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农药残留检测方法介绍

发布时间:2018-10-12 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:2206

目前关于农药残留量的检测方法主要有如下几种:色谱法、光谱法、酶抑制法、免疫分析法和生物传感器检测法等。

3.1.1色谱法

色谱法也叫色层法或层析法,它是利用物质各组分在两相间分配系数的不同,实现各组分分离的目的,并将待测浓度转化为电信号记录下来的方法。目前色谱法主要有气相色谱法、高效液相色谱法、薄层色谱法、超临界流体色谱法。

1.气相色谱(GC)法

随着现代仪器分析方法的发展,气相色谱法已成为目前典型的,应用最广泛的仪器分析方法之一。在农药测定方面的应用主要是从20世纪60年代开始的,可以这样认为,由于气相色谱的应用,特别是高灵敏度的选择性检测仪器的应用,农药残留量的测定水平提高到了一个新的台阶。就在各种新的检测方法不断出现的今天,气相色谱法仍占绝对的优势,就是由过去的以填充柱为主转变为目前的以毛细管柱为主。由于石英毛细管柱的出现和进样系统的不断改进,大大提高了气相色谱法的分析精度、准确度和灵敏度,但气相色谱法对于挥发性差、极性和热不稳定性的农药分析较困难。AOAC对大部分有机磷农药,如乙拌磷丰索磷马拉硫磷对硫磷,在80年代就建立了气相色谱检测方法。我国食品理化检验国家标准方法也采用了气相色谱检测有机磷农药,检测限为1 ng。该方法是利用经提取、纯化、浓缩后的有机磷农药注入气相色谱柱,程序化升温汽化后,不同的有机磷农药在固相中分离,经不同的检测器检测扫描绘出气相色谱图,通过保留时间来定性,通过峰或峰面积与标准曲线对照来定量。一次可同时测定多组分,简便快捷,灵敏度高,准确性也好,目前,是检测有机磷的国家标准方法。

2.高效液相色谱(HPLC)法

高效液相色谱法形成于20世纪70年代,是在液相色谱柱层析的基础上,引入气相色谱理论并加以改进而发展起来的色谱分析方法,其是一种以流体为流动相的高效、快速的分离技术,常用于测定高沸点和热不稳定的大分子量农药残留,具有分离速度快、效率高、灵敏度高等优点,但是高效液相色谱法要配备昂贵的检测仪器,试剂消耗也比较大,主要用于检测一些不适于气相色谱上检测的少数农药AOAC中有近半数的有机磷农药都建立了高效液相色谱法,研究报道也很多。

3.薄层色谱(TLC)法

薄层色谱法原理是被检测物经显色后同标准有机磷农药对比来定性,然后用薄层扫描仪来定量的检测方法。它可以同时分析多个样品,主要用于复杂混合物的分离及筛选。特点是成本低、可现场操作,与荧光显色技术结合,对有机磷的检测限为0.01ug,与酶抑制技术结合,检测限可达0.001pg。但本身准确度不高且预处理繁琐,适用范围较窄。

4.超临界流体色谱(SFC)法

超临界流体色谱法是产生于20世纪80年代的技术,以超临界流体为流动相,综合了气相色谱与其他一些色谱的优点,超临界流体具有气、液双重性质,有黏度小、传质阻力小、扩散速度快等特点。此外,它还能与气相和液相的检测器相匹配,与其他检测手段联用,是一种强有力的分离和检测手段。

3.1.2光谱法

光谱法是根据农药中的某些官能团或水解、还原产物与特殊的显色剂在特定的环境下发生氧化、磺酸化、脂化、络合等化学反应,产生特定波长的颜色反应来进行定性或定量测定,也可以根据含氢基团在近红外光谱区的吸收来进行测定。目前,在农药残留检测研究中应用的主要有以下3种:

1.荧光分析法

这是一种根据氨基甲酸酯类农药在紫外光照射下能够产生荧光的机理而设计的一种用于检测氨基甲酸酯类农药残留的荧光系统。该系统采用单光源、双光路结构,能够对测量信号和参考信号同时进行处理。采用所设计的筒式光纤探头激发并探测荧光,设计了相应的信号处理电路,实现了计算机管理。该法具有灵敏度高、操作简便、速度快等优点。

2.红外光谱法

应用红外光谱法可以直接对蔬菜上的农药残留进行检测,通过农药在水中的吸收建立的模型来模拟其在蔬菜体内的吸收,这为实现对蔬菜上的农药残留进行快速检测提供了一条可能的途径。因为在中红外光农药特征吸收区域,蔬菜中的各种色素对农药的特征吸收基本没有干扰,农药在蔬菜汁溶液中与在标准试剂溶剂中反映出基本相同的吸收特性。目前这种方法还有待进一步研究,但是这一方法如果研发成功,将为农药残留检测带来极大的方便,不用对农药进行提取就可对其进行检测,还可以提高精确度,应用前景非常广泛。

3.拉曼光谱法。

近几年将拉曼光谱用于农药残留检测。拉曼光谱是借助分子的振动谱来识别物质的,不同农药的分子结构不同,其振动谱也会不同,因而可将其作为“分子指纹”来识别不同的农药。利用拉曼光谱识别农药时必须首先获得各种样品的拉曼数据,然后分别测量各种农药的拉曼光谱,分别形成数据库和评判模型,最后输入待测样本光谱进行识别。

