高效液相色譜技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用

摘 要：高效液相色譜技術(shù)因其高靈敏度、選擇性和準(zhǔn)確性，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留檢測。本文旨在探討高效液相色譜技術(shù)在農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用現(xiàn)狀及其面臨的挑戰(zhàn)。通過優(yōu)化梯度洗脫條件、采用同位素內(nèi)標(biāo)法以及開發(fā)高選擇性色譜柱，可有效提升其檢測效能。這些方法可在提高檢測靈敏度和分離度的同時，顯著降低基質(zhì)效應(yīng)影響，為確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全提供有力的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：高效液相色譜；農(nóng)藥殘留；梯度洗脫；同位素內(nèi)標(biāo)

Application of High Performance Liquid Chromatography Technology in Pesticide Residue Detection of Agricultural Products

LIU Minglong， XU Xun， LYU Zhengxin

（Jianhu County Comprehensive Inspection and Testing Center， Yancheng 224700， China）

Abstract： High performance liquid chromatography technology is widely used for pesticide residue detection in agricultural and food products due to its high sensitivity， selectivity， and accuracy. This articb1pWY46LfluNECktNKLqSp58h+nnNkdbC8K6ClAc5Wc=le aims to explore the current application status and challenges faced by HPLC in pesticide residue analysis. By optimizing gradient elution conditions， using isotope internal standard method， and developing highly selective chromatographic columns， its detection efficiency can be effectively improved. These methods can significantly reduce the impact of matrix effects while improving detection sensitivity and separation， providing strong technical support for ensuring the quality and safety of agricultural products.

Keywords： high performance liquid chromatography; pesticide residues; gradient elution; isotope internal standards

近年來，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易的全球化發(fā)展，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題日益受到重視。我國作為農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和消費大國，農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。然而，不合理使用農(nóng)藥會導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品中殘留超標(biāo)，危害消費者健康。2022年2月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《“十四五”全國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全提升規(guī)劃》明確提出要加強農(nóng)藥殘留檢測能力建設(shè)[1]。高效液相色譜技術(shù)以其快速、靈敏、準(zhǔn)確等優(yōu)點在農(nóng)藥殘留檢測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文概述農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測現(xiàn)狀，探討高效液相色譜技術(shù)（High Performance Liquid Chromatography Technology，HPLC）的應(yīng)用局限性，并提出相應(yīng)的優(yōu)化對策，以期為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全提供理論參考。

1 農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留概述

農(nóng)藥可有效防治病蟲害、調(diào)節(jié)植物生長，在保障農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)方面發(fā)揮著不可或缺的作用。然而，農(nóng)藥施用后往往難以完全降解，部分殘留農(nóng)藥可能通過農(nóng)田土壤、水體等環(huán)境介質(zhì)在農(nóng)作物體內(nèi)蓄積，并隨食物鏈在動物性食品中富集。例如，有機氯類農(nóng)藥如六六六、滴滴涕等具有持久性和親脂性，容易在茶葉、動物肝臟等食品中殘留；而較新型的氨基甲酸酯類農(nóng)藥如殺蟲脒、抗蚜威等，雖然毒性較低，但短期內(nèi)大量施用仍可能導(dǎo)致蔬菜、水果等食品殘留超標(biāo)[2]。此外，一些農(nóng)藥還可通過揮發(fā)、飄移等方式污染臨近農(nóng)田，造成非施藥農(nóng)作物的間接污染。農(nóng)藥殘留超標(biāo)不僅影響農(nóng)產(chǎn)品的感官和營養(yǎng)品質(zhì)，長期攝入還可能引發(fā)急慢性中毒、氧化應(yīng)激、免疫毒性等健康風(fēng)險。鑒于農(nóng)藥種類繁多、代謝行為復(fù)雜，農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留形態(tài)多樣，涉及母體化合物及其代謝產(chǎn)物，給農(nóng)藥殘留控制與檢測工作帶來極大挑戰(zhàn)。

