許志剛，楊玉明，劉志華，司曉喜，劉宏程

(1.昆明理工大學 理學院，云南 昆明 650500； 2.云南中煙工業(yè)有限責任公司 技術(shù)中心，云南 昆明 650231；3.云南省農(nóng)業(yè)科學院 質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所，云南 昆明 650223)

0 引 言

擬除蟲菊酯化合物是一類通過模擬天然除蟲菊酯結(jié)構(gòu)并采用化學方法人工合成的有機殺蟲劑[1].因其具有廣譜殺蟲、高效、低毒、可生物降解等特點，被廣泛應用在農(nóng)業(yè)蟲害撲殺、城市景觀維護和家庭害蟲防治中[2].目前，擬除蟲菊酯類殺蟲劑已經(jīng)發(fā)展成為繼有機磷和氨基甲酸酯化合物殺蟲劑的全球應用最廣的第三大新型殺蟲劑，且規(guī)模持續(xù)增長[3].然而研究發(fā)現(xiàn)，擬除蟲菊酯類化合物具有疏水性和光穩(wěn)定性，能長期穩(wěn)定殘留在農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境基質(zhì)中，繼而通過生物鏈進入生物體內(nèi)，且會在體內(nèi)長期積累，難以將其除去，長期處于低劑量的擬除蟲菊酯類化合物會使得暴露的人體出現(xiàn)慢性病癥狀，并對免疫、神經(jīng)、遺傳系統(tǒng)等造成傷害，嚴重的會造成死亡[4-5].歐盟工作組將擬除蟲菊酯類化合物列入干擾內(nèi)分泌的污染化學物質(zhì)清單中[6].美國環(huán)保署亦將氯氰菊酯、聯(lián)苯菊酯等擬除蟲菊酯類化合物確定為人類致癌物[7].2011年，中國亦將擬除蟲菊酯類化合物殺蟲劑的使用進行規(guī)范，建立衛(wèi)生殺蟲劑安全使用準則，嚴格管控該類殺蟲劑的使用[8].常見的代表性擬除蟲菊酯類化合物結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 幾種常見的擬除蟲菊酯類化合物結(jié)構(gòu)式

由于擬除蟲菊酯類化合物使用的廣泛性，實際樣品中具有殘留濃度低、基質(zhì)干擾嚴重、結(jié)構(gòu)相似物多等特點，這也給實際樣品中痕量菊酯類化合物的殘留檢測帶來一定的困難.本文全面介紹了擬除蟲菊酯類化合物的各種樣品前處理技術(shù)，包括固相萃取法、分散固相萃取法、磁性固相萃取法、分子印跡法、攪拌棒萃取法、超臨界流體萃取法等，綜合報道了擬除蟲菊酯類化合物的檢測方法，這也為相關(guān)人員從事食品安全檢測、生態(tài)風險評估和污染管理提供技術(shù)支持.

1 擬除蟲菊酯類化合物樣品前處理技術(shù)

1.1 固相萃取

固相萃取(Solid phase extraction, SPE)是萃取和預富集痕量有機污染物的簡易樣品制備技術(shù)之一，該技術(shù)不需要大量的有機溶劑，分析時間短，可以離線使用也可以實現(xiàn)自動化程序控制并與分析儀器聯(lián)用，具有極高的通用性.Sharif等[9]報道了一種基于丙酮/正己烷混合溶劑萃取，然后進行SPE凈化的方法，用于測定葡萄、橙、番茄、胡蘿卜和綠芥末中的三種擬除蟲菊酯農(nóng)藥，檢出限為0.015 mg/kg.Han等[10]制備了多孔石墨烯氣凝膠，并將其用作注射器內(nèi)SPE的吸附劑，擬除蟲菊酯在吸附劑上可穩(wěn)定至少72 h，并且不受樣品pH值的影響，檢出限為0.012～0.11 ng/mL.Yang等人[11]直接在固相萃取柱中合成石墨烯氣凝膠整體材料，如圖2所示，從環(huán)境水樣品中分離和預富集痕量五種擬除蟲菊酯，檢測限在0.83～9.31 ng/L.

