氣相色譜法測定農(nóng)產(chǎn)品中有機(jī)磷殘留農(nóng)藥

◎ 孫翠霞

（高密市檢驗(yàn)檢測中心，山東 高密 261500）

1 有機(jī)磷農(nóng)藥殘留及其危害

農(nóng)藥（Pesticide），即“殺害藥劑”，多用于對農(nóng)林牧業(yè)生產(chǎn)有害生物（害螨、害蟲、病原菌等）的防治以及對植物生長的調(diào)節(jié)，曾為人類糧食增產(chǎn)作出過巨大貢獻(xiàn)。1944年的第二次世界大戰(zhàn)期間，德國拜耳公司第一次發(fā)現(xiàn)了能夠殺蟲的有機(jī)磷，之后立即生產(chǎn)、制造出了第一種殺蟲劑——1605（對硫磷）[1]。以對硫磷為代表的這一類有機(jī)磷農(nóng)藥（OPs）問世以來，表現(xiàn)出高效、光譜廣、易分解、品種多等優(yōu)良特性，成為當(dāng)時(shí)繼有機(jī)氯類農(nóng)藥之后的第二大殺蟲劑支柱。隨著有機(jī)磷農(nóng)藥的廣泛使用，研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)有機(jī)磷農(nóng)藥屬劇毒、高毒，少數(shù)為低毒，高毒類有機(jī)磷農(nóng)藥少量接觸即可中毒，低毒類大量進(jìn)入體內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。雖然對有機(jī)磷中毒量、致死量人體或動(dòng)物之間差異很大，但大量使用會(huì)使環(huán)境及健康問題日益嚴(yán)重。含有機(jī)磷農(nóng)藥的農(nóng)產(chǎn)食品由于食物殘留進(jìn)入食物鏈，在生物體內(nèi)中發(fā)生生物富集，進(jìn)而可致畸、致癌、致突變等[2-5]。

自2003年加入WTO以來，我國與各國的農(nóng)產(chǎn)品交易壁壘已被打破，近年來，隨著我國推行“一帶一路”國家級頂層合作倡議的深入，要想中國農(nóng)產(chǎn)品在國際競爭中爭得一席之地，其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)即是嚴(yán)格控制農(nóng)藥殘留。對有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留的毒理研究及檢測方法的加強(qiáng)，也是進(jìn)一步保障人類健康，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

2 有機(jī)磷農(nóng)藥殘留檢測方法

有機(jī)磷農(nóng)藥是一類有機(jī)化合物，且含有C-P鍵或C-N-P、C-O-P、C-S-P鍵，目前市面上的正式商品有幾十種，包括馬拉硫磷、敵百蟲、敵敵畏等。大多數(shù)種類有機(jī)磷農(nóng)藥溶于有機(jī)溶劑、不溶于水，堿性條件下易水解而失效，但在中、酸性條件下穩(wěn)定，不易水解。有機(jī)磷農(nóng)藥大多是與體內(nèi)的膽堿酯酶形成磷酰化膽堿酯酶，抑制了生物體內(nèi)的膽堿酯酶（CH-E）活性，乙酰膽堿（Ach）作為傳導(dǎo)介質(zhì)會(huì)誘發(fā)代謝紊亂，遲發(fā)性神經(jīng)毒性隨后產(chǎn)生，多引起運(yùn)動(dòng)失調(diào)、呼吸中樞麻痹、昏迷、癱瘓甚至死亡等毒蕈堿樣、煙堿樣和中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀[6]。可通過消化道攝入有機(jī)磷農(nóng)藥這類典型的酶毒劑，也可通過呼吸道、皮膚和黏膜的吸收而引發(fā)中毒癥狀，但由消化道進(jìn)入較一般濃度的呼吸道吸入或皮膚吸收中發(fā)病急、毒癥狀重。針對有機(jī)磷農(nóng)藥的化學(xué)和毒理學(xué)性質(zhì)，有機(jī)磷農(nóng)藥殘留檢測的分析方法目前包括波譜、色譜、酶抑制、酶聯(lián)免疫以及活體生物測定5大類方法。

