粮食中有机磷农药残留成因及检测技术论文_张永春,孙灿,张阳,李兴业,王洛高

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摘要:在粮油检测中,农药残留威胁人体健康,农药残留成因以及相关分析成为人们关注的焦点。本文对粮食中有机磷农药残留原因进行分析,总结了粮食中有机磷农药残留的检测技术。希望为今后粮食中有机磷农药残留检测的研究提供帮助。

关键词:粮食;有机磷;农药残留;检测技术

一、有机磷类农药残留的危害

有机磷类农药通常是磷酸酯类化合或硫代磷酸酯类化合物,前者大多为油状,也有部分为结晶固体,后者大多为白色晶状粉末。常见的有机磷类农药有氧化乐果、敌百虫、磷胺等,虽然这些农药产品对防治病虫害起到了重要作用,但也会对生态环境造成一些不利影响。与此同时,长期在农业生产中大量使用此类农药,农产品中将不可避免地含有大量农药残留,进而对人体健康造成很大危害。根据国家相关标准,有机磷类农药在农产品中的残留量不得超过 0.2 mg•kg -1,但根据近年来的农产品检测结果,有机磷农药残留超标情况较为普遍,亟需引起社会的广泛关注

二、粮食中有机磷农药残留的原因

粮食中有机磷农药残留的原因可分为 4 类,①通过直接喷洒施用于粮食作物,缺乏正确农药基本知识的农户,认为除害防治效果不佳时就要加大药量,结果使害虫产生抗药性,抗药性得到增强的害虫继续危害粮食时,就施用更大的药量,如此恶性循环导致粮食中农药残留大大增加。②由于土壤被污染而导致粮食中农药残留超标,这是由于散落在土壤中的农药难降解或其代谢产物毒性更强,更易被吸附。③易溶于水的水体性残留农药通过水体交换污染地表水和地下水,进而污染田间粮食。④大气中农药污染。等对农药通过空气运输的特征进行研究,发现农药雾滴接近 0.45 mm 时,空气中飘移的比例可达到 30%。

三、粮食中有机磷检测技术

1.色谱检法

①气相色谱(GC)与气质联用(GC- MS)法气相色谱检测法历经 70 多年的发展,检测范围广、仪器价格适中,使用最为普遍[15]。在日常使用中操作简便,适合农残入门学者,在检测一般农药残留中优势明显。但也存在局限,它在定性或鉴定化合物结构方面有短板,对热稳定性差的物质检测难度大。气质联用法(GC-MS)的发展得益于当前计算机软件技术和电子技术的快速发展。气质联用是检测多种农药残留的理想方法[16]。更多学者利用不同前处理过程结合气质联用法检测多种有机磷农药残留,检出限较国标方法大大降低。气质联用法能检测几乎全部常用化合物,但是缺点是对检测人员的专业素质要求较高,仪器与配件价格也较高。②液相色谱(LC)及液质联用(LC-MS)液相色谱(LC)的出现补缺了气相色谱的短板,在检测热稳定性差、极性强的农残方面有突出表现[19]。然而液相色谱受配置的检测器的影响,检测范围和种类均有限,另一方面是来自有些检测过程需要进行柱前或柱后衍生,准备工作复杂、检测时间较长、产生废液较多。液质联用(LC-MS)法优点众多,它与气质联用法都是将来农残检测必备的高效检测技术。叶瑞洪[20]等利用液质联用法检测果蔬、牛奶等多种基质中有机磷含量,种类多达 61种,且在检测范围、灵敏程度等性能方面都很优秀。液质联用优点众多,但也存在不足,检测仪器的价格高昂、对检测人员专业素质要求较高,影响着其使用的普及性。

