有机磷农药残留分子印迹聚合物研究现状与展望

为解决有机磷农药在土壤及水体中的残留污染问题,分子印迹技术在该类农药残留检测中的应用研究已得到迅速发展。文章就有机磷农药分子印迹聚合物 (molecularly imprinted polymers,MIPs) 的研究背景、分子印迹技术基本原理及分类、计算化学在筛选优化虚拟模板及功能单体中的应用,以及有机磷农药残留MIPs的制备与应用研究等内容进行了综述。MIPs因具有结构可预测、特异识别和应用普遍的特性,可广泛用于光学传感、化学传感、电化学传感、光电传感、质量敏感传感、仿生催化及样品前处理等众多领域。可通过Discovery Studio、HyperChem及Gaussian 3种分子模拟软件对 (虚拟) 模板、功能单体以及二者所形成的加合物进行计算模拟以获得最低能量的优势构象,通过计算加合物的结合能来优化筛选 (虚拟) 模板和功能单体。将计算化学与实验研究相结合,相信在未来几年,有机磷农药残留MIPs有可能在原位显色传感、农产品农药残留高通量筛查及计算机自动化检测等领域得到长足发展。     

基于表面引发原子转移自由基聚合技术制备2,4-二氯苯氧乙酸分子印迹聚合物及其识别特性分析

首次以氯甲基化交联聚苯乙烯树脂(CMCPS)为载体和大分子引发剂、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)为模板、丙烯酰胺(AM)为单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂、溴化铜/2,2'-联吡啶(CuBr/Bpy)为催化剂,采用表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)技术,制备了2,4-二氯苯氧乙酸分子印迹聚合物(2,4-D MIPs),并研究了模板分子与功能单体比例对该印迹聚合物吸附量的影响。通过动态、静态及竞争试验考察了该印迹聚合物对2,4-D的吸附性能。结果表明:2,4-D MIPs对模板分子2,4-D具有良好的特异性识别作用;与2,4-二氯苯酚和2,4-二氯苯甲醛相比,2,4-D MIPs对2,4-D的选择性系数分别为2.84和3.75,相对选择性系数分别为2.31和2.29。采用Scatchard模型分析,可以得到两类结合位点,计算得到最大表观吸附量(Qmax)分别为76.92和142.91 mg/g,离解常数Kd分别为632.91和2 309.47 mg/L。将2,4-D MIPs作为固相萃取剂,对豆芽样品进行添加回收试验,回收率为86%~104%,相对标准偏差(RSD)为1.9%~10%,方法的检出限为20 ng/g。该印迹聚合物可以富集分离测定2,4-D,稳定性好,并且能重复使用。     

采用超高效液相色谱-串联质谱研究杀虫剂种子处理对花生收获时食品安全的影响

采用超高效液相色谱-串联质谱法建立了氟虫腈、毒死蜱、吡虫啉和辛硫磷在花生中残留的分析方法,4种杀虫剂的仪器效应值与其质量浓度均呈良好的线性关系,检出限(LOD)为0.33~0.87μg/kg,定量限(LOQ)为1.12~2.91μg/kg。田间采用农药登记的推荐剂量处理花生种子用于防治花生蛴螬,收获后测定花生样品中的杀虫剂残留量,结果表明:毒死蜱30%微囊悬浮剂(CS)种子处理收获花生时的毒死蜱残留量为0.002 1mg/kg,辛硫磷30%微囊悬浮剂(CS)处理收获时花生中辛硫磷残留量为0.003 1mg/kg,吡虫啉70%种子处理可分散粉剂(ZF)种子处理的收获时花生中吡虫啉残留量为0.001 4mg/kg,氟虫腈·毒死蜱18%种子处理微囊悬浮剂(CF)种子处理收获花生时检测到氟虫腈和毒死蜱的残留量分别为0.001 8和0.001 1mg/kg。采用4种药剂种子处理,这4种杀虫剂在花生中的残留量均低于其最大残留限量值,说明所收获的花生食品安全,可以放心食用,表明在花生播种期施用这4种药剂种子处理防治花生蛴螬是一种安全的农药使用技术。     

