农产品质量安全控制与农药残留检测技术

2022-07-05王军张倩曹盟盟

江西农业 2022年12期

王军，张倩，曹盟盟

（德州市农产品质量检测中心/德州市畜牧兽药检测中心，山东德州 253015）

农药残留检测技术是指在农产品生产、加工、储存环节使用农药后，对残留在农产品表面、内部以及土壤、水体中的农药化合物类型及其含量进行测定。近年来我国持续出台了相关标准文件，加大对农产品质量安全的例行监测力度，据农业农村部公布数据显示，2021年全国农产品监测的合格率为97.6%，整体状况保持稳定。通过结合不同农产品的类型与农药使用情况，选取恰当的检测技术获取农药残留数据，能够为农产品质量安全监测以及公共安全战略的落实提供现实保障。

1 农产品质量安全控制要点

1.1 加强农产品种植环节监管

从种植条件入手，要求管理人员对农作物种植区域的气候环境、土壤条件、温度、湿度等参数指标进行科学调查，结合区域气候特征、土壤成分等因素进行针对性的农作物栽培方案与建议的编制，并建立面向突发恶劣天气的应急处置预案，采取引进良种种植方案、规范农户用药行为等措施，最大限度地减小外部种植条件变化对农作物生长及农产品品质的影响，把好农产品质量安全的源头控制关[1]。

1.2 落实农产品生产环节监督

在农产品生产初期，应对农作物种植环节的农药滥用、化肥随意使用添加剂、不规范使用化肥等行为进行严厉打击，遏制农产品中农药及有害物质含量超标的问题[2]。在农作物生产过程中，需面向广大农户进行水肥资源的及时足量供给，引入先进农业种植技术与精细化作业机械，实现农产品产量与品质的提升。

1.3 完善农产品质量安全控制体系

一方面，加快对无公害农产品行动计划的落实，坚持面向市场导向，牢牢遵守食品质量安全保障要求，配合强制性认证与质量检验制度的建设，为农产品质量安全提供制度保障。另一方面，配合常态化农产品质量安全监督管理体系的建构，引入网络平台对农产品监测信息进行及时公开与更新，优化检测资源与技术配置，杜绝质量安全问题的发生[3]。

2 农药残留检测技术在农产品检测中的应用

2.1 经典检测技术

2.1.1 气相色谱法

该方法可与火焰光度检测器、ECD检测器、FID检测器以及毛细管分流器、填充柱、柱头进样等检测仪器联合配置，适用于农产品中多种农药残留量的识别与检测。根据GB2763-2019《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》的检测要求，蔬菜及其他农产品中不得检出水胺硫磷残留成分，根茎类蔬菜中敌敌畏检测残留量限值不应超过0.2 mg/kg、甲胺磷检测残留量限值不得超过0.1mg/kg，叶菜中乐果残留量限值不得超过0.2 mg/kg[4]。

为实现农产品中农药残留量的测定与分析，选取蔬菜作为待测农产品，在蔬菜的栽培过程中主要使用到有机磷农药，采用气相色谱法对蔬菜中残留的易挥发、不易分解的农药化合物进行定量检测，先完成样本采集，从检测地的农产品市场、蔬菜种植基地等处购入不同品种的蔬菜样品，分类置于样品袋内做好标记。随后在仪器与试剂的准备环节，试验仪器包含Clarus500-GC-气相色谱仪、re-52aa旋转蒸发仪、GIPP-DCY-24Y多功能氮吹仪、Smart Plus系列超纯水机等，试验试剂包含乙酸乙酯，用于实现对甲胺磷、乙酰甲胺磷、水胺硫磷、对硫磷等化学农药的检测。

利用气相色谱法进行检测程序设计，在试验前分别取100 mL甲胺磷、乙酰甲胺磷的空白试剂及吸附剂浓缩液添加在烧杯内，定容至1 mL后进样1 μL，色谱测定在规定时间区间内无干扰峰，说明试剂可用于进样分析。随后对标准溶液进行稀释处理，分别稀释成浓度为0.05 μg/mL、1.0 μg/mL、2.0 μg/mL、3.5 μg/mL 和 5.0 μg/mL 的标准混合液，取浓度为0.05 μg/mL的标准混合溶液继续进行稀释与检测分析，待测得色谱峰高为基线噪声的3倍，即可确定最低检测限。接下来进入样本处理环节，对预先购买的蔬菜样本各取10 g置于容量为250 mL的碘量瓶内，向瓶内添加25 mL乙酸乙酯溶液，在室温下浸泡2小时，再依次添加0.4 g活性炭与无水硫酸钠进行脱色、脱水处理，再送入旋转蒸发仪内以45℃～50℃温度蒸发至溶液体积为2 mL，借助多功能氮吹仪将溶液吹干，并添加乙酸乙酯将其定容至5 mL，取1 μL做进样分析处理。最后进入样品测定环节，将定容后的溶液经由微孔滤膜进行过滤，观察色谱图显示的峰面积，获取样品中的不同农药残留量的测试结果，并生成有机磷农药残留量的标准曲线。

