果蔬农残分析中凝胶渗透色谱法的运用分析

2018-02-14张新玉冯婉莹马盛龙

现代食品 2018年5期

◎ 张新玉，冯婉莹，马盛龙

（广州检验检测认证集团有限公司，国家加工食品质量检验中心（广东），广东广州 511447）

在社会经济迅速发展的今天，人们在享受物质生活的同时，加大了对自身健康状况的重视，不仅对医疗设施提出了新的要求，也对日常食品的绿色健康形成了一系列规范。果蔬作为人们日常生活中必不可少的食用品，逐渐受到了越来越多的关注，而农药残留物是影响果蔬食用的关键因素，一旦无法有效处理将会对人体造成一系列的危害，为此，对农药残留的检测分析就显得十分必要。由于果蔬农产品的种类十分多，待检测的部分基质状况不一，阻碍性也较强，农药的残留成分也呈现着不同的痕迹，其含量状况也有着很大的区别，这些检测状况造成了检测过程的复杂性，采用什么样的检测技术，将决定着最终检测结果的准确性。相比较其他的农药残留物分析法，凝胶渗透色谱法具有许多独特的优点，不仅可以高效地分离净化脂肪、色素等，还能够准确地分析出农药残留物的含量，进而促使果蔬农产品的绿色健康受到更高的保障[1]。

1 凝胶渗透色谱的运用原理

随着时代的变迁，农药残留物的分析处理变得越来越先进科学，凝胶渗透色谱法的运用使得整个分析处理过程变得更合理明确，而且解决了许多分析过程中产生的问题。凝胶渗透色谱法的操作过程主要运用了体积阻滞的分离原理，利用农药残留物的分子大小、质量与其他果蔬内质不一样的性质，进行了凝胶渗透化的处理，准确地分离出了农药残留成分。在这个过程中，分子筛必须具有较强的固定性，以分离出与原物质分子不同的物质。分子筛是分离原理中最核心的部分，能够切实地分析出不同的分子物质，并对同系类分子的体积、质量等性质进行区分。凝胶渗透的过程主要依赖于分子筛展开，而其最主要的柱填料就是凝胶。具体而言，凝胶是一种具有网状结构的物质，拥有许多小孔，农药残留物质就通过这些小孔进行分离剔除同时区别不同的物质分子。在分子溶液流经凝胶分子筛时，由于每一种分子本身的质量体积都不相同，也就形成了不同的渗透状况，较大的分子颗粒无法通过凝胶的微孔，就被阻滞在筛孔的外面，而较小的分子物质则能够迅速通过。此外，由于微孔的承受能力也有一定的区别，各类较小分子的驻留时间也存在着明显的差异，这些对于农药残留物的分子有着最直观的分离作用。

2 凝胶渗透色谱法合理运用的优点及注意的问题

2.1 凝胶渗透色谱法的优点

除了凝胶渗透色谱法以外，还有许多的农药残留物净化分离方法，如固相萃取、加速溶液萃取、微波辅助萃取等，这些方法虽然在一定程度上也能够实现较好的残留物排除，但由于其本身的操作流程十分复杂，所需的相应设备容器十分多，对有机溶液的消耗需求也较大，且一旦操作过程出现失误，易导致较大的误差产生。另外，由于这些方法都有一定的使用限制，面对许多特殊的果蔬产品，它们并不能做到有效的分离剔除，比如对于油脂成分含量比较高的玉米作物，传统简单的萃取方法仅仅能够清理其表面的农药残留物，而油脂所包含的残留物依旧存在，无法做到本质性的处理。凝胶渗透色谱法的处理原理则与这些方法有着很大的不同，①这种分离方法的运用整体上是一个科学物理的操作过程，其中各环节的相互配合能够有效的区别农药残留物与果蔬中的色素、脂肪等物质，并将油脂等深层次物质所包含的农药剔除出来。②在凝胶渗透色谱法的发展中，对有机溶液的消耗量需求变得越来越小，而且操作更加便捷，各个环节的衔接性很强，不易出现差错[2]。③这种方法可以高效地将各种分子区别开来，并按照其质量体积的大小进行不同形式的洗脱，农药残留物的分子很容易被洗流出来。在对农药残留物分子进行清洗后，所留下的分子溶液，就可以为其他果蔬产品的检测奠定对比的基础。