2 高效液相色譜技術(shù)的原理

高效液相色譜技術(shù)是一種基于液-固相分配和吸附作用的分離分析方法，其基本原理是利用待測物質(zhì)在流動相和固定相之間分配系數(shù)的差異實現(xiàn)分離。在農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測中，高效液相色譜技術(shù)通過優(yōu)化流動相組成、梯度洗脫條件等參數(shù)，可有效適應(yīng)不同農(nóng)藥殘留物的極性、溶解度等理化性質(zhì)差異。例如，在分析極性較強的氨基甲酸酯類農(nóng)藥如西維因、抗蚜威等時，可選用甲醇-水體系作為流動相，通過調(diào)節(jié)甲醇比例實現(xiàn)梯度洗脫；而對于極性較弱的擬除蟲菊酯類農(nóng)藥如氯氰菊酯、聯(lián)苯菊酯等，則需引入乙腈等非極性溶劑構(gòu)建流動相。同時，高效液相色譜技術(shù)還可通過柱后衍生、多維分離等策略進(jìn)一步提高分離選擇性和靈敏度[3]。以氨基甲酸酯類農(nóng)藥為例，柱后衍生法可利用其與鄰苯二甲醛等試劑發(fā)生特異性衍生反應(yīng)生成熒光產(chǎn)物，從而實現(xiàn)高靈敏度的熒光檢測。多維液相色譜技術(shù)則通過串聯(lián)兩根或多根色譜柱，基于農(nóng)藥殘留物在不同固定相上保留行為的差異實現(xiàn)分離效率和選擇性的顯著提升。

3 高效液相色譜技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測中應(yīng)用的局限性

3.1 殘留物化學(xué)性質(zhì)差異導(dǎo)致分離困難

農(nóng)產(chǎn)品基質(zhì)中往往含有多種農(nóng)藥殘留物，其理化性質(zhì)差異較大，給高效液相色譜分析帶來了極大挑戰(zhàn)。以蔬菜水果中有機磷和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留檢測為例，二者在極性、水溶性等性質(zhì)上存在顯著差異。有機磷農(nóng)藥中的敵敵畏、樂果等分子結(jié)構(gòu)中含有親水性磷酸酯基團(tuán)，極性較強，而氯氰菊酯、溴氰菊酯等擬除蟲菊酯類農(nóng)藥則多為疏水性化合物。這種農(nóng)藥殘留物性質(zhì)的差異性導(dǎo)致其在反相色譜柱上的保留行為出現(xiàn)較大差異，采用統(tǒng)一的流動相條件難以達(dá)到理想的分離效果[4]。此外，蔬菜水果中還可能殘留結(jié)構(gòu)相似的農(nóng)藥異構(gòu)體，如順反式氯氰菊酯、α和β-氯氰菊酯等，其物化性質(zhì)相近，采用常規(guī)的高效液相色譜方法難以實現(xiàn)有效分離。盡管可通過優(yōu)化流動相組成、梯度洗脫條件等來改善分離效果，但針對不同農(nóng)藥殘留物需建立專屬的檢測方法，操作煩瑣耗時。蔬菜水果等農(nóng)產(chǎn)品基質(zhì)中農(nóng)藥殘留物化學(xué)性質(zhì)的顯著差異，極大地限制了高效液相色譜技術(shù)的通用性和應(yīng)用范圍。

3.2 痕量殘留定量精確度不足

高效液相色譜技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測中得到了廣泛應(yīng)用，然而在痕量殘留定量分析時仍面臨著精確度不足的局限性。農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留量在低濃度水平下，待測物的信號響應(yīng)較弱，易受基質(zhì)干擾和背景噪聲的影響。以蔬菜中克百威殘留檢測為例，當(dāng)殘留量低于10 μg·kg-1時，采用外標(biāo)法定量常常出現(xiàn)信號響應(yīng)不穩(wěn)定、重現(xiàn)性較差等問題，導(dǎo)致定量結(jié)果的精確度和準(zhǔn)確度難以滿足痕量分析要求[1]。此外，基質(zhì)中共存的脂肪、色素等干擾成分會與農(nóng)藥殘留物發(fā)生吸附、包裹等相互作用，進(jìn)一步降低檢測靈敏度和選擇性。為提高痕量殘留定量精確度，通常需采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液、同位素內(nèi)標(biāo)等策略，但其操作過程煩瑣，制備成本較高。此外，不同農(nóng)產(chǎn)品基質(zhì)復(fù)雜程度差異較大，直接采用標(biāo)準(zhǔn)品溶液配制工作曲線的方式難以消除基質(zhì)效應(yīng)的影響，可能導(dǎo)致定量結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。

