一種快速、靈敏的檢測果蔬表面農藥殘留的方法
【專利摘要】本發明公開了一種快速、靈敏的檢測果蔬表面農藥殘留的方法，以離子遷移譜技術為基本檢測技術，采用正、負離子模式，建立了離子遷移譜檢測農藥殘留的快速定性、半定量分析方法。將含有不同農藥樣品的采樣薄片，烘干溶劑送入到離子遷移譜熱解析進樣器內進行檢測分析獲得檢測信號，通過樣品峰遷移時間和信號強度進行定性和半定量分析。農藥標準品測量檢測限可以達到1ng以下。本測量方法簡便、快速、高效、可靠性好，可廣泛用于食品安全領域果蔬表面農藥殘留分析。
【專利說明】一種快速、靈敏的檢測果蔬表面農藥殘留的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及果蔬表面幾十種農藥殘留的檢測方法，具體地說是一種新的快速、靈敏檢測果蔬表面農藥殘留的儀器及方法。該方法以離子遷移譜技術為基礎，利用離子遷移譜作為分析手段，農藥的檢測限可以達到Ing以下。本測量方法簡便、快速、高效、可靠性好。該方法分析速度快，試驗操作簡單，無需特殊的專業背景人員操作。
【背景技術】
[0002]隨著栽培技術的不斷進步，蔬菜的生長期已越來越短，而隨著環境污染的加劇，蔬菜的病蟲害也越來越重，絕大部分蔬菜需要連續多次放藥后才能成熟上市。農藥污染較重的有葉類蔬菜，其中韭菜、油菜受到的污染比例最大。
[0003]目前在蔬菜生產中使用的農藥主要有以下幾種:
[0004]一是有機磷農藥；
[0005]該農藥是廣譜殺蟲劑，應用廣泛，主要有樂果、敵百蟲、敵敵畏、內吸磷、對硫磷、馬拉硫磷等60余種。有機磷不穩定，揮發性強，在自然環境容易分解，進入生物體內易被酶分解，故不污染環境，在食物中殘留時間也短，因此慢性中毒少，急性中毒多。有機磷是神經毒物，人們吃了施用有機磷農藥的果蔬或茶葉、薯類、谷物等，可能發生肌肉震顫、痙攣、血壓升高、心跳加快等癥狀,甚至昏迷死亡。
[0006]二是有機氯農藥。
[0007]該農藥是高殘毒農藥，其中六六六、DDT等我國早已禁用，但至今仍有違規使用的情況，尤其林丹、七O五四、毒殺芬、氯丹等仍繼續使用。有機氯脂溶性強，不易水解和降解，非常穩定，聚集于人體脂肪，在自然和食物中能長期殘留，停用后自然環境要經25?110年才能復原。食物受有機氯污染常是從水體中經浮游生物吸食開始，魚蝦吃浮游生物，最終進入水鳥、人體，其富集可提高到800萬倍。有機氯農藥可致急性或慢性中毒。急性中毒引發中毒者中樞神經癥狀。因其積蓄在人體脂肪，故急性中毒性低、癥狀輕，一般為乏力、惡心、眩暈、失眠；慢性中毒可造成人的肝、腎和神經系統損傷，DDT還有致癌性。
[0008]三是氨基甲酸酯類農藥。
[0009]該類農藥是應用很廣的新型殺蟲劑與除草劑，如抗蚜威、克百威、西維因、殘殺威、殺螟丹等，其毒性跟有機磷相似，但毒性較輕，恢復也快。食用了殘留這類農藥較多的果蔬及谷、薯、茶等，中毒者會產生和有機磷中毒大致相同的癥狀，但因其毒性較輕，一般幾小時就能自行恢復。
[0010]四是擬除蟲菊酯類農藥。
[0011]擬除蟲菊酯類農藥主要有氯氰菊脂(滅百可)、溴氰菊脂(敵殺死)、殺滅菌脂(速滅殺丁)等，對人類低毒，但有蓄積性，中毒表現癥狀為神經系統癥狀和皮膚刺激癥狀。
[0012]目前農藥檢測方法有:
[0013](I)農藥殘毒速測法，只限于檢測蔬菜和水果中的有機磷和氨基甲酸酯類農藥殘毒，是依據有機磷和氨基甲酸酯類農藥抑制生物體內乙酰膽堿酯酶的活性來檢測上述兩類農藥殘毒的原理。(2)酶聯免疫法和色譜快速檢測法，是以抗原與抗體的特異性、可逆性結合反映為基礎的農藥殘留檢測方法，主要檢測方式是采用試劑盒。酶聯免疫法具有專一性強、靈敏度高、快速、操作簡單等優點。由于受到農藥種類繁多，抗體制備難度大(大約50種左右)、在不能肯定樣本中存在農藥殘留種類時檢測有一定的盲目性以及抗體依賴國外進口等影響，酶聯免疫法的應用范圍受到較大的限制。擬除蟲菊酯類農藥速測技術是一類合成殺蟲劑，主要應用在農業上，還被廣泛應用于家用殺蟲劑。
