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大米中多种农药残留的检测方法探析

来源:长春中医药大学 作者:于海潇
发布于:2020-08-26 共17979字
  摘 要
 
  目的:农药残留是衡量食品安全的重要指标,监控大米中农药使用状况,保证人们的身体健康已成为检测工作的重点。随着科学技术的发展,世界各国都大力开展对农药残留检测技术的研究工作。本研究拟建立一个同时快速测定大米中多种农药残留的检测方法,并对吉林省大米的实际样品进行检测,根据检测结果进行相关的人体健康风险评估。这样可以有效地监控大米中的农药残留情况,判断日常食用的大米是否存在安全隐患,对农药市场与食品市场的监管均有指导作用,同时也为农药残留的筛查和控制提供重要的参考依据。
 
  方法:大米样品经粉碎均质后采用0.1%乙酸乙腈浸泡提取,硫酸镁、PSA和C18净化,利用超高效液相色谱串联质谱的多反应监测模式进行测定分析;使用Excel 2019对检测数据进行统计分析,并根据检测结果进行相关的人体健康风险评估。
 
  结果:结果表明134种农药在5~200ng/mL范围内呈线性关系,相关系数(r)均大于0.99,对大米空白样品进行15μg/kg、30μg/kg、75μg/kg 3个不同浓度的添加水平下的回收率测定,测得134种农药的平均回收率为58.7%~121.8%,精密度在4.4%~11.3%之间。
 
  60 份大米样品中有 9 份样品被检出,检出率为 15%,共检出农药残留风险因子 7种,分别为甲基嘧啶磷、三环唑、嘧菌酯、乙草胺、乙酰甲胺磷、啶虫脒、戊唑醇。
 
  甲基嘧啶磷的检出频次最多为 4 次,检出率为 6.7%,三环唑、嘧菌酯和乙草胺各为 2次,检出率均为 3.3%,乙酰甲胺磷、啶虫脒和戊唑醇各为 1 次,检出率均为 1.7%。7种农药的检出水平为 0.00803~0.1435mg/kg,最大检出值为三环唑 0.0835mg/kg,其次是啶虫脒 0.0315mg/kg,均未超过国家标准 GB/T2763-2019 中规定的最大残留限量。
 
  人体健康风险评价结果显示,检出的7种农药中,平均日摄入量均小于ADI值, 甲基嘧啶磷的目标危险系数最高,为0.7303,三环唑次之,为0.6475,复合风险指数为0.4142。7种农药的目标危险系数和复合风险指数均小于1。
 
  结论:1.建立了超高效液相色谱串联质谱法检测大米中多种农药残留的检测方法。
 
  该方法操作简单快速、分析时间短、灵敏度高、精密度好,满足大米中多种农药残留同时快速检测的要求。
 
  2.60份大米样品中,有7种农药被检出,分别为甲基嘧啶磷、三环唑、啶虫脒、乙草胺、乙酰甲胺磷、嘧菌酯和戊唑醇。26个样品采集地点中有7个采集地检出残留,其余采集地点均未检出。
 
  3.从人体健康风险评估的结果看,大米总体安全性好,7 种检出农药不会对食用人群产生显着危害。
 
  关键词:农药残留;QuEChERS;超高效液相色谱串联质谱;大米

  Abstract
 
  Objective:Pesticide residues are important indicators for measuring food safety,monitoring the use of pesticides in rice, and ensuring people's health have become the focusof testing. With the development of science and technology, all countries in the world havevigorously carried out research work on pesticide residue detection technology. This studyintends to establish a detection method for the simultaneous determination of multiplepesticide residues in rice and the actual sample of rice in Jilin Province. Conduct relevanthuman health risk assessment based on the test results. This can effectively monitor thepesticide residues in the rice, determine whether there are hidden safety hazards in the dailyrice consumption, have a guiding role in the supervision of the pesticide market and thefood market, and also provide an important reference for the screening and control ofpesticide residues.
 
  Methods: After crushing and homogenizing, the rice samples were extracted byimmersion in 0.1% acetic acid acetonitrile, purified by magnesium sulfate, PSA and C18,and analyzed by multi-reaction monitoring mode of UPLC-MS/MS; using Excel 2019 forstatistical analysis of the detection data According to the test results, relevant human healthrisk assessments are carried out.
 
  Results:The results show that the 134 pesticides have a linear relationship in the rangeof 5 to 200 ng/mL, and the correlation coefficients (r) are all greater than 0.99. The riceblank samples were added at three different concentrations of 15μg/kg, 30μg/kg, and75μg/kg. The recovery rate of 134 pesticides was measured and the average recovery ratewas 58.7%~121.8%, and the precision was between 4.4%~11.3%.
 
