基于凝膠滲透色譜凈化技術(shù)的食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法

黃 冬

（廈門(mén)中集信檢測(cè)技術(shù)有限公司，福建廈門(mén) 361000）

食品安全問(wèn)題是人們?cè)谏钪兄攸c(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。隨著農(nóng)藥、化肥、農(nóng)用薄膜和飼料添加劑的大量使用，有毒有害物質(zhì)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品造成的污染成為食品安全問(wèn)題的主要來(lái)源之一。在食品檢測(cè)中，最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)就是食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)，如果人們進(jìn)食農(nóng)藥殘留過(guò)多的食物，將嚴(yán)重危害人體自身健康，因此有必要進(jìn)行可靠的檢驗(yàn)以保證消費(fèi)者的飲食安全[1]。

目前，世界上很多國(guó)家都對(duì)農(nóng)藥的使用實(shí)行了較為嚴(yán)格的管理和控制，在食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)研究方面也投入了大量資源，至今已發(fā)展出了很多成熟的檢測(cè)方法，如均質(zhì)法、索氏提取法、微波輔助法等。但這些方法出現(xiàn)較早，在現(xiàn)階段的食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)中存在比較明顯的缺陷，如時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、重現(xiàn)性差等問(wèn)題[2]。雖然在近些年的研究中已經(jīng)逐漸出現(xiàn)了一些快速、高效的檢測(cè)方法，但對(duì)于重現(xiàn)性差的問(wèn)題，還沒(méi)有更好的解決方法[3]。因此，本文對(duì)食品農(nóng)殘檢測(cè)方法展開(kāi)進(jìn)一步的研究。凝膠滲透色譜凈化技術(shù)（Gel Permeation Chromatography，GPC），又稱為體積排阻色譜，是一種采用有機(jī)溶劑和疏水性的凝膠分離人工合成大分子的尺寸排斥凈化過(guò)程。凝膠滲透色譜的分離基礎(chǔ)是溶劑中溶質(zhì)分子體積即流體力學(xué)體積大小不同，通過(guò)多孔性凝膠固定相，樣品中的大分子先被洗脫出來(lái)，小分子后被洗脫出來(lái)。該技術(shù)可有效去除雜質(zhì)，從而提高檢測(cè)效率，在分離凈化方面具有明顯的效果。因此，本文借助凝膠滲透色譜凈化技術(shù)和其他輔助技術(shù)完善食品農(nóng)殘檢測(cè)方法，盡可能解決上述問(wèn)題。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

以小麥和玉米為實(shí)驗(yàn)樣品，使用糧食粉碎機(jī)將樣品粉碎，過(guò)篩后裝袋冷藏備用。實(shí)驗(yàn)中使用的主要試劑如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)主要試劑表

1.2 檢測(cè)方法

1.2.1 確定檢測(cè)參數(shù)

在檢測(cè)食品農(nóng)殘時(shí)，需要建立起凝膠滲透色譜分析條件，也可默認(rèn)為檢測(cè)條件。針對(duì)不同的檢測(cè)樣品，將在線凝膠滲透色譜儀作為主要設(shè)備，設(shè)置合適流速、柱溫、檢測(cè)波長(zhǎng)和樣品收集時(shí)間后，開(kāi)始采集樣品[4]。一般情況下載氣為氦氣，流速為1.75 mL·min-1，初溫為120 ℃，選擇離子監(jiān)測(cè)（Selection Monitoring，SIM）掃描方式，在離子監(jiān)測(cè)下，1種化合物對(duì)應(yīng)1個(gè)定量離子和多個(gè)定性離子，但定性離子最多不超過(guò)3個(gè)。每1組所有需要檢測(cè)的離子在不同時(shí)段，按照出峰順序分別檢測(cè)。在進(jìn)行食品農(nóng)殘檢測(cè)時(shí)，在色譜峰出現(xiàn)后開(kāi)始記錄時(shí)間，并將其與標(biāo)準(zhǔn)樣品的色譜峰相對(duì)比，如果兩者色譜峰變化相同，說(shuō)明檢測(cè)樣品中存在這種農(nóng)藥。