[0014]離子遷移譜(1n Mobility Spectrometry, IMS)技術20世紀70年代出現的一種分離檢測技術，與傳統的質譜、色譜儀器相比，具有結構簡單，靈敏度高，分析速度快，結果可靠的特點。能夠在大氣環境中對微量物質進行檢測，適于現場使用。目前我們研究的IMS已經廣泛應用在化學戰劑、毒品、爆炸物探測、環境監測、有毒氣體監測、火災監測、水污染監測和食品檢測等領域。離子遷移譜主要由離子化室、離子門、漂移區和檢測器組成。樣品氣體在離子化室電離產生分子、離子。離子在電場的驅使下通過周期性開啟的離子門進入漂移區。在與逆流的中性漂移氣體分子不斷碰撞的過程中，由于這些離子在電場中各自遷移速率不同，使得不同的離子得到分離，先后到達收集極被檢測。因此通過遷移時間就可確定分析目標物質的存在，而應用峰面積或峰高可確定相應物質的濃度。
【發明內容】
[0015]本發明的目的是提供一種檢測果蔬表面各種農藥殘留的儀器及新方法。本發明采用的技術方案為:
[0016]一種快速、靈敏的檢測果蔬表面農藥殘留的方法，
[0017]I)以0.5-100ppm待檢的農藥標準樣品溶液進入離子遷移譜進行分析檢測；不同農藥化合物的遷移率常數有差異，在漂移區移動的速度不同，它們到達檢測器的時間不同；測量不同農藥化合物的離子到達檢測器的時間和峰強度，并且記錄其含量對應峰的信號強度；
[0018]2)于不含農藥的果蔬表面用取樣薄片取樣，取樣面積0.03-10cm2，送入到離子遷移譜進行分析，獲得遷移時間和對應峰強度的檢測信號；
[0019]3)用取樣薄片到待測的果蔬樣品表面取樣，取樣面積0.03-10cm2，送入到離子遷移譜進行分析，獲得遷移時間和對應峰強度的檢測信號，將時間的檢測信號與步驟2)獲得檢測信號進行比對，即可定性分析出待測的果蔬樣品表面是否含有農藥殘留；將峰強度的檢測信號與步驟I)獲得檢測信號進行比對，即半定量分析出待測的果蔬樣品表面的農藥殘
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[0020]一種快速、靈敏的檢測果蔬表面農藥殘留的方法，
[0021]I)以0.5-100ppm待檢的農藥標準樣品溶液進入離子遷移譜進行分析檢測；不同農藥化合物的遷移率常數有差異，在漂移區移動的速度不同，它們到達檢測器的時間不同；測量不同農藥化合物的離子到達檢測器的遷移時間和對應峰強度，并且其含量對應峰的信號強度；
[0022]2)采用溶劑萃取法獲取對照樣品溶液:將不含農藥的果蔬于溶劑中浸泡，果蔬與溶劑間比例為每克果蔬選用l_5mL萃取溶劑；取1-50 浸泡后的溶劑樣品溶液送入到離子遷移譜進行分析，獲得遷移時間和對應峰強度的檢測信號；[0023]3)采用溶劑萃取法獲取待測樣品溶液:將待測的果蔬于溶劑中浸泡，果蔬與溶劑間比例為每克果蔬選用l_5mL萃取溶劑；取1-50 μ L浸泡后的溶劑樣品溶液送入到離子遷移譜進行分析，獲得遷移時間和對應峰強度的檢測信號，將時間的檢測信號與步驟2)獲得檢測信號進行比對，即可定性分析出待測的果蔬樣品表面是否含有農藥殘留；將峰強度的檢測信號與步驟I)獲得檢測信號進行比對，即半定量分析出待測的果蔬樣品表面的農藥殘
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[0024]離子遷移譜所選用的電離源可以是鎳源、紫外燈電離源或是電暈放電電離源。
[0025]通過改變離子遷移譜高壓源，可以采用正離子模式、負離子模式或正、負切換離子模式試驗，分別檢測不同種類的農藥樣品。
[0026]前處理提取農藥的溶劑為在檢測模式下對分析背景沒有干擾的有機溶劑，如甲
