农药残留国家标准检测技术

第1章绪论 农药是保障现代农业安全生产的重要投入品，可有效控制作物病虫草鼠等有害生物发生和为害，统计数据表明农药应用可挽回农作物产量损失 30%～40%，对农业增产、农民增收具有重要贡献。农药残留是农药应用后产物，是影响农产品质量安全的重要因素。随着人类健康安全意识的增强和消费水平的提高，对农药的应用提出了更高的要求。我国 2016年启动了“十三五”国家重点研发计划试点专项“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”，围绕农药减施的理论基础、产品装备、技术研发和培训推广等领域开展攻关研究，其中涉及解析农药归趋特征和制定农药限量标准内容，而研究和选择科学的农药残留检测方法是关键。另外，为了保障农产品质量安全，世界各国制定了食品中农药残留限量标准来控制农药残留污染，而农药残留检测方法是准确监测农药残留的基础和工具。欧美国家对农药残留检测仅提出了通用方法测定的指导原则，尚未指定具体方法。我国政府高度重视农药残留对农产品质量安全的影响，《中华人民共和国食品安全法》《食品安全国家标准食品中农药*大残留限量》（GB 2763）明确规定的农药残留检测方法是农药*大残留限量的配套检测方法，具有法定强制性（廖先骏等， 2019）。2016年 4月，农业部印发《农药残留检测方法国家标准编制指南》（中华人民共和国农业部公告第 2386号），规定农药残留检测方法国家标准编制的技术要求。同时，第二届国家农药残留标准审评委员会第四次全体会议对我国现行配套农药残留检测方法提出了明确的标准框架体系规划建议，即根据农药理化性质、化学结构式及前处理方法的差异等，按气相色谱 –质谱法（气质联用）、液相色谱–质谱法（液质联用）、一类农药残留检测方法、单个农药残留检测方法等四类情况进行制定。基于此，本书重点梳理了我国目前气相色谱检测方法、液相色谱检测方法、气相色谱 –质谱方法和液相色谱–质谱方法技术条件下植物源性食品与动物源性食品的主要检测方法国家标准，以期为我国农药登记残留试验、农产品市场监管、农产品生产加工企业及农药残留科研教学等单位的检测人员快速、准确选择科学检测方法提供关键参数和基础数据。 1.1 农药残留检测方法标准 农药残留检测方法标准是指对某种或某一类样品中农药残留量测定方法的规范性文件。该文件规定了不同样品基质中农药残留量的检测方法，标准内容包括前言、标准名称、范围、规范性引用文件、原理、试剂与材料、仪器和设备、试样制备、分析步骤、结果计算、灵敏度、精密度、图谱和附录等。 国际上农药残留检测方法标准没指定具体方法，但提出了农药残留检测方法的通用指导原则，主要包括方法验证和分析质量控制的要求。例如，欧洲食品安全局（ European Food Safety Authority，EFSA）验证农药残留对消费者的安全性，欧盟委员会下属健康与食品安全署（Health and Food Safety，SANTE）根据欧洲食品安全局的意见决定制定、修正、删除农药的残留限量。欧盟农药残留检测方法及要求根据 SANTE系列指导文件规定执行，目前*新版本为 Guidance Document on Analytical Quality Control and Method Validation Procedures for Pesticides Residues Analysis in Food and Feed（《食品和饲料中农药残留分析方法验证与质量控制指南》，SANTE/12682/2019）。美国食品药品监督管理局（ Food and Drug Administration， FDA）根据颁布的农药残留分析方法指南 Analytical Procedures and Methods Validation for Drugs and Biologics（《药物和生物制品分析程序与方法验证》）对农产品进行监控。