利用分子印迹固相萃取技术净化韭菜中残留的敌百虫

以敌百虫为模板,以 α -甲基丙烯酸(MAA)为单体、偶氮二异庚腈(ABVN)为引发剂、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)为交联剂以及乙腈为溶剂,在 n (敌百虫) : n (MAA) : n (TRIM)=1 :8 :40的条件下制备了敌百虫的分子印迹聚合物(敌百虫-MIP)。该MIP对敌百虫的吸附率是非印迹聚合物(NIP)的2.4倍,印迹效果良好。敌百虫-MIP-固相萃取柱对韭菜样品中杂质的去除效果明显好于C18固相萃取柱。在1 ~0.05 mg/kg添加水平内,韭菜中敌百虫的添加回收率在92.7% ~84.7%之间,相对标准偏差( RSD )在8.5% ~4.3%之间,检测限(LOD)为0.01 mg/kg。     

杀虫剂对2种麦蚜的敏感性和选择性测定

用浸叶法测定了麦长管蚜和黍缢管蚜对几种杀虫剂的敏感性和选择性。结果表明 ,麦长管蚜对几种杀虫剂的敏感性呈以下规律 :辛硫磷<毒死蜱<吡虫啉<抗蚜威<啶虫咪<氧化乐果<甲基对硫磷 ;致死中浓度 (LC50)按以下次序增大 :啶虫脒 ,辛硫磷 ,毒死蜱 ,抗蚜威 ,甲基对硫磷 ,吡虫啉 ,氧化乐果。黍缢管蚜对几种杀虫剂敏感性呈以下规律 :吡虫啉<毒死蜱<啶虫脒<抗蚜威<甲基对硫磷<氧化乐果 ,致死中浓度 (LC50)按以下次序增大 :啶虫脒 ,毒死蜱 ,吡虫啉 ,抗蚜威 ,甲基对硫磷 ,氧化乐果。麦长管蚜和黍缢管蚜对几种杀虫剂的选择性依次为 :啶虫咪<甲基对硫磷<抗蚜威<毒死蜱<氧化乐果<吡虫啉     

茚虫威对映体在番茄、葡萄及水中的液相色谱-串联质谱检测方法

建立了反相条件下茚虫威在对映体水平上的液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)残留分析方法。采用基质匹配标准品的外标法定量,比较分析了基质分散萃取与固相萃取2种净化方法中基质效应的影响。番茄和葡萄样品均采用乙腈提取,NH2/Carb复合固相萃取小柱净化;水样直接采用C18-H固相萃取小柱富集净化。手性拆分的色谱条件为:Chiralpak AD-RH手性分离柱,以V(乙腈)∶V(水)=65∶35为流动相,柱温25 ℃,流速0.4 mL/min。结果表明:在0.005~0.5 mg/kg(水样为mg/L)添加水平范围内,茚虫威对映体在3种基质中的回收率在65.5% ~117.0%之间,相对标准偏差(RSD,n=5)为4.1% ~18.1%。对映体的检出限(LOD)为1.4~4.3 μg/kg(μg/L),定量限(LOQ)为4.7~14.2 μg/kg(μg/L)。方法操作简便,结果稳定可靠,可用于茚虫威对映体在番茄、葡萄和水样品中残留的分析。     

分散固相萃取-气相色谱法测定茶鲜叶中7种拟除虫菊酯类农药残留

建立了超声波提取、分散固相萃取净化、气相色谱-电子捕获法(GC-ECD)同时测定茶鲜叶中甲氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、氯菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊酯7种拟除虫菊酯类农药残留的方法。样品采用V(乙酸)∶V(乙腈)=1∶99的混合溶剂超声提取,适量乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)、十八烷基硅烷键合硅胶(C18)和石墨化碳黑(GCB)吸附剂净化,GC-ECD测定,基质外标法定量。结果表明:在0.004~2 mg/L范围内,7种拟除虫菊酯类农药的峰面积与相应质量浓度间呈良好的线性关系,相关系数均大于0.999;在0.01~0.5 mg/kg的添加水平下,平均回收率为80%~101%,日内相对标准偏差(RSD)均小于8.4%(n=6),日间RSD均小于9.3%(n=3);7种农药在茶鲜叶中的检出限为0.002~0.02 mg/kg,定量限为0.01~0.05 mg/kg。该方法操作简单、定量准确、溶剂用量少,对检测条件要求低,可同时测定茶鲜叶中7种拟除虫菊酯农药的残留量。     