醇、乙醇、石油醚、丙酮、乙腈、二氯甲烷或三氯甲烷。
[0027]檢測農藥的離子遷移譜進樣器可以是適用于固體或液體的電磁閥進樣器或步進電機進樣器；也可以是適用于液體農藥直接進樣的氣相熱解析進樣器。
[0028]用于農藥檢測的熱解析進樣器可以采用連續升溫模式或程序升溫模式，使樣品中的農藥按照熔、沸點由低到高的順序先、后從樣品中分離，在離子遷移譜內獲得檢測信號。
[0029]插入進樣器中的取樣薄片為專用采樣紙、四氟片、金屬片或聚四氟乙烯耐高溫采樣布。
[0030]可用離子遷移譜檢測的待檢的農藥為: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、除蟲脲、殺螟硫磷、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、艾氏劑、氟氰戊菊酯、水胺硫磷、除蟲脲、殺螟松、馬拉硫磷、殺撲磷、殺螟硫磷、二嗪磷、咪酰胺、磷胺、甲胺磷、甲拌磷、克百威、涕滅威、對硫磷、毒死蜱、水胺硫磷、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯、氰戊菊酯、氯吡脲、伊維菌素或啶蟲瞇、樂果、敵百蟲、甲萘威、抗蚜威、克百威、西維因、殘殺威、殺螟丹。
[0031]按照實際使用需要，離子遷移譜強大的數據處理軟件可以按照國家農藥使用標準根據不同的農藥濃度，在一定質量范圍內建立檢出限報警庫，對待測農藥進行檢測報警。
[0032]目前，食品安全問題已然成為中國人心中揮之不去的夢魘。這種檢測設備的成功開發必將用于彌補我國食品安全檢測方面的落后和差距。
[0033]本發明的優點如下:
[0034]1.與傳統的氣相色譜、質譜方法相比，將離子遷移譜作為分析農藥樣品的手段具有以下優點:整個儀器總量小于15kg，攜帶方便，儀器可以獨立運行，能夠現場使用；測量速度快，每分鐘可以測試6個樣品；儀器的運行費用很低，消耗品很少；儀器的性價比高，分析速度比GC-MS等快10倍以上。
[0035]2.本測量方法簡便、快速、可靠性好，無需專業背景人員操作。可以不做特殊復雜的樣品前處理，檢測限可以達到Ing以下，非常適合農場、大型超市、居民家中現場使用。
[0036]3.基于實際使用需要，離子遷移譜強大的數據處理軟件可以按照國家農藥使用標準根據不同的農藥濃度，在一定質量范圍內建立檢出限報警庫，對待測農藥進行檢測報警。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1為檢測果蔬表面農藥殘留的離子遷移譜裝置結構原理示意圖；[0038]離子遷移譜儀采用傳統的均勻場遷移譜，此儀器主要包括以下幾個部分:進樣裝置、電離源、反應區、離子門、遷移管、尾吹氣和信號接收與檢測系統。進樣裝置可以是適用于固體或液體的電磁閥進樣器或步進電機進樣器；也可以是適用于液體農藥直接進樣的氣相熱解析進樣器。電磁閥進樣器或步進電機進樣器主要由熱解析器、進樣薄片和載氣輸送管路組成，其中熱解析器則主要由進樣口、加熱棒和溫度控制器組成。
[0039]圖中，I為電離區，2為遷移區，3為熱解析進樣器，4為載氣管路，5為離子源，6為出氣口，7為離子門，8為遷移環，9為柵網，10為漂氣管路，11為檢測器。
[0040]圖2為負離子模式下離子遷移譜的試劑離子峰的離子遷移譜圖(RIP)；
[0041]圖3為負離子模式下離子遷移譜檢測IOOng百菌清農藥的離子遷移譜圖；
[0042]圖4為負離子模式下離子遷移譜檢測蘋果表面背景信號的離子遷移譜圖；
[0043]圖5為負離子模式下離子遷移譜檢測蘋果表面涂有百菌清農藥的離子遷移譜圖；
[0044]圖6為負離子模式下離子遷移譜檢測梨表面背景信號的離子遷移譜圖；
[0045]圖7為負離子模式下離子遷移譜檢測梨表面涂有百菌清農藥的離子遷移譜圖；
【具體實施方式】
