食品农药残留检测中样品前处理技术分析

2019-01-05张人允徐佳佳吉林市粮油监测站

食品安全导刊 2019年15期

□ 张人允曲莹徐佳佳吉林市粮油监测站

农药会直接或者间接地残留在谷物、蔬菜、果品、畜禽产品、水产品和土壤中，食用被农药污染的食品会引发人们身体上的疾病，除此之外，食品安全问题同时也是国家贸易的重点方面，对此，要注重食品中农药残留程度的检测。农药残留分析主要是在复杂的基质中对低浓度待测组进行定性和定量分析，主要包括样品制备、纯化富集、分离检测和综合分析等步骤。检测食品中农药残留程度要对食品样品进行一定的处理，主要包括萃取和净化等环节，萃取就是将食品中的农药提取出来净化，方便工作人员进行检测。食品农药残留检测样品前处理技术主要包括固相萃取、固相微萃取、微波辅助萃取和临界流体萃取等处理技术，采用以上技术进行处理可以节约检测时间、提高检测准确性，等等[1]。

1 样品前处理技术分析

1.1 固相萃取技术

固相萃取技术主要应用在液相色谱分析中的样品处理，它的主要原理是利用固体吸附剂吸附液体中的目标化合物，将其与液体中的基体与干扰化合物分离；最后再利用洗脱液进行洗脱或者加热解吸附，从而达到将目标化合物进行分离与富集的目的。根据固相萃取柱中填料的不同，SPE也可以划分为不同的类型。第一种类型是反相固相萃取，该种萃取类型的填料主要是非极性或者弱极性的。比如C8、C18和苯基柱等，用非极或者弱级作为基柱的反相固相萃取所萃取的目标化合物主要是中等极性到非极性的化合物。第二种类型是正相固相萃取，该种萃取类型的填料主要是极性的，比如硅胶、氧化铝和硅镁吸附剂等，用极性的基柱填料来萃取极性的目标化合物。第三种萃取类型是离子交换型固相萃取，该萃取类型的基柱填料是带电子的离子交换树脂，比如NH3所萃取的目标化合物便是带电荷的化合物，除此之外，也可以利用抗原抗体反应或者配体、受体结合的原理制作比较亲和的固相萃取。这种萃取可以自由选择是否要进行洗脱，但是在现在的科技条件下，由于抗体和受体的制备比较困难，其对有机溶剂比较敏感，对此在实际运用中受到一定的限制。

固相萃取的操作步骤主要包括柱预处理、加样、洗去干扰组分和回收待检测组分四个部分，萃取柱的大小、尺寸和类型关系到加入萃取柱的样品量。SPE的另一种分离情况是杂质被保留在柱上，所要检测的样品被净化但是并不能富集待测组分，也不可能再保留比待测组分性质更弱的杂质，对此可以说萃取净化不完全、不彻底。但是与传统的液液萃取法相比，采用固相萃取法进行萃取可以弥补传统萃取方法的弱点，能够有效地提高待测组分的回收率，也可以有效地将待测组与干扰组进行分离，该类萃取方法的过程比较方便快捷、节约了溶剂、重现性比较好，分析时间比较短，通常只需要5～10 min，大大缩短了萃取时间，是液液萃取法的1/10，所要用到的溶剂数量也只是传统萃取方法的10%，并且可以有效地减少杂质的引入，大大减少了有机溶剂对人身和环境的影响[2]。

1.2 固相微萃取

固相微萃取是在固相萃取方法上的改进，是一种新型的萃取分离技术，与固相萃取方法相比，克服了吸附剂孔道易堵塞的缺点，是一种无溶剂将采样、萃取、浓缩和进样集于一体的样品前处理的新技术，促进了萃取方法的进步。固相微萃取的装置很像一个普通的液体注射剂，主要是由手柄和萃取头两个部分组成。萃取头是一根涂有不同固定相或者吸附性的熔融石英纤维、石英纤维接不锈钢针，在石英纤维外面套着不锈钢管，用来保护石英纤维。该类纤维头可以在不锈管的内部自由伸缩。该类固相萃取方法主要可以分为两种萃取模式，一种是直接法，另一种是顶空法。直接法便是直接将石英纤维暴露在样品中，直接法主要应用于半挥发性的气体、液体样品的萃取。另一种萃取方法是顶空法，这种方法是将石英纤维放在样品的顶空中，这种萃取步骤主要应用在挥发性固体和废水水样萃取。固相微萃取一共包括两种萃取过程，一种是吸附另一种是解析两个过程，采用该类方法进行萃取便是将要进行检测的样品涂抹在石英纤维上，让待测物在石英纤维的涂层上进行扩散、吸附和浓缩，在吸附的过程中要遵循涂层与样品之间相似相溶的原则，进行平衡分配，吸附的过程主要是物理吸附过程。固相微萃取的萃取速度比其他的萃取方法更快，效率更高，一般只需要15 min，并且也只需要利用少量的样品，减少了样品的浪费。现如今，固相微萃取主要是与GC/MS联用，用来分析环境、医药、食品和动植物样品中挥发或者半挥发的农药残留量[3]。

