重要环节,对检测结果的准确性和可靠性起着至关重要的作用,如果前处理方法选择不当,会对仪器造成一定的影响,例如:污染色谱柱和检测器,使检测效果降低。农药残留检测属于痕量分析,需要提高检测方法的灵敏度,从而才可通过仪器检测出准确的结果。因此加强对有机磷农药残留的检测,对保障人类健康有着重要意义。本文综述了植物源性食品中有机磷检测前处理分析技术,并介绍了有机磷农药检测技术的研究情况,为相关领域科研工作者提供借鉴。

2有机磷检测前处理技术

2.1提取方式

2.1.1传统提取方法

有机磷农药分子大多数为中等极性分子,根据相似相容的原理,提取有机磷农药残留的有机溶剂一般有丙酮、乙腈、丙酮和正己烷混合溶液。乙腈的极性较强,在实验室检测中较为普遍使用。石油醚具有麻醉的作用,对人身体危害较大。二氯甲烷属于极性分子,它的极性比乙腈小,且毒性较大,沸点较低。丙酮和乙腈的水溶性相差不大,但丙酮的溶解能力较低、毒性大、易挥发。综合上述因素,实验室一般选择乙腈作为提取剂。王树奇在研究不同有机溶剂对有机磷农药的提取效果中,选择乙腈、乙酸乙酯、丙酮和正己烷混合有机溶剂的效果,用乙腈提取蔬菜中有机磷时,样品加标回收率在80.25%~120.69%, 精密度在1.02%~15.26%,而用乙酸乙酯提取蔬菜中有机磷时,样品加标回收率在60.26%~129.36%,精密度在
1.26%~20.36%,通过数据得知,乙酸乙酯提取的回收率和精密度的实验数据波动较大,因此,选择乙腈为提取剂。提取的方式是利用提取液,将目标化合物溶解,然后从基质中有效分离。常用的提取方式有超声提取法、匀浆法、涡旋法、浸泡法、索氏提取法、机械振荡法。浸泡法需要较长的时间,不需要太高的技术支持,但检测的精度不够,适合一些要求度较低的检测。匀浆法和涡旋法适合样品数量较少的检测,而索氏提取法所用的溶剂适中,但是比较费时,通过表1可知,超声和机械振荡法适合检测时间相对适中,样品数量多,提取的效率高[9]。传统的提取方法操作简单,人员设备要求不高,目前依然在实验室中普遍使用。

2.1.2加速溶剂萃取法

1995年,Richter等提出了加速溶剂萃取(accelerated solventextraction,ASE)也称为加压萃取、高压溶剂萃取、高压热溶剂萃取、高温高压溶剂萃取等。其原理是通过升高温度(50~200℃)和压力(10.3~20.6MPa)增加物质溶解度和溶质扩散效率,提高有机溶剂对固体、半固体样品的萃取效率。该方法已被美国国家环保局列为3545号标准方法。王昭妮等利用加速溶剂萃取-毛细管气相色谱法测定小麦粉中21种有机磷农药残留的研究,准确称取小麦粉5.00g,硅藻土1.00g倒入研钵中研磨成100~200目(150~75μm),装入萃取池中,取样品萃取,系统压力10 MP(1500psi),萃取温度100℃,加热时间5min,静态时间5min,溶剂丙酮/正己烷(1:1,V:V),冲洗体积60%,循环2次,氮气吹扫60s,样品加标平均回收率在在74.3%~121.7%,检出限(limitofdetection,LOD)在0.01~0.05mg/kg,该法简便、快速、灵敏,准确各项技术指标均满足农药残留检测的要求。加速溶剂萃取法它的优点是有机溶剂用量少,基体影响小,使用方便且自动化程度高,与传统提取方式相比,减轻了人员的工作量。

2.2净化方式

2.2.1固相萃取法

固相萃取法(solid-phaseextraction,SPE)是80年代中期发展起来的一种样品预处理技术,通过固相萃取柱的填料对样品中待测物质和杂质吸附作用,从而进行分离和净化的检测方法,已被广泛使用在农残药品残留的检测,表2概括了近几年有机磷农药检测利用SPE前处理方法技术。由于植物源性食品中含有色素,郭有哲等研究黄瓜中有机磷检测,实验中加入活性炭对色素进行处理,但是, 由于活性炭对有机磷农药的吸附不可逆转,活性炭的加入量越大,回收率越高。因此应选择适量加入活性炭,再保护气相色谱柱和进样口衬管的同时,也可获得较高的回收率。Xu等建立了一种固相萃取前处理方法,提取蔬菜中有机磷农药,选择GCB/PSA萃取柱,吸附样品中有机磷农药后,用乙腈-甲苯(3:1,V:V)洗脱目标化合物,然后将提取物质直接竞争酶联免疫法,该方法会降低基质效应的影响, 回收率在62.5%~131.7%。黄芬等对固相萃取小柱进行了筛选,分别选择C₁₈柱、ENVI-CARB、Carb/NH₂和LC-NH₂固相小柱对样品净化的效果,其中ENVI-CARB柱的净化效果最佳,而LC-NH₂柱在洗脱过程中要使用毒性较大的甲苯才能到达洗脱效果。

闫震等对GB/T 20769-2008《水果和蔬菜中450种农药及相关化学品残留量的测定液相色谱-串联质谱法》进行了改进,选择TPS柱、PC/NH₂、NH₂、PSA+C₁₈为固相萃取柱,对比了不同净化柱对不同基质的净化效果的影响,分别研究4种萃取柱对韭菜、姜、番茄、苹果基质的影响,结果发现,韭菜的这类色谱含量较高且复杂的基质,选择TPS柱;对于姜,用PC/NH₂柱净化;番茄用NH₂;苹果中色素含量不高, 选择PSA+C₁₈柱。该研究中,辛硫磷的回收率为75%~102%。李亚波等在研究蔬菜中22种有机磷类农药中,选择Envi-18柱和Carb/NH2柱双重净化,石墨炭黑(Carb)有效去除样品中的色素,氨基(NH₂)去除脂肪酸、糖类、果酸等,Envi-18柱具有较高的含碳量,提高样品的提取率。固相萃取法净化可以去除色素和杂质,检测样品的回收率高,重现性好。但是,萃取柱的价格较贵,对科研经费要求较高。