  9 out of 60 rice samples were detected with a detection rate of 15%. A total of 7pesticide residue risk factors were detected, namely methylpyrimidin, tricyclazole,azoxystrobin, acetochlor, acetyl Methamidophos, acetamiprid, tebuconazole. The detectionfrequency of methamidophos is up to 4 times, and the detection rate is 6.7%. Tricyclazole,azoxystrobin, and acetochlor are each 2 times, and the detection rate is 3.3%. Acephate,pyridine Each of acetamiprid and tebuconazole was once, and the detection rate was 1.7%.
 
  The detection level of 7 pesticides is 0.00803~0.1435mg/kg, the maximum detection valueis tricyclazole 0.0835mg/kg, followed by acetamiprid 0.0315mg/kg, none of which exceedsthe national standard GB/T2763-2019 The maximum residue limit.
 
  The results of human health risk assessment showed that the average daily intake of theseven pesticides detected was less than the ADI value, and the target risk factor formethylpyrimidine was the highest, 0.7303, followed by tricyclazole, 0.6475, and thecomposite risk index 0.4142. The target hazard coefficient and compound risk index of the 7pesticides are both less than 1.
 
  Conclusion:1. Established a detection method for ultra-high performance liquidchromatography tandem mass spectrometry to detect various pesticide residues in rice. Themethod is simple and fast in operation, short in analysis time, high in sensitivity and good inprecision, and meets the requirement for simultaneous detection of multiple pesticideresidues in rice.
 
  Seventy pesticides were detected in 60 rice samples, which were methamidophos,tricyclazole, acetamiprid, acetochlor, methamidophos, azoxystrobin, and tebuconazole.
 
  Seven of the 26 sample collection sites detected residues, while the remaining collectionsites were not detected.
 
  3. From the results of human health risk assessment, the overall safety of rice is good,and 7 kinds of detected pesticides will not cause significant harm to the edible population.
 
  Keywords: Pesticide residues; QuEChERS;UPLC-MS/MS; Rice
  
目 录
 
 
  摘 要................................................................................................................................................Ⅲ
 
  ABSTRACT.................................................................................................................................................. Ⅴ
 
  英文缩略语........................................................................................................................................... Ⅶ
 
  引 言..................................................................................................................................................... 8
 
  第一章 文献综述................................................................................................................................10
 
  1.1 我国大米产业的发展现状........................................................................................................ 10
 
  1.2 农药的类别及危害......................................................................................................................10
 
  1.3 国内外农药残留限量标准的现状............................................................................................11
 
  1.3.1 美国...........................................................................................................................................12
 
  1.3.2 日本...........................................................................................................................................12
 
  1.3.3 欧盟........................................................................................................................................... 12
 
  1.3.4 国际食品法典委员会............................................................................................................. 12
 
  1.3.5 我国农药残留限量标准现状................................................................................................13
 
  1.4 国内外对大米中农药残留研究现状....................................................................................... 13
 
  1.4.1 国内对大米中农药残留进行的研究调查.......................................................................... 13
 
  1.4.2 国外对大米中农药残留进行的研究调查.......................................................................... 15
 
  1.5 农药残留前处理技术的发展现状............................................................................................16
 
  1.6 农药残留检测技术的发展现状................................................................................................18
 
  第二章 实验材料与方法...................................................................................................................20
 
  2.1 仪器设备....................................................................................................................................... 20
 
  2.2 化学试剂....................................................................................................................................... 20
 
  2.3 实验材料选择方法......................................................................................................................21
 
  2.3.1 样品采集地的选择..................................................................................................................21
 
  2.3.2 农药种类的选择......................................................................................................................21
 
  2.4 标准溶液的配制.......................................................................................................................... 21
 
  2.5 UPLC-MS/MS 仪器条件............................................................................................................... 21
 
  2.6 样品前处理方法.......................................................................................................................... 22
 
  2.7 回收率及精密度实验..................................................................................................................28
 
  2.8 人体健康风险评估......................................................................................................................28
 
  2.8.1 农药日摄入量.......................................................................................................................... 28
 
  2.8.2 目标危险系数.......................................................................................................................... 28
 
  2.8.3 风险指数...................................................................................................................................29
 
  第三章 结果与分析........................................................................................................................... 30
 
  3.1 样品采集地点选择结果............................................................................................................. 30
 
  3.2 134 种农药保留时间及特征离子选择结果.......................................................................... 30
 
  3.3 标准曲线、线性范围和检出限................................................................................................39
 
  3.4 回收率及精密度.......................................................................................................................... 39
 
  3.5 检测结果....................................................................................................................................... 46
 
  3.5.1 大米中农药检出情况............................................................................................................. 46
 
