葡萄酒中农药残留的色谱分析法研究进展
发布日期:
2013-09-24 14:51:54
来 源:
中国农学通报
作者:
淑英 王华 王贞强

  本文概述了目前应用于研究检测葡萄酒中农药残留的色谱分析方法的研究进展,主要分析方法包括:气相色谱(GC)分析法、液相色谱(HPLC)分析法、气相色谱-质谱联用(GC/MS)分析法、液相色谱-质谱联用(HPLC/MS)分析法。并对目前葡萄酒农药残留的现状进行了分析。

  农药残留是指一部分农药由于具有很强的化学稳定性,施用后不易分解,仍有部分或大部分残留在土壤、作物以及其他环境中。这些残留有农药的食品上被人或其它高等动物长期进食后,就会使农药在体内积累起来,引起慢性中毒,这就是农药的残留毒性,亦称残毒。由于农药种类和使用量的不断增加,有些农药又不易分解,使农作物(如蔬菜、瓜果、茶叶等)及畜禽、水产等动植物体受到不同程度的污染,通过食物链最终进入人体,给人体健康带来潜在危害,因此,农药残留问题越来越引起人们的重视和关注。

  葡萄酒是新鲜葡萄或葡萄汁经过发酵获得的饮料。由于葡萄酒中含有许多营养物质如氨基酸、矿质元素(包括微量元素)和人体必需的维生素等,以及β-谷甾醇、多酚等成分,使它不仅是营养丰富的饮料,而且在适量饮用的条件下,还能防止各种疾病,增强人体健康。然而,在葡萄的田间管理过程中,经常喷施大量的农药包括杀虫剂、杀菌剂和除草剂等,T•Hyotylainen(2002)等]研究认为虽然经过葡萄酒酿造过程。尤其是酒精发酵过程,减少了农药残留量,但仍有一部分残余在葡萄酒中,对人身健康产生潜在的威胁,因此,研究葡萄酒中的农药残留势在必行。目前,对于葡萄酒中农药残留的检测、研究方法很多,但以色谱法为主,如气相色谱法、液相色谱法、气相色谱-质谱联用法、液相色谱-质谱联用法等。

