食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)與人體健康研究

趙國(guó)萍,劉玉波

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083;2.中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所 煤轉(zhuǎn)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山西 太原 030001)

使用農(nóng)藥能夠減少病蟲害,能夠保護(hù)農(nóng)作物生長(zhǎng),能夠提高農(nóng)作物產(chǎn)量，然而,在采取葉面噴灑、種子包埋、土壤混拌等方式使用農(nóng)藥時(shí),生物活性使農(nóng)藥能夠進(jìn)入作物體內(nèi)。用各種農(nóng)作物加工的食品在到達(dá)消費(fèi)者手中時(shí)不可避免地殘留一定量的農(nóng)藥,嚴(yán)重威脅人們的身體健康。

自農(nóng)藥使用以來(lái),食品農(nóng)藥殘留引發(fā)的安全問(wèn)題一直是全世界共同關(guān)注的食品安全問(wèn)題之一。各個(gè)國(guó)家均依照自己的國(guó)情制定并實(shí)施了相應(yīng)的從農(nóng)田到餐桌的農(nóng)藥使用法律法規(guī)及農(nóng)藥殘留監(jiān)測(cè)體系,制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)以控制農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,從而保障民生安全。歐盟、美國(guó)和日本均建立了完善的法律法規(guī)和監(jiān)控調(diào)查體系,做到每一種食品都可以追根溯源。我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó),是農(nóng)藥生產(chǎn)和使用量較高的國(guó)家。自2000年以來(lái),我國(guó)農(nóng)藥原藥的產(chǎn)量在60萬(wàn)噸的基礎(chǔ)上增長(zhǎng)了6倍,食品農(nóng)藥殘留問(wèn)題普遍存在。長(zhǎng)期低劑量農(nóng)藥殘留和多農(nóng)藥殘留共同存在的現(xiàn)象,對(duì)食品的污染不容忽視,成為當(dāng)前威脅人類健康的重要因素。研究食品農(nóng)藥殘留的檢測(cè)技術(shù),進(jìn)行全面、有效的食品農(nóng)藥殘留安全性分析,尤為重要。本文論述了目前在食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)過(guò)程中常用的樣品前處理技術(shù)及檢測(cè)技術(shù),結(jié)合與食品農(nóng)藥殘留對(duì)人體產(chǎn)生的毒性相關(guān)的報(bào)道,呼吁改進(jìn)食品農(nóng)藥殘留監(jiān)測(cè)及檢測(cè)技術(shù),關(guān)注農(nóng)藥殘留對(duì)人體健康的影響。

1 食品農(nóng)藥殘留的檢測(cè)技術(shù)

1.1 樣品前處理技術(shù)

在食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)分析過(guò)程中,需要先提取待測(cè)物質(zhì),要求盡量避免雜質(zhì),以免影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和污染儀器。因此,樣品的前處理在食品農(nóng)藥殘留的檢測(cè)過(guò)程中尤為關(guān)鍵。

食品樣品具有基質(zhì)復(fù)雜的特點(diǎn),而被測(cè)成分濃度低。隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,高效、環(huán)保、自動(dòng)化的農(nóng)藥殘留分析前處理技術(shù)日益成熟。研究者大多聚焦于固相萃取、固相微萃取、QuEChERS、基質(zhì)固相分散萃取、分子印跡聚合物萃取等技術(shù)。

1.1.1 固相萃取技術(shù)

固相萃取技術(shù)結(jié)合了液固萃取技術(shù)和液相色譜技術(shù),廣泛用于萃取、濃縮和凈化樣品的半揮發(fā)性和不揮發(fā)性待測(cè)化合物。該技術(shù)所需有機(jī)溶劑少,具有安全、高通量、凈化效果好且回收率高等特點(diǎn),適合于高靈敏度檢測(cè)器的配套使用。

1.1.2 固相微萃取技術(shù)

固相微萃取技術(shù)是在固相萃取技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的一種集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體的無(wú)溶劑樣品微萃取新技術(shù),通常與氣相色譜聯(lián)用，進(jìn)行揮發(fā)性農(nóng)藥殘留的檢測(cè)。該法操作簡(jiǎn)單,費(fèi)用低,且克服了固相萃取回收率低、吸附劑孔道容易堵塞的缺點(diǎn),因此成為目前應(yīng)用最為廣泛的樣品前處理技術(shù)之一。

1.1.3 QuEChERS技術(shù)

QuEChERS是Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe的縮寫,指快速、簡(jiǎn)便、便宜、高效、穩(wěn)定和可靠的方法。該方法可概括為三步：乙腈提取目標(biāo)分析物、無(wú)水硫酸鎂和氯化鈉(或乙酸鈉)鹽析分離、凈化粉固相萃取雜質(zhì)。該方法是固相萃取和基質(zhì)分散固相萃取技術(shù)的發(fā)展,用于針對(duì)水果和蔬菜農(nóng)藥殘留檢測(cè)的樣品前處理。

