气相色谱法在蔬菜农药残留检测中的应用

2021-12-03侯芳郑伟

广东蚕业 2021年1期

侯芳郑伟

（济源职业技术学院河南济源 459000）

为了保证蔬菜的产量和品质，在其种植过程中需施加大量的农药，以防止蔬菜遭受病虫害的侵犯，且随着现代化科学技术的发展，各种各样的农药产品层出不穷，从而使得蔬菜中的某些农药残留难以被检测出来。人们对于食品安全的问题越来越重视，对于目前的相关部门的检测技术提出了新的要求，气相色谱法，是一种绝佳的帮助缓解这种情况的方式。

1 蔬菜中的农药残留

1.1 农药残留的概念

农药残留，顾名思义，是一个大范围的总称，包括微量农药的本体、有毒元素的代谢物、有毒元素的降解物以及其他杂质等，它们都是由蔬菜中被使用的农药在一段时间内产生的，没有被分解从而残留在蔬菜上或者土壤、露水以及空气中，遗留在蔬菜上的农药会被蔬菜在生长的过程中吸收，在土壤中的残留农药、在空气中的残留农药以及在水中的残留农药都存在于蔬菜的生长环境，因此也会被蔬菜所吸收，之后这些残留农药通过蔬菜的中转，最终进入人体，从而危害到人们的健康。

1.2 蔬菜中农药残留的原因

蔬菜中农药残留问题复杂，究其原因，可以总结为两种。首先一个原因就是由于蔬菜种植中除虫防害的手段不灵活，方式单一。现如今大多数蔬菜种植户都缺乏相关专业知识背景，不知道如何正确使用农药，仅知道农药可以除虫防害，效果明显，速度快，一发现蔬菜出现问题就立马使用农药，并加剂量使其作用效果更快，从而保障蔬菜的高品质。此外，还有部分蔬菜种植户不懂得农药的使用方法，将其错误使用，多次反复，效果甚微。例如，蔬菜幼苗中常见的白粉病或者霜霉病，白粉病一般用药要求打在蔬菜叶的正面，而霜霉病则要求打在蔬菜叶的背面才会有效，且在使用喷洒农药时最好不要在中午日照最强时。与此同时，由于缺乏专业知识和专业防治手段，种植户大量且频繁地使用农药，使得蔬菜本身渐渐出现了抗药性。而当这一类虫害再次出现的时候，再使用这种农药的同样剂量已无法产生效果，使得蔬菜再次遭受迫害，种植户不得已会再次加大使用剂量，如此不断循环往复，病虫害会在之后的防控中出现增强、变异。与此同时，有些更加恶劣的种植户还会违规使用一些违禁药物来帮助蔬菜生长和保持其完美的外表，这些违禁药物残留对人的身体健康危害更大。

第二个原因就是从农药本身出发，农药产品本身的结构成分存在不合理性。现如今，人们对于无公害产品的要求越来越高，但是对于无公害本身的定义却缺乏了解，其实从农药本身成分来看，现在存在于蔬菜上的残留农药的种类多数是杀虫剂类农药，而这些农药多数含有有机磷，而其中大多数有机磷杀虫剂都属于高毒性、高残留性的农药，但同时也是被众多蔬菜种植户所钟爱的一类农药，因为其作用效果明显，而那些无公害农药的效果并不如这类有机磷杀虫剂，价格却比有机磷杀虫剂贵了几倍不止，就会被弃用。

2 气相色谱法

2.1 气相色谱法的定义

气相色谱法源自有机化学，它是将容易挥发且不容易分解的有机混合物进行分离与成分分析的一种色素技术手段，这种技术手段一般被用来检测一些有机化合物的纯度、对一些有机混合物中的各个组分进行分析以及对各个组分的相对含量测定。此外，在一些特殊条件的限定下，还可以对一些有机化合物的表征进行探究，同时在目前的各个小型实验室中，还可以利用气相色谱法对特定混合物进行物质提纯[1]。

2.2 气相色谱法的分类

气相色谱法属于色谱法中的一类，气相色谱法可以根据其应用的固定相分为两种，分别是气固色谱与气液色谱。气固色谱是将固体吸附剂作为固定相的一种色谱法，而将表面涂有固定液的单体作为固定相就是气液色谱法。如果按照色谱分离原理来分的话，又将气相色谱法可以分为两大类，一类为吸附色谱，因为在气固色谱中将吸附剂作为固定相，所以气固色谱为吸附色谱，相对气液色谱就对应为另一大类——分配色谱；如果按照色谱的操作形式来看，气相色谱则可以归为柱色谱，柱色谱中可以将其根据显示色谱柱的宽度大小分为填充柱和毛细管柱，填充柱的定义为在一根内径为2～6 mm 的金属管或者玻璃管内装一些固定相的一种，而毛细管柱也可以分为空心的与填充的两种类型。空心毛细管柱是指在一根内径为0.2～0.6 mm 的玻璃材质或金属材质的管内，涂上一些固定液，而填充毛细管柱就是将一些有孔性颗粒固体加入厚的玻璃管内，接着将其趁热拉长成一个毛细管的形状，其内径比空心毛细管柱略大在0.25 mm。

