農(nóng)藥及除草劑檢測氣相色譜儀

濟(jì)南賽暢科學(xué)儀器有限公司座落于歷史悠久的文化名城－泉城濟(jì)南，是一家專業(yè)經(jīng)營進(jìn)口、國產(chǎn)氣相色譜、液相色譜、原子吸收、電子天平、純水機(jī)、電化學(xué)儀器等實(shí)驗(yàn)室分析儀器設(shè)備、通用儀器設(shè)備及配件耗材的高科技公司。公司創(chuàng)立伊始，即堅(jiān)持立足分析領(lǐng)域行業(yè)，致力于將*的分析儀器介紹給廣大國內(nèi)用戶，目前公司用戶已經(jīng)遍布科研機(jī)構(gòu)、大專院校、、化工、食品、、農(nóng)業(yè)、工礦、電力、冶金等行業(yè)和單位。

農(nóng)藥及除草劑檢測氣相色譜儀

農(nóng)藥是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用于防治病、蟲、雜草對農(nóng)作物危害*的物質(zhì)，對促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)有極重要的作用。隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)農(nóng)藥的品種和數(shù)量不斷增加，已成為防治病蟲害的主要手段。農(nóng)藥施用到農(nóng)作物上以后，絕大部分因多種原因而轉(zhuǎn)化，但作物內(nèi)會(huì)殘留有極少量的農(nóng)藥。長時(shí)間攝食殘留農(nóng)藥會(huì)影響人體的健康，這就是農(nóng)藥殘留量問題的由來。近年來，在茶葉、糧谷、蔬菜及水果種植中由于不少農(nóng)戶忽視農(nóng)藥的正確、合理使用，農(nóng)藥污染問題經(jīng)常發(fā)生，農(nóng)藥殘留量超標(biāo)相當(dāng)嚴(yán)重，并逐年加劇。而歐盟、美國、日本、加拿大等西方發(fā)達(dá)國家或地區(qū)，出于維護(hù)本國經(jīng)濟(jì)利益和保護(hù)人們健康的需要，相繼對進(jìn)口食品中農(nóng)藥殘留量等衛(wèi)生指標(biāo)提出了愈來愈嚴(yán)格的要求。鑒于此，為保障我國人民的身體健康、有效控制農(nóng)藥在茶葉、糧谷、蔬菜和水果等生產(chǎn)中的合理使用和對其殘留量進(jìn)行監(jiān)控，滿足進(jìn)出口貿(mào)易的需要，大力開展農(nóng)藥殘留量檢測技術(shù)以及相關(guān)的前處理技術(shù)的研究是非常必要的。

化學(xué)農(nóng)藥是一類復(fù)雜的有機(jī)化合物，根據(jù)其用途可以分為殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、植物生長調(diào)節(jié)劑、殺螨劑、殺鼠劑、殺線蟲劑。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)又可分為有機(jī)氯、有機(jī)磷、擬除蟲菊酯殺蟲劑，取代氯苯氧基酸或酯除草劑，氨基甲酸酯殺蟲劑、除草劑和殺菌劑和有機(jī)雜環(huán)類殺菌劑、除草劑等。農(nóng)藥殘留量分析需要測定各種樣品中ug/g、ng/g、甚至pg/g量級的農(nóng)藥和/或代謝產(chǎn)物及降解產(chǎn)物。其分析過程一般包括取樣、樣品處理（提取、凈化和衍生化）和測量，根據(jù)農(nóng)藥種類和樣品基質(zhì)的不同，上述各個(gè)步驟的復(fù)雜性有所不同。色譜方法常用于樣品的凈化和測量，以前較多采用填充柱氣相色譜法（GC），現(xiàn)在則越來越多地使用毛細(xì)管氣相色譜法（GC）和高效液相色譜法（HPLC），尤其在定性分析的氣相色譜/質(zhì)譜法（GC/MS） 中，毛細(xì)管柱技術(shù)占優(yōu)勢。電子捕獲檢測器（ECD）、火焰光度檢測器（FPD）、氮磷檢測器（NPD）是zui常用的農(nóng)藥殘留量分析的氣相色譜檢測器，質(zhì)譜檢測器（MSD）則是zui通用和靈敏的檢測器。各種進(jìn)樣方式，如分流、不分流、冷柱上進(jìn)樣技術(shù)和程序升溫汽化進(jìn)樣技術(shù)都已應(yīng)用于農(nóng)藥殘留物分析。近年來，隨著農(nóng)藥殘留研究的不斷深入，農(nóng)藥殘留檢測方法日趨完善，并向簡單、快速、靈敏、多殘留、低成本、易推廣的方向發(fā)展。