[0046]所述離子遷移譜儀:以電離源為放射性63Ni源；所述的離子遷移譜儀主要包括進樣裝置、電離源、反應區、離子門、遷移區、信號接收與檢測系統和氣路干燥系統；進樣裝置是電磁閥進樣器；電磁閥進樣器主要由熱解析器、進樣薄片和載氣輸送管路組成，其中熱解析器則主要由進樣口、加熱棒和溫度控制器組成。載氣輸送管路由四氟管、金屬管和流量計組成，
[0047]農藥的取樣方法可以是取樣薄片直接擦拭法或是采用溶劑萃取法。前處理提取農藥的溶劑為在檢測模式下對分析背景沒有干擾的有機溶劑，如甲醇、乙醇、石油醚、丙酮、乙腈、二氯甲烷或三氯甲烷。不同濃度的農藥藥品配制要依據國家標準，例如百菌清對水果的最大殘留量為lmg/kg。
[0048]圖2-7給出一些實驗譜圖對本發明給與說明。這些譜圖的實驗條件均為:實驗時遷移管溫度保持在100°C，進樣器溫度180°C，載氣(空氣)、漂氣(空氣)氣流各為400-600mL/min0
[0049]實施例1
[0050]用微量進樣器取1-50 U L，0.5-100ppm百菌清農藥樣品溶液。以離子遷移譜儀為檢測儀器，取樣薄片(含IOOng百菌清樣品)在加熱器(50°C)蒸除溶劑后，載氣攜帶農藥樣品、進入離子遷移譜檢測儀進行分析檢測；樣品在電離區被電離成正、負離子，通過周期性開啟的離子門，進入由均勻電場構成的漂移區，在漂移區得到分離與檢測。不同化合物的遷移率常數有差異，在漂移區移動的速度不同，它們到達檢測器的時間不同。測量離子到達探測器的時間和峰強度，就可以確認化合物種類，并且根據峰的信號強度測量其含量。
[0051]負離子模式獲得檢測信號，實驗使用的離子遷移譜檢測儀在試驗操作條件下，空氣試劑離子峰出現在約6.5ms (如圖2)，百菌清農藥樣品信號峰出峰時間約在9.3ms (如圖3)。
[0052]用取樣薄片輕擦不含百菌清農藥的蘋果表面(三次)(精確計算取樣面積大小，取樣面積3cm2)，獲得如圖4所示的檢測信號。在約9.3ms附近有約40mv的信號。但蘋果表面涂有IOOppm的百菌清農藥，然后用取樣薄片到果蔬表面取樣(精確計算取樣面積大小，取樣面積3cm2),檢測信號已經超過350mv (如圖5)。如果取樣量檢出信號超過40mv就可以被檢出。
[0053]實施例2
[0054]用取樣薄片輕擦不含百菌清農藥的梨表面(三次)(精確計算取樣面積大小，取樣面積3cm2)，獲得如圖6所示的檢測信號。在約9.3ms附近有約15mv的信號。在梨表面涂有IOOppm的百菌清農藥，然后用取樣薄片到梨表面取樣(精確計算取樣面積大小，取樣面積3cm2),檢測信號約80mv (如圖7)。如果取樣量檢出信號超過15mv就可以被檢出。
[0055]實施例3
[0056]農藥檢測探測限的實驗，實驗檢測Ing百菌清農藥標準。實驗條件下，能夠得到20-50mv之間的信號，按照3倍的信噪比計算檢測限至少應為lng。
【權利要求】
1.一種快速、靈敏的檢測果蔬表面農藥殘留的方法， 1)以0.5-100ppm待檢的農藥標準樣品溶液進入離子遷移譜進行分析檢測；不同農藥化合物的遷移率常數有差異，在漂移區移動的速度不同，它們到達檢測器的時間不同；測量不同農藥化合物的離子到達檢測器的時間和峰強度，并且記錄其含量對應峰的信號強度； 2)于不含農藥的果蔬表面用取樣薄片取樣，取樣面積0.03-10cm2,送入到離子遷移譜進行分析，獲得遷移時間和對應峰強度的檢測信號； 3)用取樣薄片到待測的果蔬樣品表面取樣，取樣面積0.03-10cm2，送入到離子遷移譜進行分析，獲得遷移時間和對應峰強度的檢測信號，將時間的檢測信號與步驟2)獲得檢測信號進行比對，即可定性分析出待測的果蔬樣品表面是否含有農藥殘留；將峰強度的檢測信號與步驟I)獲得檢測信號進行比對，即半定量分析出待測的果蔬樣品表面的農藥殘留。