1.2.2 凈化待測(cè)目標(biāo)

考慮到食物樣品中可能會(huì)存在雜質(zhì)，影響檢測(cè)結(jié)果，在檢測(cè)前對(duì)待測(cè)目標(biāo)進(jìn)行凈化處理，將混合處理后的農(nóng)藥放入GPC凈化系統(tǒng)中，將環(huán)乙烷-二氯甲烷作為流動(dòng)淋洗目標(biāo)，每隔固定時(shí)間收集1個(gè)試管，收集到足夠的量后，利用高純氨將其吹干，經(jīng)過(guò)色譜純正己烷定容得到待測(cè)液。

將經(jīng)過(guò)上述處理的提取液進(jìn)樣到凝膠滲透色譜柱上，收集部分流出物，經(jīng)過(guò)處理后冷藏保存，用于后續(xù)農(nóng)藥殘留分析。

1.2.3 分離食品農(nóng)殘高聚物分子

采用凝膠滲透色譜技術(shù)檢測(cè)食品農(nóng)殘，以待測(cè)樣品各組分分子尺寸不同這一特點(diǎn)為依據(jù)，同時(shí)利用凝膠對(duì)不同分子反應(yīng)的不同對(duì)食品農(nóng)殘高聚物分子進(jìn)行分離處理[5]。不同尺寸的樣品分子分離情況如圖1所示。

圖1 樣品各個(gè)組分分子分離過(guò)程示意圖

圖1 中白色的圓圈表示凝膠顆粒，黑色的圓圈表示樣品分子，在實(shí)際處理過(guò)程中分子大小各不相同。當(dāng)待檢測(cè)的樣品進(jìn)入凝膠滲透色譜儀后，樣品各個(gè)組分分子開(kāi)始填充凝膠的色譜柱，由于樣品各個(gè)組分分子大小不同，分子在空白圓圈周?chē)鲃?dòng)的情況各不相同，不同體積的分子受到的阻滯作用不同，對(duì)凝膠的滲透作用也不同，在此情況下，分離過(guò)程中出現(xiàn)了一種平衡。待測(cè)樣品的組分分子按照一定順序流出，實(shí)現(xiàn)對(duì)食品農(nóng)殘高聚物分子的分離處理。

在檢測(cè)時(shí)，使用分子濃度檢測(cè)器，記錄樣品各個(gè)組分的凝膠滲透色譜圖，由于分子的大小、對(duì)光的吸收強(qiáng)度不同，檢測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生的電信號(hào)強(qiáng)度也各不相同，具體情況如圖2所示。

圖2 樣品分析GPC譜圖

圖中顯示的A、B、C、D對(duì)應(yīng)各個(gè)波峰，表示待檢測(cè)樣品的各個(gè)組分，各個(gè)部分表示出來(lái)的差別也反映了各個(gè)部分的電信號(hào)和對(duì)應(yīng)的分析濃度，能夠進(jìn)一步分析確定待測(cè)樣品的組成成分。

1.2.4 檢測(cè)對(duì)象與計(jì)算方法

選擇以下9種常見(jiàn)的有機(jī)氯類(lèi)農(nóng)藥作為檢測(cè)對(duì)象（表2），以食品農(nóng)殘檢測(cè)方法的重現(xiàn)性作為實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，將常規(guī)的加速溶劑萃取食品農(nóng)殘檢測(cè)方法作為參考，以GB 2763—2019作為參考標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究與分析，驗(yàn)證該食品農(nóng)殘檢測(cè)方法在實(shí)際應(yīng)用中的能力。