圖2 石墨烯氣凝膠整體材料固相萃取環(huán)境水中擬除蟲菊酯

1.2 分散固相萃取

分散固相萃取是一種基于固相萃取的小型化固相萃取替代方法，吸附劑在樣品溶液中分散，通過增加分析物和吸附劑之間的接觸面，使得兩者相互作用加劇，從而提高萃取效率并縮短萃取時間.分散固相萃取具有快速、簡便、便宜和安全等特點，被廣泛應用在農(nóng)藥的樣品前處理中.Yang等[12]首次開發(fā)了泡騰片輔助的β-環(huán)糊精/凹凸棒復合物的注射器內(nèi)分散固相萃取(如圖3所示)，用于環(huán)境樣品中五種擬除蟲菊酯的測定，檢出限為0.15～1.03 μg/L.β-環(huán)糊精/凹凸棒復合泡騰片分散固相萃取與C18和HLB固定相相比，所制備的吸附劑對擬除蟲菊酯的分析具有更高的萃取效率.表1列出了最近5年來分散固相萃取在擬除蟲菊酯類化合物樣品前處理中的應用.

圖3 β-環(huán)糊精/凹凸棒復合泡騰片分散固相萃取環(huán)境水中擬除蟲菊酯

表1 擬除蟲菊酯類化合物樣品的分散固相萃取方法

1.3 磁性固相萃取

磁性固相萃取是一種新興的樣品預處理技術(shù)，是在SPE的基礎(chǔ)上，引入了一個外部磁場，使得包含分析物的磁性吸附劑與基體分離，無需進行過濾和離心分離，而且磁性吸附劑可以回收和再利用.磁性固相萃取具有環(huán)境友好、分離快速、吸附效率高等優(yōu)點，被廣泛應用在環(huán)境檢測、醫(yī)療衛(wèi)生和化工等領(lǐng)域.Bagheri等[20]合成了一種用離子液體改性的新型磁性吸附劑，應用超臨界CO2從水果樣品中提取三種擬除蟲菊酯，通過HPLC-UV中進行超痕量分析，檢出限達到0.1 mg/kg.Yang等[21]以雙金屬有機骨架為前驅(qū)體，然后在氮氣氛圍下煅燒，合成了三維磁性空心多孔樹莓狀分層Co/Ni@碳微球，三維Co/Ni@碳微球是一種新型的磁性固相萃取劑(如圖4所示)，對水和黃瓜樣品中的醚菊酯和聯(lián)苯菊酯具有出色的萃取能力和分離效率，檢出限低至0.003 8～0.006 7 ng/mL.

圖4 基于Co/Ni@碳微球的磁性固相萃取法萃取水中擬除蟲菊酯

1.4 分子印跡法

分子印跡聚合物穩(wěn)定、耐溶劑、能抵抗復雜基體的干擾，其特異性識別位點能夠選擇性分離和富集復雜基質(zhì)中痕量目標分子[22].Zhao等[23]使用核-殼結(jié)構(gòu)Fe3O4-NH2@GO作為支撐材料來提供磁性，并在材料表面制備分子印跡聚合物(如圖5所示)，用于提取果汁中的5種擬除蟲菊酯，檢出限達到0.007～0.015 μg/L，回收率達到72.1%～106.8%.Cai等[24]合成了擬除蟲菊酯分子印跡微球，將微球涂覆在常規(guī)微孔板的孔中，通過多重熒光法可用于同時測定60種羊肉和牛肉樣品中的10種擬除蟲菊酯，檢出限為5.2～7 ng/mL.Ji等[25]合成了新的分子印跡共價有機骨架，其顯示出對氰基擬除蟲菊酯的特異性吸附，通過對不同植物樣品中的氰基擬除蟲菊酯進行定量分析，檢出限在0.011～0.018 ng/g.

圖5 基于Fe3O4-NH2@GO分子印跡聚合物的萃取果汁中的5種擬除蟲菊酯

1.5 其它樣品處理方法

液相微萃取(Liquid phase microextraction, LPME)是利用使用少量的樣品和溶劑，在水相和萃取劑之間產(chǎn)生非常高的接觸面積，達到高的富集倍數(shù)和富集效果，其具有操作簡單、速度快、成本低等優(yōu)勢.也有基于LPME技術(shù)用于擬除蟲菊酯的分析報道.Mao等[26]通過三相混合萃取的分散液-液微萃取來從蔬菜樣品中提取擬除蟲菊酯類農(nóng)藥，檢出限為0.9～4.7 μg/kg.Wang等[27]將微波輔助萃取和超聲輔助分散液-液微萃取相結(jié)合，開發(fā)了一種測定荔枝果實中擬除蟲菊酯殘留的新方法，檢出限為1.15～2.46 μg/L.

