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常见农药残留检测方法及技术分析

小盆友之殇

2013/08/12

给大家分享一篇不错的文章，常见农药残留检测方法及技术分析，是绿尚的一个客座专家写的。

常见农药残留检测方法及技术分析

毋庸置疑，国内各类果蔬的农药残毒含量是想当高的。各类“茶叶风波”“毒韭菜事件”“毒生姜”层出不穷，不仅让我国农产品、食品进出口贸易正面临严重的农残困扰，国内群众也对此事人心惶惶。因此对农残的检测方法的了解，深入，开发以及重视构建食品安全的保障体系，健全相关的法规和标准，完善人员、装备力量，并形成了一套科学有效的模式迫在眉睫。本文主要针对国内国外农残的管理体系和农药残留检测方法、检测技术进展进行了论述。

农业生产中农药的应用地位
农业的可持续发展关系到国家经济建设和社会稳定的全局。农作物病、虫、草害等是农业生产的重要生物灾害。据资料记载中国有害生物为2,300多种，这些有害生物不仅种类多、分布广泛，而且成灾条件复杂，发生频繁。如不进行防治，每年将损失粮食总产量15％、棉花20％－25％、蔬菜25％以上。我国农药每年实际产量约40万吨，仅次于美国据世界第二位，年用量约27万吨，居世界前列。据统计，九十年代我国农业平均每年发生病虫草鼠44亿亩次，防治面积为49亿亩次，仅以防治有害生物计算，每年挽回的粮食损失即达6,500多万吨，相当于3.25亿人的口粮（按每人每年200千克计算）。
在生物灾害的综合治理中，根据目前植物保护学科发展的水平，化学防治仍然是最方便、最稳定、最有效、最可靠、最廉价的防治手段。尤其是当遇到突发性、侵入型生物灾害发生时，尚无任何防治方法能够代替化学农药，唯有化学防治方能奏效。在可预见的未来，农业生产离不开农药。

农药残留检测的必要性
随着农业产业化的发展，农产品的生产越来越依赖于农药、抗生素和激素等外源物质。我国农药在粮食、蔬菜、水果、茶叶上的用量居高不下，而这些物质的不合理使用必将导致农产品中的农药残留超标，影响消费者食用安全，严重时会造成消费者致病、发育不正常，甚至直接导致中毒死亡。农药残留超标也会影响农产品的贸易。

国外管理情况
　　农产品、食品中农药残留限量标准和检验方法标准是判定产品是否符合食品安全要求的重要依据。日益降低的限量值既保护公民健康又是发达国家设置技术性贸易壁垒的重要手段，准确、可靠的检验结果是保证食品安全和国际贸易公平交易的科学依据。因此各国纷纷构建食品安全保障体系，不断制订、修订食品中农药最大残留允许限量（MRLs）。截止2005年初，联合国已规定农药残留MRLs标准3574项，食品法典委员会（CAC）2572项，欧盟2289项，美国8669项，日本9052项，而我国国家标准和行业标准总共只有484项。
　　在美国，国家环保署（EPA）负责制定食品中农残最大允许标准，国家食品和药品监督管理局（FDA）负责标准的具体执行，并出版了农药残留分析手册，FDA采集和分析食品样品以判断其农药残留是否满足EPA规定的范围。美国农业部为落实收集食品中农药残留数据规划，委托农业市场管理部门（AMS）组建和实施农药数据规划（PDP），每年出版调查结果。在欧盟，设置了相应的仲裁委员会、协会和专业委员会，负责制订、修改相应的法规和标准，包括建议性标准和强制性标准，并且在监控、检测和管理体系方面建立了三级实验室（欧盟标准化实验室、国家级实验室、州级实验室）。欧盟所有成员国一般都遵循欧盟制定和发布的限量要求，不过在经过验证后，成员国也可以设定更低的检出限，其他成员国随后也遵循这一限量，欧盟已经对133种农药设定了17000个限量，对于某些没有具体限量要求的农药，各成员国还可设定不同的“一律标准”。在日本，国家农林水产省和厚生劳动省分别制订农药的销售和使用的“农药管理法”和食品中农残的“食品卫生法”，对农药建立登记制度，限制农药的销售和使用。2003年5月日本就通过了《食品安全基本法》，7月正式成立“食品安全委员会”，加大对食品安全的管理力度，日本对进口食品实行监测检查制度和强制检查制度，并由31个厚生劳动省检疫所实施。