  3.5.2 各个采集地点农药残留检出情况....................................................................................... 47
 
  3.6 人体健康风险评估结果............................................................................................................. 47
 
  第四章 讨 论....................................................................................................................................49
 
  4.1 实验方法条件的选择................................................................................................................ 49
 
  4.2 大米中农药残留检出状况.........................................................................................................53
 
  4.3 人体健康风险评价......................................................................................................................54
 
  结 论................................................................................................................................................... 55
 
  创新点................................................................................................................................................... 56
 
  参考文献...............................................................................................................................................57
 
  附 录................................................................................................................................................... 60
 
  致 谢................................................................................................................................................... 69
 
  在学期间主要研究成果.....................................................................................................................70
 
  个人简介...............................................................................................................................................71

  引 言。
 
  自古以来,农业就是人类赖以生存和发展的基础,它不仅影响人们的日常生活,同时也为其他行业的发展奠定了基础。但由于我国分散型的生产方式,不合理的使用农药,造成我国农作物中农药残留超标,直接危害到人体健康。随着日益增长的物质文化需求带来了社会的进步和人民生活水平的提高,原有的消费观念在逐渐的改变,人们对食品不仅仅停留在温饱,同时也对安全性提出更高的要求[1]。因此,加强对农药残留的检测工作成为检测工作的重点。
 
  农药是指在农业生产中用于防治病虫害及调节植物生长的化学制剂,按用途可分为杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草剂等。我国是农药生产和消费大国,2018 年我国农药销售和使用量达 89.19 万吨,其中杀虫剂为 31.5 万吨,杀螨剂为 2.71 万吨,杀菌剂为 17.29 万吨,除草剂为 29.73 万吨,植物生长调节剂为 1.38 万吨[2]。农药虽然提高了农作物的产量,但同时也危害着我们的身体健康。残留的农药通过人体的消化系统、呼吸系统和皮肤直接接触三种途径进入人体导致中毒。高效农药导致人体急性中毒会出现头痛、头晕、恶心呕吐等症状,严重出现昏迷抽搐、呼吸困难、吐沫甚至死亡。同时也对土壤、水体等生态环境造成污染。因此对农产品中农药残留进行及时、快速的检测和筛查,是控制农产品中农药残留的关键一步。
 
  世界各国政府根据自身的国情制定相应的农药残留相关法规,这些法规以农药残留的最大残留限量为量化标准。美国以联邦注册和联邦法典的形式发布了限量标准,在 18 世纪初期,美国环保署开始出台了《食品药品法》、《农药监测促进法》等法规。欧盟通过指令或法规等形式公布了残留限量,在 2005 年欧盟出台了关于“植物和动物源性食品和词料中农药最大残留标准”,其中里面包含了 400 多种农药,并且每年都会依据形势的发展而进行不同程度的修订,统一使用 0.01mg/kg 作为标准。日本在 2006 年正式开始实施“肯定列表制度”。肯定列表制度涉及 791 种农用化学品的管理,是当时世界上制定残留限量标准最多,涵盖农药和食品品种最全的管理制度[3]。2016 年,农业部与国家卫计委共同颁布了 GB2763-2016《食品安全国家标准—食品中农药最大残留限量》[4],为 387 种农药制定了最大农药残留限量(MRL)标准,并基本与国际标准接轨。这就对我国农药残留检测技术提出了更高的要求,我国于 2001年开始建立农药残留检测工作,虽然现在可以对全国范围内的农产品进行定期检测和筛查,但与其他国家相比存在农药残留监测工作起步晚,仍处于发展阶段,前处理效果和检出限均不能满足农药残留检测工作的需要[5]。随着温饱问题的解决,人们对食品的质量与安全问题日益关注,随着近年来食品安全事件的频发,也不断向人们敲响了警钟,同时在国际频繁的贸易交往中,农药超标每年都会给国家和人民造成巨大的损失,影响了出口贸易额[6] 。因此研究和开发高效、检测限低的农药残留检测技术已成为监测工作的重点。
 
  农药残留是影响食品安全的重要化学危险因素,受到政府监管部门、消费者的广泛关注。因此,开展农药残留检测技术的研究,可以有效地监控大米中的农药残留量,可以了解农药在大米中的残留状况,获得具体的农药残留发生率,判断日常食用的大米是否存在安全隐患,对农药市场与食品市场的监管均有指导作用。通过比对不同农产品的生产场地,寻找相对安全的大米生产地,对人们购买大米及其制品具有借鉴意义,同时也为农药残留的筛查和控制提供重要的分析手段,为我国农产品中多农药残留的日常检测提供了技术参考。
 
