CN103675081A

CN103675081A - 一种快速、灵敏的检测果蔬表面农药残留的方法

Info

Publication number: CN103675081A
Application number: CN201210338528.0A
Authority: CN
Inventors: 王新; 李京华; 侯可勇; 王卫国; 李杨; 李海洋
Original assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Current assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了一种快速、灵敏的检测果蔬表面农药残留的方法，以离子迁移谱技术为基本检测技术，采用正、负离子模式，建立了离子迁移谱检测农药残留的快速定性、半定量分析方法。将含有不同农药样品的采样薄片，烘干溶剂送入到离子迁移谱热解析进样器内进行检测分析获得检测信号，通过样品峰迁移时间和信号强度进行定性和半定量分析。农药标准品测量检测限可以达到1ng以下。本测量方法简便、快速、高效、可靠性好，可广泛用于食品安全领域果蔬表面农药残留分析。

Description

一种快速、灵敏的检测果蔬表面农药残留的方法

技术领域

本发明涉及果蔬表面几十种农药残留的检测方法，具体地说是一种新的快速、灵敏检测果蔬表面农药残留的仪器及方法。该方法以离子迁移谱技术为基础，利用离子迁移谱作为分析手段，农药的检测限可以达到1ng以下。本测量方法简便、快速、高效、可靠性好。该方法分析速度快，试验操作简单，无需特殊的专业背景人员操作。

背景技术

随着栽培技术的不断进步，蔬菜的生长期已越来越短，而随着环境污染的加剧，蔬菜的病虫害也越来越重，绝大部分蔬菜需要连续多次放药后才能成熟上市。农药污染较重的有叶类蔬菜，其中韭菜、油菜受到的污染比例最大。

目前在蔬菜生产中使用的农药主要有以下几种：

一是有机磷农药；

该农药是广谱杀虫剂，应用广泛，主要有乐果、敌百虫、敌敌畏、内吸磷、对硫磷、马拉硫磷等60余种。有机磷不稳定，挥发性强，在自然环境容易分解，进入生物体内易被酶分解，故不污染环境，在食物中残留时间也短，因此慢性中毒少，急性中毒多。有机磷是神经毒物，人们吃了施用有机磷农药的果蔬或茶叶、薯类、谷物等，可能发生肌肉震颤、痉挛、血压升高、心跳加快等症状，甚至昏迷死亡。

二是有机氯农药。

该农药是高残毒农药，其中六六六、DDT等我国早已禁用，但至今仍有违规使用的情况，尤其林丹、七O五四、毒杀芬、氯丹等仍继续使用。有机氯脂溶性强，不易水解和降解，非常稳定，聚集于人体脂肪，在自然和食物中能长期残留，停用后自然环境要经25～110年才能复原。食物受有机氯污染常是从水体中经浮游生物吸食开始，鱼虾吃浮游生物，最终进入水鸟、人体，其富集可提高到800万倍。有机氯农药可致急性或慢性中毒。急性中毒引发中毒者中枢神经症状。因其积蓄在人体脂肪，故急性中毒性低、症状轻，一般为乏力、恶心、眩晕、失眠；慢性中毒可造成人的肝、肾和神经系统损伤，DDT还有致癌性。

三是氨基甲酸酯类农药。

该类农药是应用很广的新型杀虫剂与除草剂，如抗蚜威、克百威、西维因、残杀威、杀螟丹等，其毒性跟有机磷相似，但毒性较轻，恢复也快。食用了残留这类农药较多的果蔬及谷、薯、茶等，中毒者会产生和有机磷中毒大致相同的症状，但因其毒性较轻，一般几小时就能自行恢复。

四是拟除虫菊酯类农药。

拟除虫菊酯类农药主要有氯氰菊脂(灭百可)、溴氰菊脂(敌杀死)、杀灭菌脂(速灭杀丁)等，对人类低毒，但有蓄积性，中毒表现症状为神经系统症状和皮肤刺激症状。

目前农药检测方法有：

（1）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。（2）酶联免疫法和色谱快速检测法，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。拟除虫菊酯类农药速测技术是一类合成杀虫剂，主要应用在农业上，还被广泛应用于家用杀虫剂。