  气相色谱(GC)分析法

  气相色谱分析法是20世纪50年代发展起来的,在农药残留中的应用始于60年代初。由于其具有分离效率高、分析速度快、选择性好、样品用量少、检测灵敏度较高、操作简单、费用低等优点,因此广泛应用于分离气体和易挥发或可转化为易挥发的液体及固体。目前该方法已成为环保、食品、石油等行业分析中最常用,最主要的方法。M•A•Garcia(1999)等[6]采用毛细管气相色谱、氮磷检测器(NPD)和电子捕获检测器(ECD)测定了葡萄酒中3种杀菌剂(乙菌利、环丙胺、镇菌酮),其准确度和精确度较好,最低检测限分别为7.38、4.00、9.00mg/L。Manuela Correia(2001)等采用固相微萃取(SPME)结合GC/ECD的方法检测了葡萄汁和葡萄酒中的农药残留包括8种杀菌剂,乙烯菌核利、环丙胺、异菌脲、戊菌唑、多菌醇、灭菌丹、麦粉清、己唑醇;1种杀虫剂:毒死蜱;2种杀螨剂:溴螨酯、三氯杀螨砜)。T•Hyotylainen(2002)等[5]利用MMLLE(Microporous Membrane Liq-uid-Liquid Extraction)和GC/FID分析了红葡萄酒中的农药残留,研究表明利用MMLLE可以在30分钟内有效地提取出硫丹、异菌脲、林丹、环丙胺等7种农药残留,大大地提高提取效率,并获得较高的回收率和准确率。Garcia Repetto.R(1996)等用GC/PD/ECD检测出葡萄酒中毒死蜱、乐果、硫丹、西玛津等6种农药残留,其检测最低限除了西玛津为36.7mg/L外,其他5种在0.13~8.9mg/L之间。Prieto•A(1999)等用活性炭层析柱进行净化,并用毛细管气相色谱仪测定了15种有机磷农药,回收率达74%~110%。Holland•PT(1994)等采用SPE结合GC/NPD/ECD的方法分析了74种农药残留。其中13种杀菌剂在1mg/L的水平上,回收率达到 80%~118%,标准偏差为 2%~14%。Jimenez•JJ (2001)等也采用SPE结合GC/ECD/NPD的方法测定了葡萄酒中的残留,与Holland•PT的研究结果相比较,Jimenez•JJ为了避免基体效应,在SPE之后,又利用佛罗里硅土柱进行了进一步的净化,并取得较好的效果,Oliva•J(1999)等研究了农药残留对红葡萄酒香气组成的影响。采用 GC/FID测定主要挥发性物质,利用GC/MS测定微量挥发性物质,研究结果表明有毒死蜱、多菌醇、代森锰锌、甲霜灵、戊菌唑和乙烯菌核利,并且农药残留影响了葡萄酒中一些酯类、醛类、酸类物质的浓度。Darriet•P(2001)等报道了在波尔多地区,通过在葡萄转色期前进行喷施含铜类杀菌剂和喷施灭菌丹两种不同处理,发现前者能够促进一些挥发性硫醇类物质的生成并对葡萄酒(缩味浓酒、赤霞珠酒、梅鹿特酒)的香气有促进作用。在酒精发酵过程中,含铜类杀菌剂残留对葡萄酒中4-巯基-4-甲基戊烷-2-酮和3-巯基己醇的浓度有显著提高作用。Lopez•CC(2004)等报道了苯氧喹啉残留对发酵过程中葡萄汁中香气和酵母的影响。研究表明在发酵过程中,添加不同浓度的苯氧喹啉(0.5、1.0、2.0mg/L)时, 酵母在衰减阶段,有较大幅度的减少:而且,利用SPME/GC分析还发现,在发酵过程中,苯氧喹啉残留并不影响挥发性物质的产生。Avramides•EJ(2003)等用GC/NPD/ECD检测了不同国家的红葡萄酒和白葡萄酒中的农药,测定了92个样品中的84种农药残留,回收率为70%~110%。Manuela•Correia(2000)等利用SPME/GC/ECD测定了7种红葡萄酒和5种白葡萄酒(产地:葡萄牙中23种农药残留,研究结果表明:酒中农药残留的提取量受样品酒精含量(9%、12.5%、20%V/V)的影响 随着酒精含量上升提取量减少的农药有二嗪农、乐果、林丹、甲基对硫磷、马拉硫磷、异菌灵和滴滴涕:随酒精含量上升提取量增加的农药有艾氏剂、七氯、氟虫脲、噻嗪农等).Tuulia•Hyotylainen(1998)等利用LC/GC测定了不同国家(美国、西班牙、意大利、智利等)生产的不同的单品种(梅鹿特、黑比诺、巴贝拉、歌海娜、棠普尼罗、赤霞珠等)红葡萄酒中三硫磷、-硫丹“- 硫丹、腐霉利、喹硫磷、三氯杀螨砜等的残留。LC的主要作用是进行样品的净化和浓缩,而利用GC进行分析,检测限均低于应用于葡萄的 MRLs(maxima residual limits),并且样品前处理比较简单,只需要对样品进行稀释和过滤。

  虽然气相色谱法在测定葡萄酒中得到广泛应用,但是,对一些热稳定性差的农药不能够进行准确测定,如氨基甲酸酯类农药。因而,其使用有一定的局限性。

  气相色谱-质谱联用(GC/MS)分析法

  气相色谱-质谱联用仪既具有高分离效能,又具有准确鉴定化合物结构的特点,可以达到定性定量的检测目的。随着气相色谱-质谱的进一步发展,目前它正被广泛应用于农药残留量检测工作中,特别是农药代谢物、降解物的检测和多残留检测:但由于仪器比较昂贵,因此还不能被普遍使用。到目前为止,国内还未曾见到利用 GC/MS检测葡萄酒中农药残留的相关报道。