  第一章 文献综述
 
  1.1 我国大米产业的发展现状
 
  全球有近半数的人口以大米为主食,大米蛋白质含有 80%的赖氨酸高的碱溶性谷蛋白,赖氨酸含量高于其他谷物,同时含有 2%的脂肪,以及丰富的 B族维生素等,具有极高的营养价值。我国作为大米生产国之一,主要的产地有长江中下游的湖南、湖北、江苏、江西和安徽以及西南方的四川、云南、重庆和贵州,东北的辽宁、吉林和黑龙江以及广东、广西、福建、浙江和台湾。近年来,随着我国一系列农业政策的实施,广大农民种植水稻的积极性提高,水稻的种植面积和产量持续增长。据数据统计[7],从 1978 年到 2018年我国大米产量由 13693 万吨增加到 21212.9 万吨,增长值为 54.9%,播种面积由 2005 年的 28847 千公顷增长到到 2017 年的 30747 千公顷,增长了 1900千公顷。
 
  随着我国人口的不断增长,大米的消费趋势持续增加,2017 年我国大米消费为 14976 万吨,比 2016 年增长了 33 万吨,其中食用消费量达到了 10888万吨。近年来,我国大米的进口量总体呈现增长趋势,我国每年从越南、泰国等国进口大米,2017 年我国进口大米 399 万吨,进口额为 18.6 亿美元,同比增长了 15.2%,出口稻米 120 万吨,出口额为 5.97 亿美元,同比增长 70.1%。
 
  随着我国供给侧结构性改革的推进,水稻产业结构调整和提档升级将推动我国稻米产业竞争力的提升[8] 。
 
  1.2 农药的类别及危害
 
  农药主要分为有机磷、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类、新烟碱类和三唑类等几大类。有机磷农药是农业病虫害防治中常用的农药,有机磷农药具有应用范围广和高效低毒等特点。我国常用的有机磷有甲拌磷、乙酰甲胺磷、对硫磷等。有机磷类农药随着呼吸道进入人体内,对机体呼吸道正常菌群的数量与种类产生影响,这种毒性气体对人体内酶的活性产生伤害和抑制作用,严重时会刺激到人体的中枢神经,会致畸、致癌、致突变,引起更加长远的危害[9]。
 
  氨基甲酸酯类农药是在有机磷农药的基础上发展起来的农药,一般无特殊气味,在酸性条件下稳定,遇碱性环境易分解。现如今已登记的氨基甲酸酯类农药有 1000 多种,具有毒性较低、高效等优点,使其在农业、林业等方面得到了广泛的应用。常用的氨基甲酸酯类农药有抗蚜威、三羟基克百威、杀线威等。氨基甲酸酯类农药可经皮肤接触、呼吸道和消化道进入人体,分布在肝脏、肾脏等功能性器官中,对胆碱酯酶有抑制作用,引发瞳孔缩小、流涎、呕吐等症状,甚至会造成呼吸抑制,而死亡[10]。
 
  拟除虫菊酯类农药的有效成分是天然菊素,具有适用范围广、高效、低残留等优点,在防治蔬菜、果树害虫等方面取得较好的效果。常用的拟除虫菊酯类农药有高效氯氟氢菊酯、溴氢菊酯、氯氰菊酯等。人类短期内接触大量的拟除虫菊酯类农药,轻者出现头晕、头痛、恶心和呕吐等,重者表现出抽搐、昏迷等症状。
 
  新烟碱类农药是继有机磷类、氨基甲酸酯类和拟除虫菊酯类杀虫剂之后出现的第四大类杀虫剂,主要是通过选择性控制昆虫神经系统烟碱型乙酰胆碱受体,阻昆虫中暑神经系统的正常传导,从而导致害虫出现麻痹进而死亡[11]。新烟碱类农药具有高效、广谱及良好的根系内吸性等优点,但同时具有毒性高、致癌性强,对人体有一定的危害。目前,市场上常用的新烟碱类农药有啶虫脒、吡虫啉和噻虫嗪等。
 
  除了上述这些农药种类外,市场上流通的农药有三唑类、酰胺类和杂环类等。随着农药种类的不断增加,农药的使用也越来越广泛,这也为农药的检测提出了更高的要求。
 
  1.3 国内外农药残留限量标准的现状
 
  当前,世界各国都通常用最大残留限量作为判定食品和农产品质量安全的标准,由于经济和技术等原因,各国间还没有统一的农药残留限量标准,在不同国家和地区的农药的最大残留限量标准中,所规定的农药残留检测项目和最大残留限量指标也各有不同。
 