国内外标准化技术一览
中国
　　农药残留标准是农产品质量安全农药残留检测数据判定的依据。目前, 我国已制定79 种农药在32 种农副产品中的197 项农药最高残留限量标准(MRL 值) 的强制性国家标准农药最高残留限量(MRIs) 、160 种农药在19 种作物上的351 项推荐性最高残留限量标准。
WHO/ FAO ：
　　WHO/ FAO 制定的残留限量标准有3000 多项,针对不同种类及单项蔬菜上分别使用的农药作出最高残留限量标准, 总计7 大类及单种蔬菜42 种上对不同使用的79 种农药作出了723 个最高农药残留限量指标。
日本
　　日本在蔬菜产品中农药残留限量标准共有1743 项。其中对十字花科、菊科、伞形科、茄科、百合科、食用菌、薯芋类、瓜类等蔬菜制定了1712 个农药残留限量标准, 其它蔬菜作出31 个限量标准。
欧盟
　　欧盟蔬菜中农药最高残留限量是按蔬菜分类制定的。①对根和根茎类蔬菜使用的96 种农药给出了最高残留限量。②对果菜类蔬菜给出了47 种农药残留最高限量。③对芸薹类蔬菜给出了44 种农药残留最高限量值。④对叶菜类蔬菜给出了46 种农药残留最高限量值。⑤对鲜豆类蔬菜给出了95 种农药残留最高限量值。⑥对真菌类蔬菜给出了47 种农药残留最高限量值。
美国
　　美国对58 种农药在叶类蔬菜、球茎蔬菜、葫芦类蔬菜、果类蔬菜及番茄、黄瓜、甘蓝、花椰菜、洋葱、茄子、甜瓜、佛手瓜、蘑菇、黄秋葵等单项蔬菜共制定出677 项农药残留限量标准, 农产品方面的农药残留最高限量多达9635 项。

农药分类
要了解农药残留检测方法，首先要了解农药的分类。
农药用于防止、破坏、引诱、排拒、控制昆虫、病菌及有毒的动植物，或控制动物的外寄生虫，其种类繁多，迄今为止，在世界各国注册的农药大约1500种，其中常用的就有300多种。根据用途、来源、化学结构等不同有多种分类方式，常用的按用途不同可分为4种：
（1）杀虫剂，主要有有机氯类、有机磷类、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类、杀蚕毒素类等;
（2）杀菌剂，主要有有机汞类、苯并咪唑类、有机氯类等;
（3）除草剂，主要有麦田除草剂、玉米除草剂、豆除草剂、棉田除草剂等;
（4）熏蒸剂，主要有磷化氢、溴甲烷、二硫化碳等。

GC/MS确证技术
　　当今世界农残的检测分析向多残留、快速分析发展，要保证高通量的检测方法的准确性，需要有严格的农药残留确证技术。GC/MS是农药残留分析最广泛使用的方法，使用GC/MS进行农残分析，为了追求更高灵敏度和准确度，往往使用选择离子模式（SIM），依据保留时间和特征离子及离子比例关系对目标物进行确证。在美国，一般要求样品中目标物保留时间和标准品相比偏差小于0.05分钟;每个目标物至少有3个特征离子，其相对离子比例与标准品相比绝对值在10%以内;同时还要考虑基质对目标物带来的其他影响;实验回收率一般在70—120%之间。在欧盟，使用SIM模式要求每个目标物至少有2个大于m/z200或3个大于m/z100的特征离子;目标物特征离子比例与标准品相比处于70—130%即可;日常检测回收率控制在60—140%，确证分析则需要在70—110%之间。

快速检测技术
但是传统的GC/MS等农残分析技术检测成本高、时间长，这就给食品安全监管部门对农产品产前、产中、产后的监督工作带来了许多不便，因此也催生出大量的快速农药残留检测技术。
国际上用于农药残留快速检测方法种类繁多，究其原理来说主要分为两大类：生化测定法和色谱快速检测法。
生化检测法是利用生物体内提取出的某种生化物质进行的生化反应来判断农药残留是否存在以及农药污染情况，在测定时样本无需经过净化，或净化比较简单，检测速度快。生化检测法中又以酶抑制法和酶联免疫法应用最为广泛。
色谱快速检测法通过尽可能的简化样品净化步骤，直接提取进样分析蔬菜和水果中的有机磷类农药残留。上述快速检测方法在具体应用中可以根据实际情况和方法各自适用范围及优缺点来选择使用。

