磁性納米材料在農藥殘留檢測中的應用

鄧子瓊

摘 要：針對農藥殘留檢測中磁性納米材料的運用展開分析，討論磁性納米材料的作用，分析磁性碳、有機小分子、離子液體的運用，最后總結磁性納米材料應用效果與啟示，以期為農藥殘留檢測提供可行的檢測方法與技術。

關鍵詞：磁性納米材料;農藥殘留檢測;氣相色譜法

食品安全與農業生態環境是當前社會中人們關注的兩個重要問題，導致這兩個問題的原因之一便是農藥殘留。針對農藥殘留檢測，以往主要是采用大型精密儀器，由專業技術人員負責檢測工作，導致檢測方法在使用過程中受到資源與地區的限制。為了更好地完成農藥殘留檢測，磁性納米材料是現階段最為有效的檢測方法之一，在檢測速度、靈敏性等方面有極大的優勢。下面圍繞磁性納米材料在農藥殘留檢測中的應用展開討論。

1 磁性納米材料的優勢

食品安全方面，農藥使用量過大或者不合理均會導致農藥殘留問題，直接影響到人體健康。目前比較常用的農藥殘留檢測方法包括氣相色譜法、色譜-質譜聯用法、液相色譜法等，但是，有時檢測過程中的樣品基質比較復雜，無法保證檢測結果的準確性，同時還會增加農藥檢測難度，需要對樣品展開預濃縮、富集、凈化處理。合理選擇樣品前處理技術有利于提高檢測結果準確性、靈敏性，規避基質影響[1]。例如固相萃取技術、液液萃取技術、固相微萃取技術等。其中，固相萃取技術最為常見，但是該技術方法操作比較復雜，還會消耗大量時間;液液萃取技術需要用到大量有機溶劑，環境友好度相對較低;固相微萃取技術盡管有較高的環境友好度，但是存在纖維易碎和吸附容量低的缺陷。

基于此，磁性納米材料在以上幾種檢測技術的基礎上進行優化，屬于吸附劑固相萃取技術，可在農藥殘留檢測工作中運用，只需磁性吸附材料，不需要用到萃取柱，可以直接將材料分散至樣品溶液中，完成目標物的選擇、吸附與萃取，最終吸附效果更為理想。另外，利用外加磁場可以更高效率的完成吸附劑與樣品溶液的分離，以免離心和過濾等環節復雜，增加檢測難度。磁性納米材料無需大量有機溶劑，支持回收再利用，環境友好度高，也能夠節省成本，在農藥殘留檢測領域有非常可觀的應用前景。

2 農藥殘留檢測中磁性納米材料的運用

2.1 磁性碳

因為碳材料的生物相容性較好，化學穩定性能高，比表面積較大，可以同時吸附多種有機物。所以，基于碳材料改性研制的磁性納米顆粒，是近一段時間農藥殘留檢測的主要手段。比較常用的碳材料包括碳納米管、石墨烯等。

第一，碳納米管力學性能和化學穩定性較好，在疏水作用下碳納米管可快速捕獲目標物，并且將目標物功能化作為一種吸附劑，在農藥殘留檢測中的應用前景非常廣泛。另外，碳納米管與磁性納米粒子復合之后，可以作為磁性納米粒子，以原位沉積的形式存在于碳納米管上，利用物理吸附與化學鍵合的方式，實現碳納米粒子與碳納米管的嫁接。針對原位共沉淀法制備，需要用到苯氧羧酸類除草劑[2]。該除草劑的分離富集性能較好，可在谷物中苯氧羧酸類除草劑的分析中運用，以保證檢測結果的精準性。通過官能團、有機小分子等的嫁接，可以實現功能化處理。

第二，石墨烯/石墨烯氧化物屬于雙面多環芳烴結構，在高度離域π電子共軛體系、超高比表面積下，共軛化合物親和力加強，特別是芳香化合物。石墨烯氧化物具有離域π電子共軛系統，還含有極性官能團。利用π-π堆積、疏水作用等的影響，可以加強有機化合物的吸附力。在農藥殘留檢測中應用該方法，建議采用共沉淀法制備磁功能化石墨烯（Mr GO），以西紅柿農藥殘留檢測為例，針對其中涉及的氨基甲酸酯農藥展開前處理，HPLC-UV測定檢出限數值，隨后利用真空冷灶干燥法進行三維石墨烯水凝膠的制備，和GCMS聯用，實施機磷農藥檢測，對比發現改發方法具有較強的吸附力，可以在2 min內完成所有目標物的富集處理。濃縮因子更是達到500，重復使用次數超過35次。最后，針對三維磁性石墨烯納米復合材料進行制備，將其作為MSPE吸附劑，在農藥檢測中應用得出LOD數值。通過檢測發現，這一材料的比表面積較大，磁學性能良好。

