海产品中农药和抗生素残留的快速分析方法

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

孙青郁

渤海水产食品(山东)有限公司,山东 滨州 256600

摘要

本文提出一种基于固相微萃取法(SPME)和高效液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)的快速分析方法,用于检测海产品中农药与抗生素残留。通过优化样品前处理条件及检测参数,该方法在5分钟内完成分析,能够同时检测30种不同的农药和抗生素。实验结果表明,该方法的最低检出限(LOD)为0.1μg/kg,回收率高达90%-110%,且具有良好的重复性和稳定性。通过与传统方法比较,本研究所提出的快速分析方法在准确性、效率以及成本上均具显著优势,适用于海产品的日常监测。


关键词

海产品;农药;抗生素;快速分析;固相微萃取

正文


1引言

目前,海产品中农药和抗生素残留的检测主要依赖于高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)等传统分析方法。虽然这些方法在准确性上有保证,但由于其操作繁琐、时间较长和成本较高,难以满足日常快速检测的需求。因此,如何设计一种既能保证检测灵敏度又能提高检测效率的方法,成为当前水产食品安全检测研究的重要课题。本文旨在提出一种基于固相微萃取法(SPME)和高效液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)的快速分析方法,利用SPME提取样品中的有害物质,并通过HPLC-MS进行定性与定量分析。

2实验方法

2.1样品来源与处理

本研究选取不同产地的海产品,包括虾、贝类和鱼类作为检测样品。每种样品在采集后立即冷藏并送至实验室进行处理。所有样品均在标准条件下解冻并用去离子水洗净。样品分为两部分,一部分用于农药残留检测,另一部分用于抗生素残留检测。样品前处理使用固相微萃取(SPME)技术,提取海产品中的目标物质。

2.2固相微萃取(SPME)提取条件优化

SPME是利用固相萃取剂吸附样品中的目标物质,再通过解吸过程将其转移到检测系统中。本研究选择一种共聚物涂层的SPME纤维,经过预实验确定最优的提取条件,包括萃取时间、温度、盐度以及溶剂等。实验结果表明,最佳的提取条件为:萃取时间15分钟,萃取温度50°C,盐度为2%(w/v NaCl),使用甲醇溶剂进行解吸。

2.3 HPLC-MS分析

HPLC-MS分析中,采用C18色谱柱,流动相由水(0.1%甲酸)和乙腈组成,梯度洗脱条件进行分离。质谱分析采用正离子模式(ESI+),扫描范围为50-800 m/z,仪器的分辨率设定为50,000,确保高灵敏度的定性和定量分析。

3结果

在本研究中,通过对30种目标农药和抗生素的检测,我们的实验结果表明,在优化的固相微萃取(SPME)条件下,所选化合物的最低检出限(LOD)普遍低于0.5μg/kg,其中部分常见抗生素的LOD更达到0.1μg/kg。具体来看,农药类物质如噻虫嗪(0.3μg/kg)和氯氰菊酯(0.2μg/kg)的检出限较低,而抗生素类物质如氯霉素(0.1μg/kg)和环丙沙星(0.15μg/kg)的检出限也具有较高灵敏度。这些数据表明,通过SPME-HPLC-MS联用技术,可以高效且灵敏地检测出海产品中的有害物质,特别是当污染物的浓度较低时,传统检测方法通常难以有效检测到。

研究结果与现有文献相符,许多研究已表明SPME技术在食品安全检测中的有效性和高灵敏度(Yuan et al.,2022;Zhang et al.,2023)。SPME的提取效率与目标化合物的极性、分子量以及分析条件的选择密切相关。尤其在复杂基质(如海产品)中,传统的提取方法容易受到基质效应的影响,导致样品处理难度加大,而SPME通过固相涂层的选择性吸附和萃取,大大降低这些干扰的影响,因此能够在低浓度下有效捕捉目标物质。以下为目标化合物的最低检出限(LOD)数据及标准曲线回归分析结果,表格呈现每种化合物的LOD和回归系数。

1:目标化合物的最低检出限(LOD)与标准曲线回归结果

化合物

检出限(μg/kg)

标准曲线回归系数(R²)

斜率

截距

噻虫嗪

0.3

0.9998

2.324

0.023

氯氰菊酯

0.2

0.9996

1.845

0.007

氯霉素

0.1

0.9999

3.245

0.018

环丙沙星

0.15

0.9997

2.512

0.016

氨苄西林

0.2

0.9995

2.568

0.012

数据来源:本研究实验。

从表格中可以看到,所有目标化合物的回归系数(R²)均接近1,表明本方法的定量精度非常高。最低检出限(LOD)则证明本方法在低浓度情况下的高灵敏度,尤其对于常见的抗生素和农药,其检测极限远低于行业标准。

以虾类、鱼类和贝类为例,不同海产品中的回收率数据有所不同。在虾类样品中,回收率普遍在90%-105%之间;在鱼类样品中,回收率最高可达108%,最低为92%;而贝类样品中的回收率波动稍大,介于91%-109%之间。这些结果表明,本方法能够适应不同海产品基质的影响,并保证高回收率和稳定的检测精度。回收率的良好表现是由于本研究所采用的SPME技术,能有效地避免传统液液萃取方法中可能出现的损失。通过优化萃取条件、溶剂选择以及温度等因素,SPME可以在较短时间内将目标物质从复杂基质中提取出来,而不会导致目标物质的降解或损失。

4讨论

结果表明,基于SPME-HPLC-MS联用技术的快速分析方法在检测海产品中的农药和抗生素残留方面具有显著优势。SPME技术作为样品前处理的关键步骤,其高效的萃取能力使得该方法能够在短时间内完成多种目标物质的提取和检测。相比传统方法,SPME方法不仅降低样品损失和交叉污染,还能显著提高检测灵敏度。HPLC-MS的高分辨率和多重反应监测(MRM)模式使得该方法能够对复杂海产品中的多种成分进行同时分析,克服传统检测方法在分离和定量上的局限。

参考文献

[1]洪妍妍,陈海玲,王翠玲,等.样品前处理QuEChERS法及新型吸附材料在水产品中抗生素残留分析中的应用进展[J].Journal of Food Safety&Quality,2022,13(21).

[2]徐志华,任娣,刘崇万,等.江苏某地区稻虾蟹综合种养模式下养殖水和产品中农药残留与风险评价[J].Journal of Agro-Environment Science,2024,43(1).

[3]薛荣旋,卢丽明,黄诚,等.QuEChERS-超高效液相色谱-串联质谱法测定水产品中6种氟喹诺酮类抗生素残留量[J].CHINESE JOURNAL OF FOOD HYGIENE,2020,32(5).


...


阅读全文