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    :从样品前处理、样品分析检测两个方法,阐述近几年常用的有机磷类农药残留分析检测技术原理及优缺点,并提出未来样品前处理技术及有机磷类农药检测技术的发展趋势。 关键词:有机磷类农药残留分析检测 农药在增加农产品产量、防治病虫害、保证食物来源充足与稳定方面的作用是不可替代的。有数据表面,如果不使用农药,每年全世界农业因病、虫、草害造成的损失约占作物总产量的37%,年损失额高达1260亿美元[1]。在扮演如此重角色的同时,农药作为一类有毒化学物质,长期大量的使用,对人体健康及环境安全产生较大的不利影响。有研究表明,农药已成为世界主污染源之一。有机磷类农药是使用量较大的农药中的一类,作为有机氯类农药的替代品其具有成本低、药效高、品种多、选择性好、防治范围广,在环境中降解快、残留低等诸多优点,被广泛的应用于世界范围。尽管有机磷类农药具有上述优点,但是由于施用量大、保管不慎及缺乏合理操作,农药残留超标问题十分突出。所谓的农药残留是指由于应用农药而残存于农产品、生物体和环境中的农药亲体及其具有毒理学意义的杂质、代谢转化产物和反应物等所有衍生物的总称[2]。随着人们对食品安全认识的不断提高和国际上对出口农产品农药残留量的限制,有机磷类农药残留分析检测技术受到越来越多的重视。本文主阐述近几年应用于国内外常用的有机磷类农药残留分析检测技术。 1.样品前处理技术 有机磷类农药残留测定之前需根据样品的理化性质选择适宜的农药残留物的提取、浓缩及净化方法。而这些方法的选择是农药残留分析的关键。目前常用的提取、净化方法有漂洗、匀浆、超声波提取、索氏提取、液-液分配、薄层层析、柱层析等方法。这些传统的提取、净化技术,存在样品需求量大、萃取时间长、有机溶剂消耗量大等诸多不足。20世纪90年代以来,新的样品前处理技术被不断的引入有机磷类农药残留物的分析中,这些新技术具有: 省力、省时、廉价、减少溶剂使用量、减少对环境的污染、自动化及微型化等共同特点。 当前已经取得广泛应用的新技术主有: 1.1固相萃取技术 固相萃取技术(SPE)是由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来的。SPE就是利用固体吸附剂吸附液体样品中的目标化合物,使目标化合物与样品的基体和干扰化合物分离,然后再用洗脱液洗脱或加热解吸附,从而达到分离和富集目标化合物的目的。是一种柱色谱分离过程。SPE柱的包括以氧化铝、硅胶等为吸附剂为填料的正相SPE柱、以C18为填料的反相SPE柱及有离子交换柱等。同传统的液/液萃取技术(LLE)及一般柱层析技术相比,SPE具有节省时间,节约90%以上有机溶剂的使用量,重现性好,环境污染小等诸多优点,被广泛的应用于有机磷类农药残留分析样品前处理中[3]。容易实现前处理自动化,是SPE的另外一个优点,商品化的自动萃取装置ASPEC(AutomatedSolid!phaseExtractionCleanup)已经推出使用,将其与HPLC在线结合可实现许多农药残留的全自动分析[4]。 1.2基质固相分散萃取技术 基质固相分散萃取技术(MSPDE)是将试样直接与反相填料(C14或C18)研磨、混匀后得到半干状态的混合物并将其作为填料装柱,然后用不同的溶剂淋洗柱子,将各种目标化合物洗脱下来。与传统的样品前处理手段相比,MSPDE不需进行匀浆、沉淀、离心、调节pH和样品转移等操作,是一种简单高效的提取净化方法,广泛应用于蔬菜、水果中有机磷类农药残留检测。现有的研究表明吸附剂的粒径、样品基质的性质及键合相的性质等是影响MSPDE效果的主因素[5,6]。Morzycka采用硅胶和氧化铝作为净化吸附剂,Florisil和硅胶作分散吸附剂建立了一种简便的多残留方法测定有机磷类农药的残留量,取得了较好的净化效果和较高的回收率[7]。 