劉騰飛， 楊代鳳， 張 麗， 董明輝，*

(1.江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所， 江蘇 蘇州 215155； 2.蘇州市職業(yè)大學(xué)， 江蘇 蘇州 215104)

茶葉中農(nóng)藥殘留分析技術(shù)研究進(jìn)展

劉騰飛1， 楊代鳳1， 張 麗2， 董明輝1，*

(1.江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所， 江蘇 蘇州 215155； 2.蘇州市職業(yè)大學(xué)， 江蘇 蘇州 215104)

查閱近些年國(guó)內(nèi)外公開發(fā)表的文獻(xiàn)，簡(jiǎn)述了我國(guó)茶葉生產(chǎn)上常用農(nóng)藥情況，比較了國(guó)內(nèi)外茶葉農(nóng)藥殘留最大限量標(biāo)準(zhǔn)，綜述了茶葉中農(nóng)藥殘留的主要檢測(cè)技術(shù)，重點(diǎn)對(duì)固相微萃取法、液相微萃取法、分散固相萃取法等樣品前處理技術(shù)，以及氣相色譜法、液相色譜法、質(zhì)譜法、免疫分析法等檢測(cè)技術(shù)在茶葉農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用及特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)其發(fā)展方向進(jìn)行了展望，以期為今后開展茶葉中農(nóng)藥殘留的分析研究提供參考。

茶葉； 農(nóng)藥殘留； 分析技術(shù)

茶葉(CamelliasinensisL.)是一種天然保健飲料作物，具有獨(dú)特的香氣、口感以及抗癌、延緩衰老等藥用和保健功效[1-2]，深受世界各國(guó)人民的喜愛(ài)。我國(guó)是茶葉生產(chǎn)的起源國(guó)和大國(guó)，有著悠久的種茶和飲茶歷史，茶園面積、茶葉產(chǎn)量和出口量均居世界前列。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年我國(guó)茶園總面積近288萬(wàn)hm2，茶葉總產(chǎn)量224萬(wàn)t，占世界產(chǎn)茶總產(chǎn)量的25%，出口量32.5萬(wàn)t，居世界前列[3-4]。飲茶有利于健康，然而茶葉的質(zhì)量安全，特別是茶葉中農(nóng)藥污染的問(wèn)題，不僅影響茶葉的健康消費(fèi)，也影響我國(guó)茶葉在國(guó)際市場(chǎng)上的銷售，尤其是歐盟、日本等茶葉進(jìn)口國(guó)家出臺(tái)嚴(yán)苛的農(nóng)藥殘留限量標(biāo)準(zhǔn)之后，我國(guó)出口茶葉因農(nóng)藥殘留超標(biāo)多次受到通報(bào)，從2012—2014年，每年受到歐盟國(guó)家通報(bào)30余次[5]，嚴(yán)重妨礙了我國(guó)茶葉的貿(mào)易發(fā)展。雖然我國(guó)現(xiàn)行茶葉檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)能夠應(yīng)對(duì)茶葉中大多數(shù)農(nóng)藥殘留的檢測(cè)，如GB/T 23204—2008[6]和GB/T 23205—2008[7]分別能夠檢測(cè)茶葉中519種、448種農(nóng)藥及相關(guān)化學(xué)品殘留量，且方法簡(jiǎn)單快速準(zhǔn)確，對(duì)環(huán)境的污染也少，但由于茶葉進(jìn)口國(guó)家和地區(qū)農(nóng)藥殘留限量標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新，仍有不少農(nóng)藥(如草銨膦、氯噻啉)缺乏檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可依。因此加強(qiáng)茶葉中農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法的研究，對(duì)保障我國(guó)茶葉安全和茶產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。

茶葉樣品基質(zhì)復(fù)雜，含有大量的茶多酚類、色素類等干擾物質(zhì)，且要檢測(cè)的殘留農(nóng)藥種類多、性質(zhì)差異大、濃度水平低，直接通過(guò)儀器時(shí)不能達(dá)到精確檢測(cè)，需要經(jīng)過(guò)精細(xì)的樣品前處理過(guò)程進(jìn)行分離富集。因此，準(zhǔn)確測(cè)定茶葉中的農(nóng)藥殘留，不僅需要高靈敏的痕量檢測(cè)技術(shù)，還需要高效快速的樣品前處理技術(shù)。本文查閱近年來(lái)國(guó)內(nèi)外公開發(fā)表的文獻(xiàn)，簡(jiǎn)述了我國(guó)茶葉生產(chǎn)上常用農(nóng)藥情況，比較了國(guó)內(nèi)外茶葉農(nóng)藥殘留最大限量標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)了茶葉中農(nóng)藥殘留的主要檢測(cè)技術(shù)，包括固相微萃取、液相微萃取、分散固相萃取等樣品前處理技術(shù)，以及氣相色譜法、液相色譜法、質(zhì)譜法、免疫分析法等分析技術(shù)，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，以期為今后開展茶葉中農(nóng)藥殘留的分析研究提供參考。

