食品中農(nóng)藥殘留的檢測技術分析

隨著經(jīng)濟水平的不斷提高，人們越來越注重健康的生活方式，追求高品質(zhì)的生活，對于食品中農(nóng)藥殘留的問題也更加關注。近年來，農(nóng)藥殘留造成的食品安全事件時有發(fā)生，農(nóng)藥殘留已經(jīng)成為制約我國食品質(zhì)量提高、影響我國食品對外貿(mào)易的重要因素之一。因此，對食品中農(nóng)藥殘留的檢測一直是市場監(jiān)管的重點內(nèi)容。本文基于液相色譜技術，以色譜做分離，質(zhì)譜作為檢測器，得到兩種農(nóng)藥殘留檢測方法，并對如何快速提高食品中農(nóng)藥殘留的檢測效率進行討論。

一、實驗與方法

1.儀器、試劑與材料。利用液相色譜技術與質(zhì)譜法融合的檢測技術，探究食品中的農(nóng)藥殘留情況。選用的設備為液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（Agilent 1290-6460）、電子天平、離心機和超純水機。利用丙酮配制一定質(zhì)量分數(shù)的農(nóng)藥標準品溶液，以十八烷基鍵合硅膠、Ｎ-丙基乙二胺、石墨化炭黑作為前處理吸附劑，乙腈、甲酸為流動相進行梯度分離。

2.色譜-質(zhì)譜條件。在該檢測技術中，對色譜-質(zhì)譜條件的限定是影響最終實驗數(shù)據(jù)的關鍵因素之一。在選用液相色譜進行梯度洗脫時，流動相為乙腈和甲酸，進樣口的溶液流經(jīng)速度為0.4mL/min，任意實驗過程進樣的體積為2μL。在色譜柱的應用過程中，應保持柱溫為40℃，采用梯度洗脫法開展實驗。乙腈的初始比例為15%，0-4min內(nèi)升至60%并保持2min，6min后比例繼續(xù)升至100%并保持1min，隨后在2分鐘內(nèi)降至15%。

質(zhì)譜條件為：離子源溫度350℃，霧化器壓力45psi，正離子模式，質(zhì)荷比的范圍為50-500。

3.樣品前處理。首先稱取新采摘的蔬菜或者水果樣品10g，保證質(zhì)量精確度在0.01g左右。如果是谷物類農(nóng)產(chǎn)品，應該稱取谷物樣品5g，再在其中加水5mL，然后將完整稱取的農(nóng)產(chǎn)品放置在50mL的塑料離心管中。在離心管中加入甲酸10mL，再依次加入硫酸鎂溶液4g、氯化鈉溶液1g、二水合檸檬酸鈉溶液1g和檸檬酸二鈉鹽0.5g。所有物質(zhì)添加完成后，劇烈振蕩1min，然后靜置5min，再次劇烈振蕩1min，以4500r/min的頻率離心10min。然后，準確移取離心管上層清液5mL，在上述清液中加入十八烷基鍵合硅膠吸附劑150mg、Ｎ-丙基乙二胺吸附劑150mg、硫酸鎂900mg、石墨化炭黑粉末15mg，均勻混合后振蕩2min，再以4500r/min的頻率離心5min。最后，準確移取離心管上層清液0.5mL，且用添加甲酸的乙腈溶液定容到1mL，將溶液用0.22μｍ的有機相濾膜過濾后，等待檢測。

4.數(shù)據(jù)庫的建立。在對食品中農(nóng)藥殘留量進行檢測時，為了提高檢測效率和檢測精準度，有必要建立食品中農(nóng)藥殘留量檢測數(shù)據(jù)庫。在優(yōu)化色譜條件的基礎上，對常見農(nóng)藥殘留的182種化合物進行掃描，得到常見農(nóng)藥化合物在農(nóng)產(chǎn)品中的保留時間區(qū)間、母離子參數(shù)范圍、質(zhì)量偏差區(qū)間及離子化結(jié)構形態(tài)等內(nèi)容，然后將收集到的上述內(nèi)容以數(shù)字化形式存儲在PCDL數(shù)據(jù)庫，輸入各種不同農(nóng)藥化合物的名稱、化學式、保留時間區(qū)間、相對分子質(zhì)量、基本性質(zhì)等諸多數(shù)據(jù)，建立起182種化合物較為精確且可擴展、可編輯的數(shù)據(jù)庫。然后將待檢測的目標物質(zhì)較為精確的母離子在不同能量條件下碰撞測量，得到不同類型的農(nóng)藥化學二級圖譜庫中需要的子分子、子離子的數(shù)據(jù)，再通過PCDL軟件建立起182種化合物的二級信息譜庫，且該信息圖譜庫包含母離子數(shù)據(jù)。

二、結(jié)果與討論

1.色譜柱的選擇。此次檢測實驗主要根據(jù)化合物的結(jié)構類型進行分類，從實驗涵蓋的有機氯、有機磷和脂類等化合物中選擇15種典型物質(zhì)（敵敵畏、四氯硝基苯、林丹、二嗪磷、毒死蜱、七氯、除草啶、敵草胺、氟酰胺、惡草酮、氟硅唑、硫丹、聯(lián)苯菊酯、甲氰菊酯、苯菌酮）作為基礎研究對象，利用強極性色譜柱和弱極性色譜柱進行實驗，得到圖1所示的分離效果。

