食品中氨基甲酸酯类农药残留的检测方法研究进展

发布日期:2011-11-29作者:张帆 李忠海 王利兵 黄志强 张莹 王美玲来源:《中国食物与营养》浏览次数:20910
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摘 要:目前氨基甲酸酯类农药被广泛应用,其母体及代谢产物有较为严重的毒害作用。建立快速、灵敏、有效的氨基甲酸酯类农药残留的检测技术,成为当前研究者关注的课题。本文综述了近年来食品中氨基甲酸酯类农药残留分析的前处理及其检测技术,并对氨基甲酸酯类农药残留检测的发展前景进行了展望。

关键词:氨基甲酸酯;农药残留;检测方法

氨基甲酸酯类农药是一种高效、广谱型杀虫剂。其杀虫作用机制为抑制昆虫神经传导的重要物质乙酰胆碱酯酶的活性。氨基甲酸酯类农药具有杀虫效果显著、分解快、残留期短、代谢迅速的特点。除此之外,还有显著刺激作物生长的作用。但由于氨基甲酸酯类农药被大量不科学地使用,导致人畜中毒现象时有发生,因此许多国家和地区对这种农药在食品中的残留

量都制定了严格的限量标准,这就使得氨基甲酸酯类农药的分析检测倍受关注[1]

1 氨基甲酸酯类农药残留的样品前处理技术

1.1 固相萃取技术(SPE)

固相萃取(SPE)技术是一种基于液相色谱分离机制的样品制备方法,利用吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附,与样品的基质和干扰化合物分离,然后再用洗脱液洗脱,达到分离或者富集目标化合物的目的。

由于SPE具有操作简便快速、有机溶剂用量少、环境污染小等优点,自20世纪70年代后期问世以来,发展极其迅速,已广泛应用于农药残留检测工作。刘长武等[2]采用乙腈提取、固相萃取浓缩、高效液相色谱分离、柱后衍生-荧光检测法测定了蔬菜、水果中8种氨基甲酸酯类杀虫剂及其代谢物残留量,其平均回收率70%~120%,相对标准偏差(RSD)小于20%(n=3),检测限为0.0042~0.0106mg/kg,测定结果满足农药残留分析的检测要求。

1.2 超临界流体萃取技术(SFE)

超临界流体萃取技术(SFE)是目前新兴的一种以超临界流体作为流动相的新型的分离技术。SFE是利用超临界流体的特性,从样品中萃取目标物,当恢复到常压和常温时,溶解在流体中的成分立即以溶于吸收液的液体状态与气态分开,从而达到萃取目的。目前被用于超临界流体的溶剂有乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、甲醇、乙醇、二氧化碳等物质,其中CO2 是首选的萃取剂。氨基甲酸酯类农药具有热不稳定性的特点,在较高温度下分解成酚和甲基异氰酸酯,由于二氧化碳具有较低的临界温度,适合这种具有热不稳定性的化合物的提取。Lehotay等[3]报道了在水果和蔬菜中提取西维因、呋喃丹约40种农药残留分析的SFE方法。此方法的特点是避免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。

1.3 加速溶剂萃取技术(ASE)

加速溶剂萃取技术是美国戴安公司近年推出的一种全新的处理固体和半固体样品的方法,可以萃取蔬菜、鱼肉、水果、茶叶和土壤中农药残留。该法是在较高温度(50-200℃)和压力条件(1000-3000psi,1 psi=6.89kPa)下,使用有机溶剂萃取。与索氏萃取和微波萃取相比,ASE只需极短的时间,使用最低的溶剂量来满足各种萃取需求。吴刚等[4]以乙腈作为提取溶剂,对试样采用加速溶剂萃取,建立了动物源食品中12种氨基甲酸酯类农药的快速分析方法。结果12种氨基甲酸酯类农药在样品中的最低检出浓度(S/N=3)在0.24μg/kg(异丙威)-1.02 μg/kg(涕灭威亚砜)之间,方法回收率在62.1%±8.8%-104.0%±5.6%之间,RSD均小于20%,均符合农药残留分析的要求。

1.4 固相微萃取技术(SPME)

固相微萃取技术(SPME) 是1990年由加拿大Pawliszyn等首次提出的,是在固相萃取的基础上发展起来的新方法。SPME是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附,使之与样品的基质和干扰化合物分离,然后再用洗脱液洗脱或加热解吸附,达到分离和富集目标化合物的目的。该方法集提取、浓缩、进样为一体,全过程不需要溶剂,可重复使用多次。Sagratini等[5]采用固相微萃取-HPLC/MS联用技术分析了果汁样品中克百威、抗蚜威等5种氨基甲酸酯类农药及3种除草剂的农药残留量,测得5种氨基甲酸酯类农药平均回收率为95%~105% ,RSD<10% ,检出限为0.005~0.05μg/kg,均低于西班牙及意大利规定的该类农药在果汁样品中的最高残留限量。

