果蔬中常用植物生长调节剂分析方法研究进展

果蔬中常用植物生长调节剂分析方法研究进展

梁志刚

东莞市农产品质量安全监督检测所

摘要:植物生长调节剂是一类具有植物激素活性的人工合成农药,可用于调节果蔬的生长和贮藏。近年来,植物生长调节剂在果蔬生产中的使用越来越多,而产生的安全事件不断增多。果蔬中植物生长调节剂的残留问题已经引起社会的广泛关注,痕量植物生长调节剂残留的分析技术也在不断发展。文中概述了国内外检测果蔬中植物生长调节剂残留的主要分析方法及其优缺点,包括气相色谱(GC)、高效液相色(HPLC)、质谱联用技术、酶联免疫吸附测定(ELISA)、毛细管电泳(CE)及其他分析法,并对其发展趋势进行了展望。

关键词:水果蔬菜;植物生长调节剂;分析方法

一、果蔬中常用的调节剂

调节剂按其功能可分为五类:生长素类、细胞分裂类、赤霉素类、催熟剂类以及生长抑制剂类。当前,在果蔬生产中使用比较多的有:赤霉素、氯吡脲、乙烯利、矮壮素、多效唑等,它们大多属低毒类农药,也有少数微毒或者无毒,然而某些调节剂或其水解产物具有潜在的致癌、致畸或者导致突变作用(例如:丁酰肼的水解产物不对称二甲基肼具有致畸作用)也应得到应有的重视。

二、果蔬中常用调节剂的分析方法

2.1气相色谱(GC)分析法

目前GC技术主要应用于乙烯利的检测,也可用于丁酰肼等调节剂的分析,但需要进行衍生化反应,前面的处理过程较为繁琐。由于大部分的调节剂相对分子质量较大、极性较强、不易气化或者受热易分解,所以,GC技术在调节剂的残留分析中应用不多,虽然衍生化处理后可以采用GC分析某些调节剂,但衍生化过程通常都会耗时费力,不符合实际检测中简单、快速的要求,更不适用于大批量样品的分析。而乙烯利等少数调节剂虽然其特殊性质采用GC分析操作比较简便,但是灵敏度还有待进一步提高。

2.2高效液相色谱(HPLC)分析法

与GC相比,HPLC可用于检测果蔬中大多数调节剂的残留,正常情况下无需衍生化反应,前面处理过程比较简单,可是,在分析基质比较复杂的样品时,其选择性与灵敏度不及GC。Newsome等采用高压离子交换液相色谱法分析了马来酰肼及其β-D-葡糖苷。样品采用甲醇提取,在马铃薯、大头菜、甜菜及胡萝卜中的平均加标回收率为87%。而Kobayashi等改用水提取,建立了测定农产品中马来酰肼残留的HPLC法,方法的回收率为92.6%~104.9%,LOD为0.5μg/g。虽然HPLC分析马来酰肼与美国官方分析化学师协会(AOAC)采用的蒸馏-分光光度法相比更加快速、灵敏、准确,但样品中干扰杂质的分离相对困难。所以潘广文等建立了马铃薯、洋葱、大蒜中马来酰肼的高效离子排斥色谱(HPIEC)法,该方法不但样品处理步骤简单,分析周期短并且不受杂质干扰。固相萃取(SPE)是HPLC分析中最常用的前处理技术:HuJiye等采用酸化乙腈提取、氨基柱净化、丙酮洗脱后以HPLC-UV(紫外检测器)分析了西瓜中氯吡脲的残留;而Kobayashi等改用丙酮提取,ChemElut柱和OasisHLB以及BondElutPSA迷你柱双柱净化后,也用HPLC分析了农产品中氯吡脲的残留;ZhangHua等又以乙酸乙酯提取,ENVI-18柱净化后采用反相高效液相色谱法(RP-HPLC)分析了果蔬中氯吡脲的残留。虽然SPE技术对微量以及痕量目标化合物的提取、分离能力较为强,但其操作比较繁琐、耗时,并且成本较高,不适合大批量样品的快速筛查。所以,胡江涛等以分散固相萃取-高效液相色谱(DSPE-HPLC)快速分析了猕猴桃中氯吡脲残的残留。样品采用N-丙基乙二胺(PSA)净化,和SPE相比不仅大幅度的降低了检测成本,而且有机溶剂用量少、操作简便快速,适合大批量样品的快速处理。