（一）、农药残毒速测法
农药残毒速测法只限于检测蔬菜和水果中的有机磷和氨基甲酸酯类农药残毒，是依据有机磷和氨基甲酸酯类农药抑制生物体内乙酰胆碱酯酶的活性来检测上述两类农药残毒的原理。
近年来，每年因食用残留量严重超标农产品引起急性中毒事故时常发生，特别是食用了高毒有机磷类农药和氨基甲酸酯类农药严重超标的蔬菜和水果极易引起急性中毒，甚至导致食用者死亡。由于蔬菜、水果类鲜食农产品保存时间相对短的特点，因此市场急需有机磷和氨基甲酸酯类农药（这两种农药中高毒农药比例大，比如甲胺磷、对硫磷、氧化乐果、甲拌磷、克百威、涕灭威等）残毒快速检测方法。
农药残毒速测法可以快速检测上述两类农药严重超标的蔬菜、水果，通过将一部分含农药残毒的蔬菜不允许上市场，达到防止食用引起急性中毒问题出现。同时该方法还具有短时间能够检测大量样本、检测成本低，对于检测人员技术水平要求低，易于在基层（如：蔬菜、水果生产基地和批发市场等）推广等特点，是目前阶段我国控制高毒农药残留的一种有效方法，也是目前国内应用最为广泛的农药残毒快速检测方法。但是农药残毒速测法也有其本身局限性，如：检测农药种类只限于有机磷和氨基甲酸酯类农药，不能给出定性、定量检测结果，检测限普遍高国际和国内规定的残留限量标准值，因此不能作为法律仲裁依据。农业部农药检定所依据酶抑制法原理制定了甲胺磷、氧化乐果等8种有机磷农药，克百威、涕灭威等10种氨基甲酸酯类农药的蔬菜农药残毒快速检测法农业行业标准。尽管农药残毒快速检测法还存在一定缺陷，但是在东南亚一些国家如韩国、泰国、越南以及我国的台湾、香港地区仍然得到了广泛使用，特别是在台湾应用是从1985开始，经过20多年的持续发展，已经形成了一整套完整的管理制度，快速检测方法涵盖苯硫磷等27种有机磷、丁硫克百威等13种氨基甲酸酯类农药。

利用酶抑制率法，现在已经开发众多速检产品，但是简而言之为两类：
农药残留速测仪：农药残留速测仪是根据国标GB/T5009.199-2003，采用酶抑制原理和光电比色法原理研制而成。在一定条件下，有机磷和氨基甲酸类农药对胆碱酯酶正常功能有抑制作用，其抑制率与农药的浓度呈正相关。正常情况下，酶催化神经传导代谢产物（乙酰胆碱）水解，其水解产物与显色剂反应，产生黄色物质，用分光光度计测定412nm下吸光度随时间的变化值，计算出抑制率，通过抑制率可以判断出样品中是否含有有机磷或氨基甲酸酯类农药的残留。可以实现有机磷及氨基甲酸酯类农药残留量的现场快速检测。检测结果较为精确，能准确检测出绝大部分农药残留蔬菜。
农药残留速测卡：是以国家2003年公布的农药残留快速检测的标准方法为原理，利用对有机磷和氨基甲酸脂类农药高敏感的胆碱酯酶和显色剂做成的试纸。由于使用肉眼观测，检测结果较为粗糙，能检测出剧毒农药残留和浓度较高农药残留的蔬菜。