  S•Navarro(2000)等利用GC/MS分析了葡萄园田间管理过程中经常喷施的17种杀菌剂在葡萄、葡萄汁和葡萄酒中的残留量,利用GC/ECD和NPD进行定性和定量,同时利用质谱检测器(MSD)进一步的确认其检测结果,回收率为78%~107%,LOQ为0.01~0.05 mg/kg,除了咯菌腈和己唑醇以外,其它杀菌剂的含量均低于西班牙、法国和意大利(欧盟主要葡萄酒生产国)制定的最大残留限量。J•Oliva(2000)等利用GC/ECD/NPD和GC/MSD测定了葡萄、葡萄汁、葡萄酒中12种有机磷杀虫剂的残留,检测限达0.01~0.05mg/kg,除杀扑磷和喹硫磷之外,其它均低于由欧盟主要葡萄酒生产国所制定的 MRLs,并且RSD小于16%回收率达80%~108%。Won•JW(1999)等采用C18柱提取葡萄酒中的农药,乙酸乙酯洗脱,GC/MS分析的方法,测定出48种常用于葡萄田间管理过程中的农药。Soleas•GJ(2000)等用SPE/GC/MS分析了葡萄酒中17种农药残留,在运行的23分钟内,获得了较高的分离度,其中大部分农药的回收率大于80%。CarloGZambonin (2004)等也采用SPE/GC/MS分析了葡萄酒中的有机磷农药,LOD达2~33ng/ml,LOQ达7~109mg/ml。Eva•Mati-sova(1996)等利用SPE/GC/ECD/FID和GC/MSD/ITD分析了不同品种的红葡萄酒和白葡萄酒中镇菌酮和异菌脲的残留,结果表明用GC/ECD测定的酒中镇菌酮和异菌脲残留的检测限达ppt级(样品体积为50ml),用GC/MS/ITD时,乙烯菌核利的检测限达ppt级,异菌脲的检测限达ppb级,并得出结论:乙烯菌核利和异菌脲在酒中的残留量取决于采收前所喷施的浓度。Alberto•Navalon(2002)等利用HS(Headspace)/SPME/GC/MS/SIM测定葡萄汁和葡萄酒中除草剂(草灵)。在 0.01ug/g 的水平上,RSD为12.1%;在 0.04g/g 的水平上,则为8.7%,并且检测限达0.01~0.12ng/ml。 Albero•B(2004)等还报道了利用MSPDE(基质固相分散萃取技术)/GC/MS/SIM 测定葡萄和葡萄汁中除草剂的方法,研究结果表明,该农药的回收率为82%~115%,检测限为0.1~1.6#g/L。C•G•Zambonin (2002)等[29]利用SPME/GC/MS/SIM测定了葡萄酒和草莓中三唑类农药残留(三唑酮、丙环唑、腈菌唑、戊菌唑),检测限均低MRLs。P•Cabras(1997)等利用GC/NPD和MS相结合的方法分析了葡萄酒中的4种农药残留,采用直接提取进样,而不进行净化的方法,结果表明: 回收率达 93%~110%,其最低检测限分别为 0.05mg/kg(咪菌环胺、咪霉胺)和 0.10 mg/kg(咯菌腈、特丁津)。Vitali•M(1998)等用SPME/GC/MS法分析了21个样品中14种常用于葡萄上的农药(杀虫剂、杀菌剂、除草剂)。最小检测限达0.1~6.0ng/L。R•RialOtero(2002)等用SPME结合GC/MS的方法测定了白葡萄酒中嘧菌环胺、咯菌腈的残留,并对提取方法进行了最优化如温度、体积、盐的添加量等、WongJW(2003)等用 SPME/GC/MS/SIM分别分析了红葡萄酒和白葡萄酒中有机磷、有机氯及含硫类等153种农药。大部分农药的检测限小于 0.005 mg/L,在0.01mg/L 水平上,红酒中116种农药和白酒中124种农药的回收率均大于70%:在 0.1mg/L 水平时红酒中 123 种农药和白酒中128种的回收率都大于70%。J•Oliva(1999)等利用GC/ECD和GC/MS/SIM测定了葡萄、葡萄汁及葡萄酒中毒死蜱、戊菌唑和乙烯菌核利等5种农药的残留量,回收率达78%~101%。检测限均低于MRLs。 Garcia•MA (42)等则用 GC/MS 分析了咪菌环胺、咯菌腈和咪霉胺对白葡萄酒中芳香性化合物(酸类、醇类和酯类)的影响,发现添加不同剂量(15mg/L)对葡萄酒中芳香化合物具有一定的影响。