在檢測技術(shù)方面，目前上已較多采用多殘留檢測技術(shù)和快速篩選檢測技術(shù)

傳統(tǒng)的農(nóng)殘分析大多用來分析某一類農(nóng)藥的單一成分，多殘留分析方法（Multi-Residue Analysis Method）不僅可以用于分析同一類農(nóng)藥中的不同成分，而且可以分析不同種類農(nóng)藥中的不同成分。前者稱為選擇性多殘留分析方法（Selective Multi-Residue Analysis Method），后者稱為多類多殘留分析方法（Multi-class,Multi-Residue Analysis Method）。這方面，如英國中央科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（CSL）開發(fā)了104種農(nóng)藥殘留量同時(shí)檢測的方法；德國科學(xué)研究協(xié)會(huì)開發(fā)了320種農(nóng)藥殘留的多殘留檢測方法；美國FDA農(nóng)藥分析手冊（PAM）的多殘留方法可檢測300多種農(nóng)藥；美國CDFA和荷蘭衛(wèi)生部都有較好的多殘留同時(shí)檢測方法和系統(tǒng)分析方法。這些方法，既可用于定量，又可進(jìn)行確證。我國從上世紀(jì)90年代初開始研究和利用多殘留分析方法，并相繼推出了一系列國家標(biāo)準(zhǔn)。如國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17331-1998食品中有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥多種殘留的測定和GB/T17332-1998食品中有機(jī)氯和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留的測定等，均可同時(shí)測定不同類型中的20多種農(nóng)藥殘留。在我們的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中SN/T0334-95多殘留檢測方法能同時(shí)檢測22種農(nóng)藥殘留量，秦皇島局制定的《農(nóng)產(chǎn)品中多種擬除蟲菊酯殘留量檢驗(yàn)方法》已成為AOAC方法。在我局技術(shù)中心目前開發(fā)或采用的檢測茶葉、蔬菜等樣品中有機(jī)氯、有機(jī)磷、菊酯類農(nóng)藥以及一些雜環(huán)類農(nóng)藥的方法和本次研討會(huì)將要學(xué)習(xí)和討論的方法也大都是多殘留檢測方法。當(dāng)然，我們現(xiàn)在的方法，在一次性檢測農(nóng)藥的數(shù)量上和確證技術(shù)上與良好方法還存在不小的距離。

在快速篩選檢測技術(shù)方面，上個(gè)世紀(jì)六十年代就有人利用薄層色譜酶抑制法測定有機(jī)磷農(nóng)藥等殘留量，檢測*為毫克級；八十年代開始，農(nóng)藥的酶抑制和免疫檢測技術(shù)作為快速篩選檢測方法受到許多發(fā)達(dá)國家的高度重視，并因此得到了快速發(fā)展。酶抑制、酶聯(lián)免疫（ELISA）、放射免疫（RIA）、單克降抗體等技術(shù)由于可以避免假陰性，適宜于陽性率較低的大量樣品檢測，在農(nóng)獸藥殘留檢測中應(yīng)用日益增多。我國在近十多年來也相繼開展了農(nóng)藥殘留酶抑制法和免疫法快速篩選檢測方法研究，取得了一定的研究成果，系統(tǒng)內(nèi)有廣東檢驗(yàn)檢疫局研制了農(nóng)藥殘留速測卡，但總體上應(yīng)用不多，方法的靈敏度不高，試劑不夠穩(wěn)定。