表2 有機(jī)氯類(lèi)農(nóng)藥的物理性質(zhì)表

由于有機(jī)氯類(lèi)農(nóng)藥種類(lèi)較多，色譜圖各不相同，為了統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)比例和大小，使用正己烷配制不同濃度的溶液。配制完成后，稱取食品樣品于離心管中，加入蒸餾水浸潤(rùn)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后獲得樣品溶液，使用不同的檢測(cè)方法檢測(cè)溶液，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)W表示食品農(nóng)藥殘留量，計(jì)算公式為

式中：s1為表示樣品的被檢測(cè)農(nóng)藥的峰面積，mV·min；c為標(biāo)準(zhǔn)溶液中農(nóng)藥的含量，mg·L-1；v1為溶劑總體積，L；v3為定容體積，L；s2為檢測(cè)到的農(nóng)藥峰面積，mV·min；m為樣品質(zhì)量，mg；v2為凈化液體積，L。

2 結(jié)果與分析

分別使用不同的食品農(nóng)殘檢測(cè)方法檢測(cè)殘留物，計(jì)算并統(tǒng)計(jì)出各個(gè)檢測(cè)方法的殘留物質(zhì)量分?jǐn)?shù)和樣品損失量，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 不同食品農(nóng)殘檢測(cè)方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

由表3可知，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，提出的食品農(nóng)殘檢測(cè)方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果中殘留物質(zhì)量比常規(guī)的食品農(nóng)殘檢測(cè)方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果中殘留物質(zhì)量更小，平均水平在1.5%左右，而常規(guī)的食品農(nóng)殘檢測(cè)方法殘留物質(zhì)量平均值在5.5%左右，且提出的食品農(nóng)殘檢測(cè)方法樣品損失量極低，說(shuō)明該方法檢測(cè)精度更高。綜上所述，提出的基于凝膠滲透色譜凈化技術(shù)的食品農(nóng)殘檢測(cè)方法凈化水平和檢測(cè)精度水平均高于常規(guī)的食品農(nóng)殘檢測(cè)方法，重現(xiàn)性更好。

為進(jìn)一步驗(yàn)證所提方法的高效性，對(duì)其檢測(cè)速度進(jìn)行測(cè)試，以檢測(cè)時(shí)間為評(píng)判指標(biāo)，通過(guò)電子計(jì)時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，其結(jié)果如表4所示。

表4 采用不同方法檢測(cè)食品農(nóng)殘用時(shí)結(jié)果表

由表4可知，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，提出的食品農(nóng)殘檢測(cè)方法檢測(cè)總時(shí)間為10.01 s，而常規(guī)的食品農(nóng)殘檢測(cè)方法檢測(cè)總時(shí)間為25.21 s，兩者相比較得知，提出的方法檢測(cè)用時(shí)更短，說(shuō)明該方法檢測(cè)速度更快，有效提高了檢測(cè)效率。綜上所述，提出的基于凝膠滲透色譜凈化技術(shù)的食品農(nóng)殘檢測(cè)方法不僅重現(xiàn)性好，且更高效。

3 結(jié)論

本文以食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)問(wèn)題作為研究重點(diǎn)，利用凝膠滲透色譜凈化技術(shù)，設(shè)計(jì)檢測(cè)方法，并以常規(guī)的食品農(nóng)殘檢測(cè)方法作為目標(biāo)，設(shè)計(jì)大量對(duì)比實(shí)驗(yàn)，基于實(shí)驗(yàn)中的殘留物質(zhì)量分?jǐn)?shù)指標(biāo)和樣品損失量指標(biāo)，證明了設(shè)計(jì)的食品農(nóng)殘檢測(cè)方法的可靠性和檢測(cè)水平。但在實(shí)際生活中，農(nóng)藥種類(lèi)非常多，且在檢測(cè)過(guò)程中食品樣品中包含很多雜質(zhì)，使很多農(nóng)藥不能達(dá)到理想的檢測(cè)效果，本實(shí)驗(yàn)中涉及的農(nóng)藥物質(zhì)還不夠完全，在后續(xù)研究中，將通過(guò)更多的農(nóng)藥研究和分析，進(jìn)一步驗(yàn)證檢測(cè)方法并不斷優(yōu)化。