3.3 色譜柱選擇性制約分離效果

高效液相色譜分離農(nóng)藥殘留物的效果在很大程度上取決于色譜柱的選擇性，而目前商品化色譜柱的選擇性不足已成為限制其應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。例如，在茶葉和煙草等農(nóng)產(chǎn)品中，往往殘留多種結(jié)構(gòu)相似的農(nóng)藥，如唑類殺菌劑中的多菌靈和苯醚甲環(huán)唑等。這些農(nóng)藥在常規(guī)C18柱上的保留行為十分相近，采用常規(guī)流動相條件難以實現(xiàn)滿意的分離效果。色譜柱選擇性的不足會導(dǎo)致農(nóng)藥殘留物被干擾峰掩蓋，影響檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性，在痕量殘留分析中尤為突出[5]。此外，農(nóng)藥殘留物在食品加工過程中可發(fā)生降解、轉(zhuǎn)化等反應(yīng)，生成極性或疏水性更強的代謝產(chǎn)物。這些結(jié)構(gòu)改變的代謝產(chǎn)物在常規(guī)C18柱上的保留行為可能與母體化合物差異較大，采用已建立的分析方法不能準(zhǔn)確反映代謝產(chǎn)物的殘留水平。

4 提高高效液相色譜技術(shù)檢測農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留效能的對策

4.1 優(yōu)化梯度洗脫適應(yīng)殘留物性質(zhì)差異

針對農(nóng)產(chǎn)品基質(zhì)中農(nóng)藥殘留物性質(zhì)差異導(dǎo)致的分離困難，可以通過優(yōu)化高效液相色譜梯度洗脫條件加以解決。梯度洗脫技術(shù)通過動態(tài)調(diào)節(jié)流動相組成，可在單次進(jìn)樣分析中實現(xiàn)對多種農(nóng)藥殘留物的同時分離。以蔬菜中有機磷和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留檢測為例，可采用甲醇-水或乙腈-水體系構(gòu)建流動相，并通過程序控制有機相濃度由低至高遞增，使極性不同的農(nóng)藥殘留物依次洗脫。為進(jìn)一步提高分離效率，可在流動相中添加醋酸銨、三氟乙酸等離子對試劑或緩沖鹽調(diào)節(jié)pH值，利用農(nóng)藥分子中的可電離基團(tuán)與固定相發(fā)生靜電相互作用，增強色譜保留。同時，靈活調(diào)整柱溫、流速等參數(shù)，亦可顯著影響農(nóng)藥殘留物的出峰行為，優(yōu)化峰形和分離度。例如，提高柱溫可加速農(nóng)藥在固定相上的脫附，縮短極性較大農(nóng)藥的保留時間；降低流速則有利于極性較小農(nóng)藥與固定相的充分作用，延長其保留時間。采用多因素正交試驗優(yōu)化梯度洗脫條件，可在保證各農(nóng)藥殘留物基線分離的同時縮短分析時間，簡化試驗過程。此外，引入二維液相色譜、柱切換等新技術(shù)，可依據(jù)農(nóng)藥殘留物在不同固定相上的保留差異實現(xiàn)分離效率的進(jìn)一步提升，為復(fù)雜基質(zhì)中農(nóng)殘多組分分析提供新思路。