波譜法的缺點(diǎn)是每次只能測一種或帶相同基團(tuán)的一類有機(jī)磷農(nóng)藥，通常作為鑒別方法的初步篩選，靈敏度低且無法對含多類有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的樣品進(jìn)行同時(shí)的確證試驗(yàn)，多需與其他方法同時(shí)使用[7]。酶抑制法是根據(jù)有機(jī)磷農(nóng)藥毒理特性建立的一種快速檢驗(yàn)方法，最大的優(yōu)點(diǎn)是操作無需昂貴儀器，簡單、快速，極適合現(xiàn)場檢測和篩選大批樣品，易推廣普及，但靈敏度比儀器法更低，重復(fù)性、回收率低。酶聯(lián)免疫法靈敏度高，檢測過程操作簡便快捷，可定性定量且安全性好，但缺點(diǎn)是特異性強(qiáng)，無法實(shí)現(xiàn)多殘留檢測，抗體制備難度大，易出現(xiàn)假陽性、假陰性的現(xiàn)象。活體生物測定法雖然結(jié)果可用性高，但實(shí)驗(yàn)周期長、成本高。色譜法則包括薄層色譜法、氣相色譜法和高效液相色譜法等，其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、檢測限低，可以進(jìn)行多殘留檢測[8]。現(xiàn)代儀器分析方法飛速發(fā)展，20世紀(jì)50年代后，在柱層析之后發(fā)展起來的氣相色譜法作為又一種新型儀器分析方法，已逐漸成為目前應(yīng)用最廣泛的一類典型方法，且占有絕對優(yōu)勢。

3 氣相色譜法（GC）在有機(jī)磷農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用

從20世紀(jì)60年代開始，氣相色譜法開始在農(nóng)藥測定方面得到應(yīng)用。隨著氣相色譜的推廣應(yīng)用，以及高靈敏度選擇性檢測器的應(yīng)用，農(nóng)藥殘留量的測定水平提升到一新高度。氣相色譜法（gas chromatography，GC）是色譜法的一種，主要以氣體作為流動(dòng)相，根據(jù)樣品中各組分不同理化性質(zhì)與特定柱填充物（固定相）不同的相互作用，彼此分離，按順序離開色譜柱后進(jìn)入檢測器，將各組分逐個(gè)鑒定出來，可實(shí)現(xiàn)多組分同時(shí)分析。此外，GC的分類形式繁多，根據(jù)固定相的不同，可分為氣固色譜（吸附色譜、柱色譜）和氣液色譜（分配色譜），按所使用的色譜粗細(xì)不同，分為一般填充柱和毛細(xì)管柱。不同固定液使用于氣相色譜填充柱和毛細(xì)管柱并產(chǎn)生高效的分離能力，使得多種農(nóng)藥可一次進(jìn)樣，快速完全地分離，最后完成定性和定量檢測。此外，一些選擇性很高的氣相色譜檢測器包括火焰光度檢測器（FPD）和氮磷檢測器（NPD）等的相繼問世，使有機(jī)磷農(nóng)藥組分殘留低至10-12g也能被檢測出，而且比薄層色譜大大減少了雜質(zhì)的干擾，因此氣相色譜法廣泛應(yīng)用于有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量的分析測試中得益于其好的分離效果、快速簡便的操作、高的靈敏度和準(zhǔn)確度優(yōu)越。

影響有機(jī)磷農(nóng)藥殘留氣相色譜檢測的因素有很多，其中，樣品前處理的科學(xué)性直接決定了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以，樣品前處理是氣相色譜分析有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的重要步驟。樣品前處理過程大多包括提取、凈化和濃縮等關(guān)鍵步驟。氣相色譜分析的前提需要進(jìn)行樣品的提取，因樣品種類、有機(jī)磷農(nóng)藥性狀（主要指其極性）不同其提取方法也不同[9]。包括二硫代磷酸、磷酸酯、硫醇磷酸酯、硫酮磷酸、膦酸酯和磷酰胺6大類在內(nèi)的有機(jī)磷農(nóng)藥，極性差異大，因此無法用同一種溶劑提取所有有機(jī)磷農(nóng)藥，而大多根據(jù)不同極性農(nóng)藥選擇不同溶劑提取。如一般用丙酮作溶劑勻漿抽提水果、蔬菜類農(nóng)產(chǎn)品中的樂果殘留，而多用甲醇作溶劑振蕩提取谷物中的敵敵畏殘留。