（二）、拟除虫菊酯类农药速测技术
拟除虫菊酯(Pyrethroids)是一类合成杀虫剂，主要应用在农业上，还被广泛应用于家用杀虫剂。由于2007年1月1日高毒有机磷农药在我国全面禁用，菊酯类农药作为高毒有机磷杀虫剂的理想替代品便成为农药发展的主流趋势。虽然菊酯类农药相对有机磷农药来讲属于低毒农药，但其为神经毒物。研究证明菊酯类农药具有拟雌激素活性．生殖内分泌毒性，对免疫、心血管系统等多方面均能造成危害。这类化学农药的大量使用造成了环境的严重污染、生态平衡的严重破坏，从而危害了人类的健康。尤其是茶叶、谷物、水果、蔬菜等食品中残留的低浓度农药进入人体所造成的慢性和亚慢性毒性问题，更不可忽视。曾有报道氯菊酯对一些动物如蜜蜂及对人类有益的昆虫毒性较高，对水生生物如鱼、龙虾等具有明显的毒性且在有机体中易于富集，并能造成小鼠的肝肾肿瘤。人长期饮用拟除虫菊酯类农药残留量超标的茶水易中毒，甚至存在致癌的隐患
我国入世以来，农副产品特别是茶叶、水果与蔬菜中的农药残留问题成为出口贸易的主要障碍。其中茶叶中氰戊菊酯的残留问题尤为严重，据我国在1993-1998年对全国14个省市的1300多只茶样的分析结果，如按我国颁布的2mg·kg-1标准，氰戊菊酯只有0.50%～4.50%超标，如按国外的1mg·kg-1(欧盟2000年以前的农残标准)标准，超标率可达50%以上。据欧盟1994～1998年的分析结果，茶叶中氰戊菊酯的阳性率为45%～100%，1998年绿茶阳性率为73.0%，红茶为50.8%，平均残留水平为0.41～1.32mg·kg-1，这样如按0.1mg·kg-1(欧盟2000年后的农残标准)标准实施，则绿茶超标率将达37.9%，红茶超标率达42.7%。据1999年1～6月的分析结果，氰戊菊酯如按0.1mg·kg-1标准计算，检出率高达90%以上，超标率在70%以上。
在蔬菜中，拟除虫菊酯类农药的残留主要集中在叶菜与瓜茄类蔬菜中。从各国与国际组织在水果、蔬菜与动物性食品中的农残标准来看，拟除虫菊酯类农药的最低残留限量值逐渐降低。

目前，国内外相关研究主要集中在针对单一农药的特异性免疫检测方法的建立上，而实际上农产品中的残留农药往往有多种共存现象，单一农药组份的免疫分析技术通常难以满足实际检测的需要。因此，发展农药多残留免疫检测技术是当前国内外农产品质量安全研究领域的前沿和发展趋势之一。目前，我公司正与四川大学、华南农业大学等国内著名高校联合开展相关研究。

（三）、酶联免疫法和色谱快速检测法
酶联免疫法是以抗原与抗体的特异性、可逆性结合反映为基础的农药残留检测方法，主要检测方式是采用试剂盒。酶联免疫法具有专一性强、灵敏度高、快速、操作简单等优点。由于受到农药种类繁多，抗体制备难度大（大约50种左右）、在不能肯定样本中存在农药残留种类时检测有一定的盲目性以及抗体依赖国外进口等影响，酶联免疫法的应用范围受到较大的限制。
色谱检测法主要步骤为：样本提取后经过严格净化步骤，在用色谱或色谱与质谱联用等技术进行定性、定量测定。常规仪器检测法为了保持较高的回收率和灵敏度，必须相应加强前处理，使得样本提取和净化步骤越来越费时。气相色谱快速检测法则通过尽可能的简化净化步骤，提取后直接分析蔬菜和水果中的有机磷类农药，大大提高检测速度。该方法最大优点是能给出蔬菜和水果中有机磷类农药的定性、定量结果，提供仲裁依据。方法涵盖74种有机磷类农药在水果或蔬菜中残留检测，几乎可以包括所有在我国登记注册的有机磷类农药品种。但对于检测人员的技术要求较高，需要较大的检测设备投入。