攪拌棒吸附萃取法相比于固相微萃取，具有固定相體積大、萃取效率高的優(yōu)勢.攪拌棒吸附效果主要取決于涂層材料，目前已有商品化的攪拌棒[28].Li等[29]報道了新型的攪拌棒吸附萃取-熱脫附-氣相色譜法，快速分離茶葉中的12種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留.該方法抗基質(zhì)干擾強，可同時鑒定和定量測定12種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥，回收率為92.89%～105.01%.Madej等[30]將磁改性石墨烯作為吸附劑與攪拌棒吸附分散微萃取結(jié)合使用，用于分離水樣品中存在的擬除蟲菊酯，檢出限為14 ng/mL.

也有使用超臨界溶劑二氧化碳從基質(zhì)中分離擬除蟲菊酯，該溶劑無毒且易于從提取的產(chǎn)物中消除[31].Rissato等[32]研究了超臨界流體萃取法從土壤樣品中萃取擬除蟲菊酯農(nóng)藥，檢出限低于0.01 mg/kg.Rissato等[33]建立了超臨界流體萃取法聯(lián)用毛細管氣相色譜的分析方法，可同時測定蜂蜜樣品中多種擬除蟲菊酯的殘留，檢出限小于0.01 mg/kg.

2 擬除蟲菊酯類化合物檢測方法

2.1 高效液相色譜分析法

高效液相色譜(HPLC)是分離、定量和鑒定許多化合物的最有用的分析技術(shù)之一.通過加壓使液體和樣品混合物通過合適的色譜柱，可以有效地分離樣品組分.高效液相色譜具有快速、自動化、高靈敏度和高分離度等優(yōu)點.擬除蟲菊酯類化合物異構(gòu)體眾多，通過合適的色譜柱串聯(lián)使用，可有效提高色譜分離效果[34].Suthasinee等[35]采用分散液-液微萃取分離多種果汁中的6種擬除蟲菊酯，采用HPLC紫外檢測，檢出限為2～5 μg/L.趙文霏等[36]通過離子液體分散液-液微萃取提取食用菌中3種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的殘留，采用HPLC測定擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的殘留量，檢出限為1.0～1.4 μg/kg.

2.2 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法是分離檢測擬除蟲菊酯類化合物靈敏度最高的分析方法，與液相色譜法相比，可使檢測下限降低1至2個數(shù)量級.其可以通過質(zhì)譜的特征離子質(zhì)量色譜圖，便于區(qū)分多種結(jié)構(gòu)類似物的擬除蟲菊酯化合物，并通過質(zhì)譜給出每一個組分的結(jié)構(gòu)信息和分子量.焦慧澤等[37]通過加速溶劑萃取法分離和富集茶葉中擬除蟲菊酯類農(nóng)藥，采用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測10種擬除蟲菊酯，檢出限為0.5～5.0 μg/kg，回收率為68.7%～103.8%.表2列出了液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法在擬除蟲菊酯類化合物檢測中的應用.

表2 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法在擬除蟲菊酯類化合物檢測中的應用

2.3 氣相色譜分析法

氣相色譜分析法是一種最常見的儀器檢測分析方法，主要用于分析檢測非極性、低沸點、熱穩(wěn)定的化合物，擬除蟲菊酯類化合物是一類低沸點的化合物，氣相色譜也可以實現(xiàn)高效檢測.Li等[45]采用一步微波輔助頂空固相微萃取法萃取和富集水性樣品中10種擬除蟲菊酯，采用氣相色譜電子捕獲檢測器檢測，檢出限為0.2～2.6 ng/L.Yan等[46]建立了一種氣相色譜方法，能同時測定室內(nèi)殺蟲劑產(chǎn)品中的九種擬除蟲菊酯，應用于蚊香和兩種氣霧劑產(chǎn)品中擬除蟲菊酯的測定，檢出限為0.04～0.11 mg/L.Zhang等[47]采用固相萃取凈化蜂花粉中7種擬除蟲菊酯農(nóng)藥殘留量，用氣相色譜-微電子捕獲檢測法檢測，檢出限為1.1～19.7 μg/kg.

