2. 中国医学科学院中国协和医科大学药用植物研究所
农药残留是指在农业生产中施用农药后而残存于生物体、农产品以及周围环境中的农药亲体及其具有毒理学意义的杂质、代谢转化物和反应物等所有衍生物的总称[1]。有些农药具有不易分解的特点,会通过食物链进入人体内,长期积累会对人体的健康产生威胁[2],较为突出的是食品中农药、兽药的残留问题[3]。酒是以粮食、水果、中药等为原料[4],通过酿制、浸泡等方法制成。既能防病治病,又可保健养生的药酒越来越受到消费者的青睐。而在现代农业、工业发达的条件下,农药残留成为酒类产品的主要污染物之一。为了保障酒类产品的质量安全,找到更快速、准确、简便的农药残留检测技术,现就国内外酒类中农药残留分析方法研究进展作一综述,以期为相关研究学者提供参考。
1 样品前处理根据所测样品基质和农药种类的不同,对样品需要采用的前处理方法也不相同。一般样品前处理步骤包括: 萃取、净化和浓缩等。通常酒剂样品前处理相对简单、快捷,将萃取、净化等步骤进行一步处理后,便可用于仪器测定。目前,常用于酒剂农药残留检测的前处理方法有液液萃取(liquid-liquid extraction,LLE) ; 固相萃取法(solid phase extraction,SPE) 以及固相微萃取法(solid-phase micro-extraction,SPME) 等。
1.1 液液萃取法及液液微萃取法LLE 是根据目的物与干扰物在2 种不相溶的溶剂中溶解度的差异进行分离[5]。Abreu 等[6]利用液相色谱二极管矩阵检测器验证了葡萄和葡萄酒中腈嘧菌酯、醚菌酯、三氟敏、恶唑菌酮、吡唑醚菌酯、恶唑酮的不稳定性; 研究结果显示,样品经过10 mL 乙酸乙酯-己烷 (50:50 v/v) 液液萃取后检测限都< 0.2 mg /kg,并且葡萄酒的回收率为98% ~ 110%。Hyötyläinen 等[7]利用微孔膜液液萃取法(microporous membrane liquid-liquid extraction,MMLLE) 和气相色谱氢火焰离子化检测器分析了红葡萄酒中的农药残留,研究表明利用MMLLE 可以在30 min 内有效地提取出硫丹、异菌脲、林丹、环丙胺等7 种农药残留,明显地提高提取效率,并获得较高的回收率和准确率。Aimilia 等[8]使用优化后的单滴微萃取技术(singledrop microextraction,SDME) 简单处理葡萄酒样品后,农药残留的痕量级测定方法灵敏度增加,测定的 6 种(二嗪农、乐果、毒死蜱、乙烯菌核利、倍硫磷、喹硫磷) 农药的检测限、定量限均低于μg /L 水平,目标分析物有高水平的线性关系,其相关系数(R2) 在 0.9978 ~ 0.9999 范围。Likas 等[9]用环己烷-二氯甲烷(9:1 v /v) 溶液对葡萄酒等样品进行一步液液微萃取处理后,利用气相色谱法及气相串联质谱法对杀真菌剂进行快速测定,回收率为81% ~ 102%,相对标准偏差(relative standard deviation,RSD) < 12%。González-Rodríguez 等[10]在对葡萄和葡萄酒中11 种新杀真菌剂的多残留测定中,使用乙酸乙酯-己烷(1:1 v /v) 液液萃取结合固相萃取方法对样品进行前处理,气相色谱串联质谱方法测定,研究结果显示,此方法获得良好的线性关系和精密度,并且检测限和定量限均低于欧洲在葡萄和葡萄酒方面建立的最大残留限量。
1.2 固相萃取法目前,在农药检测的方法研究中,固相萃取法以其高选择性、使用方便快速、回收率高、溶剂用量少、重复性好、安全、便于自动化操作等优点开始担当着越来越重要的角色[11]。Jiménez 等[12]利用以乙酸乙酯为淋洗液的固相萃取法结合气相色谱电子捕获检测器(electron capture detector,ECD) 和氮磷检测器(nitrogen phosphorous detector,NPD) 进行葡萄酒中的不同极性的农药残留分析,在净化步骤用水-异丙醇(90:10 v /v) 混合冲洗弗罗里硅土柱,有益于减少基质效应。