1 我國(guó)茶園農(nóng)藥使用情況

茶樹是一種耐陰性較強(qiáng)的多年生植物，主要生長(zhǎng)在溫暖濕潤(rùn)的氣候環(huán)境下，易于滋生病蟲害。迄今為止，我國(guó)已記載的茶樹蟲害超過(guò)了800種，茶樹病害超過(guò)了130種[8]，給茶葉種植帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。農(nóng)藥是茶葉生產(chǎn)的必要保障[9]，根據(jù)中國(guó)農(nóng)藥信息網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)登記在茶樹和茶

葉上使用的主要農(nóng)藥有80余種，見(jiàn)表1，按其成分及來(lái)源，主要為化學(xué)類農(nóng)藥，生物類及其他類農(nóng)藥較少；按防治對(duì)象，以殺蟲劑居多，主要為有機(jī)磷類、擬除蟲菊酯類殺蟲劑，殺菌劑、除草劑及生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑較少[10]。近年來(lái)，隨著害蟲抗藥性不斷增強(qiáng)，復(fù)配農(nóng)藥品種越來(lái)越多地被應(yīng)用于茶園害蟲防治上。不過(guò)，農(nóng)藥殘毒危害大，在茶葉生產(chǎn)中應(yīng)盡量減少各類農(nóng)藥、特別是水溶性農(nóng)藥的使用量，茶葉生產(chǎn)者同時(shí)應(yīng)樹立科學(xué)的因需施藥觀念，盡量零用藥，做到從源頭上減少和控制茶葉中的農(nóng)藥殘留水平。

表1 我國(guó)登記在茶樹和茶葉上使用的農(nóng)藥品種

2 茶葉農(nóng)藥殘留最大限量標(biāo)準(zhǔn)

施用農(nóng)藥為茶葉產(chǎn)量提供了保證，并不可避免地對(duì)茶園環(huán)境和茶葉產(chǎn)品產(chǎn)生污染，殘留問(wèn)題備受關(guān)注，許多國(guó)家和國(guó)際組織對(duì)茶葉中農(nóng)藥殘留的限量都作了嚴(yán)格的規(guī)定，以確保消費(fèi)者的飲茶健康。例如，歐盟規(guī)定了茶葉中515種農(nóng)藥的限量，且超過(guò)90%的農(nóng)藥采用方法的檢出限作為標(biāo)準(zhǔn)[11]。日本規(guī)定了茶葉中264種農(nóng)藥的限量，對(duì)未規(guī)定的農(nóng)藥，則全部按0.01 mg/kg的“一律標(biāo)準(zhǔn)”執(zhí)行[12]。國(guó)際食品法典委員會(huì)(Codex Alimentarius Commission，CAC)[13]、美國(guó)[14]分別規(guī)定了茶葉中15種、19種農(nóng)藥的限量，雖然規(guī)定限量的農(nóng)藥數(shù)量不多，但嚴(yán)格程度卻很高，尤其是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)未涉及的農(nóng)藥，全部采用方法的檢出限為限量。我國(guó)強(qiáng)制性食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[15]規(guī)定了不同食品中387 種農(nóng)藥的限量，涉及茶葉的僅有28種，限量值在0.1～20 mg/kg之間。從設(shè)定限量的農(nóng)藥數(shù)量來(lái)看，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的茶葉農(nóng)藥數(shù)量少于歐盟和日本，多于CAC和美國(guó)的規(guī)定，在國(guó)際上處于中等水平，但在限量水平上距離歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)仍存在一定差距。

表2為我國(guó)目前茶葉上有限量值的28種農(nóng)藥與主要發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)的數(shù)據(jù)。

通過(guò)比較可以看出，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)茶葉中農(nóng)藥的最大殘留限量(maximum residue limits, MRLs)要求與歐盟的要求差異較大，但部分農(nóng)藥的限量較日本、美國(guó)、CAC標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格。

3 茶葉農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)

3.1 樣品前處理技術(shù)