固相萃取-气相色谱-串联质谱法测定大蒜中19种有机磷农药残留量

建立了采用固相萃取(SPE)结合气相色谱-三重四级杆串联质谱(GC-MS/MS)测定大蒜中19种有机磷农药残留量的方法。采用V(乙酸)∶V(乙酸乙酯)=1∶99混合溶液提取,Carbon/NH2固相萃取小柱净化,在GC-MS/MS的多反应(MRM)模式下进行外标法定量。结果表明:在0.04~0.8 mg/L范围内,19种农药的色谱峰面积与其相应的质量浓度间均呈良好的线性关系;所有供试农药检测方法的定量限(LOQ)均低于0.01 mg/kg;在0.01~0.2 mg/kg添加水平下,19种农药的平均回收率在68.0%~130%之间,相对标准偏差(RSD)≤15.6%。该方法背景干扰少,灵敏度高,适合基质复杂的大蒜样品中有机磷农药残留量的检测。     

多种蔬菜基质对有机磷农药残留检测的基质效应的研究

笔者选取七大类蔬菜(11个品种),根据农业部标准NY/T 761-2008,利用脉冲火焰光度气相色谱法分别测定七大类蔬菜基质对17种有机磷农药的基质效应。结果表明:七大类蔬菜(11个品种)基质对氧乐果、水胺硫磷、伏杀硫磷、甲拌磷、乐果、丙溴磷、三唑磷、亚胺硫磷八种有机磷农药均存在严重基质增强效应;对甲基对硫磷、杀螟硫磷、甲基异柳磷、二嗪磷、毒死蜱、马拉硫磷、对硫磷七种有机磷农药均有极轻微基质增强效应,对敌敌畏有极轻微基质减弱效应,均在允许偏差范围之内;不同蔬菜基质对甲胺磷则有不同的基质效应;并且大白菜基质对有机磷农药的总体基质效应影响远低于其他蔬菜基质的总体基质效应。     

几种杀虫剂对大型蚤的慢性毒性

主要进行了氰戊菊酯、高效氯氰菊酯、毒死蜱和三唑磷对大型蚤的21 d 慢性毒性试验。浓度≥0.5 μg/kg的毒死蜱和≥0.05 μg/kg的高效氯氰菊酯和氰戊菊酯能显著延长大型蚤的第一次怀卵和产卵时间,而三唑磷在所测范围(0.05~2.0 μg/kg)内对这两项指标未产生显著影响。与第一次怀卵时间和第一次产卵时间相比,第一次产卵数、21 d产卵总数、产卵次数、内禀增长力等似乎是更为敏感的生殖毒理学指标。21 d试验结束时,毒死蜱和三唑磷对大型蚤体长变化没有显著影响,而0.025 μg/kg及以上浓度氰戊菊酯和高效氯氰菊酯显著缩短了大型蚤的体长。综合各项指标,氰戊菊酯、高效氯氰菊酯、毒死蜱和三唑磷对大型蚤最大无影响浓度(NOEC)分别为0.005、0.005、0.01、0.05 μg/kg。相对有机磷杀虫剂而言,体长可以作为衡量菊酯类杀虫剂亚慢性毒性的一个特殊指标。将48 h急性毒性数据与NOEC相对照,求得4种杀虫剂的应用因子(AF)介于0.004~0.012之间。研究结果表明,杀虫剂通过漂移和地表径流进入水体后形成的残留量,有可能对以大型蚤为代表的水生无脊椎动物造成急性和慢性毒害。由于不同药剂之间AF值相差较大,应当通过实测而不是预测来确定特定农药对水蚤的安全浓度。     

分子印迹传感器技术在农药检测中的应用

介绍了非共价型分子印迹聚合物的聚合过程及应用;综述了近年来分子印迹传感器在不同种类农药检测中的研究进展。目前,印迹传感器技术可用于莠去津、敌草净、2,4-滴、草甘膦、对硫磷、氯霉素等农药的检测,对大部分农药检测限可达μmol/L级。随着分子印迹和微电子技术的发展,印迹传感器技术作为一种新的农药检测方法,具有广阔的发展前景。     