在樣品前處理方面，現(xiàn)代色譜分析樣品制備技術(shù)的發(fā)展趨勢就是使處理樣品的過程要簡單、處理速度快、使用裝置要小、引進(jìn)的誤差要小、對欲測定組分的選擇性和回收率要高

目前，上較多使用固相萃取（SPE）、微波提取技術(shù)、凝膠層析（GPC）、加速溶劑提取（ASE）、基體分散固相萃取（MSPD）、超臨界萃取（SFE）、固相微萃取技術(shù)。而我國目前主要采用傳統(tǒng)的溶劑萃取，液液分配，柱層析凈化，前處理方法自動(dòng)化程度低、提取凈化的效率不高，速度慢，環(huán)境污染嚴(yán)重。新開發(fā)的前處理技術(shù)其目的和結(jié)果就是要實(shí)現(xiàn)快速、有效、簡單和自動(dòng)化地完成分析樣品制備過程。

下面就農(nóng)藥殘留檢測中采用的氣相色譜檢測技術(shù)和前處理技術(shù)的新發(fā)展向各位做一些簡單的介紹。

二、檢測技術(shù)

1、GC/MS 和GC/MS/MS技術(shù)

質(zhì)譜技術(shù)問世于1910年。傳統(tǒng)的有四極質(zhì)譜儀和飛行質(zhì)譜儀。近年來又出現(xiàn)了串聯(lián)質(zhì)譜儀（MS/MS）傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀等。目前，GC/MS的發(fā)展方向是小型化（即臺(tái)式GC/MS）、自動(dòng)化（儀器調(diào)試、控制、數(shù)據(jù)處理）、高靈敏度和高穩(wěn)定性。目前幾種常見的離子源有電子轟擊型離子源（EI）、化學(xué)電離源（CI源）、快原子轟擊電離源（FAB源）、解析化學(xué)電離源（DCI）、大氣壓電離源（API源）等。電子轟擊型離子源（EI）是有機(jī)質(zhì)譜應(yīng)用zui廣的常規(guī)型離子源；化學(xué)電離源（CI源）又稱軟電離技術(shù)，可獲得準(zhǔn)分子離子峰，是EI源的一個(gè)補(bǔ)充；大氣壓電離源（API源）主要用作液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用。

（1）GC/MS技術(shù)

氣相色譜測定農(nóng)藥殘留的基本原理是根據(jù)保留時(shí)間來判定待測組分。往往因?yàn)闃悠诽崛『蛢艋仍颍赡軙?huì)出現(xiàn)許多雜質(zhì)峰。如果待測組分在保留時(shí)間內(nèi)有一種或多種雜質(zhì)峰出現(xiàn)，就可能被認(rèn)為是待測組分，造成誤判。GC/MS法不僅根據(jù)樣品中待測組分在圖譜上的保留時(shí)間，更主要是根據(jù)在此保留時(shí)間內(nèi)殘留農(nóng)藥裂解的特征離子碎片，由質(zhì)譜儀按其分子量和分子結(jié)構(gòu)對農(nóng)藥準(zhǔn)確定性，并以此作為定量的依據(jù)，從而克服了由于未凈化掉的雜質(zhì)峰與農(nóng)藥保留時(shí)間重疊而造成將雜質(zhì)峰誤判為農(nóng)藥的缺點(diǎn)。GC/MS技術(shù)在農(nóng)藥殘留檢測中已有許多成功的應(yīng)用實(shí)例，在此不多作介紹。但隨著農(nóng)藥殘留*的進(jìn)一步提高，以及樣品基質(zhì)的影響，這種技術(shù)的應(yīng)用也受到了一定的限制。大家切記，GC/MS方法的靈敏度不是由標(biāo)準(zhǔn)溶液的信噪比提供的，而是由樣品基質(zhì)條件下的信噪比決定的。