1.5 浊点萃取技术(CPE)

浊点萃取技术(CPE)是近年来出现的一种新兴的液-液萃取技术,它不使用挥发性有机溶剂,从而不会对环境造成影响。它是以中性表面活性剂胶束水溶液的溶解性和浊点现象为基础,改变实验参数引发达到将疏水性物质与亲水性物质分离的目的。目前该法已成功地应用于金属螯合物、生物大分子的分离与纯化及环境样品的前处理中。A. Santalad 等[6]采用浊点萃取技术和反相高效色谱技术检测了水果中的氨基甲酸酯类农药残留,6种氨基甲酸酯酯在27min内被成功地分离开来,测得6种氨基甲酸酯类农药平均回收率为80%~107%,RSD<3%,检出限为0.1~1.0mg/kg。相比较传统方法而言,此方法简便、灵敏度高、消耗溶剂很少,被认为是一种潜在有力的样品前处理技术。

2 氨基甲酸酯类农药残留的检测技术

2.1 生物检测技术

2.1.1 酶抑制法 酶抑制法(Enzyme Inhibition)在现场检测中应用比较普遍。其检测原理是利用氨基甲酸酯农药对动物组织或血液中的胆碱酯酶的强抑制作用,通过其水解产物与显色剂产生的颜色反应来计算抑制率,从而判断出样品中高剂量有机磷或氨基甲酸酯农药的存在。李昕等[7]采用酶抑制显色方法,应用自制的乙酰胆碱酯酶制成农药快速检测试剂盒检测

果蔬中有机磷和氨基甲酸酯类农药,检测灵敏度在0.001~0.1mg/kg范围。酶抑制法农药残留检测技术快速、简便、成本低、不需大型设备,在卫生检疫和环境监测方面有广泛的使用价值。酶抑制法对常见农药的检出限通常都高于所对应农药的最大残留限量,适合做初步定性筛选。

2.1.2 免疫分析法 免疫分析法(Immunoassay)是基于抗原和抗体的特异性识别和结合反应检测的方法。根据引入示踪物的不同,免疫分析法可分为荧光免疫测定法(FIA)、酶免疫测定法(EIA)、放射免疫测定法(RIA)和流动注射免疫测定法(BIA)。自1983年以来,随着EIA的稳定性和灵敏度不断改善,它在农药分析中得以广泛应用,尤其是酶免疫吸附测定法(ELISA)应用最广泛,现已成为首选方法。例如采用单抗E LISA检测奶、肉、肝中的涕灭威,谷物中的西维因等。不过免疫分析法在实际运用中还是存在少许的问题,比如说免疫分析法的灵敏度相对于其他检测方法还需进一步的提高;另外在需要测定的农药种类多于10种以上时,将难于同时检测出来。

2.1.3 生物传感器法 生物传感器法(Biosensor)是利用具有分子识别能力的生物活性物质做为与能量转换器紧密配合的紧密部件, 能够对特定种类的化学物质或生物活性物质进行选择性和可逆响应的分析装置。Pogacnik[8]等用乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶作为敏感材料,做成了光热生物传感器,对蔬菜中的有机磷和氨基甲酸酯类农药进行测定,其结果与GC-MS检测结果一致。Nogue[9]用一种固化了醛脱氢酶的酶传感器检测有机磷和氨基甲酸酯农药,其最小检出量为9ng/kg,而传统方法的最小检出量为400ng/kg 。

2.2 色谱检测技术

2.2.1 气相色谱法(GC)测定 气相色谱法(GC)是一种经典的农残检测方法,约70%的农药残留都是用气相色谱法来检测。氨基甲酸酯类农药在高温中不稳定,即使在选择柱条件方面下很大功夫,仍不可避免产生氨基甲酸酯的分解,同时也缺乏灵敏度高的选择性检测器,于是只能对不发生分解的氨基甲酸酯进行直接GC测定。而对于易热分解的化合物,或是考虑将氨基甲酸酯完全水解,以测定氨基甲酸酯的甲胺或酚部分,或是通过热稳定衍生化后测定其衍生物。陈霞等[10]建立了蔬菜中24种有机磷和氨基甲酸酯类农药残留的检测新方法,在蔬菜中3个浓度添加水平的平均回收率为70.1%~113.4%,相对标准偏差(RSD)1.8%~12.4%,该方法准确,杂质干扰少,操作简便,适用于蔬菜样品中农药多残留的检测。