Soleas 等[13]建立了葡萄酒中17 种杀虫剂同时定量检测的方法,0.5 mL 的葡萄酒样品经过固相萃取法处理后直接进入气相色谱串联质谱仪中检测,检测限、定量限分别在 2 和10 μg /L 左右,且回收率均> 80%。Economou 等[14]报道,用液相色谱串联质谱方法检测、确认并定量葡萄酒中46 种杀虫剂和转化产物,样品中农药残留的分离及净化用固相萃取方法一步完成,对于多数化合物,此方法基质效应较低; 检测限、定量限分别在 0.000 3 ~0.003 和0.001 ~0.01 mg /L 范围,回收率为 70% ~110%。Miliadis 等[15]用高效液相色谱结合液相萃取和固相萃取法测定葡萄及葡萄酒中的苯甲酰脲类农药残留,回收率为69.1% ~104.8%,定量限< 0.01 mg /kg(mg /L) 。
Patil 等[16]研究报道,红葡萄酒和白葡萄酒样品用液液萃取方法提取,再用分散固相萃取法(dispersive solid-phase extraction,DSPE) 对样品进行净化处理后,即可用气相色谱飞行时间质谱仪进行测定,结果显示,在所测定的83 种杀虫剂和12 种类二噁英多氯联苯中,除3 种外其他所有分析物的回收率均 > 80%。
1.3 固相微萃取法固相微萃取是一种简便快捷的前处理方法,它不使用有机溶剂。Wu 等[17]用固相微萃取法结合高效液相色谱串联质谱法测定水和酒剂样品中苯脲类杀虫剂(敌草隆、伏草隆、利谷隆、灭草隆等) 和氨基甲酸酯类(燕麦灵、西维因、氟苯胺灵等) 农药残留,该方法具有灵敏度高,选择性高的特点,检测限在0.01 ~ 1.2 ng /mL。Otero 等[18] 研究利用固相微萃取法结合气相色谱串联质谱法测定白葡萄酒中嘧菌环胺和咯菌腈,方法精密度在 5%左右,嘧菌环胺和咯菌腈的检测限分别为0.1 和 0.2 μg /L。Millán 等[19]采用固相微萃取技术对葡萄酒样品进行处理后,用高效液相色谱法对六种 (对氨苯胂酸钠、三唑醇、三唑酮、灭菌丹、乙烯菌核利、平克座) 有机氯类杀真菌剂进行测定,整个分析过程非常简单,每50 min 即可完成一个样品的分析,并且有良好的日内和日间精密度。胡媛等[20]采用固相微萃取法结合气相色谱串联热离子化检测器对红葡萄酒中的12 种有机磷农药残留进行测定,结果表明,在样品用量25 mL,搅拌速度1 250 r /min,盐浓度150 g /L,萃取时间30 min 的条件下,绝大多数组分峰面积RSD < 5%,各种有机磷农药的检测限为5 ng /L ~ 0.38 μg /L。
Oliva 等[21]采用快速多残留气相色谱法测定葡萄,葡萄汁和葡萄酒中12 种有机磷杀虫剂的残留,样品不用净化,只需经过一步简单的萃取,即可采用 NPD 和ECD 检测器检测,线性相关系数≥0.99,回收率为80% ~ 108%,定量限在0.01 ~ 0.05 mg /kg,除杀扑磷和喹硫磷之外,其他均低于欧盟主要生产葡萄酒国家建立的最大残留限量标准,且RSD < 16%。Bolaňos 等[22]应用空心纤维液相微萃取及超高效液相色谱串联质谱法测定酒精饮料中50 多种杀虫剂,该方法减少有机溶剂的使用,12 个样品从准备到检测过程用时< 3 h,可用于常规分析。
1.4 其他样品处理方法基质固相分散技术(matrix solid phase dispersion,MSPD) 也可作为样品前处理方法,集萃取、净化、浓缩为一体,具有简单快捷,省去大量有毒溶剂的特点,可用于有机磷等多种化合物的检测[23]。朱学良等[24]采用基质固相分散的样品前处理方法,从葡萄酒中提取、净化5 种农药,气相色谱电子捕获检测器(GC /ECD) 分析测定,基质匹配标准校正方法补偿基质效应,回收率为 85.7% ~ 104.6%,相对标准偏差为3.6% ~ 8.5%,检出限达到0.1 ~ 0.8 μg /kg,本方法可用于葡萄酒样品中农药残留的测定。