我国农业部 2010年 4月组建了国家农药残留标准审评委员会，主要负责审评农药残留国家标准。目前清理并修订了 400余部食品中农药残留检测方法标准，基本解决了鲜食农产品农药残留限量标准严重不足、检测方法与限量标准不配套的问题。我国农药残留检测方法标准主要包括国家标准（ GB）和行业标准，行业标准又包括农业行业标准（ NY）、出入境检验检疫行业标准（SN）、烟草行业标准（YC）和水产行业标准（SC）等。 1.2 农药残留检测方法国家标准的发展与逐步完善 我国农药残留检测方法标准的历史发展与农药残留相关法律法规的逐步完善及农药管理的逐步规范同步，大致分为以下 3个阶段。 **阶段（ 1963～1996年）为探索发展阶段。 1963年 10月我国成立农业部农药检定所，主要承担农药登记管理及相关标准的制定工作。农药残留检测方法标准主要为容量和比色分析方法，少量为气相色谱和液相色谱法（宋稳成等，2014）。 第二阶段（ 1997～2008年）为快速发展阶段。 1997年我国颁布了《农药管理条例》， 1999年颁布了《农药管理条例实施办法》。2001年农业部开始在全国实施无公害农产品行动计划，加快了行业标准的制定。截至 2008年底，制定了近 500项农药残留检测方法国家标准和行业标准，初步形成了以国家标准为主、行业标准为辅，由安全标准和配套支撑标准共同组成的农药残留标准体系。 第三阶段（ 2009年至今）为逐步完善阶段。 2009年 6月 1日《中华人民共和国食品安全法》实施， 2010年 4月 12日国家农药残留标准审评委员会成立，加快了残留限量标准、检测方法和技术规程的制定（朱玉龙等， 2017；李富根等， 2019）。2013年 3月 1日实施的《食品中农药*大残留限量》（GB 2763— 2012）推荐了有限的检测方法标准。后经不断清理、整合、修订， GB 2763— 2021发布时，农药残留检测方法与限量标准不配套的问题已基本得到解决。 从现行标准发展趋势来看，用于农药残留限量配套的检测方法中推荐性国家标准、行业标准、地方标准等逐渐废止，并统一向强制性的食品安全国家标准靠拢，我国目前检测方法多以高效液相色谱（ high performance liquid chromatography，HPLC）、气相色谱以及两者与质谱联用为主。 1.3 农药残留检测方法国家标准现状 目前，我国农药残留检测方法标准共 431项，包括检测方法国家标准 230项和检测方法行业标准 201项。其中，检测方法国家标准中涉及食品中农药残留检测的国家标准 224项，水中农药残留检测的国家标准 2项，饲料中农药残留检测的国家标准 4项；检测方法行业标准中涉及食品中农药残留检测的行业标准 186项，水土中农药残留检测的行业标准 5项，含脂羊毛中农药残留检测的行业标准 3项，烟草及其制品中农药残留检测的行业标准 7项。我国农药残留检测方法国家标准主要由强制性国家标准和推荐性国家标准两部分组成。农药残留检测方法强制性国家标准目前共有 125项，包括 2016～2021年更新的 GB 23200系列标准 120项和 GB 29695— 2013、GB 29696— 2013、GB 29705— 2013、GB 29707— 2013、 GB 31660.3— 2019。农药残留检测方法推荐性国家标准目前共有 105项，包括 2003～2008年更新的 GB/T 5009系列标准 56项和 1994～2010年更新的其他推荐性国家标准 49项。农药残留检测方法国家标准规定了适用范围、规范性引用文件、原理、试剂与材料、仪器和设备、试样制备、分析步骤、结果计算、精密度等内容。内容和格式是按照《农药残留检测方法国家标准编制指南》制定的。从样品基质分类来看，检测方法国家标准涉及的基质种类以植物源性食品和动物源性食品为主，同时包括部分环境样品、其他类如饲料样品等。其中，涉及植物源性样品的检测方法标准 165项，涉及动物源性样品的检测方法标准 103项。