  1.3.1 美国
 
  美国对农药的管理机构为环保局,负责农药的安全性评估和限量标准的制定。18 世纪初期,美国开始出台了《食品药品法》等一系类农药残留的限量法规,共涉及 380 种农药 11000 项,大部分为全美登记的农药,依据联邦的法律法典制定的限量标准,列出豁免物质或无需限量标准的清单,在美国联邦法规汇编中将化学农药在食品中的残留容许量与残留容许量豁免公布。并规定在含有无残留容许量标准或者残留容许量豁免农药的食品在规定目标作物上按 GAP 使用,共 146 种。
 
  1.3.2 日本
 
  日本的农药限量标准的制定机构为厚生劳动省,在 2005 年 11 月 29 日发布了《食品农药残留肯定列表制度》,该标准于 2006 年开始实施,该标准规定了豁免物质、禁用物质、最大残留限量及“一律标准”[12]。该标准将所有农药都列入到了残留管理中,是目前世界上最苛刻的农产品安全法规。根据日本农兽药残留限量标准数据库显示,《食品农药残留肯定列表制度》中规定了 791 种农用化学品的管理,其中大米有 4 种,有 3 种农药日本规定了最大残留限量,中国没有规定。
 
  1.3.3 欧盟
 
  欧盟农药管理主要机构为欧洲食品安全局,负责农药限量标准的制定,农药管理政策的制定和监督执行。2005 年,欧盟出台了《欧盟农药残留限量新法规》,对于无具体限量标准且不属于豁免物质的农药残留则实施0.01mg/kg。法规于 2008 年开始实施,在 2010 年、2013 年、2014 年多次修订。目前法规已涵盖了动植物源性食品 12 大类,计 538 种农产品及加工产品,其中豁免物质 53 种,包括脂肪酸、植物油及无机物等。
 
  1.3.4 国际食品法典委员会
 
  国际食品法典委员会是世界卫生组织和联合国粮农组织联合建立的国际政府间机构,主要职能是为了推动世界各国政府机构之间食品标准化领域的合作,保护消费者健康,促进国际食品贸易的公平性[13]。其制定的农药最大残留限量标准被认为是国际通行的食品安全标准。该标准中涉及糙米农药最大残留残留限量指标有 14 项,在大米中规定了 9 种农药的最大残留残留限量。
 
  其中有 6 种农药是我国农药限量标准没有规定的。我国在 GB/T2763 中规定了 18 种农药的最大残留限量标准,而国际食品法典委员会中没有规定。由此可见,我国与国际食品法典委员会对农药种类要求差异较大,应将国际食品法典委员会里标准中我国未设置的农药残留指标纳入到国家标准中。
 
  1.3.5 我国农药残留限量标准的现状
 
  我国于 2010 年发布了《食品中农药残留限量国家标准》,里面包含食品中 2293 项的限量标准,322 种农药,基本上满足农业生产和市场监管的需要。
 
  2016 年,农业部与国家卫计委共同颁布了 GB2763-2016《食品安全国家标准—食品中农药最大残留限量》,为 387 种农药制定了最大农药残留限量标准,并基本与国际标准接轨。在 2019 年 8 月 15 日,中华人民共和国国家卫生健康委员会、中华人民共和国农业农村部和国家市场监督管理总局发布了GB2763-2019《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》,新标准规定了食品中 483 种农药 7107 项最大残留限量,保证了我国农产品的品质安全。
 
  1.4 国内外对大米中农药残留研究现状
 
  在水稻生产和管理过程中使用化学农药和生物农药防治病虫害是保障生产的常用措施,目前,我国水稻种植期间主要病害有稻曲病、稻瘟病、纹枯病等,主要虫害有三化螟、纵卷叶螟、稻飞虱和稻苞虫等。农药的使用极大地遏制了病虫害的发生,提高了水稻的产量,但同时也造成了部分农药的残留问题。
 
  1.4.1 国内对大米中农药残留进行的研究调查
 
  顾晓莉[14]采用气相色谱法并依据国标 GB/T5009.19-2008 对吉林省四市抽取的大米、红豆、黄豆和食用油等 93 个食品样品中的滴滴涕进行检测,在检测的 30 个大米样本中,平均浓度为 1.72μg/kg。其中长春市的大米平均含量为 1.86μg/kg;吉林市为 1.34μg/kg;德惠市 1.96μg/kg。检测结果均未超过国家标准规定的最大残留限量。
 