3.1.3酶抑制法

有机磷、氨基甲酸酯类农药进入机体以后,与胆碱酯酶结合,形成了不易水解的磷酰化胆碱酯酶,丧失了水解乙酰胆碱的活力,如果大多数胆碱酯酶都转变为相当稳定难以水解的磷酰化胆碱酯酶,乙酰胆碱就在体内大量蓄积,产生迟发性神经毒性使中枢神经、交感神经、运动神经和一些腺体首先兴奋而活动增强,引起运动失调等,最后转入抑制和衰竭、瘫痪,甚至中毒死亡。有机磷、氨基甲酸酯类农药可以抑制乙酰胆碱酯酶的活性,使其分解乙酰胆碱的速度变慢或停止。酶抑制法的原理是利用这一反应特性,用滤纸片或电极作为载体,将乙酰胆碱酯酶吸附在上面,加入显色剂,如果酶的活性没有被抑制,则生成的产物可以使显色剂显色,如果被测样品中含有农药残留,则酶活性被抑制不能生成水解产物,显色剂不显色,根据颜色的变化或测定酶与某种特定化合物反应的物理化学信号的变化,可判断是否存在有机磷及氨基甲酸酯类农药。酶抑制法最大的优点是前处理简单、检测时间短、不需昂贵的仪器、易于掌握推广,特别适合现场检测以及大批样品的筛选。但是酶抑制法测定样品和农药种类有限,目前只适用于蔬菜、水果中有机磷和氨基甲酸酯类农药的残留检测,并且该方法使用的酶、底物、显色剂有一定的特异性,需控制的条件比较多,易出现假阳性或假阴性现象另外其灵敏度、重复性、回收率还有待提高。

3.1.4酶联免疫法

农药残留免疫分析方法是以抗原与抗体的特异性结合为基础,把抗体作为生物化学检测器对化合物、酶或蛋白质等物质进行定性和定量分析的一门技术。按标记抗原或抗体标记物的不同可区分为放射免疫分析(RIA)法、酶免疫分析(EIA)法、荧光免疫分析(FIA)法等。由于保存期长、高敏感性、结果准确且可进行光谱分析等优点,使酶免疫分析法成为迄今为止农药残留免疫检测中应用最广泛的一种免疫分析方法。

酶联免疫(ELISA)法是将免疫技术与现代测试手段相结合而建立的一种超微量的测定技术,20世纪80年代开始应用于农药残留分析,随后得到不断改进和发展。其原理是通过在合适的载体上,酶标限定量抗原与未知抗原竞争固相抗体结合位点或固相抗原与未知抗原竞争限定量的标记抗体结合位点,形成抗体复合物。在一定底物参与下,复合物上的酶催化底物,使其水解、氧化或还原成另一种带色物质。由于酶的降解底物与显色成正比,通过肉眼观察或分光光度计测定,从而确定是否存在未知抗原或含量。ELISA法的优点是检测成本低、试剂保存时间较长、专一性强、灵敏度高、安全性好、可进行定性或定量检测,并且不需要复杂昂贵的设备、自动化程度高、对使用人员的专业技术要求也不高、容易普及推广,尤其适合样本量较大或对指定农药种类的现场筛查检测。但目前ELISA法在农药残留检测中仍有其局限性,一种试剂盒只能检测一种农药,不能同时分析多种成分,不能检测农药残留总量。另外由干制备抗体比较困难,抗体数量还较少,如果在不能肯定试样中的农药品种的情况下,检测具有一定的盲目性,因此应用范围受到限制。虽然目前ELISA法应用于农产品农药残留检测比不上传统的色谱分析技术广泛,但随着ELISA法分析技术自身优势和在方法上的不断改善,尤其是亲和力强、特异性高的标准化抗体生产技术的突破和免疫传感器技术的日臻完善,ELISA法检测技术会成为农产品农药残留和安全质量控制的有效快速检测手段。

3.1.5生物传感器检测法

20世纪80年代以来,国际上农药残留分析新技术的研究非常活跃,不断有新的方法、新的技术涌现,生物传感器法就是其中日渐成熟的一种。生物传感器是由一种生物敏感部件与转换器紧密配合的分析装置,这种生物敏感部件对特定化学物质或生物活性物质具有选择性和可逆响应,通过测定pH值、电导等物理化学信号的变化,即可测得农药残留量。传感器的生物敏感层与复杂样品中特定的目标分析物之间(如酶与底物、抗体与抗原)的识别反应会产生物理化学信号(如光热、声音、颜色、电化学),转换成电信号后可放大记录。与传统的分析方法相比,生物传感器法的特点是响应速度快、灵敏度高、选择性及专一性强、抗千扰能力强、可反复多次使用;样品中被测组分的分离和检测同时完成、可以实现连续在线监测、容易实现自动化测量,甚至可以插入生物组织或细胞内实现超微量快速跟踪分析;传感器连同测定仪的成本远低于大型分析仪器,便于推广普及。目前,生物传感器尚存在一些技术难点,主要表现是结果的稳定性、重现性和使用寿命等问题。随着逐步解决生物传感器的稳定性、精确度、使用寿命等问题后,将有望开发出小型化、实用化、商品化的农药残留检测系统。

3.1.6发光菌检测法

发光菌是一类能运动的革兰氏阴性兼性厌氧杆菌,一般将其分为3类:弧菌属、发光杆菌属和异短杆菌属发光菌的发光现象是其正常的代谢活功,在一定条件下发光强度是恒定的,当与外来受试物(无机、有机毒物,抑菌、杀菌物等)接触后,其发光强度即有所改变,变化的大小与该物质的毒性大小有关,与特定的受试物的浓度呈现相关关系发光菌检测法正是利用灵敏的光电测量系统测定毒物对发光菌发光强度的影响。

相关链接:光谱仪器介绍(二)

文章来源:《多光谱食品品质检测技术与信息处理研究》

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