乳制品中擬除蟲菊酯類農藥殘留檢測研究進展

梁建英，胡 雪*，謝瑞龍，劉麗君，李翠枝，張志偉

（內蒙古伊利實業集團股份有限公司，內蒙古 呼和浩特 010110）

擬除蟲菊酯是文菊花中天然成分除蟲菊酯的合成類似物，是一類模擬天然除蟲菊酯化學結構合成的農藥[1]，其具有選擇性毒性、在哺乳動物體內代謝和排泄迅速、環境殘留少等特點，不僅在農業上得到廣泛應用，而且在家庭用殺蟲劑，如防治蚊蟲、蟑螂及牲畜寄生蟲的殺蟲劑中被廣泛應用[2]。隨著擬除蟲菊酯類農藥越來越多地進入生活環境，其引起的環境污染與人類安全問題也越來越受到重視。

長期以來一直認為擬除蟲菊酯類農藥為低毒殺蟲劑，然而Sinha等[3]研究表明，擬除蟲菊酯可影響實驗動物的神經行為，是一種重要的神經毒劑，能夠改變Na+通道功能而產生神經毒性[4]，如果不加控制仍然會對人類健康造成很大威脅。農藥的危害途徑是其被使用后一定時期內沒有被分解或降解的農藥原體、降解物及有毒代謝物殘留在生物體內，人類尤其是嬰幼兒食用了被污染的乳制品后，殘留的農藥會在體內不斷積累，最終導致急性或慢性中毒，因此加強乳制品中擬除蟲菊酯類農藥檢測是保障食品安全的必要風險防控措施之一。

1 國內外對乳類中擬除蟲菊酯類農藥殘留最大限量的要求

《食品法典》是全球消費者、食品生產和加工者、各國食品管理機構及國際食品貿易的重要基本參照標準，其中CAC/MRL 1—2001《食品中的農藥最大殘留限量》中規定了生乳中96 種農藥的最大殘留限量，其中包括10 種擬除蟲菊酯類農藥的最大殘留限量，即氯氰菊酯0.05 mg/kg、氰戊菊酯0.1 mg/kg、氯菊酯0.1 mg/kg、溴氰菊酯0.05 mg/kg、烯蟲酯0.1 mg/kg、醚菌酯0.01 mg/kg、氟氯氰菊酯0.01 mg/kg、聯苯菊酯0.05 mg/kg、甲氰菊酯0.1 mg/kg[5]。

國內，根據國家衛生健康委員會、農業農村部和國家市場監督管理總局2019年第5號公告，GB 2763—2019《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》[6]將于2020年2月15日正式實施，該標準規定了生乳中102 種農藥的最大殘留限量，其中包括7 種（同分異構體為1 種）擬除蟲菊酯農藥的最大殘留限量，即氯氰菊酯和高效氯氰菊酯0.05 mg/kg、氰戊菊酯和S-氰戊菊酯0.1 mg/kg、醚菌酯0.01 mg/kg、氟氯氰菊酯和高效氟氯氰菊酯0.01 mg/kg、聯苯菊酯0.2 mg/kg、氯氟氰菊酯和高效氯氟氰菊酯0.2 mg/kg、醚菊酯0.02 mg/kg。

通過國內外擬除蟲菊酯類農藥限量分析可知，國內限量標準中有4 種擬除蟲菊酯類農藥（氯氰菊酯、氰戊菊酯、醚菌酯、氟氯氰菊酯）與國際標準中的限量一致，聯苯菊酯的限量不一致，國際標準中沒有對乳類中氯氟氰菊酯和醚菊酯的限量作規定，而國內標準作了規定。

2 擬除蟲菊酯類農藥殘留的檢測方法及標準

農藥殘留檢測是一項針對復雜混合物中微量或痕量組分進行分析的技術，不僅要有精細的微量操作手段，而且要有具有較高靈敏度的痕量檢測技術[7]。農藥殘留檢測方法已成為影響國際貿易的重要技術要求之一，因此能夠簡單、快速、準確定性及定量檢測農藥殘留意義重大。