  左雄建等人[15]分析了 2010 年和 2011 年两年湖南省水稻主产县市区稻米样品中的农药残留情况。2010 年和 2011 年分别采集稻米样品 295 批次,110批次,并将样品分别按照 GB/T5009.20-2003 和 GB/T20770-2008 两种方法进行检测,结果显示 2010 年湖南省稻米农药残留的检出率为 44.1%,超标率为30.2%,2011 年检出率为 12.7%,超标率为 12.7%,这两年同时检出三唑磷、毒死蜱和吡虫啉三种农药,2010 年吡虫啉共检出 33 批次,其中的 31 批次超标严重。2011 年吡虫啉检出 20 批次,仅有 3 批次样品超标,同时还检出甲胺磷、乐果、敌敌畏、噻嗪酮和亚胺硫磷。2010 年湖南湘东地区农药残留检出率达到 60%,超标率达到 42.7%。2011 年湖南省湘西地区农药残留的检出率最高,检出率为 70%。2011 年湖南省的农药残留的超标率最高,超标率为 20%,说明 2011 年湖南省稻米中农药残留情况得到一定的改善。
 
  刘永明等[16]对 2010~2014 年的进口的大豆、大麦和大米等粮谷样品的农药残留进行研究,62 例大豆样品,62 例大麦样品以及 28 例大米样品进行 690种农药残留检测。28 例大米样品中有 5 例样品分别检出毒死蜱、嘧菌酯、稻瘟灵、甲基嘧啶磷和丙环唑,检出率均为 17.9%,检出低毒农药样品占总样品数的 80%,频次为 66.7%。中等毒性农药 1 种,为毒死蜱。对比中国最大残留限量标准,均未超出标准要求。陈正喜等[17]参照 NY/761-2008 方法对浙江省永康市 118 个稻米样品进行检测。结果显示,118 个稻米样品中毒死蜱的检出率最高,检出率为 22.03%,超标率为 0.85%,乐果检出率为 0.85%,说明农药残留基本能控制在安全范围内。
 
  操志林等人[18]检测江西省稻米中农药残留并对其进行安全性评估,从江西省的28个县抽取样品 608批次,按照 NY/T 761—2008 和 GB/T 20770—2008方法进行测定,检出农药有:甲胺磷、毒死蜱、三唑磷、氧乐果、水胺硫磷、吡虫啉、氟虫腈、噻虫嗪、氯虫苯甲酰胺、仲丁威、苯醚甲环唑和丁草胺。检出频数最多的农药种类为水胺硫磷、毒死蜱和噻虫嗪,频次为 19 批次、17批次及 7 批次,检出率为 3.13%、2.47%和 1.15%。再对稻米样品的超标情况进行分析,超标农药为水胺硫磷、氟虫腈、噻虫嗪,频数分别为 10 批次、3批次和 3 批次,超标率为 1.64%、0.49%和 0.49%。对水稻成熟季节进行分析,晚稻的农药残留检出最高,有 35 例样品,检出率为 11.71%,中稻有 13 例样品,检出率为 7.83%,早稻有 10 例样品,检出率为 6.99%。
 
  洪崇高等[19]以我国黑龙江省(齐齐哈尔市)、湖南省(衡阳市)、安徽省(阜阳市)、江西省(上饶市)和四川省(眉山市)等 5 个水稻主产区为调查对象,调查采取走访发放调查问卷的形式,调查走访了 46 个村 104 户农户,共收回有效问卷 421 份。结果,治疗性农药所占比例高达 98%,其中杀虫剂占 50%,除草剂占 26%,杀菌剂占 18%,而预防性农药仅有乙烯利、赤霉素和绿风 95 等 5 种植物生长调节剂类农药。在东北三省水稻主产区中,调查的水稻施用的农药有 18 种,7 种农药残留限量在 0.01mg/kg 以下,包括 2 种有最大残留限量标准的农药和 5 种无最大残留限量标准的农药。这些低限量残留标准农药的使用将加大出口大米的风险。
 
  1.4.2 国外对大米中农药残留进行的研究调查
 
  Arora, Sumitra 等[20]人分析了印度北部农村的大米、土壤和灌溉用水的农药污染情况,调查了 2008~2011 年农药使用情况,着重调查了三环唑、丙环唑、戊菌唑、高效氯氟氰菊酯、丙草胺、毒死蜱、敌敌畏、多菌灵和吡虫啉的残留。在 2008~2009 年,在对 24 批次的印度大米和土壤样品进行检测,结果这些农药残留的检出含量低于国际标准书籍规定的最大残留限量0.001~0.05μg/g。在 2009~2010 年从相同的区域,共采集大米和土壤的样品 40 批次,并检出三环唑和多菌灵的残留含量低于限量标准规定的 0.001~0.05μg/g。2011 年,再对相同区域的 40 批次印度大米、土壤和水样品进行检测,检出三环唑、丙环唑、毒死蜱、戊菌唑、丙草胺和高效氯氟氰菊酯等农药,检出范围为 0.001~0.05μg/g。
 