2.2.2 高效液相色谱法(HPLC)测定 高效液相色谱法对于气相色谱法不能分析的高沸点或稳定性差的农药可以进行有效的分离检测,特别适于检测氨基甲酸酯类农药。大部分氨基甲酸酯类农药的HPLC检测采用反相C8或C18柱,检出限一般高于气相色谱(GC)的检出限。近年来多采用液相色谱法柱后衍生技术,能够使氨基甲酸酯类农药中的甲氨基团在碱液作用下生成的甲胺与衍生试剂反应生成一种强荧光物质,可用高灵敏度的荧光检测器检测该物质,选择性高,基质干扰小,是检测氨基甲酸酯类农药最有效、最灵敏的方法之一。马纪伟等[11]通过柱后衍生化,荧光检测器(荧光波长为445n m)定性定量测定猕猴桃中11种氨基甲酸酯类农药的残留量。11种农药在30min内可以得到很好的分离,线性范围为0.01~50.00mg/L,线性相关系数为0.9989~0.9999,检出限为5.0~0.7μg/L,方法回收率为82.96%~101.10%。

2.2.3 其他色谱技术测定 其它应用于氨基甲酸酯农药残留分析的色谱技术还有超临界流体色谱法(SFC)和薄层色谱(TLC)等。SFC是以超临界流体作为色谱流动相的分离检测技术。SFC对气相色谱和液相色谱的优点加以综合利用,弥补了GC和HPLC的不足,可以在较低温度下分析分子量较大,对热不稳定、极性较强和不易分析的化合物。Murugaverl等[12]用SFC-MS技术分析了涕灭威西维因等农药,检测限可以达到p g水平。TLC是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术,吴莉等[13]利用双波长反射吸收薄层扫描法研究了呋喃丹定量分析方法,呋喃丹的检出限为0.3μg,回收率为96.94%~100.38%,相对标准偏差为1.73%。

2.3 联用技术

2.3.1 气质联用技术(GC-MS) 色谱法具有极强的分离能力,但仅以保留时间定性,因此它对未知化合物的定性能力不佳,需要另外的方法来确证。GC-MS法是近年来发展起来的大型仪器,其不仅具有气相色谱法的高分离效能,还具有质谱对于化合物结构的准确鉴定特点,可同时达到定性定量的检测目的。曹艳平等[14]以气相色谱-质谱选择离子监测方式分析检测蔬菜水果中12种有机磷和4种氨基甲酸酯农药残留,16种农药均在14min内流出,分离良好,农药标准的线性范围在0.01~15μg/ml,相关系数r均在0.99以上,低、高二种浓度加标回收率均在65.3%~108.2%之间。

2.3.2 液质联用技术(HPLC-MS/HPLC-MS/MS) 液质联用技术是以喷雾离子源和大气压化学电离源等接口技术将液相色谱和质谱串联起来作为整机使用的检测技术,在分析对热不稳定,相对分子质量较大,难以用气相色谱分析的化合物检测应用较为成功,具有检测灵敏度高、选择性好、定性定量同时进行、结果可靠等优点,是一种高效率、高可靠性的分析技术。陈笑梅等[15]采用HPLC-ESI(+)-MS/MS同时检测粮谷中9种氨基甲酸酯类农药残留量。农药在0.1~100μg/L范围内线性良好,相关系数为0.9986~0.9998。在0.001~0.05mg/kg浓度范围内,平均加标回收率在73.40%~102.01%之间;相对标准偏差为1.25%~9.94%。该方法简便、快速、灵敏、净化效果好。

3 展望

随着社会的进步,人们生活水平的不断提高,对食品的安全性要求也相应地提高了。但随着氨基甲酸酯类农药的持续应用和新产品的开发,氨基甲酸酯类农药残留检测方法的研究依旧是引起广泛关注的课题。针对食品中氨基甲酸酯类农残的分析,SFE、MSPD等一些新的样品前处理技术将受到青睐的同时,创建高效、简单、快速的色质联用为主的在线分析技术将是未来的重点研究方向。氨基甲酸酯类农药残留检测技术将向更快、更准、更环保的方向开发和推广应用。

参考文献

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[15]陈笑梅,胡贝贞,刘海山,等. 高效液相色谱-串联质谱法测定粮谷中9种氨基甲酸酯类农药残留. 分析化学研究简报,2007, 35(1):106-110.

Advancement of the Determination Methods of Carbamate Pesticide Residues in Food

ZHANG Fan1,2, LI Zhong-hai1, WANG Li-bing2, HUANG Zhi-qiang2, ZHANG Ying2, WANG Mei-ling2

(1Faculty of Food Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha Hunan 410004;2Hunan Key Laboratory of Food Safety Science & Tecnology,Technology Center of Hunan Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Changsha Hunan 410004)

Abstract: At present, the Carbamate pesticides were widely used and parents and metabolites had a acute toxicity. Hence, the monitoring of carbamate pesticide residues in food had become a priorit field. The new pre-treatment methods of sample and determination methods for carbamate pesticides were summarized In this paper. This review also briefly provideed some development trends of analysis of carbamate pesticide residues in food.

Keywords: Ccarbamate;Pesticide Residues;Determination Methods

关键词: 氨基甲酸酯 农药残留 检测方法

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