1.3 微波辅助萃取技术

微波辅助萃取技术是在1986年提出来的，主要是利用微波来萃取土壤、食品中存在的有机物，是一种新的需少量溶剂的萃取新技术。该技术首先对样品进行微波加热，利用极性分子可以在微波加热的过程中吸收微波能量对溶剂中的目标化合物进行萃取，从而达到分离杂质的目的。和传统的振荡提取法相比，该类萃取方法具有萃取效率更高、更加安全、使用溶剂量少和便于自动控制的优点。微波辅助萃取方法比较适用于易挥发物质的萃取，比如农药的萃取，同时它也可以多个样品同时进行萃取，提高了萃取的效率。在进行微波辅助萃取的过程中要注意溶剂的使用，溶剂的选择对萃取结果具有极大的影响。由于非极性的溶剂介电常数比较小，所以对微波透明或者部分透明的部分无法进行萃取分离。针对这种情况，在进行微波辅助萃取的过程中要选用具有极性的溶剂，极性溶剂对待测组分具有较强的溶解力，对后续测定过程干扰比较少。除此之外，在选择溶剂的时候也要充分考虑溶剂的沸点等因素，常用的萃取溶剂是甲醇、乙醇、丙酮、乙酸甲苯、二氯乙烷和乙腈等有机溶剂。在用非极性溶剂进行萃取的过程中需要加入一定数量的极性有机溶剂。采用微波辅助萃取方法进行萃取，萃取的最佳参数不应该只依靠萃取使用的溶剂还包括萃取的设备、萃取的温度和时间的选择等方面。在进行微波辅助萃取的过程中操作人员要时刻把控住溶剂的温度，让其不沸腾并且在该温度下待测物不分解。通过具体的实验可以发现萃取回收率与萃取温度密切相关，与萃取时间之间关系不大，萃取回收率在一定的温度范围内会随着萃取的温度增加而增加，并且各个物质都有属于自己的萃取温度。

1.4 超临界流体萃取技术

超临界流体主要指的是处于临界温度和临界压力的高密度流体，该流体是介于气体和液体之间的高密度流体，结合了气体和液体两者的优点。超临界流体萃取方法是指将超临界流体作为萃取溶剂对样品进行萃取的方法。该类萃取方法在使用之前需要考虑一系列的问题，比如：临界的条件是否达到、溶解能力的是怎样的、萃取剂的毒性和腐蚀性对萃取装置是否有影响，等等。最为常用的超临界流体是CO2，这种流体所具有的无毒、无臭、化学惰性、不污染样品、易于提纯和超临界条件温和的特点使其成为萃取不稳定样品的最佳溶剂，但是CO2属于非极性溶剂，因此在进行萃取的过程中具有一定的局限性。对此，在实际操作过程中操纵人员会加入少量的改进剂比如NH3、MeOH、NO3、CCLF3等极性的化合物来改善萃取的效果。

超临界流体萃取方法主要是由萃取与分离两个步骤组成，除了溶剂的选择影响萃取的结果，溶剂的压力和温度也会对萃取结果产生一定的影响。当流体处于临界状态并且温度满足条件，溶剂的密度会发生一定的变化，压力密度的变化会导致溶剂溶解度的同步变化从而影响萃取的结果。因此可以通过调节溶剂的压力从而提高溶剂溶解的效率，并且根据待测组分在不同压力下溶解的效果使其在不同的压力范围内进行萃取。温度对溶剂萃取结果的影响最为复杂，温度的变化会带动流体密度的变化和待测物气压的变化，在临界点的低压附近，升温会使待测物的气压略有上升，但是由于流体的密度下降，溶解效率便会下降，反而在高压范围内升高温度会使溶解效率得到提高。

1.5 凝胶渗透色谱技术

凝胶渗透色谱技术主要是通过溶解物质的分子量不同进行净化与萃取，通过具有分子筛性质的固定相让物质形成分离，开始该项技术主要用于分离蛋白质，但是随着技术的不断发展，相关人员研发出了很多非水溶剂分离的凝胶类型，现在该项技术在农药净化方面发挥着重要的作用。载体关系到凝胶渗透色谱的最佳参数，由于载体凝胶渗透色谱具有一定的分离作用，因此载体需要具有良好的化学惰性、热稳定性和一定的机械强度，该类载体不容易出现变形的情况。采用凝胶渗透色谱技术进行萃取具有净化容量比较大、可以重复使用和使用范围比较广的优点。