2.3 气相色谱法的原理

气相色谱法的分析过程：首先需要将一定量的液体或者气体样品加入色谱柱的一端，之后样品物质会在固定相和载体气体的带动下逐渐通过色谱柱，样品混合物中由于各个物质大小不同，其运动的速率也会不一样，因而各个物质流出色谱柱的速率和时间也会不一样，其通过的速率与其成分、固定相的摩擦程度、吸附强度有关。每一种类型的物质分子都具有其特定的通过速率，每种样品物质都有其特定组成相对应的时间，从而使其得以分离，而每样物质的流出量也恰好可以确定每个组分的含量比例，而它们流出的顺序和在色谱柱中的通过时间就可以用来表征不同的物质[2]。

气相色谱系统的研究系统是由管柱内的填充物质和通过管柱的流动气体组成，将需要分离的混合物加入色谱柱中后，由于填充物固定相与样品混合物的相互作用，使得样品混合物各个组分被吸附或者被溶解在固定相的能力不一样，即它们在固定相或者流动气体中的分配系数不同。每当混合组分在柱体内部反复循环进行分离移动的过程中，不断缓慢前进，以不同的速率通过色谱柱。一般规律表明，在色谱柱内，分配系数较小的组分在色谱柱内停留时间会比较短暂，可以比较快地通过色谱柱，然后把各个组分从色谱柱中流出时的浓度与通过的时间为轴作图，从而可以得到一个完整的色谱图。因为混合物组分在流动的过程中会受涡流扩散、纵向扩散以及传质阻力等方面的影响，所以色谱图是一条类似于高斯分布的拟制曲线，而不是一个四四方方的有棱角的线条。气相色谱系统的仪器装置可以分为气流系统、分离系统、检测系统、数据处理系统、温度控制系统及其辅助部件等。此外，在进入系统以前，需要对样品物质进行预处理，因为许多化学混合物的挥发性都会过高或者过低，极性比较小，稳定性也比较差，因而不能直接放入色谱分析仪中，而其衍生物质就可以方便进入色谱分析仪中。一般的化学衍生物都具有很高的灵敏度，且衍生物中还会残留原有物质的一些细微杂质，不会因此而被除去。

2.4 气象色谱仪

气相色谱法所用的气相色谱仪是专门用来进行分离复杂混合物样品的一种化学分析仪器，其中最为主要的就是其中一个流通型的色谱柱。它的特点就是狭长，由于所测物质的性质不一样，所以在色谱柱中与其中的固定相相互作用，通过气流流动，以不同的速度带动这些物质，当物质从填充柱的色谱柱中出来时，就会被检测出来，并将其转化为电信号，以电信号的形式显示，而色谱柱的主体内部含有固定相就是用来分离混合物中不同的组分，将其不同的组分以不同的流动速率流出柱体，从而达到分离的目的[3]。

3 气相色谱法在蔬菜农药残留检测中的应用

3.1 电信号转化法

电信号转化法是通过使用电子信息技术来实现的，通过使用电信号捕捉器检测电信号的出现，将其设备仪器与气相色谱法相结合，可以进一步监控检测蔬菜上经常残留的有机氯等有毒物质，故而在菊酯类的农药产品检测过程中应用比较多。此类电信号转化法的应用，首先将需要检测的样品放在一个放射设备中进行放射处理，通过放射处理之后，将样品混合物的组分进行阳极型的干扰，从而使其组分的电子可以有效地向阳极的方向运动，接着在阳极作用下，可以对已经产生的电信号进行抓取，从而捕获到样本数据，最后再将已经处理完成的样品放入到色谱分析仪中进行分离检测。从上述的原理可以看出，电信号转化法中的检测器内设有的放射源可以有效地产生热电子信号，而此时其他低于热电子信号温度的电子将会被动地运动，就此为止检测过程基本完成。但是此方法缺陷就是其作用物质种类比较少，只能用于具有较强亲和力的有机物，对于其他种类的农药残留物质，还需要用其他类型的检测方法。

3.2 有机磷检测法

现如今，用于果蔬中的农药大多是有机磷农药产品，因此在检测的过程中需要重点关注磷这种元素，而在气相色谱法检测系统中，是通过有机磷检测设备仪器来实现的，检测开始时首先要将样品预处理，将其用乙酸乙酯等具有熔融性的有机物进行提取，在经过过滤、浓缩以及定容等过程的处理之后，将预处理的样品物质加入有机磷检测设备中，有机磷检测设备仪器对于蔬菜上的农药残留产品中的磷元素特别敏感，微量的元素残留也能被仪器极快地捕捉到。现实中有机磷检测不仅蔬菜上，也被应用于苹果、雪梨、大米等食品的农药残留检测中，应用前景十分广泛，且应用限制较小。