2.2 有機小分子

有機小分子屬于功能化磁性納米材料的一種，在磁性納米粒子表面進行有機小分子的嫁接，一方面可以結合不同目標物選擇相應的有機官能團，有利于加強吸附選擇性。另一方面，磁性納米粒子適用性提高，可以在各個水相與油相體系中得到運用，并且保證穩定性。比較常用的有機小分子包括雙硫腙、硅烷偶聯劑、月桂酸等，硅烷偶聯劑和磁納米粒子表面羥基發生作用，會發生脫水、脫醇反應，在磁性納米粒子的表面嫁接[3]。R1屬于活性功能集團，R2屬于具有可調控功能的納米顆粒，具有親水/疏水性。另外，檸檬酸油酸屬于有機酸，利用配位鍵在磁納米顆粒的表面修飾，用其開展檢測也是檢測農藥殘留的有效方法。

2.3 離子液體

磁性納米材料中的離子液體也被稱作低溫熔融鹽，蒸汽壓較低，環境友好度高，可操作的溫度范圍較廣，并且具有溶解性好的優勢，所以可在農藥殘留檢測分離分析工作中得到有效運用。例如，可以采用多金屬氧酸鹽離子液體磁性納米雜化粒子，在農藥殘留檢測中快速完成富集處理，重復使用次數超過10次。

3 磁性納米材料運用效果

磁性納米復合材料同時具備磁性納米粒子、功能性材料的優勢，主要體現在磁分離特點和吸附性能這兩個方面，是農藥殘留檢測的有效方法。但是，人們對于食品安全與環境安全的關注度逐漸提升，越來越多的農藥種類在市場中得到應用，增加了樣品機制復雜性，同時也為農藥殘留檢測提出了更為嚴苛的要求。所以，開發與使用準確性高、靈敏性強的檢測方法非常必要。

以磁性納米復合材料為前提，采用磁固相萃取技術可以解決以往樣品前處理技術的不足，結合磁性納米材料的實際應用，得出以下幾點啟示：①因為個別磁性納米復合材料很容易受到樣品基體的影響，從而出現功能團脫落、目標物選擇性能低的現象，從而降低了萃取效率[4]。所以，要求在使用磁性納米材料之前，做好理化性質的設計，加強基體耐受性與吸附性。②當前磁性納米復合材料在制備環節需要完成批量生產，要求合成技術具備精準性、可控性的特點，可以保證合成材料批間重復性以及最終檢測結果重現性。③磁性納米復合材料的制備與應用會直接影響環境質量，導致二次污染。要盡可能避免使用有毒有害試劑，采用綠色合成方法。④針對吸附萃取條件進行優化，通過理論模擬和物理化學表征的方式深入探究吸附機理，從而充分發揮出磁性納米復合材料的性能優勢，使其在農藥殘留檢測領域得到更為廣泛的應用。

4 結語

綜上所述，在農藥殘留檢測中運用磁性納米材料，一方面可以提高樣品富集、凈化處理效率，另一方面也可以保證檢測結果準確性，盡可能規避基質帶來的影響，通過多元化檢測技術簡化檢測環節，節省檢測時間，對于今后農藥殘留檢測技術的研發與應用有重要的參考價值。

參考文獻

[1]楊正興.農產品農藥殘留檢測中存在的問題與對策[J].農家參謀，2020（11）：31.

[2]郭乾城.論農產品質量安全控制與農藥殘留檢測技術[J].農家參謀，2020（10）：18.

[3]趙芳，李為琴，段江蓮，等.量子點傳感器在農藥殘留檢測中的應用研究進展[J].食品研究與開發，2020，41（9）：213-220.

[4]王霞，張小剛，豐東升，等.農產品中新煙堿類農藥前處理和檢測技術研究進展[J].食品安全質量檢測學報，2020，11（8）：2462-2468.