  Jonghwa Lee 等[21]采用改进的 QuEChERS 方法结合气相色谱质谱对稻米、橙子、菠菜以及马铃薯中的 360 种农药残留进行检测。该方法采用 0.1%的甲酸乙腈溶液提取,PSA 净化,气相色谱质谱联用法快速测定。结果 360 种农药在 0.01~0.05mg/kg 范围内线性关系良好,相关系数(r)均大于 0.99,360种农药的回收率在 70%~120%,相对标准偏差小于 20%,定量限在 0.01 以下,说明该方法具有良好的精密度与准确度。利用该方法对本地市场中的 17 份样品进行检测,5 份大米、3 份菠菜、4 份橙子和 5 份马铃薯进行检测。在 11份样品中检出 14 种农药残留,在稻米样品中检测出嘧菌酯、苯醚甲环唑、氰菌胺、戊唑醇、噻呋酰胺、三唑磷、已唑醇和稻瘟灵。这些农药残留水平均低于韩国法律规定的最大限量。
 
  Lucia Pareja 等[22]在乌拉圭做了一个农药残留发生和分布的实验。先后在试验田用 4 种除草剂,9 种杀菌剂,2 种杀虫剂。将水稻收割并加工成糙米、白米和米糠,用 QuEChERS 方法对其进行前处理,用液相色谱串联质谱和气相色谱质谱检测,在糙米中检出有 7 种农药残留,在米糠中检出 8 种农药残留。结果表明,15 种农药的检出水平均低于 0.5μg/kg,高氯氟氰菊酯和肟菌酯的检出水平最高为 0.1μg/kg,低于 CAC 限量标准规定的最大残留限量。
 
  经过对国内外水稻中常用农药的调查与分析,水稻使用农药主要存在治疗性农药所占比例较大,预防性农药所占比例较小,传统型农药所占比例偏高等问题。但国内的检出水平均高于国外,这对我国大米的出口和贸易极为不利。
 
  1.5 农药残留前处理技术的发展现状
 
  随着科学技术的发展以及人们对食品安全问题的关注,农药残留检测工作变得极为重要,前处理技术的处理效果对检测结果具有一定的影响。目前,世界各国对大米中农药残留的前处理技术主要有分散液液微萃取、固相萃取技术、凝胶渗透色谱技术、加速溶剂萃取、QuEChERS 前处理技术等。分散液液微萃取是 2006 年新出现的一种新型的前处理技术,具有提取时间短、成本低、试剂消耗少等优点。它的原理是利用待测物在分散剂和萃取剂的不同溶解性而达到分离富集的目的。闫思月等人[23]建立了分散固相萃取-分散液液微萃取结合气相色谱质谱联用法快速测定玉米和大米中氟虫腈的检测方法。氟虫腈在大米中的平均回收率为 70.4%~95.1%之间,相对标准偏差在 2.6%~12%之间。该方法证明了分散液液微萃取技术具有较好的萃取效果。
 
  固相萃取技术的本质是样品使用吸附剂对样品进行富集,分离和纯化的方法,具有良好的净化效果。但同时固相萃取也存在着处理过程比较繁琐,样品要转变成液态;才能使样品的净化效果更高。朱旭冉等[24]建立了固相萃取柱技术,结合高效液相色谱串联质谱法快速测定大米中 10 种磺酰脲类农药的检测方法。对大米空白样品进行 10μg/kg、20μg/kg 和 5μg/kg3 个浓度的添加水平的回收率测定,测得平均回收率为79.75%~99.05%,相对标准偏差为6.7%~13.8%,10 种磺酰脲类农药在 1~100μg/kg 范围内线性关系良好,相关系数均大于 0.991,检出限在 0.07~0.5μg/kg 之间。
 
  凝胶渗透色谱是近些年出现的新型农药残留净化技术,具有使用范围广、省时、待测组分不会丢失、柱子自动化程度高等优点。但同时也存在着难以去除分子大小相近的杂质,还有需要大量的有机溶剂,操作难度大。如今,凝胶渗透色谱技术发展到从进样到收集一体的净化系统。刘莹等[25]建立了液相色谱串联质谱技术检测大米中的 8 种农药残留,样品用乙腈提取,凝胶渗透色谱净化。结果显示,该方法的加标回收率为 71.3%~111.1%,相对标准偏差为 3.64%~12.76%,8 种农药的相关系数均大于 0.99,证明该方法具有较好的精密度和准确度。
 
