食品中农药残留的检测技术分析

随着经济水平的不断提高，人们越来越注重健康的生活方式，追求高品质的生活，对于食品中农药残留的问题也更加关注。近年来，农药残留造成的食品安全事件时有发生，农药残留已经成为制约我国食品质量提高、影响我国食品对外贸易的重要因素之一。因此，对食品中农药残留的检测一直是市场监管的重点内容。本文基于液相色谱技术，以色谱做分离，质谱作为检测器，得到两种农药残留检测方法，并对如何快速提高食品中农药残留的检测效率进行讨论。

一、实验与方法

1.仪器、试剂与材料。利用液相色谱技术与质谱法融合的检测技术，探究食品中的农药残留情况。选用的设备为液相色谱-质谱联用仪（Agilent 1290-6460）、电子天平、离心机和超纯水机。利用丙酮配制一定质量分数的农药标准品溶液，以十八烷基键合硅胶、Ｎ-丙基乙二胺、石墨化炭黑作为前处理吸附剂，乙腈、甲酸为流动相进行梯度分离。

2.色谱-质谱条件。在该检测技术中，对色谱-质谱条件的限定是影响最终实验数据的关键因素之一。在选用液相色谱进行梯度洗脱时，流动相为乙腈和甲酸，进样口的溶液流经速度为0.4mL/min，任意实验过程进样的体积为2μL。在色谱柱的应用过程中，应保持柱温为40℃，采用梯度洗脱法开展实验。乙腈的初始比例为15%，0-4min内升至60%并保持2min，6min后比例继续升至100%并保持1min，随后在2分钟内降至15%。

质谱条件为：离子源温度350℃，雾化器压力45psi，正离子模式，质荷比的范围为50-500。

3.样品前处理。首先称取新采摘的蔬菜或者水果样品10g，保证质量精确度在0.01g左右。如果是谷物类农产品，应该称取谷物样品5g，再在其中加水5mL，然后将完整称取的农产品放置在50mL的塑料离心管中。在离心管中加入甲酸10mL，再依次加入硫酸镁溶液4g、氯化钠溶液1g、二水合柠檬酸钠溶液1g和柠檬酸二钠盐0.5g。所有物质添加完成后，剧烈振荡1min，然后静置5min，再次剧烈振荡1min，以4500r/min的频率离心10min。然后，准确移取离心管上层清液5mL，在上述清液中加入十八烷基键合硅胶吸附剂150mg、Ｎ-丙基乙二胺吸附剂150mg、硫酸镁900mg、石墨化炭黑粉末15mg，均匀混合后振荡2min，再以4500r/min的频率离心5min。最后，准确移取离心管上层清液0.5mL，且用添加甲酸的乙腈溶液定容到1mL，将溶液用0.22μｍ的有机相滤膜过滤后，等待检测。

4.数据库的建立。在对食品中农药残留量进行检测时，为了提高检测效率和检测精准度，有必要建立食品中农药残留量检测数据库。在优化色谱条件的基础上，对常见农药残留的182种化合物进行扫描，得到常见农药化合物在农产品中的保留时间区间、母离子参数范围、质量偏差区间及离子化结构形态等内容，然后将收集到的上述内容以数字化形式存储在PCDL数据库，输入各种不同农药化合物的名称、化学式、保留时间区间、相对分子质量、基本性质等诸多数据，建立起182种化合物较为精确且可扩展、可编辑的数据库。然后将待检测的目标物质较为精确的母离子在不同能量条件下碰撞测量，得到不同类型的农药化学二级图谱库中需要的子分子、子離子的数据，再通过PCDL软件建立起182种化合物的二级信息谱库，且该信息图谱库包含母离子数据。

二、结果与讨论

1.色谱柱的选择。此次检测实验主要根据化合物的结构类型进行分类，从实验涵盖的有机氯、有机磷和脂类等化合物中选择15种典型物质（敌敌畏、四氯硝基苯、林丹、二嗪磷、毒死蜱、七氯、除草啶、敌草胺、氟酰胺、恶草酮、氟硅唑、硫丹、联苯菊酯、甲氰菊酯、苯菌酮）作为基础研究对象，利用强极性色谱柱和弱极性色谱柱进行实验，得到图1所示的分离效果。