2.光谱法

光谱法的原理是根据物质的光谱特征进行物质的分析。有机磷类农药中的某些官能团或水解、还原后产物与特殊显色剂发生酯化、络合等化学反应,产生特定波长,可应用光谱法进行定性或定量分析。用于有机磷类农药的光谱法主要包括红外分光谱法、荧光光谱法和紫外光谱法、拉曼光谱法。光谱技术具有样品前处理简单、操作方便、非破坏、高效率、分析速度快等特点,结合各种新兴技术,成为一项有机磷类农药残留快速、准确、无损分析检测技术。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆盖轲等建立了一种运用荧光光谱法分析检测辛硫磷的方法,在 pH 6.86 的混合磷酸盐缓冲溶液中,过氧化氢可氧化罗丹明 B,辛硫磷对过氧化氢 - 罗丹明 B 体系具有荧光猝灭作用,检测线性范围 0.074~2.22 mg/L,方法的检出限为 0.053mg/L。Liu 等用表面增强拉曼光谱法(SERS)检测从水果样品中提取的百万分之一水平的农药谷硫磷,检测限为 6.66mg/kg,对浓度等于或大于检测限的样品,回收率 78% ~124%,SERS 与新型 SERS 活性纳米底物结合,是一种快速、灵敏、可靠的方法,用于检测和表征食品中的化学污染物。

3.酶抑制技术

酶抑制技术早在 20 世纪 50 年代时就已用于有机磷类农药检测,其优点是检测效率高、操作方法简单,在大量样品筛选及现场检测中的应用较多。酶抑制技术的基本原理如下:酯酶在一定条件下可以水解催化羧酸酯类有机物,但在有机磷类农药存在的情况下,酯酶的活性受到抑制,无法正常发挥催化作用,并且这一抑制效应与农药浓度成正比,通过检测反应的受抑制程度,能够大致推测出有机磷类农药的残留量。酶抑制技术的检测效果与酶的种类有很大关系,目前在有机磷类农药残留检测中用得比较多的是丁酰胆碱酯酶、乙酰胆碱酯酶等,对甲胺磷、喹硫磷、敌百虫、二溴磷与甲基毒死蜱等农药的检测效果较好

4.免疫分析法(IA)。

免疫分析(IA)具有特异性强、灵敏度高(检测限可达 1 μg~1 pg)、方便快捷、分析容量大、分析成本低、安全可靠等优点,成为有机磷类农药残留快速检测的一项技术。IA 是基于抗原、抗体的特异性识别与结合反应的专一性。由于此技术的特异性和专一性,一般不需要昂贵的仪器,简化了样品前处理过程,但是抗体制备难度较大,多用于单一种有机磷类农药残留检测。目前最为成熟的技术是酶联免疫吸附测定(ELISA),可用于分析蔬菜、水果等基质较为复杂的样品

5.生物传感技术生物传感技术利用的是抗体、抗原、酶等生物敏感元件与特定化学物质之间的特异性生物化学反应,其通过特定转换装置,得到该反应的物理、化学信号,进而达到对某物质成分的定性、定量检测的目的。较之其他检测技术,生物传感技术对仪器没有过高的要求,且操作过程简单、检测效率高、消耗样品量少,但其缺点是回收率不高、可重现性不理想,因此只适用于对检测精度要求不高的半定量检测。此外,生物传感技术用于有机磷类农药检测时,普遍存在生物材料固定化易失活的问题

结 语

为了保障粮食安全,提升有机磷农药残留检测结果的有效性,应当以农药检测方案的构建为重点,将色谱分析、光谱分析和快速检测技术相结合,为粮食中有机磷农药残留检测质量的提升提供技术支持。因此,粮食检验人员应根据不同粮食特点,综合运用检测技术

参考文献:

[1]天津市职业病防治院.有机磷农药中毒的防治[M].北京:化学工业出版社,1978.

[2]金泥沙,金伟.有机磷类农药残留分析检测技术研究进展[J].中国环境管理干部学院学报,2011,21(4):62-65.

[3]卫生部食品卫生监督检验所.食品中有机磷农药残留量的测定:GB/T5009.20—2003[S].北京:中国标准出版社,2004.

[4]纪淑娟,赵丽丽.快速检测果菜类蔬菜有机磷农药残留结果分析[J].沈阳农业大学学报,2002,33(1):14-16.

[5]王升吉,杨崇良,尚佑芬,等.免疫分析法在农药残留检测中的应用及前景[J].山东农业科学,2005(4):72-75.

[6]唐红枫,生秀梅,陈文明,等.酶抑制技术在蔬菜中农药残留快速检测中的应用[J].华中师范大学研究生学报,2004,11(2):125-129.

论文作者:张永春,孙灿,张阳,李兴业,王洛高

论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期

论文发表时间:2019/12/18

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