    高效色相色谱(HPLC)分析及液相色谱-质谱联用(LC/MS)分析法

  目前,高效液相色谱法逐步成为一种主要的分析方法,尤其是对一些非挥发性和热稳定性差的农药,如氨基甲酸酯类农药,更显示其优越性。目前常用的方法 有:HPLC/UV、HPLC/DAD、HPLC/ECD、HPLC/NPD 等。Cabras•P(1992)等用HPLC测定了葡萄酒中15种农药残留,以水:乙腈(50:50v/v)为流动相,检测限可达0.006~0.020ppm,回收率达85%~108%。Sylvaine•D(1993)等利用RE/HPLC/FLD测定出葡萄酒中多菌灵的残留,并指出UV检测器在检测农药残留时,由于其灵敏度不高,不能够得到较为理想的结果。George•E•Miliadis(1999)等利用HPLC/UV/DAD测定了葡萄和葡萄酒中苯甲酰脲类杀虫剂(灭幼脲、杀铃脲、氟苯脲、虱螨脲)的残留量。葡萄中的农药残留的回收率达85.5%~101.6%,葡萄酒中的农药残留的回收率达69.1%~104.8%。Trajkovska•V(2003)等采用SPE/HPLC/DAD检测出葡萄酒中特丁津,草萘胺、灭菌丹、亚胺硫磷,以乙腈:水 =50:50(V/V)为流动相,检测得出LOD(limit of detection)的范围为3.8~4.6ng,LOQ(limit of quantification)为12.7~15.0ng。Otero•RR (2003)等则采用LLE和SPE进行提取和净化,利用 HPLC/DAD进行分析,结果表明,所含残留均低于 ECC组织所制定的MRLs。Millan•S(2003)等利用 SPME/HPLC/DAD法分析了红葡萄酒中6种有机氯农药残留(麦粉清、三唑醇、三唑酮、灭菌丹、乙烯菌核利、戊菌唑),并研究了提取因子的最优化,其中影响因子包括:基体效应、提取和解析时间、乙醇含量、pH等。在中国,葛宝坤(2003)等报道了利用 HPLC 测定葡萄酒中6种防霉剂的残留量的方法,而有关葡萄酒中其它农药残留的报道在国内尚未见报道。虽然液相色谱仪能够测定和分析一些热不稳定性和挥发性的农药,但是由于HPLC对检测器的使用有一定的选择性。因此,液相色谱仪在测定特定样品时有一定局限性。考虑到HPLC的分离能力与质谱检测器的丰富信息与高灵敏度,使采用质谱检测器作为HPLC检测手段的液质联用技术成为目前发展最迅速的分析手段之一。对于需要高灵敏度、宽适用范围、复杂基质的多残留快速筛选工作而言,液质联用无疑是首选的最佳检测手段。分析现代液质联用技术的发展,尤其是常规台式液质联用系统的发展,使质谱检测器作为HPLC高灵敏度的通用型检测器在常规分析中发挥越来越大的作用。在国外,利用LC/MS测定蔬菜、水果中农药残留的相关报道较多,但用于分析葡萄酒中的残留的报道较少。Taylor•JC(2004)等利用LC/MS测定了红葡萄酒和白葡萄酒中霜霉威的残留,红葡萄酒的检 测限达0.05mg/kg,白葡萄酒的检测限达0.025mg/kg。Jing-cun.Wu(2002)等利用SPME/LC/MS测定了水和葡萄酒中取代脲类杀虫剂(敌草隆、伏草隆、利谷隆、灭草隆等)和氨基甲酸酯类(燕麦灵、西维因、氟苯胺灵等农药残留,研究发现:农药残留的提取量随样品溶液中酒精含量(0%、10%、20%、40%)的增加而减少。