2 分析方法 2.1 气相色谱(gas chromatogram,GC) 分析法气相色谱是农药残留测定的主要分析手段,在有机氯和有机磷农药的分析领域中占绝对优势,具有分析速度快、分离效率高、灵敏度高、选择性高和适用范围广的优点,广泛应用于环境保护,医药卫生化学化工、外贸、司法等系统的生产、科研和检验部门[1, 24]。 Correia 等[25]采用SPME-GC/ECD 方法针对葡萄酒中多农药残留的检测,检测限<5 ng /L 并且没有严重的基质干扰现象(除噻嗪酮外) 。Hyötyläinen 等[26] 采用MMLLE-GC 方法,高效且有选择性地测定红酒中的杀虫剂,检测限、定量限范围分别在0.05 ~ 2.3、0.2 ~7.5 μg /L。Navarro等[27]研究了葡萄园田间管理过程中经常喷施的17 种杀菌剂在葡萄、葡萄汁和葡萄酒中残留量的快速测定方法,利用GC/ NPD/ECD 对杀虫剂进行定性和定量研究,除咯菌腈和己唑醇以外,其他杀菌剂的含量均低于西班牙、法国和意大利(欧盟主要葡萄酒生产国) 制定的最大残留限量,线性方程的相关系数(R) ≥0.994,相对标准偏差≤14%。Jimenez 等[28]采用上述方法测定葡萄酒中的杀虫剂残留,为了避免基质效应,在固相萃取后,又利用弗罗里硅土柱再进行净化,取得较好的结果。同样,Avramides 等[29]采用上述方法检测了不同国家的红葡萄酒和白葡萄酒中的农药,测定 92 个样品中的84 种农药残留,回收率为70% ~ 110%。
2.2 气相色谱-质谱联用(gas chromatopraphymass spectrometry,GC /MS) 分析法GC /MS 和GC / MS /MS 联用技术已经成熟,MS 已成为农残分析中的常用方法,由于串联质谱(MS /MS) 可以减少干扰物的影响,提高仪器的灵敏度,随着质谱技术的发展,质谱法已成为农药残留分析的有效手段,用化合物的质谱图鉴定组分优于色谱的保留时间,用色谱保留时间和质谱指纹数据对化合物进行分析,最大限度地保证了分析的可靠性[24]。
Zambonin 等[30]采用SPME-GC/MS,快速简单筛选方法分析葡萄酒和果汁中有机磷杀虫剂的残留,检测限在2 ~ 33 ng /mL,定量限在7 ~ 109 mg /mL。 Cunha 等[31]报道利用低压气相色谱串联质谱方法快速测定葡萄、葡萄汁和葡萄酒中的27 种农药残留,所有农药的分离和检测过程< 20 min,RSD 为 3% ~ 21%,定量限为0.02 ~ 5 μg /g。Jiménez 等[32] 研究在葡萄酒制作过程中甲霜磷、林丹、氰戊菊酯和溴氰菊酯的保留和降解,样品在经过固相萃取处理后,用气相电子电离质谱分析方法检测待测物,结果显示,白葡萄酒农药残留较多。李刚等[33]建立了液液萃取结合气相色谱质谱(GC /MS) 内标法测定葡萄酒中氨基甲酸乙酯含量的方法,实验结果表明,最佳检测条件为: 酒样溶液的pH 为自然pH,KCl 浓度为40%,二氯甲烷用量为3 × 100 mL 时; 方法的检出限为8.0 μg /L,回收率为90.7% ~ 106.3%,相对标准偏差为4.64% ~ 8.15%,该方法适合用于葡萄酒中氨基甲酸乙酯的定量检测。任晓燕等[34]建立了葡萄酒中9 种有机磷农药残留检测分析方法,即 MSPD-GC /MS,加标结果表明,9 种有机磷的回收率为66.98% ~ 105.91%,相对标准偏差< 7.5%,检出限为0.006 6 ~ 0.027 mg /kg,可用于葡萄酒样品中农药残留的测定。Zambonin 等[35]利用气相色谱串联质谱法测定了葡萄酒和草莓中三唑类农药残留 (三唑酮、丙环唑、腈菌唑、戊菌唑) ,检测限均低于 MRLs。Albero 等[36]还报道了利用MSPD-GC /MS 测定葡萄和葡萄汁中除草剂的方法,结果表明,该农药的回收率为82% ~ 115%,检测限为0.1 ~ 1.6 μg / L。Dasgupta 等[37]用二维气相色谱飞行时间质谱仪测定葡萄及葡萄酒中残留的160 种杀虫剂和25 种永久性有机污染物,整个分析过程在38 min 之内完成,除了9 个分析物的定量限在12.5 ~ 25 μg /L之内,其他定量限都< 10 μg /L。谷方红[38]研究啤酒大麦农药残留在加工过程中的变化,使用气相质谱联用方法测定啤酒中的农药残留。