2.4 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法是在氣相色譜儀后連接質(zhì)譜檢測器，可以通過選擇離子掃描方便區(qū)分擬除蟲菊酯的結(jié)構(gòu)相似物，便于定性和定量分析，相比于氣相色譜，GC-MS具有更高的靈敏度.Yoshida等[48]使用吸附劑(石英纖維濾盤和Empore C18盤)的組合收集室內(nèi)空氣的擬除蟲菊酯，采用GC-MS同時測定室內(nèi)空氣中18種擬除蟲菊酯，檢測限為1 ng/m3.Rosch等[49]通過液-液萃取法萃取地表水樣品的擬除蟲菊酯和其異構(gòu)體，通過氣相色譜與串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用，結(jié)合大氣壓化學電離進行化學分析，定量限為12.5～125 pg/L.Goal等[50]通過質(zhì)譜EI模式下，選擇GC-MS/MS的基礎(chǔ)離子進行單離子監(jiān)測和使用前體離子分析水中的擬除蟲菊酯，定量下限小于0.1 mg/L.

2.5 免疫分析法

免疫分析法是一種基于抗原-抗體相互作用，通過產(chǎn)生一個信號對應分析物濃度的裝置.目前有基于免疫測定法的有酶聯(lián)免疫吸附測定、免疫色譜測定、熒光偏振免疫測定、競爭比色免疫測定和電化學免疫測定.Zhao等[51]開發(fā)了一種免疫分析方法，克服了需要蛋白質(zhì)抗原免疫動物抗體的局限性，根據(jù)域抗體庫檢測大白菜樣品中氯氰菊酯，β-氯氰菊酯和氰戊菊酯，回收率為84.4%～112.3%.Taherin等[52]開發(fā)了一種使用新型廣譜特異性單克隆抗體的間接競爭化學發(fā)光酶免疫測定法，用于測定農(nóng)產(chǎn)品中α-氰基擬除蟲菊酯，在最佳條件下，該測定法對甲氰菊酯、溴氰菊酯和λ-氯氟氰菊酯具有很高的敏感性，檢測范圍為0.16～100 ng/mL.

2.6 其它分析法

Kaushik等[53]制備了基于氧化鐵-殼聚糖混合納米生物復合物的核酸傳感器，檢測氯氰菊酯和氯菊酯，可在40 s內(nèi)完成檢測，檢出限為0.002 5 mg/L.Wang等[54]制備了具有空心納米結(jié)構(gòu)的分子印跡熒光納米顆粒傳感器，能在8 min內(nèi)檢測出實際環(huán)境水中的λ-氯氟氰菊酯，檢出限低至10.26 nmol/L.

3 總結(jié)與展望

擬除蟲菊酯類化合物廣泛存在于食品和環(huán)境基質(zhì)中，長期暴露在低劑量的擬除蟲菊酯下，擬除蟲菊酯會直接或間接進入人體體內(nèi)，嚴重威脅人類健康，因此對食品和環(huán)境基質(zhì)中的擬除蟲菊酯建立新型的樣品前處理技術(shù)和檢測方法來監(jiān)控和評測具有重要意義.就目前的研究情況來看，擬除蟲菊酯農(nóng)藥殘留檢測的分析方法有如下的發(fā)展趨勢.

1) 擬除蟲菊酯類化合物樣品前處理技術(shù)的革新：單一的吸附劑向先進的多元吸附劑方向發(fā)展，多種樣品前處理技術(shù)交叉混合應用以及串聯(lián)組合應用，實現(xiàn)復雜樣品的高效富集，從而提高樣品前處理的通量、選擇性和靈敏度.

2) 高效的分離分析方法的開發(fā)：采用色譜柱串并聯(lián)、多維液相(氣相)組合，可進一步提高分析物與基質(zhì)的分離，結(jié)合多維質(zhì)譜能提供更高的準確性，消除基質(zhì)干擾、實現(xiàn)多種擬除蟲菊酯及對映異構(gòu)體的檢測.

3) 擬除蟲菊酯農(nóng)藥殘留快檢方法的開發(fā)：由于食品安全和市場的需要，一些簡便、極速的篩查方法和技術(shù)亟待開發(fā)，如比色卡鑒定、試紙條定性、化學發(fā)光分析法等，可用于大量樣品的快速分析.