  加速溶剂萃取是在高温高压的条件下溶剂中物质的溶解度和扩散率会大大提升,以便增强萃取的效率,尤其对固体和半固体的样品具有较高的处理效果。加速溶剂萃取技术具有操作简便、提取时间短和对基质的影响小等优势,使加速溶剂萃取方法广泛应用于农业食品、工业和药品领域。王冬根等[26]用加速溶剂萃取技术结合超高效液相色谱串联质谱法测定大米中的三环唑。该方法的加标回收率为 78.2%~85.1%,精密度为 5.6%~7.6%,能够满足大米中三环唑的检测要求。
 
  QuEChERS 的含义是快速、简单、便宜、有效、可靠和安全,它是在固相萃取技术和基质固相分散技术的基础上开发出的新技术,具有分析时间缩短,所需有机溶剂量少,成本低等优势。因此近些年,QuEChERS 前处理技术已广泛应用到农药残留检测当中,并且对 QuEChERS 前处理技术的改进和评价验证已成为农残分析中的研究重点。Hou,Xue 等[27]改进了传统的 QuEChERS方法与气相色谱质谱相结合,对水稻中 124 种农药残留进行检测,经方法学验证,相关系数(r2)高于 0.990,在 3 个不同浓度添加水平下,平均回收率在 70%~122.7%,相对标准偏差都低于 20%,证明该方法具有较好的检测效果。
 
  随着科学技术的发展,不断开发和研究出新的前处理方法,如超临界流体萃取技术、分子印迹技术固液萃取等。这些前处理技术的应用推动着前处理技术领域朝着省时省力、处理效果好、环境影响小等方面发展。
 
  1.6 农药残留检测技术的发展现状
 
  近年来,食品安全受到人们和监管部门的高度重视。农药作为食品的重要污染源之一,发展农药残留检测技术已经刻不容缓。目前,世界各国使用的农药残留检测技术有高效液相色谱法,气相色谱法、气相色谱质谱联用法和高效液相色谱-质谱法等。随着质谱技术的发展,质谱联用技术被广泛应用于农药残留的检测中,目前气相色谱质谱联用法和高效液相色谱-质谱法等仪器分析为主的检测方法已经成为农药残留检测的主流。
 
  高效液相色谱法是色谱法的一个重要分支,常用于农作物中农药的检测与分析。它具有高效、操作简单、快速分析分离等特点。高效液相色谱容易发生“离柱效应”,导致样品检测的效果差,精密度下降等。刘飞翔等[28]建立了高效液相色谱法结合二极管阵列检测器检测大米和小麦中辛硫磷残留的检测方法。结果,辛硫磷在 0.02~5mg/L 浓度范围内呈线性关系,相关系数为 0.9996,方法的最低检出限为 0.002mg/kg。该方法快速省时,操作简单,适用于大米和小麦中辛硫磷快速检测和验证。
 
表1:仪器与试剂



表 2:化学试剂信息



表 7:大米样品中农药残留检出情况



表 8:食用大米中农药摄入量与相关的风险评估



表 9,134 种农药在大米中不同提取方法的添加回收率统计

 
…………由于本文篇幅较长,部分内容省略,详细全文见文末附件
 
  结 论
 
  1.本研究采用 QuEChERS 前处理技术,结合超高效液相色谱串联质谱建立了大米中 134 种农药残留同时检测分析的方法。134 种农药在在 5~200ng/mL 范围内呈现良好的线性关系,相关系数(r)均大于 0.99,平均回收率为 58.7%~121.8%,精密度在 4.4%~11.3%之间,检出限为 0.0075~0.03mg/kg。该方法简单快速、灵敏度高、分析时间短等优势,适用于大米中多种农药残留同时快速检测分析的要求。
 
  2.60 份大米样品共检出农药残留风险因子 7 种,各种农药的检出频次从高到低依次为:甲基嘧啶磷>三环唑、嘧菌酯、乙草胺>乙酰甲胺磷、嘧菌酯、戊唑醇。若从残留分布范围来看,各种农药的检出水平从高到低依次为:
 
  三环唑>啶虫脒>甲基嘧啶磷>乙酰甲胺磷>嘧菌酯>戊唑醇>乙草胺。对大米样品采集地进行分析,长春市德惠市检出大米样品 2 份,均为甲基嘧啶磷;吉林市的龙潭区、船营区、蛟河市、辽源市东丰县、松原市扶余县和延边朝鲜族自治州均检出 1 份有农药残留。
 
  3.依据检出结果进行相关人体健康风险评估显示,所检测的农药日摄入量均小于每日允许摄入量,目标危险系数小于 1,这表明检出的 7 种农药,从单一污染程度来看,不会对食用人群产生显着危害。复合风险指数小于 1,说明这 7 种大米中的农药残留情况对食用健康几乎没有影响。

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作者单位:长春中医药大学
原文出处:于海潇. 大米中农药残留检测技术的研究与应用[D].长春中医药大学,2020.
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