值得注意的是，在不同樣品中的同一種有機(jī)磷農(nóng)藥有不同配比的提取溶劑和提取方法。正如Yoichi Aoki等人的有機(jī)磷農(nóng)藥提取方法的對比研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量分析的一大關(guān)鍵是提取溶劑和提取方法的變化。此外，我國學(xué)者樊德方主編的《農(nóng)藥殘留量分析與檢測》一書中，也列出了許多有價(jià)值的有機(jī)磷農(nóng)藥提取溶劑和方法。

氣相色譜分離的核心部分是色譜柱。毛細(xì)管柱與填充柱之間的分離能力差別很大，但均依靠各種不同極性固定液對各農(nóng)藥組分分離。所以，農(nóng)藥組分在色譜柱上分離程度的好壞取決于固定液選擇正確與否。實(shí)驗(yàn)表明，大多數(shù)有機(jī)磷農(nóng)藥都屬高沸點(diǎn)化合物，為分析需較高溫汽化，所以有機(jī)磷農(nóng)藥分析多選擇高溫固定液。高分子化合物組成的高溫固定液，需要可高達(dá)200～250 ℃的加熱溫度[10]。有機(jī)磷農(nóng)藥極性包括弱、中、強(qiáng)3種，相差較大，因此多用利用相似相溶的原理選擇色譜柱中的固定液。合適的填充柱還需要選擇合適的擔(dān)體。對填充柱而言，如果需要對敵百蟲、樂果、內(nèi)吸磷、氧化樂果等農(nóng)藥進(jìn)行分析，選用了對應(yīng)的極性固定液后，還需篩選和處理擔(dān)體，否則色譜峰形差，進(jìn)而組分的定性、定量受影響。目前有機(jī)磷農(nóng)藥分析擔(dān)體大約有幾十種，以白色硅藻土為主。擔(dān)體使用前，需進(jìn)行化學(xué)鍵合、酸洗和硅烷化等處理，其目的在于將吸附減至最低程度，否則也會(huì)發(fā)生色譜峰形變差的現(xiàn)象。

近20年來，毛細(xì)管柱發(fā)展迅速，已成為一種分離效能極高的色譜柱，其特點(diǎn)是被分析組分在固定液上傳質(zhì)阻力小、滲透性大、無窩流，且樣品用量少。因此，有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量的分析已廣泛應(yīng)用毛細(xì)管柱色譜柱。

分析有機(jī)磷農(nóng)藥普及面最廣、使用最多的檢測器是火焰光度檢測器（FPD），其對有機(jī)磷農(nóng)藥類的含磷化合物選擇性好、靈敏度高，磷檢測限可達(dá)1×10-12g/s，線性范圍為103，薄層色譜法和化學(xué)法都無法達(dá)到。FPD成熟檢測器的優(yōu)點(diǎn)是雜質(zhì)干擾小、壽命長、對水不敏感等。氮磷檢測器原理是由堿鹽受熱揮發(fā)產(chǎn)生蒸汽后，與被測分子中的磷、氮等原子作用后形成離子流的原理制造，也是一種用于有機(jī)氮、磷農(nóng)藥檢測的高靈敏度專用型檢測器，它比FPD性能更高，磷檢測限達(dá)5×10-14g/s，線性范圍大于104，而且它結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)成本低，是具有推廣價(jià)值的專用型檢測器[11]。

4 氣相色譜法測定有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的現(xiàn)狀和趨勢

總的說來，用氣相色譜法測定有機(jī)磷農(nóng)藥殘留分離樣品用量少、效率高、分析速度快、靈敏度高、選擇性好、應(yīng)用范圍廣，是目前食品農(nóng)產(chǎn)品中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留分析檢測的主要設(shè)備。氣相色譜法分析有機(jī)磷農(nóng)藥殘留目前主要針對首先有效提取不同樣品中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留組分以排除其他雜質(zhì)干擾，其次是選擇合適色譜柱，以實(shí)現(xiàn)高效分離，最后是使用高靈敏度和選擇性檢測器以完成準(zhǔn)確定性、定量檢測。此外，分析有機(jī)磷農(nóng)藥殘留從單種農(nóng)藥將進(jìn)入了多種農(nóng)藥分析的新階段，方法也將從單一的氣相色譜法轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗌V和質(zhì)譜聯(lián)用的方法。提高有機(jī)磷農(nóng)藥殘留檢測的靈敏度、高效性是未來氣相色譜法結(jié)合其他檢測方法需要關(guān)注的方向。

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