离子迁移谱（Ion Mobility Spectrometry，IMS）技术20世纪70年代出现的一种分离检测技术，与传统的质谱、色谱仪器相比，具有结构简单，灵敏度高，分析速度快，结果可靠的特点。能够在大气环境中对微量物质进行检测，适于现场使用。目前我们研究的IMS已经广泛应用在化学战剂、毒品、爆炸物探测、环境监测、有毒气体监测、火灾监测、水污染监测和食品检测等领域。离子迁移谱主要由离子化室、离子门、漂移区和检测器组成。样品气体在离子化室电离产生分子、离子。离子在电场的驱使下通过周期性开启的离子门进入漂移区。在与逆流的中性漂移气体分子不断碰撞的过程中，由于这些离子在电场中各自迁移速率不同，使得不同的离子得到分离，先后到达收集极被检测。因此通过迁移时间就可确定分析目标物质的存在，而应用峰面积或峰高可确定相应物质的浓度。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测果蔬表面各种农药残留的仪器及新方法。本发明采用的技术方案为：

一种快速、灵敏的检测果蔬表面农药残留的方法，

1）以0.5-100ppm待检的农药标准样品溶液进入离子迁移谱进行分析检测；不同农药化合物的迁移率常数有差异，在漂移区移动的速度不同，它们到达检测器的时间不同；测量不同农药化合物的离子到达检测器的时间和峰强度，并且记录其含量对应峰的信号强度；

2）于不含农药的果蔬表面用取样薄片取样，取样面积0.03-10cm²，送入到离子迁移谱进行分析，获得迁移时间和对应峰强度的检测信号；

3）用取样薄片到待测的果蔬样品表面取样，取样面积0.03-10cm²，送入到离子迁移谱进行分析，获得迁移时间和对应峰强度的检测信号，将时间的检测信号与步骤2）获得检测信号进行比对，即可定性分析出待测的果蔬样品表面是否含有农药残留；将峰强度的检测信号与步骤1）获得检测信号进行比对，即半定量分析出待测的果蔬样品表面的农药残留。

一种快速、灵敏的检测果蔬表面农药残留的方法，

1）以0.5-100ppm待检的农药标准样品溶液进入离子迁移谱进行分析检测；不同农药化合物的迁移率常数有差异，在漂移区移动的速度不同，它们到达检测器的时间不同；测量不同农药化合物的离子到达检测器的迁移时间和对应峰强度，并且其含量对应峰的信号强度；

2）采用溶剂萃取法获取对照样品溶液：将不含农药的果蔬于溶剂中浸泡，果蔬与溶剂间比例为每克果蔬选用1-5mL萃取溶剂；取1-50μL浸泡后的溶剂样品溶液送入到离子迁移谱进行分析，获得迁移时间和对应峰强度的检测信号；

3）采用溶剂萃取法获取待测样品溶液：将待测的果蔬于溶剂中浸泡，果蔬与溶剂间比例为每克果蔬选用1-5mL萃取溶剂；取1-50μL浸泡后的溶剂样品溶液送入到离子迁移谱进行分析，获得迁移时间和对应峰强度的检测信号，将时间的检测信号与步骤2）获得检测信号进行比对，即可定性分析出待测的果蔬样品表面是否含有农药残留；将峰强度的检测信号与步骤1）获得检测信号进行比对，即半定量分析出待测的果蔬样品表面的农药残留。