茶葉中農(nóng)藥殘留的痕量檢測(cè)分析，樣品的前處理是其關(guān)鍵和難點(diǎn)，直接影響檢測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)、成本和效率。茶葉因加工工藝不同，可以制成綠茶、紅茶、白茶、黃茶等不同茶類產(chǎn)品，各類茶產(chǎn)品內(nèi)含成分有很大差異，在農(nóng)藥殘留測(cè)定時(shí)，不同成分的干擾作用也會(huì)有所不同，其中以茶多酚類和色素類成分對(duì)殘留檢測(cè)的干擾最大[16]。現(xiàn)行的用于茶葉中農(nóng)藥殘留分析的樣品前處理多采用傳統(tǒng)的提取凈化方法，如液液萃取法、振蕩提取法、索氏提取法等，這些方法易于推廣、應(yīng)用普遍，但是操作繁瑣、溶劑消耗大、選擇性不夠好、不能自動(dòng)控制、消耗時(shí)間長(zhǎng)，難以達(dá)到滿意的效果。隨著前處理技術(shù)水平的不斷提升，一些樣品前處理新技術(shù)和新方法的出現(xiàn)，如固相萃取(solid phase extraction，SPE)、固相微萃取(solid phase microextraction, SPME)、液相微萃取( liquid phase microextraction, LPME)、分散固相萃取(dispersive solid-phase extraction, DSPE; 又稱QuEChERS)、基質(zhì)固相分散萃取(matrix solid-phase dispersion, MSPD)、攪拌棒吸附萃取(stir bar sorptive extraction, SBSE)、納米材料富集等[17]，有效地克服了傳統(tǒng)前處理方法的缺陷，因操作簡(jiǎn)單、萃取效率高、易于自動(dòng)化、省時(shí)省力、較少使用或不用溶劑、對(duì)環(huán)境污染小正逐漸得到廣泛應(yīng)用。

表2 我國(guó)及主要發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)茶葉農(nóng)藥最大殘留限量值

在上述眾多方法中，基于吸附原理的固相前處理技術(shù)如SPE, SPME, MSPD, SBSE及QuEChERS等，能夠很好地減少茶葉基質(zhì)干擾，大大提高樣品的處理量，在茶葉農(nóng)藥殘留分析樣品前處理中的應(yīng)用最為廣泛。吸附材料是決定這些技術(shù)選擇性和靈敏度的關(guān)鍵因素，然而常見(jiàn)的商品化吸附材料如乙二胺-N-丙基硅烷(primary secondary amine，PSA)、十八烷基硅烷鍵合硅膠、石墨化炭黑(graphitized carbon blacks，GCB)、弗羅里硅土(Florisil)、氧化鋁(Al2O3)及氨基填料等重復(fù)使用率低、選擇性差、價(jià)格較貴，已滿足不了現(xiàn)代茶葉農(nóng)藥殘留樣品分析的實(shí)際需求，因此發(fā)展選擇性高、吸附速度快、富集能力強(qiáng)的吸附材料，尤其是納米材料的開發(fā)與應(yīng)用成為前處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。目前已應(yīng)用于茶葉中農(nóng)藥殘留前處理的納米材料主要有碳納米管(CNTs)、Fe3O4納米粒子、石墨烯及其功能化材料等。李媛等[18]比較了Fe3O4納米粒子、PSA分別與GCB混合裝填固相萃取柱對(duì)不同茶葉(針形苦丁茶、梅山云茶、祁紅茶、烏龍茶、黑茶、綠茶)樣品基質(zhì)中16種農(nóng)藥殘留的凈化效果。結(jié)果表明，兩種混合固相萃取柱對(duì)16種農(nóng)藥的萃取回收率相當(dāng)，但Fe3O4納米粒子混合型固相萃取柱對(duì)茶葉提取液的凈化效果明顯優(yōu)于商品化PSA混合基質(zhì)分散萃取法，可以得到無(wú)色透明溶液，而且價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單快速。Liu等[19]將石墨烯、PSA和GCB用于QuEChERS前處理方法，結(jié)合液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)手段，對(duì)不同發(fā)酵程度茶葉(綠茶、紅茶、白茶)樣品中的25種農(nóng)藥殘留進(jìn)行分析。結(jié)果表明，石墨烯與PSA和GCB混合使用可顯著提高茶葉提取液的凈化效果，且與文獻(xiàn)相比，大大減少了PSA和GCB的用量，25種農(nóng)藥的回收率滿足測(cè)定要求。Deng等[20]制備了基于多壁碳納米管的磁性碳納米材料，利用QuEChERS技術(shù)和氣相色譜- 質(zhì)譜儀檢測(cè)，建立了茶葉中8種農(nóng)藥殘留的分析方法。結(jié)果顯示，該前處理方法對(duì)茶葉基質(zhì)的凈化效果優(yōu)異，且在30 s內(nèi)即能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)農(nóng)藥的萃取?；诩{米材料在吸附容量、吸附速度、吸附選擇性和使用成本等方面的優(yōu)勢(shì)，目前其在茶葉農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用已引起越來(lái)越多的關(guān)注和重視。

表3總結(jié)了部分樣品前處理新技術(shù)在茶葉農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用及其主要特點(diǎn)。

表3 幾種新技術(shù)在茶葉農(nóng)藥殘留檢測(cè)樣品前處理中的應(yīng)用及其主要特點(diǎn)