目前，擬除蟲菊酯類農藥殘留檢測方法主要有氣相色譜法、高效液相色譜法和酶聯免疫分析法，由于大部分擬除蟲菊酯化合物是立體異構體或幾何異構體，不同異構體生物活性不同，在分析方法中如何分離異構體再進行定量測定是關鍵，且多數樣品成分復雜、前處理干擾性大，因此，近年來高端分析儀器法，如氣相色譜-三重四極桿串聯質譜法、液相色譜-三重四極桿串聯質譜法得到大量應用[8-10]，使得水果、蔬菜、谷物、茶葉、中草藥及乳制品等不同種類樣品中農藥殘留的準確痕量分析成為可能。沈崇鈺等[11]通過固相萃取-氣相色譜-負化學離子源質譜技術建立11 種擬除蟲菊酯類農藥殘留的檢測方法，并應用于茶葉；孫長恩等[12]采用HP-5MS毛細管柱和氫火焰離子化檢測器建立同時測定化學殺蟲劑中9 種擬除蟲菊酯類農藥的氣相色譜檢測方法；李燕等[13]對水產品可食部分中擬除蟲菊酯殘留量的高效氣相色譜檢測方法進行研究，建立同時測定氯氰菊酯、氰戊菊酯及溴氰菊酯殘留量的檢測方法；胡奇杰等[14]采用帶有電子捕獲檢測器的氣相色譜對鐵皮石斛飲片中擬除蟲菊酯殘留的檢測方法進行研究，建立了一套成熟的農藥多殘留氣相色譜檢測方法；宋瑤等[15]用液-液萃取法提取、帶有電子捕獲檢測器的氣相色譜建立酸乳中4 種擬除蟲菊酯類農藥殘留的檢測方法。

我國國家衛生部門依據食品安全風險評估結果及食品生產經營者和消費者的意見，制定并頒布實施了一些有關擬除蟲菊酯類農藥殘留的檢測標準，可分為植物源性食品和動物源性食品兩大類，其中，測定植物源性食品中擬除蟲菊酯類農藥含量的有GB/T 5009.146—2008《植物性食品中有機氯和擬除蟲菊酯類農藥多種殘留量的測定》和GB 23200.113—2018《植物源性食品中208 種農藥及其代謝物殘留量的測定》，測定動物源性食品中擬除蟲菊酯類農藥含量的有GB/T 5009.162—2008《動物性食品中有機氯和擬除蟲菊酯類農藥多組分殘留量的測定》和GB 23200.85—2016《乳及乳制品中多種擬除蟲菊酯農藥殘留量的測定》。

3 乳制品中擬除蟲菊酯類農藥殘留檢測的影響因素

測量不確定度的評定是評判檢測實驗室和校準實驗室能力水平的重要指標，也是評判測試結果質量水平高低的依據[16]，其可以保證測試數據的準確度和可靠性。而在不確定度評定[17-18]過程中，會對檢測方法的每個環節中容易引入誤差的分量進行分析和計算，通過每個分量不確定度評定值的大小可直觀地分析出所用檢測方法的主要影響因素。

前期，本實驗室參考GB 23200.85—2016，采用氣相色譜-串聯三重四極桿質譜法對牛乳、嬰兒配方乳粉、酸乳、冰淇淋及干酪中氯氰菊酯、氰戊菊酯、醚菌酯、氟氯氰菊酯、聯苯菊酯及甲氰菊酯的含量進行驗證實驗，結合牛乳中聯苯菊酯含量的測定結果及不確定度分析，分析討論檢測方法的主要影響因素。

3.1 數學模型和不確定度傳播率

首先，利用氣相色譜-質譜法測定聯苯菊酯的殘留量（X），其數學模型中輸入量分別為試樣待測液中聯苯菊酯的上機質量濃度（ρ）、定容體積（V）、稀釋倍數（n）和樣品質量（m）。

組合類似影響因素，將輸入量中的重復性因素ρ、V和m組合在一起，歸為輸出量X的重復性因素，因此不需分別評定輸入量ρ、V和m重復性引入的不確定度分量，而是直接評定輸出量X重復性引入的不確定度分量。組合后的數學模型為式中，?rep為測量重復性影響因素修正因子，其數值為1，考察該數學模型可知，輸入量ρ、V、m和?rep互不相關，而且聯苯菊酯殘留量的計算式中只有輸入量ρ、V、m的積和商，因而不確定度傳播率，即輸出量X的合成標準不確定度ucrel（X）可由ρ的標準不確定度分量urel（ρ）、V的標準不確定度分量urel（V）、m的標準不確定度分量urel（m）和實驗重復性標準不確定度分量urel（?rep）的平方和開根號求得，即：