由图1可知，农产品中残留的绝大部分农药化合物在等极性较弱的色谱柱上显示保留的时间较等极性较强的色谱柱更久，比如林丹在等极性较强的色谱柱上显示保留的时间为7.9min，而在等极性较弱的色谱柱上显示保留的时间为15.5min。通过分析原因可知，农产品中残留的绝大部分农药化合物的化学性质呈现为弱极性，因此在弱极性色谱柱上显示保留的时间更久，保留显示效果更好。当实验人员一次性筛查的目标物种类较多且不同物质的基础成分较为复杂时，增加的化合物在色谱柱上能够借助保留时间延长，尽可能地规避其他成分的杂质对目标物定性和定量实验过程的干扰。在此基础上，本文选择弱极性色谱柱开展后续研究。

2.样品前处理的优化。以黄瓜等蔬菜为例进行分析，在黄瓜基质中加入20mg/kg目标化合物作为回收指标，在此基础上观察甲醇、乙酸乙酯、乙腈和含甲酸成分的乙腈混合物溶液对15种不同类型化合物的提取结果，如图2所示。

由图2可知，当利用甲醇溶液对黄瓜待检测物进行提取时，最终得到的共提物的色素较少，整个实验的回收率大致在0%-52.2%；当利用乙酸乙酯溶液对黄瓜待检测物进行提取时，最终得到的林丹、七氯和恶草酮等物质的回收率为64.2%-67.6%；当利用乙腈溶液对黄瓜待检测物进行提取时，最终得到的目标化合物的回收率为77.1%-124.9%；当利用含甲酸成分的乙腈混合物溶液对黄瓜待检测物进行提取时，最终得到的15种目标化合物的回收率为91.4%-118.9%，此时得到的共提物的色素量最多。

进一步以黄瓜基质中待检测的15种典型化合物的平均回收率为判定依据，以正交实验设计剔除4个因素在3种不同水平下的正交结果，得到十八烷基键合硅胶吸附剂、Ｎ-丙基乙二胺吸附剂、硫酸镁吸附剂、石墨化炭黑粉末吸附剂等4种物质的不同效应。由结果可知，影响黄瓜基质中待检测的15种典型化合物平均回收率的主次因素，按照顺序排列为：石墨化炭黑粉末吸附剂＞Ｎ-丙基乙二胺吸附剂＞硫酸镁吸附剂＞十八烷基键合硅胶吸附剂，最佳的参数组合为十八烷基键合硅胶吸附剂150mg、Ｎ-丙基乙二胺吸附剂150mg、硫酸镁吸附剂900mg和石墨化炭黑粉末吸附剂15mg的混合组合，得到的目标化合物的平均回收率最高，净化效果最好。

3.质谱条件的优化。实验过程中的质谱条件优化主要包括一级质谱信息库和二级质谱信息库的建立等内容。以二级质谱信息库的建立为例进行分析，在适用条件下的任意物质扫描图谱中，选择1-2个特征离子作为母本离子进行数据采集，按照分子离子峰选择和碎片离子峰选择的基本原则选取，探究其能量的碰撞过程。在二级质谱的定性确证分析过程中，当输入疑似目标物质的母本离子、确认了相互间的保留时间和最佳的能量碰撞后，选择二级质谱库检索方法进行测试。在具备2个或者2个以上特征离子相匹配的前提下，确认待检测目标物，且应该扣除确证过程中其他杂质离子的负面干扰。以背景扣除方式为例分析黄瓜样品中的前后镜像，其对比图如图3所示。

由图3可知，未扣除背景的样品中含有干扰离子140.9046，此时该数值与碎片离子数值间的比例参数发生变化，造成最终匹配的检索结果分值参数降低。当扣除背景后，含有干扰离子的数值与碎片离子数值间的比例参数处于正常可接受范围内，也就提高了两者间的匹配分值。

综上所述，本文以食品中农药残留的液相色谱-质谱法检测为研究对象，在探究检测实验内容的基础上，着重论述了液相色谱技术与质谱法融合应用过程中需要的仪器、试剂与材料，分析了液相色谱技术与质谱法融合下的色谱-质谱条件，详细分析了液相色谱技术与质谱法融合应用的样品前处理步骤和数据库建立内容；最后以实验数据为例，分析了食品中农药残留的检测结果，探究了色谱柱的选择、样品前处理的优化、质谱条件的优化和方法学验证等内容，为拓宽该方法的应用范围奠定了扎实的基础。实验研究和论证得出，绝大部分在农产品中残留的农药化合物的化学性质呈现为弱极性，因此在弱极性色谱柱上显示保留的时间更久，保留显示效果更好。当实验人员一次性筛查目标物种类较多且不同物质的基础成分较为复杂时，增加的化合物在色谱柱上能够借助保留时间延长，尽可能地规避其他成分对目标物定性和定量实验过程的干扰。

作者简介：吴玉娟（1966-），女，汉族，福建平和人，高级工程师，大学本科，研究方向为食品质量监督检验。