由表3可知，不同樣品前處理技術(shù)具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際工作中，需綜合考慮茶葉樣品的類型、待測(cè)農(nóng)藥的種類、性質(zhì)以及檢測(cè)結(jié)果的要求，選擇適宜的前處理技術(shù)，保證檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性。

3.2 殘留檢測(cè)技術(shù)

3.2.1氣相色譜法

氣相色譜(gas chromatography, GC)利用被分析物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性和吸附性質(zhì)的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)混合物的分離，主要用于易氣化、熱穩(wěn)定性好的農(nóng)藥的測(cè)定，具有操作簡(jiǎn)單、分析速度快、分離效能高、選擇性好、樣品用量少等特點(diǎn)[25,27]。隨著GC進(jìn)樣系統(tǒng)的不斷完善，高效毛細(xì)管柱的使用，以及高靈敏度和高選擇性檢測(cè)器的出現(xiàn)，相當(dāng)部分的農(nóng)藥可以使用GC配備合適的檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)定，如有機(jī)磷類、有機(jī)氯類、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥。文獻(xiàn)報(bào)道測(cè)定茶葉中農(nóng)藥殘留常用的檢測(cè)器有電子捕獲檢測(cè)器(electron capture detector, ECD)、火焰光度檢測(cè)器(flame photometric detector, FPD)和氮磷檢測(cè)器(nitrogen phosphorus detector, NPD)。ECD對(duì)含強(qiáng)電負(fù)性元素(或基團(tuán))的農(nóng)藥?kù)`敏度較高，多用于分離和測(cè)定茶葉中有機(jī)氯類、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥，主要缺點(diǎn)是線性范圍較窄，對(duì)溫度和流速的變化比較敏感。FPD對(duì)含磷農(nóng)藥具有很好的選擇性和靈敏度，使用成本低，但穩(wěn)定性較差，對(duì)載氣的要求高。而NPD靈敏度高，選擇性強(qiáng)，是測(cè)定茶葉中有機(jī)磷類、氨基甲酸酯類農(nóng)藥的有效檢測(cè)器，但重現(xiàn)性差，使用壽命短，需定期更換銣珠，使用成本較高。

GC作為茶葉中農(nóng)藥殘留測(cè)定最普遍、最常用的方法之一，具有較強(qiáng)的分離能力，結(jié)合傳統(tǒng)檢測(cè)器的檢測(cè)，依靠與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)保留時(shí)間對(duì)照定性，受茶葉基質(zhì)、試劑或儀器背景干擾大，容易造成假陽(yáng)性誤判。采用雙柱色譜分析技術(shù)，可以一定程度的增加定性的可靠性。盧劍等[30]采用氣相色譜雙柱法對(duì)茶葉中多種有機(jī)氯和擬除蟲菊酯農(nóng)藥殘留進(jìn)行測(cè)定。茶葉樣品經(jīng)乙腈提取、弗羅里硅土SPE凈化后，采用 DB-1701 和 DB-35MS 毛細(xì)管氣相色譜柱、ECD分離和測(cè)定，目標(biāo)農(nóng)藥在DB-1701柱上的平均回收率為81.76%～118.16%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(relative standard deviation, RSD)為1.42%～9.56%，檢出限(limit of detection, LOD)為0.000 6～0.50 mg/kg；在DB-35MS柱上的平均回收率為72.02%～119.23%，RSD為0.21%～5.77%，LOD為0.000 4～0.50 mg/kg。采用雙柱法測(cè)定提高了定性的準(zhǔn)確度，縮短了陽(yáng)性樣品的驗(yàn)證時(shí)間，在只配備GC儀器的實(shí)驗(yàn)室，可以一定程度地提高茶葉農(nóng)藥殘留檢測(cè)的可靠性。表4列舉了應(yīng)用GC進(jìn)行茶葉農(nóng)藥殘留檢測(cè)的部分實(shí)例。