1.3超临界流体萃取技术 超临界流体萃取技术(SFE)是近几年发展起来的一种特殊的萃取分离技术。SFE主是以超临界流体替代各种溶剂萃取样品中目标化合物的方法。超临界流体(SCF)是指处于临界压力和临界温度的非凝缩性的高密度流体,介于气体和液体之间,兼具二者的优点。选择SCF萃取剂时主考虑临界条件是否容易达到、萃取剂的毒性和腐蚀性及其对装置是否有影响、溶解能力的大小、价格等几个方面[8]。目前被用于SCF的溶剂有乙烷、一氧化碳、二氧化碳、甲醇、乙醇等物质,其中,二氧化碳为首选。二氧化碳具有化学惰性、无臭、无毒、易于提纯、不污染样品、超临界条件温和等特点[9],是萃取热不稳定的非极性物质的良好溶剂。但其在萃取极性化合物时具有一定的局限性。可以通过添加少量的氨气、二氧化氮等极性化合物作为改进剂来改善萃取效果。样品用量少,选择性强,分析时间短,萃取过程简单,萃取物不会改变其原来的性质且一般不使用有机溶剂,对操作人员及环境的危害小是SFE的主优点;缺点是萃取仪器装置昂贵,不适合分析水样和强极性物质。 1.4加速溶剂萃取技术 加速溶剂萃取技术(ASE)是一种全新样品处理方法,其主用于处理固体、半固体样品。ASE是指在升高温度和压力条件下,通过增加溶质的扩散效率和物质的溶解度以提高萃取效率的一种自动化萃取方法。升高温度能够将基质和溶剂间的作用力打断,在促使目标化合物能够快速从基质中解析出来的同时降低溶剂的黏度,使之能够快速的萃取。同传统的萃取技术相比,ASE具有重现性高、速度快、溶剂用量少、回收率高等诸多优点且容易实现自动化操作。当前广泛用于环境、食品、药物和高聚物等样品的前处理,特别是有机磷类农药残留量的分析[10]。 2.检测方法 随着科学的不断进步,色谱技术的不断发展,化学法、比色法及生物测定法这些传统的、缺乏专一性、低灵敏度的有机磷类农药残留分析方法已经逐渐被高定性能力和高灵敏度的色谱技术所取代。有机磷类农药残留分析检测方法朝着快速、安全、高效经济的方向不断发展。 2.1气相色谱技术 气相色谱法(GC)是一种分析有机磷类农药残留经典的仪器分析方法。其分析原理是利用目标化合物性质上的差异,在气相和固定相间分配系数的不同进行分离。待测样品被气化后随载气进入色谱柱,组份在两项间反复多次进行分配,经一定柱长后目标化合物彼此分离,以一定的顺序流出色谱柱,得以分离。GC以其操作简单、分析速度快、灵敏的高、分离效能高被广泛应用于有机磷类农药残留的测定。仪器价格昂贵、不适宜现场检测且对操作人员素质求较高的是其主缺点。除此之外,高沸点或热稳定性差的有机磷类农药不适宜采用GC测定。 当前,GC与质谱(MS)联用技术(GC-MS)法以非极性或弱极性为固定相的毛细管柱GC得到广泛使用,逐步取代传统的填充柱GC。GC-MS联用技术日趋成熟,已成为农药残留的常用分析方法。GC-MS可以提高仪器的灵敏度,减少干扰物的影响,是化合物结构分析及确证的有效手段。 2.2高效液相色谱技术 大分子、非挥发性、强极性及热稳定性差的有机磷类农药目前多采用高效液相色谱技术(HPLC)检测。日前,HPLC以其具有分析速度快、分离效能高、检测灵敏度高等优点逐步成为有机磷类农药的一种主分析方法。此法在有效弥补了GC技术上的不足的同时,因其常用检测器为紫外检测器,而多种有机磷类农药缺乏对UV吸收,从而限制了HPLC的使用。 液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)是指利用内喷射式和粒子流式接口技术将LC与MS连接起来的一种技术。LC-MS联用技术兼具LC的高分离能力及MS的高选择性、高灵敏度于一体,能够分离复杂的农药多残留样品,应用LC-MS联用技术,Granby等实现了谷物中草甘膦残留的分析[11]。但是,仪器价格昂贵、LC-MS接口技术不成熟且仪器价格昂贵制约了该技术在实际检测中的应用。 