气相色谱分析法在农产品质量安全检测中的技术应用

周振宇

七台河市农产品质量检测中心 黑龙江 七台河 154600

引言

随着我国农村劳龄人口的不断减少，用工成本的增加，快速高效的农药在农业生产中的重要作用不断被放大，但由于农药过量使用引发的农产品质量安全和环境污染等问题屡见报端，严重影响百姓对我国农产品质量安全的信任度。因此，利用现代化的分析技术对残存于农产品中微量、痕量以及超痕量水平的农药进行定性定量测定的快速检测方法是十分迫切，且具有重要现实意义的。在众多的分析方法中，气相色谱分析方法因具有操作简便、灵敏度高及检测成本低等优点已经成为目前农药残留分析中应用最多的仪器分析方法。

一、气相色谱的工作原理

气相色谱法属于色谱法分离分析方法中的一种，是于20世纪50年代发展起来的一种分析方法，常利用氮气、氦气、混有甲烷的氩气等惰性气体作为流动相，携带被气化的样品，通入装有固定相的色谱柱，样品因与在色谱柱内的固定相之间的溶解度、蒸汽压、吸附能力等性质结构的存在差异，造成分配系数的不同，令样品中的各组分从色谱柱中流出的时间存在差异，实现组分的分离，然后根据分离出的组分的性质，使用相应的检测器进行检测。

二、气相色谱技术应用中的关键技术

在农产品药残留检测中常配的选择性检测器主要是电子捕获检测器、火焰光度检测器、氮磷检测器。这三种检测器都具有高灵敏度、选择性强的特点，其中电子捕获检测器是一种对电负性的物质具有选择性高灵敏度的离子化检测器，例如含卤素、硫、磷、氮的化合物，被用作有机氯类农药、拟除虫菊酯类农药和杀菌剂百菌清的检测。氮磷检测器对分析氮，磷化合物具有的高灵敏度、高选择性，是测定有机磷和氨基甲酸酯类等农药的常用检测器。火焰光度检测器，又称硫磷检测器，是一种对合有硫、磷的化合物具有高灵敏度的检测器，根据硫、磷燃烧的特征光谱选择波长监控，适合于有机硫和有机磷类化合物的分析。

气相色谱分析时色谱柱作为分离系统的心脏，将待测农药各组分之间、各组分与干扰物之间在色谱柱内完成分离，色谱柱的规格和性能决定其分离效能。现在应用最广泛的气相色谱柱是毛细管石英色谱柱，毛细管柱具有化学惰性强、热稳定性好、色谱峰尖而窄、分离效率高(可达到1000000理论塔板数)、样品用量少等优势[1]。按其极性分为非极性、弱极性、中等极性、极性柱等。目前对分析挥发性和半挥发性有机化合物使用最广泛的色谱柱为弱极性柱和中等极性的两种类型的色谱柱。应用时常采用不同极性的双柱搭配两检测器(相同或不同)，同时完成各组分的定性、定量检测。

三、气相色谱法在农产品农药残留检测中的样品前处理技术

农产品在前处理过程中含有的农药种类多，性质差异大，并且由于农产品的种类不同，组分十分复杂，基质中存在大量的干扰物。而农药残留检测属于痕量、微量分析技术，样品制备、纯化富集等前处理过程会决定整个方法的检测灵敏度和准确性。因此，需要根据农药的物化性质以及试样的种类等因素来选取合适的样品前处理方案，不仅要尽可能的提取出农药，还要最大限度的除去其它干扰成分，以减少对检测结果的影响和对检测仪器的污染。目前农药残留前处理技术主要包括固相萃取、微萃取、超临界流体萃取等方法。

(一)固相萃取法。固相萃取法是利用固体吸附剂来吸附样品内所含有的目标化合物，实现混合物质分离。然后对其进行升温加热，洗涤脱附等操作，特点是采用高效、高选择性的吸附剂能够显著减少溶剂的用量，能够处理基质较为复杂的样品，简化样品的前处理过程。在样品中的多种农药残留的分离、提取、净化及浓缩方面得到了广泛应用。在分析测定有机氯和有机磷农药残留时可用C18、Florisil硅藻土双柱串联，对样品的乙睛提取液进行净化，再以气相色谱一电子捕获检测法/火焰光度检测法(GC―ECD/FPD)分析测定，能够显著减少的溶剂消耗量和废液处理量。

(二)微萃取法。微萃取技术是一种平衡萃取技术，对大多数化合物无法完全萃取，尤其是挥发性相对较低的化合物很难进行萃取。在农药残留检测中主要应用于有机磷农药的检测的前处理技术中，它是目前快速、简单、高效的、前沿的萃取技术，相比传统的固相萃取样品前处理技术，微萃取使用微量的有机溶剂，甚至可以完全不使用有机溶剂，并减少了净化、浓缩等繁琐费时的操作步骤，降低了样品被污染和损失的可能性。是一种绿色萃取技术，广受分析工作者的重视[2]。

(三)超临界流体萃取法。超临界流体萃取法(SFE)是利用超临界流体为溶剂，其原理是通过改变临界流体的密度，可以改变高分子量化合物的分离能力，使高分子量化合物得到分离。SFE的优点在于充分利用超临界流体兼有气、液两重性的特点，在临界点附近，超临界流体对组分的溶解能力随体系的压力和温度发生连续变化，从而可方便的调节组分的溶解度和溶剂的选择性。能够解决部分因不挥发、易降解或难气化气相色谱无法分析的物质。因为SFE具有节能环保，流程简单，萃取效率高，无有机溶剂残留等诸多特点，已经成为农药残留检测中最具有吸引力的分离手段之一。但是SFE取需要特殊的高压仪器设备，制约了SFE在农药残留分析中的广泛应用。

四、结束语

气相色谱分析法作为在农药残留检测中应用最广泛的技术，在日常的农产品安全监督检测中还主要以固相萃取法为主，过程中需要消耗大量的有机溶剂而且操作步骤复杂，在浓缩时检测人员需要长时间面对强挥发性的有机试剂，对检测人员的身体危害严重，因此后期发展和推广更高效便捷、减小有机试剂用量的的技术是未来的趋势。