2.1.2 高效液相色谱法

相较于气相色谱法，该方法在检测温度控制与分辨率上的准确性更高，在实际检测环节可有效规避农药化合物的分解问题。该方法的基本原理在于选取不同极性的一种溶剂或不同配比的混合溶剂、缓冲液作为流动相，在色谱柱内装入固定相，将待测样本通过进样阀送入检测仪器内，借助高压输液泵将样本连同流动相泵入色谱柱内，使待分离物质在两相之间以不同常数进行多次分配，柱内组分的保留时间各不相同，经由分离处理后使各组分送入检测器内，获取待测样本的检测分析结果[5]。将高效液相色谱法应用于不同农药残留物的检测中，主要体现在以下几个方面：

(1)有机磷农药检测，该农药作为一种广谱杀虫剂，在酸性、中性条件下化学性质稳定，当pH＞7时易发生水解现象，导致成分失效。采用高效液相色谱-串联质谱法进行农产品中有机磷农药残留量的测试，需先借助QuEChERS方法进行样品前处理，基于Waters Atlantis T3色谱柱进行极性化合物分离，与电喷雾串联质谱联用实现液质条件优化。该方法的检出限为5.47 μg/kg，线性范围为0.85～8.51 μg/kg，测得8种农药的加标回收率为72.2%～105.8%，且相对标准偏差控制在3.5%～12.3%范围内，具有灵敏度高、准确率高、线性范围宽等特征，可以获得良好检测效果。

(2)有机氯农药检测，该农药具有化学结构稳定、不易降解、生物富集性、脂溶性等特征，进入人体后将在主要脏器及脂肪中蓄积，破坏机体调控稳定性，诱发慢性中毒。选取固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法进行香姜中有机氯含量的检测，选取甲醇、水，以3∶1的比例混合配制作为流动相，采用改性多壁碳纳米管进行固相萃取，再利用Waters-ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱进行化合物分离，简化样品前处理程序，且该方法测得的检出限为0.05 mg/L，加标回收率为85.1%～104.5%，线性关系良好，相对标准偏差（RSD）值控制在2.6%～7.5%范围内，可在较短时间内实现对大批量农产品中多种有机氯农药的同步测定。

(3)氨基甲酸酯类农药检测，该农药的分解速率较快、选择性强，其毒性机理近似于有机磷农药，但毒性相对较轻。采用固相微萃取-高效液相色谱联用法进行蔬菜、水果中6种氨基甲酸酯残留量的检测，以乙腈、水作为流动相，取反相C18柱作为色谱柱，该方法的检出限为0.12～0.69 μg/L，相对标准偏差为2.8%～6.0%，加标回收率平均值为90.42%～102.3%，该检测操作便捷、准确率较高，具备良好的应用价值。

(4)拟除虫菊酯类农药检测，该农药是一种基于仿生原理制成的杀虫剂，具有生物活性好、高效性、低毒性、低残留、环境相容性优异等特征，但会对水生态环境构成较大威胁，且长期使用后易使害虫产生耐药性。采用固相萃取-高效液相色谱法进行水产品中7种农药残留量的测定，以甲醇、水作为流动相，以乙腈、水作为有机相，经由固相萃取、色谱柱分离后优化色谱条件，通过调节流动相中水的体积比实现对农药残留物峰形、分离度等指标的优化，确定乙腈、水溶液的最优配比为7∶3，并测得样品加标回收率为76.7%～95.5%，相对标准偏差控制在3.56%～6.48%范围内。

2.2 快速检测技术

2.2.1 速测卡法

该方法主要选用固化有胆碱酯酶、靛酚乙酸酯试剂的速测卡进行农产品中乙酰甲胺磷、对硫磷、呋喃丹等农药残留量的测定。利用速测卡上固化的胆碱酯酶对靛酚乙酸酯进行催化反应，将其水解为靛酚和乙酸，使原有红色化合物转换为蓝色、无色物质（其显色原理如图1所示）。由于有机磷、氨基甲酸酯类农药对于上述催化反应具有一定抑制作用，将使催化、水解过程发生一定变化。在选用速测卡进行农产品农药残留量的快速检测时，还需选取Na2HPO4、KH2PO4配制pH值为7.5的弱碱性缓冲溶液，将待测蔬菜样品洗净擦干后切成体积、形状一定的若干碎片，取适量碎片置于烧瓶内，添加缓冲溶液定容后振荡、摇匀并静置，再利用速测卡蘸取提取上清液静置，待反应一段时间后将速测卡对折并置于恒温环境下观察，可发现红色、白色纸片叠合后发生反应，白色纸片呈阳性、空白对照组为阴性，即可实现对蔬菜中农药残留量的有效测定。