2.2 凝胶渗透色谱法应注意的问题

在果蔬农药残留物分析中，采用凝胶渗透色谱法也有一定的注意事项：①在分离的过程中，柱填料的成分十分关键，必须采用结构性较强的凝胶，而且其本身也必须具有充分的惰性，不易损坏，同时也要求流通性较好，不能对整体的洗脱过程造成拥堵。②所选取的配合分离仪器要有较强的适应性，确保整体分离剔除过程的衔接性。③要根据果蔬作物的类别，采用不同的柱填料，如对于高油脂性的玉米，可以采用稳定性较强的无极凝胶，保证其长期洗流分离过程的不易变形。④凝胶的使用过程应充分地进行观察和检测，确保整体的分离渗透合理有序的进行，一旦出现任何问题，应及时纠正和解决，对于稳定性较差的凝胶则应根据时间的耗损进行相应的更换。

3 凝胶渗透色谱法在果蔬农药残留检测中的应用

3.1 仪器与试剂

搭配脉冲火焰光电检测器的气相色谱仪、全自动凝胶渗透色谱、配装有Bio-Beads S-X3填料的快速净化柱（400 mm×25 mm）、氮吹仪、匀浆机、组织捣碎机、高速离心机。

通过从农药生产企业或者农业部相关检测部门购买含有各种农药的标准品、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、环己烷、PSA、石墨化碳吸附剂、无水硫酸镁等物品。

3.2 标准溶液配制

（1）标准贮备液。从标准品中称取0.010 0 g的农药成分放置在10.0 mL的容量瓶，加入丙酮溶解定容，配制成1 000 μg/mL的标准贮备液，配制好后需要在-20 ℃冰箱中进行保存。

（2）混合农药标准贮备液。从标准品中称取1.0 mL的农药成分放置在100.0 mL的容量瓶，加入丙酮溶解定容，配制成质量浓度均为1.0 μg/mL的混合标准应用液。

3.3 气相色谱条件

选择30 m×0.32 mm×0.25 μm的DB-1701柱，以纯度高达99.99%的氮气作为载气，进样口初始先维持30 min的65.5 kPa，然后以275.8 kPa/min的速度进行升压，达到131 kPa后停止，保持10.26 min。程度最开始的温度在50 ℃，然后以20 ℃/min的频率进行升温，直到200 ℃后停止升温，以这种温度保持20 min，然后1 min将温度加到240 ℃，停止升温保持12 min。

进样口温度220 ℃，进样量1.0 μL，不分流进样；PFPD检测器以300 ℃的温度运行，尾吹气运行速度保持在27 mL/min，空气辅助气维持在8.0 mL/min，助燃气以14.0 mL/min的速度加入，同时使用到的氢气以12.0 mL/min的速度加入。在定量时采用峰面积外标方式进行。

3.4 样品的提取

借助捣碎机将样品支撑匀浆状后取出10.0 g放入聚丙烯离心管中，加入0.5 mL的混标，再加入3 g氯化钠、6 g无水硫酸镁，经过剧烈振荡处理后匀浆1 min，置入离心机中，以4 000 r/min的速度离心运动5 min，确保样品中的水层与有机层得到有效分离，从上层部位提取10.0 mL的提取液放入聚丙烯离心，等待净化处理。

3.5 提取液的净化

（1）分散性固相萃取净化。在提取出来的提取液中加入PSA 300 mg、石墨化碳100 mg、无水硫酸镁900 mg，剧烈震荡大约1 min后放置到离心机中以4 000 r/min的速度运行2 min，然后取出7.0 mL的液体置于15 mL的离心管中，利用氮吹仪吹到近乎干燥的状态，加入7.0 mL的乙酸乙酯，以1∶1的比例重新配制溶液，利用0.45 μm滤膜等待后续进行GPC净化。

（2）全自动GPC净化在线浓缩。用乙酸乙酯和环己烷以1∶1的比例配制溶液作为洗脱溶剂，以4.7 mL/min的速度加入，加入容量为5.0 mL，使用254 nm的检测波长，整个洗脱时间维持在9.5 min，后续进行收集的时间为6.5 min，预留4 min用来冲洗。当被测组分通过精华系统收集到浓缩杯后，设置装置的加热加压条件，对收集液继续浓缩，直到近乎干燥。在这个过程中温度保持在44～49 ℃，真空泵压力维持在185～200 MPa。加入2.0 mL的丙酮将被测组分进行定容处理，然后转移到样品瓶中，利用GC-PFPD进行检测分析。

4 凝胶渗透色谱法在不同果蔬农药残留中的应用

4.1 在水果农药残留成分检测中的运用

在当今社会，水果已逐渐成为人们的主流绿色健康食品，并且由于水果种类的多样化，它的绿色健康受到了更深层次的关注，而对其农药残留成分的清除就成了重中之重。水果的主要成分有水分、蛋白质、碳水化合物等，通过凝胶渗透色谱法可以对这些基质的干扰性进行有效地降低，提升对农药残留成分的净化分离率，并能够相应地减少或排除其中的脂肪、聚合物。