食品工程专业的农药残留分析实验
摘要： 将现代分析技术与食品专业的食品分析与检验、食品质量与安全等课程相结合，开发大型分析测试仪器用于农药残留分析的食品专业实验，并介绍了饮用水、果酒、果蔬等食品中农药残留的GC-MS检测实验内容与方法。
Abstract: Combining modern analytical technology with food analysis and safety verification, food quality and security, pesticide residues analysis by Large-Scale Instruments for specialized experiment of food science and engineering was developed, content and method of GC-MS analysis experiment for drinking water, fruit wine, fruits and vegetables were introduced.
关键词： 食品工程专业实验；农药残留；GC-MS分析
Key words: specialized experiment of food science and engineering；pesticide residues；GC-MS analysis
中图分类号：TS2 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）09-0311-02
0引言
农药是当前农业生产中用于防治病、虫、杂草等对农作物危害不可缺少的化学物质，农药的发明、生产和使用大大提高了农作物的产量，促进了农业生产的发展。但由于农药的过量使用，农产品的农药残留对人类健康造成的危害也日益严重，控制食品中农药残留量的关键环节之一就是对食品中农药残留量进行及时和准确的分析[1]。
食品科学与工程专业是培养具有化学、生物学、食品工程和食品技术知识，能在食品领域内从事食品生产技术管理、品质控制、产品开发、科学研究、工程设计等方面工作的食品科学与工程学科的高级工程技术人才。因此，学习掌握大型分析测试仪器在食品分析与检测中的应用，应是食品专业的重要实践教学环节。
本文探讨利用GC-MS联用方法进行食品中农药残留分析的实验技术，与食品专业的食品分析与检验、食品质量与安全等课程相结合，为大型分析测试仪器在食品专业课程中的应用提供依据。
1样品前处理
农药残留检测往往需要提取净化以减少其基质组分数量，使得检测能够容易进行。样品的提取和净化是预处理部分，是农药残留分析中的关键环节，其提取和净化效果直接影响到仪器检测结果。目前使用较多的前处理技术主要有：
1.1 均质和振荡提取技术均质和振荡提取法的原理是使样品与提取溶剂充分接触以达到较好的提取效果，一般提取样品时需要加入硫酸钠或氯化钠等无机盐起到基质分散和盐析的作用。均质和振荡提取的优点是设备简单、成本低、提取效果好，无需在高温高压下进行，适用于在高温高压下易降解的农药残留提取。均质和振荡提取对固体样品如蔬菜、茶叶、中草药[2]、肉类等样品提取效果较好。
1.2 固相萃取技术（SPE）SPE技术是七十年代发展起来的，其原理是将分析的目标化合物吸附在固体吸附剂上，然后用洗脱溶剂洗脱使目标化合物解吸附，从而起到分离杂质和富集目标化合物的效果。固相萃取的优点是操作简单，效率高，有机溶用量少，毒性小，适用于简单样品的处理。目前，SPE技术已广泛应用于农药残留样品净化[3-5]。
1.3 固相微萃取技术（SPME）固相微萃取技术（SPME）是利用分析组分在样品基质与提取剂之间的分配平衡，用很少量溶剂进行提取的一种新方法，SPME实际上是一个注射器，它可人工操作，也可与自动进样器配合使用。该技术集采样、萃取、浓缩、进样于一体，灵敏度高、成本低、所需样品量少，重现性及线性好，操作简单、方便快捷。它通过吸附-脱吸附技术，富集样品中的挥发性和半挥发性成分，克服了一些传统样品处理技术的缺点[6]，食品分析中已有很广泛的应用，如酒、果汁、蔬菜、肉、蛋等[7-13]。
1.4 基质固相分散萃取技术（MSPD）基质固相分散萃取技术（MSPD）是当前应用最广的分析技术之一，其基本操作是将水果蔬菜样直接与适量的固体基质（硅胶、Florisil、C18、C8等）研磨，混匀制成半固态，装柱，选择合适的溶剂淋洗[14]，使得提取、净化一步完成，节省溶剂和前处理时间，且避免了样品的损失[15]。
1.5 超声波萃取技术超声波萃取是利用超声时在溶剂和样品之间产生声波空化作用，导致溶液内气泡的形成、增长和爆破压缩，从而使固体样品分散，增大样品与萃取溶剂之间的接触面积，提高目标物从固相转移到液相的传质速率。超声萃取不需高温高压，安全性好，对于热不稳定的化合物几乎无影响，净化简单。
1.6 超临界流体萃取技术（SFE）SFE是利用超临界流体具有较高的密度、较低的粘度、较高的扩散系数以及较强的溶解性等突出特性，以超临界流体作为流动相的分离技术，最常用的超临界流体为CO2。SFE不使用有机溶剂，无污染，在粮谷、茶叶、水果、蔬菜等食品农药残留检测前处理中有广泛的研究[16-18]。
2饮用水中农药残留的GC-MS检测实验[19]
2.1 材料与试剂
2 1.1 材料桶装纯净水