3.2.2液相色譜法

液相色譜(high performance liquid chromatography，HPLC)主要適用于高沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定差、不易氣化或受熱易分解的農(nóng)藥殘留的定量測(cè)定，包括氨基甲酸酯類、磺酰脲類、苯氧羧酸類等農(nóng)藥。在茶葉樣品的分離分析中，HPLC的流動(dòng)相一般采用甲醇- 水、乙腈- 水兩大體系。乙腈洗脫能力強(qiáng)，黏度比甲醇低，系統(tǒng)壓力較低，但價(jià)格較高，毒性較強(qiáng)。甲醇的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)、低毒等環(huán)保優(yōu)勢(shì)上，但系統(tǒng)壓力高，洗脫能力較差[40]。檢測(cè)器主要使用紫外檢測(cè)器(ultraviolet absorption detector，UV)、二極管陣列檢測(cè)器(photo-diode array，PDA)和熒光檢測(cè)器(fluorescence detector，F(xiàn)L)。UV主要用于不同茶葉樣品中有紫外吸收能力的農(nóng)藥殘留的測(cè)定，其靈敏度高，精密度及線性范圍好，對(duì)環(huán)境溫度、流動(dòng)相組成變化和流速波動(dòng)不太敏感，可同時(shí)用于等度洗脫和梯度洗脫。PDA同樣適用于有紫外吸收的農(nóng)藥殘留的檢測(cè)，它能夠一次進(jìn)樣分析同時(shí)獲得樣品組分的色譜和光譜信息，利用組分的色譜保留時(shí)間、色譜峰純度、光譜吸收曲線形狀和最大吸收波長(zhǎng)等信息，一定程度上增加測(cè)定結(jié)果的可靠性，但靈敏度較UV低；FL在幾種常用檢測(cè)器中的靈敏度最高，最小檢測(cè)量可達(dá)1×10-13g，主要用來(lái)測(cè)定茶葉樣品中能夠產(chǎn)生熒光或者衍生化處理后可以產(chǎn)生熒光的農(nóng)藥，如氨基甲酸酯類農(nóng)藥。

與GC法相比，HPLC不需要考慮樣品的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性，但是溶劑消耗大，檢出限高，檢測(cè)器種類少，缺乏像GC中ECD等高靈敏度的檢測(cè)器，而且對(duì)樣品的凈化程度要求很高，但由于儀器價(jià)格便宜，普通檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室易于配備和使用，且操作維護(hù)簡(jiǎn)單，在茶葉農(nóng)藥殘留的檢測(cè)中應(yīng)用很普遍。表5列舉了應(yīng)用HPLC進(jìn)行茶葉中農(nóng)藥殘留檢測(cè)的部分實(shí)例。

3.2.3質(zhì)譜法

質(zhì)譜法(mass spectrometry, MS)是當(dāng)前茶葉農(nóng)藥殘留分析的主流技術(shù)，其基本原理是采用多種離子化技術(shù)將待測(cè)農(nóng)藥離子化，再經(jīng)過(guò)質(zhì)量分析器和檢測(cè)器將這些離子按質(zhì)荷比大小分離并排列成譜，然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)照和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，并結(jié)合特征離子的豐度值實(shí)現(xiàn)各農(nóng)藥殘留組分的定性、定量分析[51]。質(zhì)量分析器作為質(zhì)譜儀工作的核心組件，其性能直接影響質(zhì)譜儀的分辨率、靈敏度和檢測(cè)范圍，常用的質(zhì)量分析器主要有四級(jí)桿質(zhì)譜(quadrupole-mass spectrometer, Q-MS)、離子阱質(zhì)譜(ion trap-mass spectrometer, IT-MS)、飛行時(shí)間質(zhì)譜(time of flight-mass spectrometer, TOF-MS)、傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(Fourier transform ion cyclotron resonance-mass spectrometer, FT-ICR-MS)、四極桿- 靜電場(chǎng)軌道阱質(zhì)譜(quadrupole/electrostatic field orbit trap mass spectrometry, QE-MS)等。不同的質(zhì)量分析器在靈敏度、分辨率和精確度方面存在差異[52-57]：