3.2 不確定度來源分析與評定

輸出量X的不確定度來源有4 個方面，即urel（ρ）、urel（V）、urel（m）和urel（?rep）。

3.2.1urel（ρ）

urel（ρ）包括4 個來源：1）標準曲線擬合引入的標準不確定度urel1（ρ），通過不確定度A類評定計算，數值較大；2）標準品純度引入的標準不確定度urel2（ρ），通過不確定度B類評定[19]計算，均勻分布，置信因子為數值較??；3）標準溶液配制過程移液器引入的標準不確定度urel3（ρ），通過不確定度B類評定計算，三角分布，置信因子為數值較??；4）容量瓶校準引入的標準不確定度urel4（ρ），通過不確定度B類評定計算，三角分布，置信因子為數值較小。

由上述標準不確定度評定結果合成urel（ρ），分析可得其大小主要由標準曲線擬合引入的標準不確定度urel1（ρ）決定。

3.2.2urel（V）

urel（V）的主要來源為移液槍校準引入的標準不確定度u（V），通過不確定度B類評定計算，三角分布，置信因子為數值較小。

3.2.3urel（m）

m采用減量法通過2 次稱量得到，包括1 次回零（空瓶）稱量。每次測量不確定度都有3 個來源：天平校準、重復性、天平分辨力，重復性歸入到?rep中，只評定分析天平校準引入的標準不確定度u1（m）和分析天平分辨力引入的標準不確定度u2（m）。因為使用同一架天平在一個很窄的質量范圍內稱量，因此天平質量差值靈敏度可忽略不計。通過不確定度B類評定，均勻分布，置信因子為得出結果，數值較小。

3.2.4urel（?rep）

峰面積測定引入的輸出量X的不確定度合并到urel（?rep）去考慮，通過不確定度A類評定，正態分布，置信因子為1，可得出結果，數值較大。

通過對urel（ρ）、urel（V）、urel（m）和urel（?rep）結果的比較分析[20-21]可得，乳制品中擬除蟲菊酯類農藥含量測定結果的主要影響因素包括標準工作曲線擬合和測量重復性影響因素兩方面。

3.3 樣品前處理方法

由于實驗中基質增強效應明顯，乳制品中擬除蟲菊酯類農藥殘留測定均采用空白基質配制標準溶液，繪制標準曲線，因此，樣品前處理過程[22-23]的穩定性直接影響標準曲線的相關性。同時，樣品前處理方法的適用性也是影響實驗重復性的主要因素。因此，從根本上說影響乳制品中農藥殘留檢測的因素是樣品前處理方法。

在農藥殘留檢測過程中，樣品前處理是分析檢測的關鍵步驟，它直接關系著整個分析過程的準確性和精密度[22-23]。乳制品中擬除蟲菊酯類農藥殘留的檢測主要采用氣相色譜-串聯質譜儀[24-26]進行，其常用的簡單、快速、有效的前處理方法主要有固相萃?。╯olid phase extraction，SPE）、QuEChERS（quick, easy, cheap,effective, rugged, safe）和凝膠滲透色譜（gel permeation chromatography，GPC）[27]。

3.3.1 SPE

SPE是一種基于色譜分離的樣品前處理方法，包括固相（具有一定官能團的固體吸附劑）和液相（樣品和溶劑），它的原理是通過固定相吸附劑上的官能團與目標化合物官能團之間的作用力將目標化合物保留在固相吸附劑上，使目標化合物從基質中分離出來[28-30]。根據柱填料不同，SPE柱可以分為正相萃取柱、反相萃取柱、吸附樹脂柱和離子交換柱4 種類型。正相萃取柱的填料主要有氧化鋁、硅膠、硅鎂吸附劑等，可以用來萃取極性化合物。反相萃取柱的填料主要有C8、C18、CN（氰丙基鍵合填料）等，可以用來萃取非極性或弱極性化合物。離子交換柱和吸附樹脂柱的填料是帶電荷的離子交換吸附劑，主要有NH2、石墨化炭黑、活性炭等，可以用來萃取帶電荷的化合物。SPE可分為2 種模式：一種是經典的SPE模式，主要用于吸附目標化合物，這種模式通常包括柱的預處理、樣品過柱、洗滌除雜質、干燥、洗脫目標化合物5 個步驟；另一種是雜質吸附模式，樣品過SPE柱時雜質被柱填料吸附，而目標化合物通過SPE柱并被收集在容器中。相比于液-液萃取，SPE不僅省去了許多繁雜的步驟，同時也大大加快了分析檢測的速度，但因其需要將待測物全部提取出來才可以進行檢測，因此SPE所耗時間較長。