从检测方法来看，检测方法国家标准涉及的检测方法主要包括气相色谱法、液相色谱法、气相色谱 –质谱法、液相色谱 –质谱法等，其中使用气相色谱法检测的国家标准有 84项、使用液相色谱法的有 31项、使用气相色谱–质谱法的有 78项、使用液相色谱–质谱法的有 75项。 掌握农药残留检测方法国家标准中气相色谱法、液相色谱法、气相色谱 –质谱法、液相色谱–质谱法 4项主流技术的特点及应用优势非常必要。气相色谱法可分析大部分有机化合物，但其应用也存在一些限制，如不适于对分子量大、易热分解、不挥发性物质或解离性物质等的直接分析。液相色谱法理论上可以很好地对高沸点、热稳定性差、分子量在 200以上的有机化合物进行分离、分析。随着与色谱技术相联系的检测技术的快速发展，越来越多的检测器应用于色谱法检测。目前，液相色谱法广泛应用的检测器有紫外 –可见光检测器（ultraviolet-visible light detector，UVD）、二极管阵列检测器、荧光检测器（ fluorescence detector，FLD）等。气相色谱法中检测器的种类更多，特别是特异性检测器，例如：火焰光度检测器（ flame photometric detector，FPD）对含 S、P元素的化合物具有高选择性、高灵敏度，可广泛用于有机磷、有机硫农药的分析测定；电子捕获检测器（ electron capture detector，ECD）对电负性物质敏感，适用于卤素或含氧化物，可广泛用于有机氯农药、拟除虫菊酯类农药残留的分析测定；氮磷检测器（ nitrogen phosphorus detector，NPD）对含 N、P元素的化合物具有高灵敏度、高选择性及宽线性范围；脉冲火焰光度检测器（pulse flame photometric detector，PFPD）。这些检测器都是针对低含量特殊化合物开发的，在农药残留的研究中发挥了重要作用。气相色谱–质谱法、液相色谱 –质谱法是将高分离能力、适用范围极广的色谱分离技术与高灵敏度、高专属性的质谱技术相结合，组成了先进可靠的现代分析技术，是对复杂样品进行定性、定量分析的有力工具。气相色谱 –质谱技术发展较早，已广泛应用于农药单残留、多残留的快速分离与定性、定量分析。液相色谱 –质谱技术适于对极性较大、热稳定性强、难挥发的目标化合物进行分析，尤其是小颗粒填料色谱柱和超高压系统的应用，大大提升了液相色谱 –质谱检测的效率，该技术分离时间短、分离效率高，成为目前农药残留分析领域应用的热点技术。 1.4 农药残留检测方法标准中常用前处理方法 我国的农药残留分析方法主要分为样品前处理和仪器分析两个部分，其中样品前处理时间占整个分析方法的 60%左右。然而，目前用于色谱分析的传统前处理技术仍相对落后，包括一系列操作步骤，如匀质化、提取、过滤或离心、柱层析、浓缩和溶剂转化等。该过程由于复杂、费时且易造成误差，因此是整个农药残留分析工作的瓶颈。近年来，受劳动力费用成本增加、残留检测样品的需求增大以及公众环保意识提升等众多因素影响，前处理技术经逐步改进后日渐趋向于简约化、自动化、小型化。 1.4.1 常用提取技术 样品提取及净化作为前处理方法的关键步骤，对实验结果准确性具有重要意义。其中样品提取是用化学溶剂将农药从样品中提取出来的步骤，有时样品的提取过程也包含样品净化过程。由于试样中农药含量较低，提取效率的高低直接影响结果的准确性。因此，依据农药种类、试样类型、试样中脂肪与水分含量和*终测定方法的差异，选择合适的提取剂和提取方法至关重要。目前，在我国农药残留检测方法中常用的提取溶剂有水、甲醇、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、石油醚、正己烷和二氯甲烷等，在提取过程中可结合不同提取剂的极性、沸点、安全性、稳定性、经济性等特征进行合理选择。我国农药残留检测方法标准中常用的提取方式有液液萃取法、振荡法和组织捣碎