表4 茶葉中農(nóng)藥殘留的GC檢測(cè)實(shí)例

表5 茶葉中農(nóng)藥殘留的HPLC檢測(cè)實(shí)例

四級(jí)桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定量能力強(qiáng)，但價(jià)格高、分辨率低，桿體易被高濃度樣品污染，維護(hù)難度大，不適合分析具有較高質(zhì)量的離子；IT體積小巧，價(jià)格低廉，使用維護(hù)簡(jiǎn)單，具備多級(jí)串聯(lián)質(zhì)譜功能，適于結(jié)構(gòu)方面的定性研究，但線性范圍較窄，定量能力較弱；TOF掃描速度很快，質(zhì)量范圍寬，分辨率和質(zhì)量精度高，可以把質(zhì)量數(shù)非常接近的物質(zhì)分開，但在飛行過(guò)程中離子丟失較多，靈敏度較低，且儀器對(duì)電場(chǎng)的穩(wěn)定性要求極高，質(zhì)量準(zhǔn)確度受溫度等環(huán)境條件影響較大；FT-ICR具有超高的分辨率和高質(zhì)量精度，質(zhì)荷比可以精確到千分之一道爾頓，但離子回旋共振需在較高磁場(chǎng)下進(jìn)行，對(duì)真空度要求嚴(yán)格，且儀器體積大，操作復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用昂貴；QE-MS體積小巧，操作簡(jiǎn)單，在靜電場(chǎng)下工作，無(wú)需超低溫環(huán)境，且質(zhì)量穩(wěn)定性好，分辨率高，利用自動(dòng)觸發(fā)全掃描二級(jí)質(zhì)譜功能進(jìn)行定性確證，在多殘留目標(biāo)物篩查時(shí)，可顯著消除樣品基質(zhì)干擾，簡(jiǎn)化方法開發(fā)過(guò)程，但分析速度較慢，需要強(qiáng)大的軟件工具和豐富的物質(zhì)質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)做支持。MS定性能力強(qiáng)，但分離能力有限，一般與分離能力強(qiáng)的色譜技術(shù)連接使用，其中氣相色譜- 質(zhì)譜(GC-MS)是目前最成熟的一種聯(lián)用技術(shù)，主要用于茶葉中熱穩(wěn)定性好、沸點(diǎn)低的農(nóng)藥殘留的檢測(cè)。以70eV的電子轟擊電離源和四級(jí)桿質(zhì)量分析器進(jìn)行檢測(cè)獲得的質(zhì)譜圖，可借助標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)檢索，得到目標(biāo)農(nóng)藥的特征離子及相對(duì)豐度，實(shí)現(xiàn)定性、定量分析[58]。液相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(LC-MS)主要用來(lái)分析茶葉中難揮發(fā)、熱不穩(wěn)定、極性較大的農(nóng)藥殘留，不同的農(nóng)藥需要選取不同的檢測(cè)模式，對(duì)于中性及堿性農(nóng)藥，如三嗪類、有機(jī)磷類、季銨鹽類、氨基甲酸酯類農(nóng)藥一般使用正離子檢測(cè)，而酸性農(nóng)藥，如苯氧羧酸類、磺酰脲類農(nóng)藥則使用負(fù)離子檢測(cè)。有時(shí)兩種模式同時(shí)使用。該技術(shù)一般沒(méi)有商品化的標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)檢，只能自己建庫(kù)或解析譜圖，主要應(yīng)用于有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)參照情況下的定性和定量分析[59]。盡管GC-MS、LC-MS等單級(jí)質(zhì)譜定性能力相對(duì)較強(qiáng)和準(zhǔn)確，但難以完全獲得農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)信息，在茶葉等復(fù)雜樣品中存在嚴(yán)重基質(zhì)干擾物及共流出物時(shí)，容易產(chǎn)生假陽(yáng)性結(jié)果。相比于單級(jí)質(zhì)譜，MS/MS或MSn等多級(jí)質(zhì)譜串聯(lián)利用獲得的離子豐富的結(jié)構(gòu)信息，對(duì)農(nóng)藥化合物的結(jié)構(gòu)加以確證，通過(guò)選擇離子模式，可以使茶葉樣品背景和噪音大大降低，在茶葉痕量農(nóng)藥殘留的鑒定和定量分析中更具有優(yōu)勢(shì)。

質(zhì)譜法對(duì)茶葉樣品的前處理要求不高，且分析速度快，靈敏度高，依據(jù)獲得的特征母離子及子離子信息，可獲得準(zhǔn)確的定性和定量結(jié)果。但是，質(zhì)譜儀價(jià)格昂貴，運(yùn)行成本高，需要嚴(yán)格的操作技能，限制了它的應(yīng)用和普及。表6列舉了應(yīng)用MS進(jìn)行茶葉中農(nóng)藥殘留檢測(cè)的部分實(shí)例。

表6 茶葉中農(nóng)藥殘留的MS檢測(cè)實(shí)例

3.2.4免疫分析法

免疫分析法(immunoassay, IA)利用抗原、抗體的特異性結(jié)合反應(yīng)對(duì)殘留物進(jìn)行檢測(cè)分析，其不需要昂貴復(fù)雜的儀器，樣品前處理過(guò)程簡(jiǎn)單，對(duì)操作技術(shù)要求不高，已成功應(yīng)用于茶葉農(nóng)藥殘留的快速檢測(cè)領(lǐng)域，為保障茶葉產(chǎn)品的食用安全發(fā)揮了重要作用。高質(zhì)量的抗體是IA的關(guān)鍵，其直接影響分析的特異性、靈敏性和準(zhǔn)確性，常用的抗體類型有多克隆抗體、單克隆抗體和基因工程抗體(如核酸適體、納米抗體)等。IA種類很多，對(duì)于茶葉中小分子農(nóng)藥的殘留檢測(cè)，主要應(yīng)用非均相的、競(jìng)爭(zhēng)型酶聯(lián)免疫吸附分析法(enzyme-link immunosorbent assay, ELISA)。該方法將抗原、抗體的特異性反應(yīng)與酶對(duì)底物的高效催化作用相結(jié)合，是敏感性很高的一種免疫測(cè)定方法，根據(jù)檢測(cè)策略的不同可分為間接競(jìng)爭(zhēng)ELISA法、包被抗原或抗體的直接競(jìng)爭(zhēng)ELISA 法。直接競(jìng)爭(zhēng)ELISA 法只有一步免疫反應(yīng)，省去了與二抗反應(yīng)的步驟，檢測(cè)時(shí)間短，但抗原抗體用量多、檢測(cè)靈敏度低；間接競(jìng)爭(zhēng)ELSA 法需要與二抗反應(yīng)，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，但檢測(cè)靈敏度高，且抗原抗體用量少，分析成本低[69]。