样品预处理技术
　　要对农残进行准确检测，必须对样品进行正确的预处理技术。农产品和食品样品组分比较复杂，农药残留含量极低，一般在PPm和PPb，而且还存在农药的同系物、异构体、降解产物、代谢产物和轭合物影响，要想除去与目标物同时存在的杂质，减少色谱干扰峰，避免检测器和色谱柱污染，样品预处理十分重要，大约占工作量的70%左右。国际上相继出现了一系列公认的标准分析方法，主要有美国分析化学协会（AOAC）方法;美国环保署（EPA）方法;美国食品和药品监督管理局（FDA）方法;美国加州食品与农业部分析化学中（CDFA）方法;食品法典委员会（CAC）方法;联合国农粮组织和世界卫生组织（FAOC/WHO）方法;欧盟委员会方法;加拿大和日本等国家注册和颁布的标准方法。
　　现在常用的食品中农残预处理方法有：
（1）超临界流体萃取（SFE），主要利用超临界流体中不同组分溶解度不同，且不同压力状态下溶解能力会发生变化，改变萃取剂流体压力，可将组分逐一萃取。SFE具有极好的萃取效力和速度，与分析仪器在线联机，大大提高灵敏度。
（2）固相萃取法（SPE），主要通过吸附填料和吸脱液互相作用，实现组分分离净化，例如有机氯和有机磷农药预处理常用的Florisil柱。
（3）加速溶剂萃取（ASE），具有溶剂用量少，萃取时间短，萃取效率高等优点，EPA3545用ASE技术萃取样品，分析氯化除草剂、多环芳烃等。除此之外，还有微波辅助萃取、膜萃取、搅拌棒吸着萃取等都在农药残留分析中发挥着重要作用。
（4）固相微萃取（SPME），主要通过萃取头涂液对目标物进行吸附，然后解吸、分析，SPME技术不需溶剂、集萃取、纯化、浓缩一体，可以实现对固、液、气样品的分析。
（5）基质固相分散萃取（MSPDE），在常规固相萃取基础上发展而来，具有同时制备、萃取和净化样品的优点，MSPDE将样品和健合相混合、研磨、装柱、溶剂淋洗，弥补了SPE在难捣碎和粘稠样品净化方面的不足。
（6）凝胶渗透色谱法（GPC），主要利用多孔物质、依据不同组分的分子大小和形状不同进行分离、萃取和净化。GPC和GC/MS、LC/MS等联用实现快速农残分离分析，尤其是对高脂含量样品，更显现其快速、高效地净化优势。

　　2003年美国农业部的S. Lehotay等建立了一个非常重要的检测蔬菜、水果中农药多残留GC/MS分析的快速方法（QuEChERS法），乙腈提取，硫酸镁和氯化钠混合，上清液加入PSA和无水硫酸镁净化分离，最后加入分析保护剂进行GC/MS分析。QuEChERS法回收率90%左右，检出限大约1ppb，单个样品预处理大约30min，实验消耗1美圆左右。

关于葱、蒜、萝卜、韭菜等样品农残检测中处理的说明
葱、蒜、萝卜、韭菜等因为含有色素、纤维素、次生物质等较多的蔬菜样品在农药残留检测过程中会导致假阳性比较高，一般建议的处理方式如下，特此说明。
1.按照《GB/T 5009.199─2003(国标)蔬菜中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留量快速检测》中的方法：
葱、蒜、萝卜、韭菜、芹菜、香菜、茭白、蘑菇及番茄汁液中，含有对酶有影响的植物次生物质，容易产生假阳性。处理这类样品时，可采取整株（体）蔬菜浸提。对一些含叶绿素较高的蔬菜，也可采取整株（体）蔬菜浸提的方法，减少色素的干扰；
2.含色素明显的蔬菜样品（如：萝卜、蕃茄）等在样品处理中，加1-2g活性碳振荡过滤2分钟，提取滤液中的上清液开展检测；
3.含纤维素明显的蔬菜样品（如：蘑菇）等在样品处理过程中，用密性滤纸过滤，提取滤液中的上清液开展检测；
针对葱、蒜等刺激性植物易抑制酶活性反应的现象还可适当提高对应样品检出限的方法特殊处理；

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小盆友之殇

第1楼2013/08/12

给有需要的人看一看

0

zyl3367898

第2楼2013/08/12

应助达人

不错的资料，值得一看

0

雾非雾

第3楼2013/08/12

应助达人

我怎么打不开呀？
zyl3367898(zyl3367898) 发表:不错的资料，值得一看

0

小盆友之殇

第4楼2013/08/12

不知道为什么格式变成这样了，对不住给位，我直接发个传送门吧：http://www.lssyyq.com/lvshangxinwen/class2/274.html

0

小盆友之殇

第5楼2013/08/12

我也不知道为什么格式变成这样了，对不住个位，我直接发个传送门吧：http://www.lssyyq.com/lvshangxinwen/class2/274.html
雾非雾(mcds) 发表:我怎么打不开呀？

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DeeperBlue

第6楼2013/08/12

应助达人

很好的总结介绍。可作普及知识教材。

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秋醉虞阳

第7楼2013/08/15

挺好的，谢谢分享

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zyl3367898

第8楼2013/08/15

应助达人

速测时对于辛辣的样品，一般会加入辛辣物质干扰专用消除试剂。

0

小盆友之殇

第9楼2013/08/24

给自己顶一下

0

wangjs

第10楼2013/08/26

很不错的资料，值得学习

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