2.3薄层色谱技术 薄层色谱技术(TLC)是以固体吸附剂(如硅胶、氧化铝等)为担体,水为固定相溶剂,有机溶剂为流动相的分配型层析分离分析技术。TLC不需特殊设备和试剂,快速、简便、直观,可同时分析多个样品。目前,TLC技术常与其它技术联用进行定性定量分析。 2.4超临界流体色谱技术 1962年由Klesper等提出超临界流体色谱技术(SFC)是以超临界流体(SF)作为流动相,以键合载体或固体吸附剂为固定相的色谱技术[12]。由于SF具有气体和液体的双重性质,固SFC性能上综合了LC和HPLC的优点,弥补了LC和HPLC的不足,成为一种强有力的分离和检测手段。另外,SFC还可以与其它色谱检测器匹配及其它仪器联用,使其应用范围与检测分离能力大大增强。SFC存在的主问题是方法不是十分成熟且仪器昂贵,对操作人员求具有较高的技术性。因此,目前在有机磷类农药残留分析检测方面的应用较少,但仍然是有机磷类农药残留检测分析非常具有发展潜力的技术之一。 2.5毛细管电泳技术 毛细管电泳技术(GE)是在电泳技术基础上发展起来的一种分离技术,其主利用不同带电粒子在毛细管内场作用下以不同的速度在背景缓冲溶液中定向迁移使目标化合物得以分离[13]。GE以其设备简单、实际用量少、运行成本低、几乎没有废液产生等诸多优点,已经逐步成为分析有机磷类农药的实用性技术。传统HPLC技术难以分离的离子化样品尤其适合采用GE技术进行分离。目前,限制GE应用的最主因素是缺乏高灵敏度的检测器。因此,为了充分发挥GE技术的优势,高灵敏度检测系统的开发成为当前科研技术人员研究的重点。 2.6酶抑制技术 酶抑制技术是利用有机磷农药与氨基甲酸酯农药的毒理特性建立的一种检测方法。上述两类农药通过抑制中枢神经系统及周围神经系统中乙酰胆碱酯酶活性,造成神经传导介质乙酰胆碱的积累,进而神经系统正常传导,昆虫最终因中毒死亡。根据这种特性,在农产品提取液中加入显色剂和底物,通过观察农产品颜色变化情况或测定酶与某种特定化合物反应的物理化学信号的变化情况,即可判断待测农产品中是否存在有机磷类农药残留[14]。酶的种类决定着酶抑制技术的灵敏度。 依据酶抑制法原理设计的农药残留检测方法主包括比色法、试纸法(速测卡与速测箱)及酶传感器法。酶抑制法操作简便、响应速度快而且不需昂贵仪器,适用于现场检测及大批量样品的检测,但分析结果稳定性差、重现性差、使用成本高及使用寿命短是当前急需解决的问题。一些欧美国家利用酶抑制法开发的试纸条或试剂盒作为田间实地检测农药残留的基本手段。 2.7免疫分析技术 免疫分析技术IA是基于抗体抗原的特意识别和结合反应为基础的一种分析技术。大分子量的有机磷类农药可以直接作为抗原进入脊椎动物体内产生免疫应答,分子量小于2500的一般不具备免疫抗性,不能直接刺激产生免疫反应,但是可以通过将其同一定碳链长度的载体蛋白用共价键偶联制成人工抗原,使动物产生免疫反应,产生识别。再通过标记动物的生理、物理、化学放大作用,对样品中农药残留进行定性、定量。IA具有快速、灵敏、选择性高等诸多优点,目前被广泛应用于各种食品中有机磷类农药的检测。 2.8生物传感器技术 利用酶、蛋白质、抗体、抗原、生物膜、细胞等生物物质作为识别元件,通过某种转换装置,将生物化学反应转变成可定量的物理、化学信号,从而对物质进行定性及定量检测。生物传感器由识别元件、信号转移装置及信号传递电路三部分组成,是一种典型的多学科交叉产物。与其它分析技术相比,生物传感器技术对仪器设备的求低,操作相对简便等诸多优点。Lee等利用生物传感器技术建立了对有机磷类农药二嗪农的检测分析方法,有较高的选择性和较低的检出限[15]。当前生物传感器技术检测有机磷类农药是存在的主问题是方法选择性有限且生物材料固定化易失活。 共2页上一页12下一页

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