图1 速测卡显色原理示意图

2.2.2 酶抑制率法

该方法适用于对有机磷、氨基甲酸酯类农药的成分及残留量进行测定，借助分光光度计在412 nm波长条件下进行吸光度变化情况的检测，完成抑制率计算。取块茎类、叶菜类蔬菜和瓜果作为待测样品，试验仪器包含爱德克斯农药残留快速检测仪、哈希比色瓶、吉尔森ME1000型移液枪、超声波提取仪等，试剂包含K2HPO4、C14H6N2O8S2、NaHCO3、C7H16SNI等。在试验试剂配制上，分别取3.2 g、12.0 g K2HPO4置于烧瓶内，加入1000 mL蒸馏水使固体反应物充分溶解，配制成缓冲液；取15.6 g NaHCO3、150.5 g C14H6N2O8S2置于烧瓶内，倒入20 mL制备好的缓冲液进行固体物质溶解，转入4℃环境下冷藏，完成显色剂的配制；取25 mg C7H16SNI置于烧瓶内，加入3 mL蒸馏水将固体物质溶解后，转入4℃环境下冷藏；根据酶活性参数，将乙酰胆碱酯酶与适量缓冲液融合，将3分钟内吸光度值变化量至少控制在0.3以上，并将其摇匀后送入4℃环境下冷藏。

在样品溶液配置上，取蔬菜样品去除表面泥土，剪成体积为100 mm2的碎片，量取2 g碎片放入提取瓶中，向瓶内注入10 mL缓冲液，移至振荡器中振荡提取2分钟后，静置5分钟左右。当观察到浸提液呈透明状或颜色较浅时，可将溶液直接转入离心管内备用；当浸提液质地较为浑浊时，吸取0.5 mL送入离心管内进行离心处理，取上清液作为样品溶液；当浸提液中存在色素干扰问题时，可额外添加0.1 g活性炭进行吸附脱色处理，重复振荡提取、静置、离心处理工艺，制备成样液，并完成对照液的配制。在样品溶液测试上，取2.5 mL提取液置于试管中，依次加入0.1 mL乙酰胆碱酯酶及显色剂，振荡摇匀后在37℃温度环境下静置15分钟，再加入0.1 mL底物摇匀，待观察到出现显色反应后，移至比色瓶内进行测试，记录反应3分钟后的吸光度ΔAt，并与对照溶液吸光度进行比较。在具体操作环节，先在V型槽内完成试剂移取，选用多通道移液器取20 μL酶置于微孔板内，再加入250 μL浸提液，将微孔板放置在快速检测仪上进行均匀混合与检测，待反应10分钟后获取测量结果，显示待测蔬菜样品中番茄、白菜、甘蓝三种蔬菜的酶抑制率分别控制在71.2%～90.1%范围内，汇总重复测试结果证明待测样品为阳性，农药残留物较高，可满足粗筛需要。

2.2.3 免疫分析法

该方法相较于色谱法在灵敏度、便捷度、选择性、准确率等方面呈现出良好的性能优势，常用检测方法包含免疫层析法、酶联免疫分析法等类型，适用于小型集成化农产品的检测要求。

(1)免疫层析法，选用柠檬酸三钠对胶体颗粒进行还原处理，将柠檬酸三钠与待测农药残留物抗体进行标记，将待测农药残留物、金标抗体颗粒偶联物、羊抗鼠IGG抗体垫层分别与醋酸纤维膜、吸水纸结合，制成胶体金试纸条，可实现对水胺硫磷、C8Cl4N2等农药残留物的有效测定，且检出限符合国标要求。

(2)酶联免疫分析法，选用该方法对蔬菜产品中对硫磷、三唑磷等农药残留物的含量进行测定，其检出限分别为0.09 μg/L和0.49 ng/mL，线性范围分别控制在0.26～12.74 μg/L和0.15～20.01 ng/mL，测得蔬菜样品的半抑制率为1.14 μg/L，且加标回收率均控制在75.6%～120.4%范围内，具备良好的使用性能。

(3)化学发光免疫分析法，该方法的主要原理是利用化学发光剂对化合物发生的特异性免疫反应进行标记，根据被标记物的化学发光强度进行抗体、抗原含量的计算。以电催化化学发光免疫分析法为例，将该方法应用于蔬菜中噻虫啉含量的测定，选用石墨烯作为化学发光剂进行标记，测得检出限为0.05 mg/kg，线性范围控制在0.1～10.5 pg/mL范围内，且样品的加标回收率为80.7%～102%。将该方法与酶联免疫分析法进行比较，在灵敏度、线性范围、准确性以及适用性等方面均存在显著优势，但其缺陷在于经由化学发光剂标记的抗原或抗体，其免疫反应性能将发生一定变化，且重现性略差。