提取溶劑乙腈對(duì)農(nóng)藥的極性要求不高,且在溶解的食品中非極性成分(脂肪)及極性化合物(蛋白質(zhì)、鹽、糖等)較少,可同時(shí)提取包括農(nóng)藥在內(nèi)的不同結(jié)構(gòu)的非極性、中等極性、極性物質(zhì),因此該法也適用于蛋制品、乳制品、高脂肪食品、茶葉、蜂蜜等的農(nóng)藥殘留檢測(cè)。

1.2 檢測(cè)技術(shù)

食品農(nóng)藥殘留控制與監(jiān)管,既需要精確而全面的監(jiān)測(cè)技術(shù),又需要快速檢測(cè)技術(shù)。

1.2.1 儀器分析技術(shù)

食品農(nóng)藥殘留監(jiān)測(cè)是農(nóng)產(chǎn)品食品質(zhì)量監(jiān)管的關(guān)鍵控制點(diǎn),其技術(shù)逐漸由色譜發(fā)展到質(zhì)譜及高分辨質(zhì)譜。高分辨質(zhì)譜具有高通量的特點(diǎn),對(duì)于待檢目標(biāo)物的數(shù)量沒(méi)有要求,適合于食品農(nóng)藥的多殘留篩查,且囊括非靶向性農(nóng)藥殘留物質(zhì)的定性篩查。使用率最高的技術(shù)有液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)、氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)、液相色譜-紫外檢測(cè)、氣相色譜-電子捕獲檢測(cè)等。色譜及質(zhì)譜這兩項(xiàng)技術(shù)成為在殘留分析過(guò)程中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。目前,我國(guó)已將高分辨質(zhì)譜與液相色譜及氣相色譜結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了LC-MS/MS、GC-MS的農(nóng)藥殘留監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化創(chuàng)新。

1.2.2 現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)

利用生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行食品中農(nóng)藥殘留檢測(cè),是食品安全檢測(cè)技術(shù)的重要組成部分。目前,研發(fā)較多的是生物傳感器技術(shù),包括酶?jìng)鞲衅鳌⒑怂徇m配體傳感器、微生物傳感器等。這類方法目標(biāo)特異性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單,適于靶向物質(zhì)的快速定性檢測(cè)。

1.2.3 免疫學(xué)技術(shù)

免疫學(xué)技術(shù)在食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用基于蛋白抗原與抗體的特異反應(yīng),關(guān)鍵是制備農(nóng)藥抗原及抗體。該類方法常用酶聯(lián)免疫吸附技術(shù)(ELISA)檢測(cè)大分子目標(biāo)物。生物技術(shù)的發(fā)展使得ELISA技術(shù)具有越來(lái)越高的靈敏度,也應(yīng)用于越來(lái)越多的農(nóng)藥殘留檢測(cè),包括近幾年使用量逐漸增多的煙堿類殺蟲劑農(nóng)藥和咪唑類殺菌劑農(nóng)藥。

2 食品農(nóng)藥殘留與人體健康

《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中最大農(nóng)藥殘留限量》(GB 2763—2016) 依據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀規(guī)定了食品農(nóng)藥殘留限量水平(MRLs)。然而,即使是極低劑量甚至微量的食品農(nóng)藥殘留,若在飲食中長(zhǎng)期存在的話,則其風(fēng)險(xiǎn)也有待進(jìn)一步評(píng)估。目前,研究者開始關(guān)注長(zhǎng)期低劑量單一農(nóng)藥、多農(nóng)藥攝入與人類諸多流行病之間的相關(guān)性,以及農(nóng)藥與其余環(huán)境化合物共同暴露給機(jī)體帶來(lái)的危害。

2.1 單一農(nóng)藥殘留與人體健康

有機(jī)氯類殺蟲劑的殺蟲效果明顯,曾遍及發(fā)達(dá)國(guó)家大大小小的田地。然而,有機(jī)氯類農(nóng)藥在人體內(nèi)具有累積毒性,很快被禁用。取而代之的是有機(jī)磷類和氨基甲酸酯類農(nóng)藥。這兩類農(nóng)藥一度在農(nóng)業(yè)市場(chǎng)中占據(jù)很大份額。部分劇毒有機(jī)磷農(nóng)藥效果好、使用量高,但是在被使用一段時(shí)間后,弊端逐漸暴露出來(lái)而被禁用或限制使用。近幾年開發(fā)的菊酯類農(nóng)藥和新煙堿類農(nóng)藥作用機(jī)理不同,因而病蟲害的抗藥性難以形成。除殺蟲劑外,殺菌劑和除草劑也是使用量較高的農(nóng)藥。