2.3酶联免疫吸附测定(ELISA)技术

ELISA技术是在免疫技术上发展起来的一种新型免疫测定技术,具有灵敏度高、特异性强、快速简便、可准确定性、定量、容易推广普及等优点,如果开发成试剂盒就可以广泛应用于现场样品的测试。Harrison等建立了基于单克隆抗体测定农产品中马来酰肼残留的酶联免疫法,LOD为0.111.3mg/kg,在两周内单克隆抗体可以重复使用,适合烟草、马铃薯以及洋葱中马来酰肼残留的常规分析。Pantaleon等也以ELISA分析了猕猴桃中氯吡脲的残留,并且评价了不同颜色猕猴桃的基质效应。后来,JiangXiaoxue等又采用ELISA测定了农产品中烯唑醇的残留,在对烯唑醇的三唑类杀菌剂类似物进行分析时,除烯效唑外并没有发现明显的交叉反应。而Williams等先用ELISA试剂盒对橘桔样品进行筛选,接着用GC-MS对筛选出样品中的含量进行验证也取得了不错的效果。作为一种快速筛选方法ELISA技术在食品安全检测领域中的应用潜力非常大,但依然存在较多的缺陷:如果不能同时分析多种类型残留组分;对结构类似的化合物有一定程度的交叉反应等,所以还有待进一步改进和完善。

2.4色谱-质谱联用技术

色谱质谱联用技术既可以发挥色谱法的高分离能力,又可以发挥质谱法的高鉴别能力。质谱技术的引入,不但可以依据保留时间进行定性,更重要的是可以通过农药裂解的离子碎片所提供的分子结构信息对定性给予确认,减少了假阳性与假阴性发生的几率。色谱质谱联用技术正在逐步发展成为调节剂残留分析中的主流技术,

目前,主要集中在气质联用(GC-MS)和LC-MSTakenaka建立了检测果蔬中乙烯利残留的SPEGC-MS技术,也分析了日本西部果蔬中乙烯利的残留状况,方法LOD4pg(RSN=3),定量限(LOQ)为11pg(RSN=8),平均回收率为78.6%~109%,相对标准偏差(RSD)为2.65%~6.41%。而Marin等以四丁基醋酸铵(TBA)做为离子对试剂,建立了不需要衍生化直接测定苹果、甜樱桃以及番茄中乙烯利残留的离子对液相色谱串联质谱法,方法的回收率为83%~96%,RSD<9%。由于离子对试剂的加入使分析物具有令人满意的保留时间,因此,可以最大限度的降低离子化抑制作用,并且使LOD低达0.02mg/kg。与GC法相比,虽然质谱联用技术分析乙烯利前处理稍微复杂一点,但LOD更低。色谱质谱联用技术在丁酰肼的残留分析中得到了很好的应用。Liu、Hans等分别采用了GC-MS和离子阱液相色谱串联质谱(LC-MS-MS)分析了苹果中丁酰肼的残留。前者的为LOD0.05mg/kg,平均回收率为92%~104%,但前处理过程中的酯化反应需过夜,耗时较长。而后者不但不需要衍生化,并且由于串联质谱的应用使LOD低达0.008mg/kg。余苹中等也建立了4种水果中丁酰肼残留的液相色谱-电喷雾串联质谱(LC-ESI-MS/MS)法,前处理同样无需衍生化、操作简单,精密度、准确度和灵敏度,都能很好地满足农药残留检测分析的要求。由此可见液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)技术在丁酰肼的残留分析中更具备优势。

2.5毛细管电泳(capillaryelectrophoresis,CE)技术

CE技术是经典电泳技术与现代微柱技术相结合的产物,不仅分离效率高、时间短,而且昂贵和有毒的有机试剂用量少,可以对样品进行在线富集,所以,越来越受到农残检测研究者们的重视。Kubilius等利用固相萃取结合毛细管胶束电动色谱技术分析了土豆和洋葱中的马来酰肼,方法的回收率分别为74%~89%和80%~90%,LOD为2mg/kg。国内张玉芬等也用毛细管胶束电泳法测定了番茄中的环境激素。CE技术在农残检测中虽然有较强的应用潜力,但也存在着重现性差等缺点,所以在实际应用中也不多。

2.6其他技术

其他技术,比如:分子印记技术和薄层色谱等分析手段,也开始应用到调节剂的检测中,但还有待于进一步完善与提高。对于果蔬中常用的植物生长调节剂分析的方法进行了总结。

结束语

我国是世界上使用调节剂数量较多的国家之一,为避免其残留可能对人体产生的健康隐患,打破发达国家和地区针对我国出口果蔬中调节剂残留的贸易技术问题,需要加大对其使用的指导外,分析检测技术的提高也是一项至关重要的任务。由于调节剂品种多、化学结构和性质各异、待测组分复杂,残留水平一般相对较低,需要更有效的前处理技术以及更为灵敏的检测技术。随着科技的进步与现代检测手段的不断进步,果蔬中调节剂的分析方法必将会进一步成熟,其在农药残留分析中的应用必将越来越广泛,也将会逐渐用于日常的农药残留监测。

参考文献:

[1]吴凤琪,靳保辉,陈波,等.水果中8种外源性植物生长调节剂的液相色谱-串联质谱测定[J].中国农学通报,2010,26(15):115-119.

[2]胡江涛,盛毅,方智,等.分散固相萃取-液相色谱法快速检测猕猴桃中的氯吡脲[J].色谱,2007,25(3):441-442.

[3]高洪良,王则含,娄喜山,等.UPLC/MSMS-QuEchERS方法快速分析水果蔬菜基质中的农药多残留组分[EB]2009/091029

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