  虽然,LC/MS 具有检测灵敏度高、选择性好、定性定量同时进行、结果可靠等优点,但由于其价格昂贵,在国内尚未广泛应用于农药残留量检测工作。目前,还没有应用该仪器进行葡萄酒农药残留的检测和分析。

  结束语

  近年来,随着中国经济的高速发展,人们生活水平不断提高,食品安全问题日趋成为人们关注的焦点,并发展成为一个世界性的问题。食品安全是目前公共健康面临的最主要威胁之一,也是中国国民经济可持续发展的一个重要挑战。中国加入世界贸易组织后,食品安全已成为食品贸易的一个最大障碍。重视食品安全,已经成为衡量人民生活质量、社会管理水平和国家法制建设的一个重要方面。

  农药给人类和环境带来危害问题,早已被世人瞩目。1967年在波多黎各自由联邦马亚圭斯召开了关于”食品的重要性和安全性“国际会议,并在此基础之上,H•D格莱翰全面地、系统地叙述了食品的安全性问题其中包括农药残留,并指出食品中残留农药的来源有很多,他们依赖施药方法、环境因素,所用农药的型式,使用农药的种类以及范围等。杨洁彬、王晶等也强调了农药残留对食品安全性的影响。

  农药是重要的农业生产资料,在中国农业生产中发挥着重要作用。但是农药是有毒物品,如不合理使用,会产生残留问题,污染环境和农产品,危害人畜健康和生命安全。随着中国人民物质生活水平的提高,葡萄酒的消费量在逐渐增加,人们对葡萄酒的认识也正逐渐深入,而且对葡萄酒的质量要求也越来越高,因此,有关葡萄酒中农药残留的问题也摆在了生产厂家的面前。归根结底,葡萄酒中的农药残留来自于葡萄浆果,所以,要想真正的解决这个问题,就必须从葡萄栽培管理开始,做到既要保证葡萄的正常生长,减小葡萄病害的发生,又要保证葡萄酒中的农药残留低于相应的标准,尽量的减少葡萄酒中农药残留对人体的危害。但是前提是必须有相应的可靠的农药检测方法。近年来,在农药的使用上由单一农药向多农药发展,因此,在农药残留的检测上也由单一农药品种检测向多农药残留组分同时检测方向发展。从而,这也相应地给检测仪器提出了更严格的要求,利用高灵敏度和高精密度分析仪器及其在线联用技术来分析多农药残留成为了必然趋势。另外,在样品的制备和前处理方面也呈现出微量化、自动化、无毒化、快速化和低成本的趋势。目前,中国的葡萄酒事业正处于蓬勃发展时期,随着世界经济的一体化,中国的葡萄酒也将会走向世界的舞台,而国外在农药残留方面的限制又非常严格,并且有相应的标准,相比之下,中国在葡萄酒中的农药残留方面还未引起足够重视,因此,中国的葡萄酒能否在世界上立足还是未知数。就目前的严峻形势而言, 我们需要做的工作还很多。首先,尽快在相应的部门建立葡萄酒中相应的农药残留检测方法:其次,尽早在葡萄酒行业中制定出相应的标准:最后,根据葡萄酒中的农药残留量,确定出葡萄栽培管理过程中应该喷施的农药类型、剂量、喷施次数、安全间隔期等。

   本文发表于《葡萄酒商务》2012年第9期

 

责任编辑:
赵婷婷
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