离子迁移谱所选用的电离源可以是镍源、紫外灯电离源或是电晕放电电离源。

通过改变离子迁移谱高压源，可以采用正离子模式、负离子模式或正、负切换离子模式试验，分别检测不同种类的农药样品。

前处理提取农药的溶剂为在检测模式下对分析背景没有干扰的有机溶剂，如甲醇、乙醇、石油醚、丙酮、乙腈、二氯甲烷或三氯甲烷。

检测农药的离子迁移谱进样器可以是适用于固体或液体的电磁阀进样器或步进电机进样器；也可以是适用于液体农药直接进样的气相热解析进样器。

用于农药检测的热解析进样器可以采用连续升温模式或程序升温模式，使样品中的农药按照熔、沸点由低到高的顺序先、后从样品中分离，在离子迁移谱内获得检测信号。

插入进样器中的取样薄片为专用采样纸、四氟片、金属片或聚四氟乙烯耐高温采样布。

可用离子迁移谱检测的待检的农药为：三氟氯氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、甲氰菊酯、除虫脲、杀螟硫磷、倍硫磷、克螨特、三氟氯氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、百菌清、甲氰菊酯、艾氏剂、氟氰戊菊酯、水胺硫磷、除虫脲、杀螟松、马拉硫磷、杀扑磷、杀螟硫磷、二嗪磷、咪酰胺、磷胺、甲胺磷、甲拌磷、克百威、涕灭威、对硫磷、毒死蜱、水胺硫磷、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯、氰戊菊酯、氯吡脲、伊维菌素或啶虫眯、乐果、敌百虫、甲萘威、抗蚜威、克百威、西维因、残杀威、杀螟丹。

按照实际使用需要，离子迁移谱强大的数据处理软件可以按照国家农药使用标准根据不同的农药浓度，在一定质量范围内建立检出限报警库，对待测农药进行检测报警。

目前，食品安全问题已然成为中国人心中挥之不去的梦魇。这种检测设备的成功开发必将用于弥补我国食品安全检测方面的落后和差距。

本发明的优点如下：

1．与传统的气相色谱、质谱方法相比，将离子迁移谱作为分析农药样品的手段具有以下优点：整个仪器总量小于15kg，携带方便，仪器可以独立运行，能够现场使用；测量速度快，每分钟可以测试6个样品；仪器的运行费用很低，消耗品很少；仪器的性价比高，分析速度比GC-MS等快10倍以上。

2．本测量方法简便、快速、可靠性好，无需专业背景人员操作。可以不做特殊复杂的样品前处理，检测限可以达到1ng以下，非常适合农场、大型超市、居民家中现场使用。

3．基于实际使用需要，离子迁移谱强大的数据处理软件可以按照国家农药使用标准根据不同的农药浓度，在一定质量范围内建立检出限报警库，对待测农药进行检测报警。

附图说明

图1为检测果蔬表面农药残留的离子迁移谱装置结构原理示意图；

离子迁移谱仪采用传统的均匀场迁移谱，此仪器主要包括以下几个部分：进样装置、电离源、反应区、离子门、迁移管、尾吹气和信号接收与检测系统。进样装置可以是适用于固体或液体的电磁阀进样器或步进电机进样器；也可以是适用于液体农药直接进样的气相热解析进样器。电磁阀进样器或步进电机进样器主要由热解析器、进样薄片和载气输送管路组成，其中热解析器则主要由进样口、加热棒和温度控制器组成。

图中，1为电离区，2为迁移区，3为热解析进样器，4为载气管路，5为离子源，6为出气口，7为离子门，8为迁移环，9为栅网，10为漂气管路，11为检测器。

图2为负离子模式下离子迁移谱的试剂离子峰的离子迁移谱图(RIP)；

图3为负离子模式下离子迁移谱检测100ng百菌清农药的离子迁移谱图；

图4为负离子模式下离子迁移谱检测苹果表面背景信号的离子迁移谱图；

图5为负离子模式下离子迁移谱检测苹果表面涂有百菌清农药的离子迁移谱图；

图6为负离子模式下离子迁移谱检测梨表面背景信号的离子迁移谱图；

图7为负离子模式下离子迁移谱检测梨表面涂有百菌清农药的离子迁移谱图；

具体实施方式

所述离子迁移谱仪：以电离源为放射性⁶³Ni源；所述的离子迁移谱仪主要包括进样装置、电离源、反应区、离子门、迁移区、信号接收与检测系统和气路干燥系统；进样装置是电磁阀进样器；电磁阀进样器主要由热解析器、进样薄片和载气输送管路组成，其中热解析器则主要由进样口、加热棒和温度控制器组成。载气输送管路由四氟管、金属管和流量计组成，

农药的取样方法可以是取样薄片直接擦拭法或是采用溶剂萃取法。前处理提取农药的溶剂为在检测模式下对分析背景没有干扰的有机溶剂，如甲醇、乙醇、石油醚、丙酮、乙腈、二氯甲烷或三氯甲烷。不同浓度的农药药品配制要依据国家标准，例如百菌清对水果的最大残留量为1mg/kg。