3.3.2 QuECHERS

QuECHERS是一種快速、簡單、廉價、有效、穩定、安全的樣品前處理方法，該方法初期只是為水果、蔬菜及谷物等低脂樣品中農藥殘留檢測而建立的一種快速、有效的前處理方法，其原理是利用乙腈萃取樣品中的農藥殘留，氯化鈉和無水硫酸鎂鹽析分層，萃取液經無水硫酸鎂和N-丙基乙二胺分散固相萃取凈化后，用GC、GC-MS等進行多殘留分析[31-33]。鑒于其獨特的優勢，后期經過大量研究，現在該方法不僅可以檢測水分含量高、脂肪含量低的樣品，而且能檢測水分含量低且脂肪含量較高的樣品。該方法發展迅速，在植物源性和動物源性食品農藥殘留檢測中已逐漸成為多殘留分析的首選方法。

3.3.3 GPC

GPC的基本原理是選擇不同尺寸的惰性多孔凝膠為固定相，當樣品通過固定相時，大分子化合物（如色素、油脂、聚合物、生物堿等）受到體積排阻先流出色譜柱，小分子化合物（如污染物和農藥等）則滲入固定相微孔中后洗脫出來，樣品中各組分按分子大小實現分離[34]。GPC作為一種快速分離大分子類雜質的前處理方法，其缺點是溶劑用量大、凈化時間長，優點是可以自動化處理、色譜柱可重復利用、凈化效果好。

綜上所述，依據目標檢測物的理化性質和基質干擾情況選擇最合適的前處理方法是開展農藥殘留檢測的必要條件，是保證測量結果質量的關鍵因素。除此之外，各個前處理方法中均有的關鍵控制點，如提取溶劑、提取時間等的優化也對測定結果，尤其是測量重復性影響因素有重要影響[35-36]，實驗過程中應嚴格管控。例如，在實驗過程中發現：試樣用乙腈提取時，氯化鈉的加入量與試樣是否用水稀釋及稀釋加水量有關，如嬰兒配方乳粉和干酪脂肪含量高，需多加水稀釋，則需相應增加氯化鈉的加入量，以保證農藥被完全提??；冷凍離心時，離心速率太低會導致分層不好，吸取提取液時容易引起誤差，針對不同基質必須選擇合適的離心速率；凈化時每次實驗應盡量選用同一批次凈化柱，以保證實驗重復性；濃縮時，凈化后需將洗脫液氮吹近干，然后用溶劑復溶上機，若氮吹溫度太高，會使部分農藥降解，溫度太低又導致實驗耗時過長，同時氮氣壓力也要根據經驗找到最佳壓力范圍，剛開始氮吹時液面較高，若氮氣壓力太大則容易將提取液吹出氮吹管，從而導致農藥含量測定結果降低，因此控制合適的氮吹溫度和氮氣壓力也是保證實驗重復性的重要因素。

4 結 語

盡管國家限量標準中生乳中已規定最大殘留限量的擬除蟲菊酯類農藥種類較少，但由于其市場使用量的逐年增加，乳制品行業仍需高度警惕，風險防控不能放松。同時，雖然擬除蟲菊酯種類較少，但多數擬除蟲菊酯類農藥都有同分異構體，檢測難度較大，建立精細的高通量樣品前處理技術，并結合多種先進的分析儀器，如氣相色譜-三重四極桿串聯質譜儀、液相色譜-三重四極桿串聯質譜儀、電感耦合-等離子質譜儀和飛行時間質譜儀等，將是乳制品中擬除蟲菊酯類農藥檢測方法的發展趨勢。