4.2 采用同位素內(nèi)標(biāo)法提高定量精確度

面對農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥痕量殘留定量精確度不足的挑戰(zhàn)，同位素內(nèi)標(biāo)法是一種行之有效的對策。通過向待測樣品中加入與目標(biāo)物結(jié)構(gòu)一致且質(zhì)量數(shù)不同的同位素標(biāo)記物，可有效校正基質(zhì)效應(yīng)和儀器響應(yīng)波動導(dǎo)致的信號抑制或增強。以蔬菜中克百威殘留檢測為例，可選用氘代或13C標(biāo)記的克百威作為內(nèi)標(biāo)物，在樣品前處理階段與待測樣品混合均勻[2]。由于同位素內(nèi)標(biāo)物與目標(biāo)物的物化性質(zhì)高度相似，兩者在樣品前處理和色譜分離過程中表現(xiàn)出一致的行為，可同步被基質(zhì)組分吸附、包裹、降解等。通過比較目標(biāo)物與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比，可準(zhǔn)確計算出待測樣品中農(nóng)藥的殘留量，消除基質(zhì)效應(yīng)的影響。與外標(biāo)法相比，同位素內(nèi)標(biāo)法的定量結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠，特別適用于痕量殘留分析。然而，同位素標(biāo)記的農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品價格昂貴，可采用基質(zhì)匹配校準(zhǔn)曲線等替代方法，即選用與待測樣品基質(zhì)背景相近的無農(nóng)藥殘留基質(zhì)配制一系列已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制校準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量。同時，優(yōu)化質(zhì)譜檢測參數(shù)如母離子和子離子的選擇、碰撞能量等，可提高檢測的特異性和靈敏度。采用多反應(yīng)監(jiān)測（Multiple Reaction Monitoring，MRM）模式，選擇農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)中的特征性片段離子進(jìn)行檢測，可最大限度降低背景干擾，提高痕量定量的精確度。此外，通過標(biāo)準(zhǔn)添加回收率試驗評估基質(zhì)效應(yīng)的影響程度，并對檢測結(jié)果進(jìn)行基質(zhì)效應(yīng)校正，可進(jìn)一步提高定量準(zhǔn)確性，確保痕量農(nóng)殘檢測數(shù)據(jù)的可靠。

4.3 研發(fā)高選擇性色譜柱改善分離效果

當(dāng)前商品化高效液相色譜柱的選擇性不足已成為制約農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥及其代謝產(chǎn)物殘留檢測的瓶頸，因此研發(fā)高選擇性色譜固定相是改善分離效果的關(guān)鍵。針對茶葉、煙草等農(nóng)產(chǎn)品中殘留的多種結(jié)構(gòu)相似農(nóng)藥，可開發(fā)針對特定結(jié)構(gòu)單元的專屬固定相，利用農(nóng)藥分子與固定相之間的空間匹配作用實現(xiàn)高效分離。例如，在唑類殺菌劑殘留檢測過程中，可在硅膠表面接枝咪唑環(huán)、三唑環(huán)等雜環(huán)官能團(tuán)，增強固定相對農(nóng)藥分子的空間位阻效應(yīng)，延長唑類農(nóng)藥的保留時間，提高與其他農(nóng)藥的分離度[3]。同時，引入手性識別基團(tuán)如環(huán)糊精、冠醚等，可實現(xiàn)對農(nóng)藥對映異構(gòu)體的手性拆分。以蔬菜和水果中擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留檢測為例，通過優(yōu)化環(huán)糊精的空腔尺寸、取代基種類和數(shù)量，可調(diào)控固定相的手性選擇性，實現(xiàn)順反式異構(gòu)體、α和β-異構(gòu)體的有效分離。與商品化C18柱相比，手性固定相不僅能夠分離結(jié)構(gòu)相似的農(nóng)藥，還可實現(xiàn)對代謝產(chǎn)物的專屬識別，是分析農(nóng)藥光學(xué)純度、研究體內(nèi)外代謝動力學(xué)的理想工具。此外，發(fā)展親水作用、疏水作用、π-π堆積、氫鍵等多模式色譜分離模式，可顯著拓展農(nóng)藥殘留檢測的適用范圍。如在反相色譜柱表面接枝親水性單體，可兼顧分析極性和非極性農(nóng)藥；而將離子交換基團(tuán)與反相基質(zhì)復(fù)合，則可實現(xiàn)農(nóng)藥陰離子、陽離子、中性分子和兩性離子的同時分離，為農(nóng)藥代謝組學(xué)研究提供新思路。總之，發(fā)展高選擇性固定相是提升農(nóng)殘檢測水平的根本途徑，可為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全把關(guān)提供有力的技術(shù)支撐。

5 結(jié)語

本文探討了高效液相色譜技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用及其局限性，提出了通過優(yōu)化洗脫條件、采用同位素內(nèi)標(biāo)法和研發(fā)高選擇性色譜柱等策略來提升檢測效能的對策。這些改進(jìn)措施能顯著提高檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。未來，隨著新型色譜技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，HPLC在農(nóng)藥殘留檢測中的作用將進(jìn)一步加強，為保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全提供更全面的技術(shù)支持。

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