图2-7给出一些实验谱图对本发明给与说明。这些谱图的实验条件均为：实验时迁移管温度保持在100℃，进样器温度180℃，载气（空气）、漂气（空气）气流各为400-600mL/min。

实施例1

用微量进样器取1-50μL，0.5-100ppm百菌清农药样品溶液。以离子迁移谱仪为检测仪器，取样薄片（含100ng百菌清样品）在加热器（50℃）蒸除溶剂后，载气携带农药样品、进入离子迁移谱检测仪进行分析检测；样品在电离区被电离成正、负离子，通过周期性开启的离子门，进入由均匀电场构成的漂移区，在漂移区得到分离与检测。不同化合物的迁移率常数有差异，在漂移区移动的速度不同，它们到达检测器的时间不同。测量离子到达探测器的时间和峰强度，就可以确认化合物种类，并且根据峰的信号强度测量其含量。

负离子模式获得检测信号，实验使用的离子迁移谱检测仪在试验操作条件下，空气试剂离子峰出现在约6.5ms（如图2），百菌清农药样品信号峰出峰时间约在9.3ms（如图3）。

用取样薄片轻擦不含百菌清农药的苹果表面（三次）（精确计算取样面积大小，取样面积3cm²），获得如图4所示的检测信号。在约9.3ms附近有约40mv的信号。但苹果表面涂有100ppm的百菌清农药，然后用取样薄片到果蔬表面取样（精确计算取样面积大小，取样面积3cm²），检测信号已经超过350mv（如图5）。如果取样量检出信号超过40mv就可以被检出。

实施例2

用取样薄片轻擦不含百菌清农药的梨表面（三次）（精确计算取样面积大小，取样面积3cm²），获得如图6所示的检测信号。在约9.3ms附近有约15mv的信号。在梨表面涂有100ppm的百菌清农药，然后用取样薄片到梨表面取样（精确计算取样面积大小，取样面积3cm²），检测信号约80mv（如图7）。如果取样量检出信号超过15mv就可以被检出。

实施例3

农药检测探测限的实验，实验检测1ng百菌清农药标准。实验条件下，能够得到20-50mv之间的信号，按照3倍的信噪比计算检测限至少应为1ng。

Claims

1.一种快速、灵敏的检测果蔬表面农药残留的方法，

2.一种快速、灵敏的检测果蔬表面农药残留的方法，

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：通过改变离子迁移谱高压源，可以采用正离子模式、负离子模式或正、负切换离子模式试验，分别检测不同种类的农药样品。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：离子迁移谱所选用的电离源可以是镍源、紫外灯电离源或是电晕放电电离源。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：前处理提取农药的溶剂为在检测模式下对分析背景没有干扰的有机溶剂，如甲醇、乙醇、石油醚、丙酮、乙腈、二氯甲烷或三氯甲烷。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：检测农药的离子迁移谱进样器可以是适用于固体或液体的电磁阀进样器或步进电机进样器；也可以是适用于液体农药直接进样的气相热解析进样器。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：用于农药检测的热解析进样器可以采用连续升温模式或程序升温模式，使样品中的农药按照熔、沸点由低到高的顺序先、后从样品中分离，在离子迁移谱内获得检测信号。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：可用离子迁移谱检测的待检的农药为：三氟氯氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、甲氰菊酯、除虫脲、杀螟硫磷、倍硫磷、克螨特、三氟氯氰菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、百菌清、甲氰菊酯、艾氏剂、氟氰戊菊酯、水胺硫磷、除虫脲、杀螟松、马拉硫磷、杀扑磷、杀螟硫磷、二嗪磷、咪酰胺、磷胺、甲胺磷、甲拌磷、克百威、涕灭威、对硫磷、毒死蜱、水胺硫磷、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯、氰戊菊酯、氯吡脲、伊维菌素或啶虫眯、乐果、敌百虫、甲萘威、抗蚜威、克百威、西维因、残杀威、杀螟丹。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：取样薄片为专用采样纸、四氟片、金属片或聚四氟乙烯耐高温采样布。