分子印迹技术及其在痕量分析中的应用

分子印迹是近年来迅速发展起来的一种分子识别技术, 以此为原理的分离和检测方法日益增多。重点对有关技术在痕量分析中的研究与应用进行了综述, 包括分子印迹原理、分子印迹聚合物制备方法、应用、存在的问题及其发展前景。     

化学发光酶联免疫分析法同时检测3种有机磷农药残留

利用能同时识别对硫磷、甲基对硫磷和杀螟硫磷的宽谱特异性单克隆抗体,建立了同时测定这3种有机磷农药残留的化学发光酶联免疫分析方法（chemiluminescence enzyme immunoassay,CLEIA）,比较了间接竞争（ic-CLEIA）和直接竞争（dc-CLEIA）2种反应模式,优化了相关理化参数,确立了最适反应条件。结果表明:间接竞争CLEIA法检测对硫磷、甲基对硫磷和杀螟硫磷的抑制中浓度（IC₅₀）分别为5.57、2.30和2.62 μg/kg,检测线性范围分别为0.39~100、0.39~25和0.39~25 μg/kg;直接竞争CLEIA法检测对硫磷、甲基对硫磷和杀螟硫磷的抑制中浓度（IC₅₀）分别为5.43、1.34和1.24 μg/kg,检测线性范围分别为0.39~100、0.10~25和0.10~25 μg/kg。所建立的CLEIA方法基本能满足对硫磷、甲基对硫磷和杀螟硫磷在谷物和果蔬中最大残留限量的检测要求,为研制有机磷农药多残留检测试剂盒提供了技术依据。     

三种有机磷农药在双孢蘑菇及其栽培基质中的残留动态

为明确二嗪磷、毒死蜱和辛硫磷3种有机磷农药在双孢蘑菇栽培过程中的残留动态规律，采用在工厂化双孢蘑菇栽培基质 (覆土和培养料) 中拌料施药的方式，开展了田间试验，运用QuEChERS净化前处理技术结合UPLC-MS/MS分析，检测了3种农药在双孢蘑菇子实体和栽培基质中的残留动态。结果表明:建立的双孢蘑菇子实体、覆土和培养料3种基质中3种有机磷农药的液相色谱-串联质谱检测方法，经验证，在二嗪磷分别以0.000 3、0.003、0.1 mg/kg为添加水平，毒死蜱和辛硫磷分别以0.000 6、0.006、0.1 mg/kg为添加水平下，3种有机磷农药在双孢蘑菇、覆土和培养料3种基质中的平均回收率为76%~108%，相对标准偏差为2.2%~13%。检出限分别为:二嗪磷0.000 1 mg/kg、毒死蜱和辛硫磷均为0.000 2 mg/kg，定量限分别为:二嗪磷0.000 3 mg/kg、毒死蜱0.0006 mg/kg和辛硫磷0.000 6 mg/kg。在2 和10 mg/kg两个施药水平下，二嗪磷、毒死蜱和辛硫磷在双孢蘑菇栽培基质中的消解规律均符合一级反应动力学方程，在培养料中的消解半衰期分别为5.2、10.6、13.6 d和5.6、11.4、12.3 d；在覆土中的消解半衰期分别为25.9、41.7、27.2 d和41.7、48.1、36.8 d，且在培养料中的消解快于在覆土中的。在施药剂量不超过10 mg/kg的条件下，在双孢蘑菇子实体中毒死蜱残留量最高，为0.014 mg/kg，超过了欧盟规定的最大残留限量(MRL)标准，其余均低于现行日本、欧盟和美国规定的MRL值。     

甲基对硫磷降解菌PF32的分离鉴定及其降解特性研究

从某农药厂采集污泥,采用驯化富集的方式分离得到1株能以甲基对硫磷为唯一碳源生长的菌株,命名为PF32。根据表型特征 、生理生化特性和16S rRNA基因序列相似性分析,鉴定该菌株为寡养单胞菌Stenotrophomonas sp.。PF32能在24 h内降解浓度为100 mg/L的甲基对硫磷,降解率99%以上。PF32降解甲基对硫磷的最适pH值为7.0,最适温度为30℃,该菌降解甲基对硫磷的速率和起始接种量呈正相关。降解谱试验结果表明,PF32对辛硫磷、倍硫磷、杀螟硫磷、三唑磷、毒死蜱也有较好的降解效果。     