2.1.2 试剂有机磷农药、有机氯农药、氨基甲酸酯类、除虫菊酯类等农药标准品，氯化钠（AR），二氯甲烷（色谱纯），甲醇（色谱纯），丙酮（色谱纯），苯（色谱纯）。
2.2 色谱、质谱分析条件DB－1701P弹性石英毛细柱（30m×0.25mm×0.25μm，14%氰丙基－苯基－甲基聚硅氧烷）；柱温：程序升温，起始温度50℃，保留2min，以20℃/min升至150℃，以3℃/min升至235℃，以30℃/min升至280℃，保持12min；载气：He，流量1.2mL/min，线速度40cm/sec；进样口温度280℃，脉冲进样，不分流。
MSD检测器：接口温度280℃；四极杆温度150℃；离子源温度230℃，70eV。
2.3 实验方法量取200mL水样于500mL分液漏斗中，加氯化钠1g，用10mL、7mL、7mL二氯甲烷连续萃取三次，并用二氯甲烷将萃取所得有机相准确定容至20mL比色管中，混匀。按上述色谱－质谱工作条件稳定好仪器，调谐合格后进样分析。采用SCAN监测模式，检测结果经HPPEST．L库检索确证。
3果酒中农药残留的GC-MS检测实验[20]
3.1 材料与试剂①材料：葡萄酒。②试剂：二氯甲烷、丙酮、正己烷、无水硫酸钠、乙酸乙酯、二氯甲烷（均为分析纯）；硅藻土；甲霜灵标准品（纯度≥99.9%）。
3.2 色谱、质谱分析条件①气相色谱条件。DB-5MS毛细管柱30m×0.25mm×0.25μm；进样口温度：250℃（恒温）；柱温程序：初温80℃，保持1.5min，后以40℃/min升至240℃，保持5min。载气：高纯氦气(99.999%)；流速1.0 mL/min，不分流进样，进样量1μL，外表法定量计算。②质谱条件。离子源温度250℃；电子能量70eV；接口温度280℃；电子倍增电压1445V，检测离子m/z160、192、206、279，定量离子m/z206。
3.3 标准曲线的制作标准溶液配制：称取一定质量的甲霜灵标准品（精确到0.01mg），用二氯甲烷溶解配成浓度为48.5μg/mL的二氯甲烷标准储备液，然后吸取一定量的甲霜灵标准储备液分别配成0.048 5、0.485、0.97、2.245、4.85μg/mL的标准品溶液。
标准曲线的绘制：准确吸取上述各浓度的标准品溶液1.0μL进行GC-MS检测，每个标准品溶液进三次样，以甲霜灵的平均峰面积和浓度的比值绘制标准曲线，并计算标准曲线回归方程。
3.4 实验方法准确称取4mL葡萄酒样品，加入硅藻土载体，充分混匀后将其均匀地装满萃取池。用V（丙酮）：V（正己烷）=1：1混合溶剂提取，萃取温度50℃，压力1200Pa，静态萃取10min，提取结束后用溶剂快速冲洗样品，氮气吹扫收集全部提取溶液，循环萃取2次。有机相先过无水硫酸钠干燥，水相用二氯甲烷提取后有机相也过无水硫酸钠干燥，合并有机相，在旋转蒸发仪上35℃蒸发至近干，再用缓慢空气流吹干后用二氯甲烷定容到1.0mL，样品进行GC-MS分析。
4水果中农药残留的GC-MS检测实验[21-22]
4.1 材料与试剂
4.1.1 材料市售苹果
4.1.2 试剂乙腈（色谱纯），氯化钠（优级纯），无水硫酸钠（分析纯），甲醇（色谱纯），丙酮（色谱纯），乙酸乙酯（色谱纯），三乙醇胺（色谱纯），正己烷（色谱纯），盐酸（优级纯），农药标准品。
氯化钠和无水硫酸钠用前于480℃灼烧4h，贮于干燥器中，冷却后备用。
4.2 色谱、质谱分析条件
4.2.1 气相色谱条件色谱柱：HP-5MS PhenylMethyl Siloxane 30.0m×0.25mm×0.25μm；载气：He（99.999%）；流速：1.0mL/min；进样口温度：250℃；进样方式：脉冲不分流进样，20psi，1.0min；柱温程序：初温70℃，保持2.0min，后以25℃/min升至150℃，以3℃/min升至200℃，以8℃/min升至280℃，保持4.6min；进样量：2μL。
4.2.2 质谱条件离子源：EI（70eV）；离子源温度：230℃；四极杆温度：150℃；接口温度：285℃；EM电压：1518mV（灵敏度+400mV）；采集方式：SIM；溶剂延迟：3.5min；调谐方式：自动调谐。
4.3 实验方法称取25.00g水果样品，加入50.00mL乙腈，在均质器中高速均质2min，在100mL具塞量筒中放入5~7.5gNaCl，放一铺有滤纸的玻璃漏斗，过滤匀浆好的样品，收集约40~50mL滤液，盖上塞子剧烈震荡1min，在室温下静置约10min，让乙腈相和水相分层，准确吸取10mL通过无水硫酸钠脱水的乙腈相溶液，放入50mL烧杯中，80℃水浴蒸汽加热，杯内缓缓通入氮气流吹动，蒸发近干，加入2.0mL正己烷，过Florisil柱，用V（丙酮）：V（正己烷）=3：1的洗脱液洗脱，将15mL离心管收集的洗脱液放在氮吹仪上（水浴温度55℃）缓缓蒸发至近干，用己烷准确定容至2.0mL，过0.45μm滤膜，样品进行GC-MS分析。
5结语
充分利用高校分析测试中心的实验平台，将现代分析测试技术与专业课程有机结合，不仅可以使高校大型分析测试仪器得以充分利用，也是相关专业实践课程教学改革的重要途径。现代分析测试技术在食品相关专业实践教学中有着非常广阔的应用，随着该教学模式的教学内容和教学方法的不断丰富和改善，将会有更多更好的与现代分析技术相结合的实验体系得以被开发，为强化食品专业学生实践创新能力的培养提供有力保障。
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