有動(dòng)物身上實(shí)施的體外細(xì)胞和體內(nèi)長(zhǎng)期毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,許多劇毒、中高毒農(nóng)藥不同程度地造成了機(jī)體氧化應(yīng)激、肝腎腦毒性、神經(jīng)毒性及遺傳物質(zhì)損傷等。多菌靈、毒死蜱、克百威等農(nóng)藥盡管是低毒的,然而作為內(nèi)分泌干擾藥物,能夠?qū)е律诚到y(tǒng)紊亂和糖尿病、非酒精性脂肪肝等糖脂代謝異常疾病。

2.2 多農(nóng)藥殘留與人體健康

多種農(nóng)藥殘留帶來(lái)的綜合影響逐漸引起了越來(lái)越多的研究者的關(guān)注。全球農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)顯示,在超過(guò)70%的樣本中同時(shí)檢測(cè)出兩種及以上農(nóng)藥。其他一些研究報(bào)告也提到了這一現(xiàn)象。從藥物在人體內(nèi)的代謝機(jī)制角度來(lái)看,具有相同代謝及作用機(jī)制的藥物可能會(huì)在人體攝入并代謝的過(guò)程中產(chǎn)生藥物疊加、協(xié)同增效或相互抵抗的效果。

有機(jī)磷和硫代氨基甲酸酯類殺蟲劑的毒性機(jī)制均為抑制乙酰膽堿酯酶的活性。雖然單一藥物劑量并未達(dá)到其毒性閾值甚至不產(chǎn)生毒性影響,但是當(dāng)幾種藥物同時(shí)存在時(shí),便有可能對(duì)人體產(chǎn)生毒性,此即為藥物疊加效應(yīng)。更加嚴(yán)重的是,當(dāng)部分農(nóng)藥混合物共同存在時(shí),毒性作用甚至比單純的劑量疊加的更大。Moser等人曾報(bào)道:有機(jī)磷殺蟲劑混合物對(duì)大鼠產(chǎn)生了強(qiáng)于疊加毒性的效果;樂(lè)果、甲拌磷、敵敵畏及高滅磷有機(jī)磷混合物對(duì)大鼠產(chǎn)生了腎毒性;不同結(jié)構(gòu)種類的農(nóng)藥具有協(xié)同增效毒性的可能性。Ma等人的檢測(cè)結(jié)果顯示，部分農(nóng)藥殘留組合產(chǎn)生了顯著的協(xié)同增效毒性,而不同的食品被同時(shí)食用的可能性極高,應(yīng)當(dāng)對(duì)由此帶來(lái)的農(nóng)藥殘留安全性隱患提高警惕。

農(nóng)藥與重金屬發(fā)生反應(yīng)也可能會(huì)在人體代謝過(guò)程中產(chǎn)生不利影響。例如,鉻、銅、鋅等重金屬化合物在體內(nèi)會(huì)干擾部分藥物代謝酶的反應(yīng)。

低劑量農(nóng)藥不同程度地危害人體健康的假設(shè),在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)得到部分證實(shí)。為期兩年的以草甘膦為主的除草劑混合物制劑的慢性暴露造成了大鼠非酒精性脂肪肝功能紊亂等一系列癥狀;以四種常見有機(jī)磷的最大無(wú)作用劑量及低于最大無(wú)作用劑量的使用量(均低于規(guī)定的食品中最大檢出限量)混合飼喂雄性Wistar大鼠24周后,發(fā)現(xiàn)極低的劑量仍然會(huì)導(dǎo)致肝腎毒性及DNA損傷。

3 展望

實(shí)現(xiàn)對(duì)食品農(nóng)藥殘留全面有效的定性定量監(jiān)管和對(duì)單一目標(biāo)物的快速檢測(cè),并完善食品多農(nóng)藥殘留的安全性評(píng)價(jià),對(duì)于保障食品安全、促進(jìn)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展至關(guān)重要。用于檢測(cè)及監(jiān)測(cè)的儀器的性能日益提高,并向高靈敏度、仿生物技術(shù)、聯(lián)用技術(shù)、微型化和高效數(shù)據(jù)采集處理的方向發(fā)展。食品農(nóng)藥殘留(尤其是多農(nóng)藥殘留長(zhǎng)期慢性暴露),對(duì)人體健康帶來(lái)的威脅不容忽視。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)評(píng)估技術(shù)的研究,建立完善、先進(jìn)的食品安全控制體系。