（2）GC/MS/MS技術(shù)

比一級質(zhì)譜具有優(yōu)勢的是以離子阱為質(zhì)量分析器的離子阱串聯(lián)質(zhì)譜儀具有與大質(zhì)譜相當(dāng)?shù)墓δ埽商岣哽`敏度，可對復(fù)雜基體中微量待測物進(jìn)行測定，對一級質(zhì)譜無法區(qū)分的化合物可進(jìn)行進(jìn)一步的確認(rèn)，以及同分異構(gòu)體的區(qū)分。在分析領(lǐng)域，離子阱串聯(lián)質(zhì)譜已成為今后臺(tái)式小型GC/MS的發(fā)展方向之一。有機(jī)磷農(nóng)藥在各種農(nóng)作物和環(huán)境樣品中含量很低，目前利用GC/MS技術(shù)分析農(nóng)作物和環(huán)境樣品中的農(nóng)藥殘留量越來越普遍，因?yàn)樗芙o出化合物的結(jié)構(gòu)信息，有利于化合物的定性。但因一般樣品中（如蔬菜、水果、茶葉等）的背景干擾較大，導(dǎo)致樣品預(yù)處理的周期較長，而且回收率較難保證。而MS/MS技術(shù)的應(yīng)用，為復(fù)雜樣品中微量農(nóng)藥的定性、定量分析提供了新的途徑。在分析韭菜中倍硫磷農(nóng)藥時(shí)，分別采用EI全掃描和MS/MS分析，在MS/MS 分析條件下，倍硫磷的信噪比相對于EI全掃描時(shí)提高了100多倍。此外，利用MS/MS分析的另一大特點(diǎn)是可以將在色譜上不能*分開的共流出物利用時(shí)間編程和多通道檢測將其分開。