到目前為止，運(yùn)用免疫化學(xué)技術(shù)，研究人員已經(jīng)開發(fā)了用于茶葉中甲霜靈、啶蟲脒、吡蟲啉、克百威等農(nóng)藥的免疫檢測(cè)試劑盒和試紙條[70-74]，建立了茶葉中有機(jī)氯、氨基甲酸酯、擬除蟲菊酯等多類農(nóng)藥的ELISA檢測(cè)技術(shù)[75-77]。例如，Song等[78]將氰戊菊酸(FA)與氨基己酸(AME)經(jīng)一系列反應(yīng)合成氰戊菊酯半抗原(FAAE)，利用活性酯法與載體蛋白(KLH)偶聯(lián)合成突出氰戊菊酯分子結(jié)構(gòu)特征的人工抗原，免疫新西蘭大白兔制備抗血清，采用Protein A-Sepharose 4B柱親和層析法從抗血清中分離純化對(duì)氰戊菊酯具特異性親和力的多克隆抗體，采用活性酯法以辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記氰戊菊酯抗原，建立了快速檢測(cè)茶葉中氰戊菊酯的直接競(jìng)爭(zhēng)ELISA 法。通過(guò)方陣滴定法篩選包被抗體和酶標(biāo)抗原的最適工作濃度，并考察了反應(yīng)體系的有機(jī)溶劑、離子強(qiáng)度和pH值3種影響因素。最終確立了氰戊菊酯直接競(jìng)爭(zhēng)ELISA法中包被抗體的量為1 μg/孔，酶標(biāo)抗原稀釋倍數(shù)為2×104倍，反應(yīng)體系中φ(甲醇)不高于5%，pH為7.5，鹽濃度為0.01 mol/L。在此最佳檢測(cè)條件下，方法的靈敏度(IC50)為9.0 μg/L，檢出限(IC15)為0.5 μg/L，除氯氰菊酯與甲氰菊酯外，與結(jié)構(gòu)相似農(nóng)藥的交叉反應(yīng)率均小于6%。茶樣提取后，經(jīng)弗羅里硅土SPE凈化用于ELISA測(cè)定，平均回收率為76.67%～91.43%，變異系數(shù)為3.75%～26%。相同前處理?xiàng)l件下，采用ELISA法和GC-ECD法檢測(cè)茶葉中氰戊菊酯的回歸方程為y=0.929 3x+1.891 1，相關(guān)系數(shù)r為0.998 4，表明兩種方法的檢測(cè)結(jié)果具有很好的一致性，ELISA法適用于茶葉樣品的快速檢測(cè)。呂瀟等[79]建立了用于測(cè)定綠茶和紅茶中硫丹(α-硫丹、β-硫丹、硫丹硫酸酯)的直接競(jìng)爭(zhēng)ELISA法，硫丹標(biāo)樣檢測(cè)的線性范圍為1～10 μg/L，IC50為 2.0 μg/L，IC15為0.4 μg/L。茶樣提取后，不凈化，提取液用磷酸鹽緩沖液稀釋500倍后用于ELISA測(cè)定，平均回收率為 86.6%～91.1%，RSD為2.5%～20.9%，最低檢測(cè)限為2.0 mg/kg；經(jīng)SPE凈化后，用于ELISA測(cè)定，平均回收率為68.7%～123%，RSD為13.2%～16.8%，最低檢測(cè)限為0.06 mg/kg。相同前處理?xiàng)l件下，采用GC-MS對(duì)硫丹的最低檢測(cè)限為0.05 mg/kg，平均回收率為70.1%～95.5%，RSD為4.1%～11.9%。采用ELISA法和GC-MS法檢測(cè)結(jié)果的回歸方程為y=1.053 2x-0.011 79，相關(guān)系數(shù)r為0.959 9，兩種方法的檢測(cè)結(jié)果具有較好的一致性。與GC-MS相比，ELISA不僅減少了繁瑣的前處理過(guò)程，而且靈敏度相當(dāng)，更易操作。