2.一種快速、靈敏的檢測果蔬表面農藥殘留的方法， 1)以0.5-100ppm待檢的農藥標準樣品溶液進入離子遷移譜進行分析檢測；不同農藥化合物的遷移率常數有差異，在漂移區移動的速度不同，它們到達檢測器的時間不同；測量不同農藥化合物的離子到達檢測器的遷移時間和對應峰強度，并且其含量對應峰的信號強度； 2)采用溶劑萃取法獲取對照樣品溶液:將不含農藥的果蔬于溶劑中浸泡，果蔬與溶劑間比例為每克果蔬選用l_5mL萃取溶劑；取1-50 浸泡后的溶劑樣品溶液送入到離子遷移譜進行分析，獲得遷移時間和對應峰強度的檢測信號； 3)采用溶劑萃取法獲取待測樣品溶液:將待測的果蔬于溶劑中浸泡，果蔬與溶劑間比例為每克果蔬選用l_5mL萃取溶劑；取1-50 UL浸泡后的溶劑樣品溶液送入到離子遷移譜進行分析，獲得遷移時間和對應峰強度的檢測信號，將時間的檢測信號與步驟2)獲得檢測信號進行比對，即可定性分析出待測的果蔬樣品表面是否含有農藥殘留；將峰強度的檢測信號與步驟I)獲得檢測信號進行比對，即半定量分析出待測的果蔬樣品表面的農藥殘留。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于:通過改變離子遷移譜高壓源，可以采用正離子模式、負離子模式或正、負切換離子模式試驗，分別檢測不同種類的農藥樣品。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于:離子遷移譜所選用的電離源可以是鎳源、紫外燈電離源或是電暈放電電離源。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于:前處理提取農藥的溶劑為在檢測模式下對分析背景沒有干擾的有機溶劑，如甲醇、乙醇、石油醚、丙酮、乙腈、二氯甲烷或三氯甲烷。
6.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于:檢測農藥的離子遷移譜進樣器可以是適用于固體或液體的電磁閥進樣器或步進電機進樣器；也可以是適用于液體農藥直接進樣的氣相熱解析進樣器。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于:用于農藥檢測的熱解析進樣器可以采用連續升溫模式或程序升溫模式，使樣品中的農藥按照熔、沸點由低到高的順序先、后從樣品中分離，在離子遷移譜內獲得檢測信號。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:可用離子遷移譜檢測的待檢的農藥為: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、除蟲脲、殺螟硫磷、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、艾氏劑、氟氰戊菊酯、水胺硫磷、除蟲脲、殺螟松、馬拉硫磷、殺撲磷、殺螟硫磷、二嗪磷、咪酰胺、磷胺、甲胺磷、甲拌磷、克百威、涕滅威、對硫磷、毒死蜱、水胺硫磷、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯、氰戊菊酯、氯吡脲、伊維菌素或啶蟲瞇、樂果、敵百蟲、甲萘威、抗蚜威、克百威、西維因、殘殺威、殺峽丹。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:取樣薄片為專用采樣紙、四氟片、金屬片或聚四氟乙烯耐高溫采樣 布。
【文檔編號】G01N27/62GK103675081SQ201210338528
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月13日 優先權日:2012年9月13日
【發明者】王新, 李京華, 侯可勇, 王衛國, 李楊, 李海洋 申請人:中國科學院大連化學物理研究所