目前，GC/MS/MS已在環(huán)境分析、食品分析等方面得到廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)不僅適用于復(fù)雜基體混合物的定性分析，而且可以利用得到二級質(zhì)譜結(jié)果進(jìn)行定量。這是因?yàn)樵趦蓚€(gè)前后串聯(lián)的質(zhì)譜/質(zhì)譜儀中，前級質(zhì)譜主要用于擔(dān)任分離工作，在樣品被電離后，它只允許被分析的目標(biāo)化合物的母離子或特征離子碎片通過，經(jīng)過碰撞裂解后，再由第二級質(zhì)譜分析裂解后產(chǎn)生的離子碎片，利用MS/MS可以同時(shí)得到較低的檢測限和良好的結(jié)構(gòu)鑒定信息（1個(gè)母離子和2個(gè)或更多的的子離子）。與氣相色譜檢測器相比，傳統(tǒng)的臺(tái)式質(zhì)譜儀（GC/MS）因靈敏度較低，其使用受到限制。而據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，GC/MS/MS可在與傳統(tǒng)氣相色譜檢測器相似的靈敏度下進(jìn)行定性定量分析。原因是MS/MS在對離子檢測前就排除了干擾，所以即使對復(fù)雜樣本也可達(dá)到很高的靈敏度。它不需要重復(fù)進(jìn)樣就能定性，比選擇性檢測器有更高的可信性。在用傳統(tǒng)的質(zhì)譜儀分析較“臟”的樣品時(shí)，因大量干擾的存在而不選擇低于100amu的離子。因?yàn)樵S多樣本的共存雜質(zhì)含質(zhì)量數(shù)低于100amu的離子；對檢測器造成嚴(yán)重干擾，使被測物的碎片離子無法檢出。在MS/MS中，子離子圖譜中只有來自母離子的碎片離子，因此，低質(zhì)量離子不受干擾，對結(jié)構(gòu)鑒定更加有用。例如，建立乙酰甲胺磷分析方法時(shí)，即使質(zhì)量數(shù)低至M/Z42，該離子由于不受干擾仍可作為定量分析離子。檢測技術(shù)的發(fā)展已對殘留量分析提出了更高的要求，即雖然傳統(tǒng)中GC檢測器可進(jìn)行痕量分析并達(dá)到較低的檢測限，但仍要求用MS作結(jié)構(gòu)確證。因此任何實(shí)驗(yàn)室測定殘留量的能力都會(huì)受到MS方法靈敏度的限制。選擇離子檢測（SIM）已被用于降低檢測限。但是，SIM所收集的離子信息并不如全掃描豐富，不能認(rèn)為是一個(gè)等同的結(jié)構(gòu)分析。在大多數(shù)情況下，MS/MS的靈敏度相當(dāng)于或低于GC選擇性檢測器的下限，并可在此水平上進(jìn)行定量分析和真實(shí)的分子結(jié)構(gòu)確證。美國紐約州農(nóng)業(yè)署食品實(shí)驗(yàn)室已建立了一種用GC/MS/MS技術(shù)對水果、蔬菜和牛奶中100多種農(nóng)藥殘留量進(jìn)行檢測、定量和結(jié)構(gòu)確證的方法。這一方法可對濃度范圍低至PPB水平的100多種農(nóng)藥進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測和鑒定。美國農(nóng)業(yè)部的Beltsville農(nóng)業(yè)研究中心利用GC/MS/MS技術(shù)分析了水果和蔬菜萃取物中22種農(nóng)藥殘留物，得到良好的回收率和重現(xiàn)性，檢出限小于2ng/g。當(dāng)然，當(dāng)前GC/MS/MS方法的局限性在于僅能檢測目標(biāo)分析物，很難一次進(jìn)樣分析大量化合物。王煥龍等報(bào)道了茶葉中有機(jī)氯農(nóng)藥殘留量的氣相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜分析的研究報(bào)告，采用氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀（GC/MS/MS）同時(shí)檢測茶葉中51種有機(jī)氯農(nóng)藥。茶葉樣品經(jīng)二氯甲烷/水勻漿提取，用飽和氯化鈉溶液分離水溶性色素雜質(zhì)，再以弗羅里硅土（硅酸鎂）固相萃取柱（SPE）凈化，zui后以GC/MS/MS檢測分析，得到清晰的MS/MS質(zhì)譜圖，可去除茶葉背景值干擾，增加信噪比（S/N），適用于鑒定、確認(rèn)分析極低濃度的定量分析。茶葉中色素相當(dāng)多，樣品經(jīng)弗羅里硅土固相萃取柱（SPE）凈化后，仍有色素雜質(zhì)存在，會(huì)影響傳統(tǒng)的GC/ECD分析，測定結(jié)果經(jīng)常需要進(jìn)一步用GC/MS或GC/MS/MS做確證分析，如待測物濃度極低時(shí)，茶葉色素的背景值會(huì)干擾MS全掃描質(zhì)譜圖做對比分析。而以GC/MS/MS進(jìn)行分析時(shí)，分析物經(jīng)*級MS電子轟擊后，選擇主要母離子或特征離子，以適當(dāng)碰撞誘導(dǎo)解離（CID）能量做第二次MS電子轟擊，產(chǎn)生清晰的MS/MS質(zhì)譜圖，大幅增加信噪比，可做低濃度確證分析。在該方法中，51種分析物可同時(shí)進(jìn)入GC，通過非極性毛細(xì)管柱（如HP5-MS柱）分離，再進(jìn)入MS做定性定量分析，其定量分析結(jié)果得到校正線性范圍為0.05~5.0ug/ml，檢測極限范圍為0.001~0.2ug/ml（依據(jù)不同分析物而定）。在0.25、0.75及2.5ug/g添加量回收率中，得到平均回收率為70~120%之間。在實(shí)際茶葉樣品試驗(yàn)中，經(jīng)GC/ECD檢測為陽性的樣品，以GC/MS/MS進(jìn)行確證和定量分析，大部分樣品的GC/ECD分析值與GC/MS/MS分析結(jié)果*。但有少部分樣品，GC/ECD檢測為假陽性。