ELISA法除具有特異靈敏、簡(jiǎn)便快捷、選擇性好、分析通量大等特點(diǎn)外，還具有檢測(cè)成本低、適于現(xiàn)場(chǎng)操作的突出優(yōu)勢(shì)，但在茶葉農(nóng)藥殘留檢測(cè)的應(yīng)用過(guò)程中仍然存在著一些問(wèn)題[80]，例如，對(duì)與待測(cè)農(nóng)藥結(jié)構(gòu)類似的化合物存在一定程度的交叉反應(yīng)，容易出現(xiàn)假陽(yáng)性；只能用于定性和半定量檢測(cè)，可靠性需要采用精準(zhǔn)的色譜方法進(jìn)行驗(yàn)證；對(duì)于成分復(fù)雜的茶葉樣品，基質(zhì)效應(yīng)可能抑制免疫結(jié)合反應(yīng)。

4 結(jié) 論

農(nóng)藥殘留作為影響茶葉質(zhì)量安全的主要因素之一，已成為我國(guó)茶葉產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的重要阻礙。茶葉中農(nóng)藥殘留的分析技術(shù)作為檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)茶葉質(zhì)量安全的重要手段之一，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。許多國(guó)家和地區(qū)對(duì)茶葉中農(nóng)藥殘留的檢測(cè)分析開展了研究。由于茶葉樣品本身的復(fù)雜性，以及殘留農(nóng)藥種類和數(shù)量日益增加、化學(xué)組成日趨復(fù)雜，給茶葉中農(nóng)藥殘留的分析檢測(cè)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，發(fā)展茶葉中農(nóng)藥殘留分析的快速、準(zhǔn)確、高效、高選擇性和自動(dòng)化的樣品前處理技術(shù)，以及多類多殘留檢測(cè)技術(shù)和高通量快速篩查技術(shù)成為發(fā)展趨勢(shì)。但是，茶葉的質(zhì)量安全是“產(chǎn)”出來(lái)的，而不是“檢”出來(lái)的。因而，減少和控制茶葉中農(nóng)藥殘留的根本途徑，保障茶葉的質(zhì)量安全，首先是要加強(qiáng)茶葉種植環(huán)節(jié)中農(nóng)藥使用的源頭管理，樹立科學(xué)的因需施藥觀念，推廣使用高效低毒低殘留的環(huán)境友好農(nóng)藥，提倡少用、不用和安全用藥，大力推行農(nóng)業(yè)防治、理化誘控、生物防治、生態(tài)控制等病蟲害“綠色防控”技術(shù)。同時(shí)，制定既符合我國(guó)茶葉生產(chǎn)水平又能與國(guó)際接軌的茶葉農(nóng)藥殘留限量標(biāo)準(zhǔn)，打破國(guó)際貿(mào)易中的技術(shù)性“綠色壁壘”。并積極發(fā)展有機(jī)茶種植，開發(fā)生產(chǎn)綠色安全的有機(jī)茶，從源頭上消除茶葉中的農(nóng)藥殘留，提高茶葉產(chǎn)品的安全水平，促進(jìn)我國(guó)茶產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

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(責(zé)任編輯：李 寧)

ReviewonAnalyticalMethodsofPesticideResiduesinTea

LIU Tengfei1, YANG Daifeng1, ZHANG Li2, DONG Minghui1，*

(1.JiangsuTaihuAreaInstituteofAgriculturalSciences,Suzhou215155,China; 2.SuzhouVocationalUniversity,Suzhou215104,China)

Based on the recent published literatures, this paper briefly states the commonly used pesticides in China’s tea production, compares their domestic and international maximum residue limits, summarizes the relevant main detection techniques, concludes the application and characteristics of sample pretreatment technologies ,such as solid phase microextraction, liquid phase microextraction, dispersive solid phase extraction, and analytical methods in the analysis of pesticide residues in tea samples, including gas chromatography, liquid chromatography, mass spectrometry, immunoassay. The future development trend about the analysis of pesticides in tea is also prospected. This review provides a reference for the further study on analytical methods of pesticides in tea.

tea; pesticide residue; analytical methods

10.3969/j.issn.2095-6002.2017.04.011

2095-6002(2017)04-0080-15

劉騰飛，楊代鳳，張麗，等. 茶葉中農(nóng)藥殘留分析技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2017,35(4):80-94. LIU Tengfei, YANG Daifeng, ZHANG Li, et al. Review on analytical methods of pesticide residues in tea[J]. Journal of Food Science and Technology, 2017,35(4):80-94.

2016-07-20

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新基金項(xiàng)目(CX(14)2102)；蘇州市科技支撐項(xiàng)目(SNG201442)；蘇州市應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(SNY201518)。

劉騰飛，男，助理研究員，碩士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全分析研究；

TS272.7

： A

*董明輝，男，研究員，博士，主要從事茶樹營(yíng)養(yǎng)生理與標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與控制技術(shù)研究，通信作者。