2.3 高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC) 分析法高效液相色谱法具有高分离效能、高速度、高灵敏度、高自动化、应用范围广等优点,且不受样品挥发性和热稳定性的影响[39]。所以,高效液相色谱法也逐渐成为农药残留检测的主要分析方法。 Braga 等[40]采用高效液相色谱法对葡萄酒中的杀虫剂和代谢物进行测定。Millan 等[41]研究发现固相微萃取技术高效液相色谱法测定葡萄酒中6 种有机氯农药残留(麦粉清、三唑醇、三唑酮、灭菌丹、 乙烯菌核利、戊菌唑) ,并对基体效应、提取和解析时间、乙醇含量、pH 等影响因子进行优化。
2.4 液相色谱-质谱联用(liquid chromatography / mass spectrometry,LC /MS) 分析法由于高效液相色谱法对检测器的使用有一定的选择性,测定特定样品时有一定局限性。考虑到高效液相色谱法的分离能力与质谱检测器的丰富信息与高灵敏度,采用质谱检测器作为液相色谱检测手段的液质联用技术成为目前发展最迅速的分析手段之一[42]。 Goto 等[43]研究发现将果汁或葡萄酒用纯净水稀释后直接进入色谱柱内进行液相串联质谱检测,此方法相对于传统方法能够在很短的时间内完成9 种氨基甲酸甲酯的测定。Nozal 等[44]研究报道,葡萄酒中9 种分析物利用液相串联质谱法进行测定,回收率为83% ~ 109%,RSD < 10%,定量限范围在 9 ~ 31 μg /L。Taylor 等[45]利用液相串联质谱法测定了红葡萄酒和白葡萄酒中霜霉威的残留,红葡萄酒的检测限达0.05 mg /kg,白葡萄酒的检测限达 0.025 mg /kg。Trösken 等[46]用此方法对葡萄酒样品中13 种杀虫剂进行定量研究,精密度< 14%,定量限范围在0.25 ~ 7.5 ng /mL。
2.5 其他分析方法Ravelo-Pérez 等[47]在测定红葡萄酒中农药残留分析时采用凝胶电泳色谱法 (miccellar electrokinetic chromatography,MEKC) 进行分析,样品的前处理采用固相微萃取技术,回收率为90% ~ 107%。Viňas 等[48]采用超高效液相法(ultra performance liquid chromatography,UPLC) 测定葡萄酒和果汁中的农药残留,可以将杀菌剂在7 min 完成分离工作。Valera 等[49]在测定红葡萄酒中农药残留样品时,采用电导分析法,检测限远低于欧盟建立的酿酒葡萄中除草剂阿特拉津农药的最大残留限量50 μg /kg。
3 展 望近年来,人们对生活质量有较高的要求,食品质量安全问题受到全球的普遍关注。提高对酒类产品质量的要求,才能为消费者提供保障。在提高质量要求的同时,对农药残留分析样品前处理方法以及多残留分析检测技术等也提出了越来越高的技术适应性要求。目前,在样品的制备和前处理方面呈现出微量化、自动化、无毒化、快速化和低成本的趋势[50]。
由于农药的种类不断增多,同时残留限量不断降低,所以在分析方法方面对检测仪器也提出了更严格的要求。而气相色谱-质谱联用分析法作为常用的农残检测方法,因其具有高精确度、高灵敏度等优点,对于多数样品都能适用,并且对于样品的要求也较为简单。这一先进的检测技术将会越来越广泛的应用于农药残留等痕量分析以及多残留分析检测方面。
在最大残留限量(maximum residue limit,MRL) 标准方面,国内外对食品及农产品方面制定有关农药残留的相关标准较多,如英国和欧盟对生产葡萄酒时所用的酿酒葡萄有严格的控制。对于酒剂产品,仅有少数国家对此建立MRL[47],如: 意大利和瑞士已制定葡萄酒中农药的MRL。综上所述,在同类产品中,葡萄酒中农药残留分析较多,也有相关的限量标准,但未见到以中药为原料的酒剂中该方面的研究报道。因此,建议中国政府在此方面予以重视,加强对中药酒剂中农药残留的普查和限量标准的研究,在参照已有相关标准的基础上逐步制定出符合中国国情的中药酒剂中的农药残留的限量标准,以保障食品和药品安全。
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