A modified extraction and clean-up procedure for the detection and determination of parathion-methyl and chlorpyrifos residues in tea

Recent advances in methodology and instrumentation have made possible the detection and determination of pesticides at microgram kg-1 (ppb) levels. The sensitivity of a method of analysis depends greatly on the efficient extraction of the pesticide and the subsequent clean-up of the extract. The extract from green tea leaves is a mixture of aroma components, polyphenols and caffeine. The preparation of made tea from green tea leaves adds to this complexity by concentrating these coextractives. Conventional clean-up techniques provide poor recoveries for parathion-methyl and chlorpyrifos from both green tea leaves and made tea. This arises from interference by caffeine during gas chromatography, as it has a similar retention time to the two pesticides and peaks overlap. A modification to the protocol based on a solvent partitioning process using dichloromethane and subsequent washing of the extracts with warm water removed the caffeine, and pigments were removed by column chromatography. Recoveries ranging from 80 to 90% were then obtained for both pesticides.     

QuEChERS-气相色谱-串联质谱法同时测定饲草中10种农药残留

建立了同时测定饲草中敌敌畏、乙酰甲胺磷、乐果、莠去津、乙草胺、马拉硫磷、倍硫磷、毒死蜱、氯氰菊酯和溴氰菊酯10种农药残留的QuEChERS/气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）方法。样品经饱和氯化钠溶液浸泡10~15 min、乙腈匀浆提取1 min,上清液以无水MgSO₄、N-丙基乙二胺（PSA）、C₁₈和石墨化碳黑（GCB）（质量比30:10:10:1）为吸附剂进行基质分散萃取净化,浓缩后用乙酸乙酯定容,通过HB-5MS气相色谱柱（30 m×250 μm,0.25 μm）分离,采用串联质谱在多反应监测模式（MRM）下检测分析。结果表明:在1~200 μg/L范围内,10种农药的进样质量浓度与其对应的峰面积间呈良好的线性关系,相关系数均大于0.99,该方法检出限（LOD）为0.001 5~0.015,定量限（LOQ）为0.005~0.05 mg/kg。在0.05、0.2和1.0 mg/kg 3个添加水平下,10种农药在饲草中的平均回收率为75%~110%,相对标准偏差（RSD）为1.7%~11.6%。利用该方法对山东省100批次饲草产品中的农药残留进行检测,共检出8种农药,其中毒死蜱的检出率较高,其在青贮料和干草料中的残留量分别在0.002~0.447和0.002~3.502 mg/kg之间,其他农药的检出率则较低,在0.027~0.428 mg/kg之间。参照国内外最大允许残留限量（MRL）值,毒死蜱、乐果、乙草胺、马拉硫磷、氯氰菊酯和溴氰菊酯在饲草中的残留水平是安全的;而莠去津和倍硫磷尚未规定其在饲草中的MRL值。该方法简单、快速、灵敏、准确,能够满足大批量饲草中农药残留的检测需要。     

吡虫啉分子印迹电化学传感器的制备及电学传感机理分析

以壳聚糖为功能基体、吡虫啉(imidacloprid,IMI)为模板分子、戊二醛为交联剂,应用恒电位沉积法制备了分子印迹电极并构建了吡虫啉印迹传感器(IMI-MIP/F-CNTs/GCE)。利用循环伏安法(cyclic voltammetry,CV)、差分脉冲伏安法(differential pulse voltammetry,DPV)及交流阻抗法(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)考察了新型传感器对吡虫啉的检测性能并构建等效电路模型。结果表明:成功制备了新型分子印迹电化学传感器;传感器表观表面积比裸电极显著提高;新型传感器具有良好的印迹效果,相较于其他结构类似的烟碱化合物(如啶虫脒等),IMIMIP/F-CNTs/GCE对吡虫啉表现出高效的选择识别能力,且在cI M I≤1.0×10-6mol/L范围内传感器峰电流与cI M I存在定量关系;数据模拟分析获得传感器电学阻抗谱等效电路模型为R1(C1(R2(CPE2(R3)))),计算等效电路各元件参数证明该模型能有效模拟传感器检测吡虫啉的传感机理。所得结果可为烟碱类农药残留检测提供一种新的分析方法,为农药残留检测传感器分析机理研究提供有益参考。