由圖1可知，農(nóng)產(chǎn)品中殘留的絕大部分農(nóng)藥化合物在等極性較弱的色譜柱上顯示保留的時間較等極性較強的色譜柱更久，比如林丹在等極性較強的色譜柱上顯示保留的時間為7.9min，而在等極性較弱的色譜柱上顯示保留的時間為15.5min。通過分析原因可知，農(nóng)產(chǎn)品中殘留的絕大部分農(nóng)藥化合物的化學性質(zhì)呈現(xiàn)為弱極性，因此在弱極性色譜柱上顯示保留的時間更久，保留顯示效果更好。當實驗人員一次性篩查的目標物種類較多且不同物質(zhì)的基礎成分較為復雜時，增加的化合物在色譜柱上能夠借助保留時間延長，盡可能地規(guī)避其他成分的雜質(zhì)對目標物定性和定量實驗過程的干擾。在此基礎上，本文選擇弱極性色譜柱開展后續(xù)研究。

2.樣品前處理的優(yōu)化。以黃瓜等蔬菜為例進行分析，在黃瓜基質(zhì)中加入20mg/kg目標化合物作為回收指標，在此基礎上觀察甲醇、乙酸乙酯、乙腈和含甲酸成分的乙腈混合物溶液對15種不同類型化合物的提取結(jié)果，如圖2所示。

由圖2可知，當利用甲醇溶液對黃瓜待檢測物進行提取時，最終得到的共提物的色素較少，整個實驗的回收率大致在0%-52.2%；當利用乙酸乙酯溶液對黃瓜待檢測物進行提取時，最終得到的林丹、七氯和惡草酮等物質(zhì)的回收率為64.2%-67.6%；當利用乙腈溶液對黃瓜待檢測物進行提取時，最終得到的目標化合物的回收率為77.1%-124.9%；當利用含甲酸成分的乙腈混合物溶液對黃瓜待檢測物進行提取時，最終得到的15種目標化合物的回收率為91.4%-118.9%，此時得到的共提物的色素量最多。

進一步以黃瓜基質(zhì)中待檢測的15種典型化合物的平均回收率為判定依據(jù)，以正交實驗設計剔除4個因素在3種不同水平下的正交結(jié)果，得到十八烷基鍵合硅膠吸附劑、Ｎ-丙基乙二胺吸附劑、硫酸鎂吸附劑、石墨化炭黑粉末吸附劑等4種物質(zhì)的不同效應。由結(jié)果可知，影響黃瓜基質(zhì)中待檢測的15種典型化合物平均回收率的主次因素，按照順序排列為：石墨化炭黑粉末吸附劑＞Ｎ-丙基乙二胺吸附劑＞硫酸鎂吸附劑＞十八烷基鍵合硅膠吸附劑，最佳的參數(shù)組合為十八烷基鍵合硅膠吸附劑150mg、Ｎ-丙基乙二胺吸附劑150mg、硫酸鎂吸附劑900mg和石墨化炭黑粉末吸附劑15mg的混合組合，得到的目標化合物的平均回收率最高，凈化效果最好。

3.質(zhì)譜條件的優(yōu)化。實驗過程中的質(zhì)譜條件優(yōu)化主要包括一級質(zhì)譜信息庫和二級質(zhì)譜信息庫的建立等內(nèi)容。以二級質(zhì)譜信息庫的建立為例進行分析，在適用條件下的任意物質(zhì)掃描圖譜中，選擇1-2個特征離子作為母本離子進行數(shù)據(jù)采集，按照分子離子峰選擇和碎片離子峰選擇的基本原則選取，探究其能量的碰撞過程。在二級質(zhì)譜的定性確證分析過程中，當輸入疑似目標物質(zhì)的母本離子、確認了相互間的保留時間和最佳的能量碰撞后，選擇二級質(zhì)譜庫檢索方法進行測試。在具備2個或者2個以上特征離子相匹配的前提下，確認待檢測目標物，且應該扣除確證過程中其他雜質(zhì)離子的負面干擾。以背景扣除方式為例分析黃瓜樣品中的前后鏡像，其對比圖如圖3所示。

由圖3可知，未扣除背景的樣品中含有干擾離子140.9046，此時該數(shù)值與碎片離子數(shù)值間的比例參數(shù)發(fā)生變化，造成最終匹配的檢索結(jié)果分值參數(shù)降低。當扣除背景后，含有干擾離子的數(shù)值與碎片離子數(shù)值間的比例參數(shù)處于正?？山邮芊秶鷥?nèi)，也就提高了兩者間的匹配分值。

綜上所述，本文以食品中農(nóng)藥殘留的液相色譜-質(zhì)譜法檢測為研究對象，在探究檢測實驗內(nèi)容的基礎上，著重論述了液相色譜技術與質(zhì)譜法融合應用過程中需要的儀器、試劑與材料，分析了液相色譜技術與質(zhì)譜法融合下的色譜-質(zhì)譜條件，詳細分析了液相色譜技術與質(zhì)譜法融合應用的樣品前處理步驟和數(shù)據(jù)庫建立內(nèi)容；最后以實驗數(shù)據(jù)為例，分析了食品中農(nóng)藥殘留的檢測結(jié)果，探究了色譜柱的選擇、樣品前處理的優(yōu)化、質(zhì)譜條件的優(yōu)化和方法學驗證等內(nèi)容，為拓寬該方法的應用范圍奠定了扎實的基礎。實驗研究和論證得出，絕大部分在農(nóng)產(chǎn)品中殘留的農(nóng)藥化合物的化學性質(zhì)呈現(xiàn)為弱極性，因此在弱極性色譜柱上顯示保留的時間更久，保留顯示效果更好。當實驗人員一次性篩查目標物種類較多且不同物質(zhì)的基礎成分較為復雜時，增加的化合物在色譜柱上能夠借助保留時間延長，盡可能地規(guī)避其他成分對目標物定性和定量實驗過程的干擾。

作者簡介：吳玉娟（1966-），女，漢族，福建平和人，高級工程師，大學本科，研究方向為食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗。