高效液相色谱技术在农产品农药残留质量检测中的应用

摘要：伴随着农业现代化的发展，农药在农产品生产中使用得越来越多，农药残留问题也就越来越严重，严重威胁食品安全与公众健康。高效液相色谱技术因为它的高分辨力、高灵敏度以及广泛的适用范围，在农产品农药残留检测上发挥着重要的作用。本文对这项技术的原理、特点展开深入分析，详细介绍它在农产品农药残留检测中应用的现状，预测它的发展趋势，以期为提升农产品质量安全检测水平提供理论支撑。

关键词：高效液相色谱技术；农产品；农药残留；质量检测

引言：

农产品是人类赖以生存的物质基础，农产品质量的好坏直接影响着人们的身体健康和生命安全。农药虽能有效防治农作物病虫害、提高农产品产量，但也可能导致农药残留超标。长期食用农药残留超标的农产品，会给人体神经系统、内分泌系统、免疫系统等造成伤害，甚至会引发癌症等严重疾病。因此，建立精准、高效的农药残留检测方法对保障农产品质量安全具有重要意义。高效液相色谱技术是现代分析化学领域中的重要技术之一，在农产品农药残留检测方面有着出色的表现，成为目前的研究热点。

一、高效液相色谱技术的原理与特点

高效液相色谱技术基于不同物质在固定相和流动相之间分配系数的差异实现分离，在检测时由高压泵驱动流动相带着样品流过色谱柱，不同农药因与固定相、流动相的相互作用差异，迁移速度不同，进而实现分离，之后经过检测器根据信号强度和出峰时间来实现定性和定量分析，反相色谱中C18固定相与极性流动相的组合就是一种应用。该技术优势显著：分离效率高，可有效区分有机磷农药异构体等结构相似成分；灵敏度高，可检测到μg/kg级微量残留；适用范围广，适用于热不稳定、强极性的氨基甲酸酯类等农药检测；分析速度快。但其局限性在于仪器成本较高、对操作人员专业素养要求严格[1]。

二、农产品农药残留的现状及危害

当前农药使用量持续增加，农产品农药残留问题日益突出，部分蔬菜、水果中农药残留超标现象时有发生，叶菜类蔬菜中有机磷、氨基甲酸酯类农药超标，水果中拟除虫菊酯类残留问题突出，农业生产密集区及监管薄弱区域的残留问题更为突出。农药残留危害显著，有机磷农药可以抑制人体的乙酰胆碱酯酶活性，引发神经功能紊乱，甚至危及生命安全；有机氯农药具有持久性和生物积累性，它会干扰内分泌，影响生殖发育，甚至致癌；拟除虫菊酯类农药同样会对神经系统造成损伤。同时，残留农药还会破坏土壤与水体生态，影响土壤微生物群落结构，污染水源，危害水生生物，进而破坏生态平衡。

三、高效液相色谱技术在农产品农药残留检测中的应用

（一）检测流程与方法

高效液相色谱技术在农产品农药残留检测中的应用流程主要包括样品前处理、色谱分离、检测分析三个环节。样品前处理是确保检测准确的前提，常用的有固相萃取法、液相微萃取法等。固相萃取通过将样品溶液流经填充吸附剂的固相萃取柱，使目标农药组分被吸附，再经洗脱剂洗脱，实现样品净化与浓缩。检测蔬菜氨基甲酸酯类农药残留时，固相萃取可以除去色素、脂肪等干扰物，提高检测的灵敏度和准确性[2]。

经过前处理的样品进高效液相色谱仪中分离。根据目标农药性质选择合适的色谱柱，例如分离极性农药时可选用C18反相色谱柱，流动相用甲醇-水或者乙腈-水等混合溶液，用梯度洗脱来优化分离效果。检测水果中多种农药残留时，梯度洗脱可以使不同极性的农药在色谱柱上有效分离，避免峰形重叠的现象。

分离出来的组分进入到检测器，常用的有紫外、荧光、质谱等检测器。紫外检测器操作简便、应用广，可以检测出有紫外吸收特性的农药；荧光检测器对于有荧光特性的农药灵敏度高；质谱检测器可提供丰富的结构信息，提高检测的准确性与选择性，适用于复杂基质中痕量农药的测定。

（二）具体应用案例

1.蔬菜中农药残留检测

在对黄瓜中各种农药残留的检测中，使用高效液相色谱-串联质谱法，用乙腈做提取剂，经过QuEChERS方法净化之后，用0.01%甲酸水溶液（5mmol/L甲酸铵）、甲醇做流动相梯度洗脱。该方法能同时测定黄瓜中64种农药残留，线性关系好，加标回收率在70.1%-105.5%之间，相对标准偏差<10%，检出限为0.006-0.133μg/kg，定量限为0.020-1.060μg/kg，可以准确灵敏地测定黄瓜中的农药残留，对蔬菜质量安全监督有很好地帮助。

2.水果中农药残留检测

对于苹果中多种农药残留的检测，使用高效液相色谱-紫外检测法，流动相用乙腈-水，C18色谱柱分离。可以有效的检测出苹果中敌百虫、乐果等有机磷农药残留，在一定的浓度范围内有较好的线性关系，回收率较高，能满足水果中农药残留检测的实际需要，确保水果的质量安全。

3.与其他技术的联用优势

高效液相色谱技术与其他技术联合使用，拓展了其在农药残留检测领域的应用范畴与检测效能。例如，与质谱联用（HPLC-MS），质谱可以给出准确的分子量和结构信息，弥补了高效液相色谱只靠保留时间定性的不足，提高了检测的准确度和可靠性，适合在复杂的基质中对痕量农药的测定。检测农产品新型农药残留时，HPLC-MS可以对质谱图分析来鉴定农药成分、确定结构。同时，结合核磁共振（HPLC-NMR）能够获取到农药分子的详细结构，对于研究农药在农产品里的代谢产物和残留形式具有非常重要的意义[3]。

四、高效液相色谱技术应用面临的挑战与对策

（一）技术层面的挑战

高效液相色谱技术在农产品农药残留检测上效果明显，但是也存在技术上的难题。一方面，由于样品需要较为复杂的前处理，耗时耗试剂，还容易出错，复杂的样品前处理过程会增加不确定因素。另一方面，在检测新型和痕量农药残留时，现有的技术灵敏度、选择性都比较低，有些新型农药的结构很特殊，用常规的方法很难准确检测出来，痕量的残留需要更灵敏的仪器和方法才能达到食品安全标准。此外，不同农产品基质复杂，影响检测结果，消除基质效应是主要困难，蔬菜色素、水果糖分等基质成分会干扰农药分离检测，造成结果错误。

（二）应对策略

针对高效液相色谱技术在农产品农药残留检测中遇到的样品前处理繁杂、检测灵敏度不高、基质效应干扰三大难题，要从技术优化、设备升级、方法创新这三个方面制定具体的解决策略，通过细化的技术路径和落实的实操方案，达成检测效率和准确率的双提升。

1.样品前处理技术的高效自动化改进

样品的前处理是决定检测结果准确与否的关键环节，主要的需求是流程要简单、误差要小、富集要高。针对传统方法操作复杂、耗时的问题可以从下面三个方向去达成技术的突破：

（1）微萃取技术的标准化应用

分散液-液微萃取（DLLME）和固相微萃取（SPME）属于新型的微萃取技术，要经过参数的优化才能达到标准化应用的目的。DLLME对蔬菜中氨基甲酸酯类农药时，用氯仿作为萃取剂，甲醇做分散剂（体积比1:5），调节溶液pH为4.0，以3000r/min离心5min，能高效萃取，相较于传统的液液萃取减少90%有机溶剂用量，萃取时间由原来的2h缩短到15min。SPME技术要根据基质选择纤维涂层，检测水果中拟除虫菊酯类农药时，用聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯（PDMS/DVB）涂层，其对非极性农药的吸附容量比纯PDMS涂层提高2～3倍；经过优化萃取温度（40℃）和时间（20min），可达到最好的富集效率，并且不需要有机溶剂洗脱，可以进一步减小操作误差[4]。

（2）自动化前处理设备的集成化应用研究

推进自动化固相萃取仪（Auto-SPE）、在线净化-富集系统，做到前处理流程“无人操作”。Auto-SPE处理土壤基质的有机磷农药，设备可自动实现自动加载、流速5mL/min淋洗，用5%的甲醇水溶液进行去除；乙腈洗脱8mL，每批处理24个样品，相对人工而言处理效率提高了3倍，RSD值降低由原来8%～12%到3%～5%。在线净化-富集系统可以与高效液相色谱仪联用，以测定茶叶中的痕量农药为例，系统用预柱（C18固相萃取柱）净化样品，目标物富集后通过阀切换进入分析柱（C18色谱柱），不需要手工转移样品，避免目标物的损失，检出限较离线前处理法低1-2个数量级，单次分析时间由原来的60min缩短为30min。

2.检测灵敏度与选择性的精确提升

对于新型农药和痕量农药检测难的问题，要从检测器更新、色谱柱创新、方法改进三个方面形成技术体系：

（1）高灵敏度检测器的应用研究

根据农药的特性选择专用的检测器，做到“精准检测”。对于有荧光特性的农药（如氨基甲酸酯类农药的代谢物），使用荧光检测器时，通过调节激发波长（330nm）、发射波长（460nm），加上柱后衍生技术，检出限可以做到0.001μg/kg，比紫外检测器（UV）高出100-1000倍。

对新型杂环类农药（吡唑醚菌酯）而言，用高分辨率质谱检测器（HRMS，Orbitrap），其质量分辨率高达140000FWHM（200m/z），可以准确分开分子量接近的干扰物（吡唑醚菌酯与其他杂环农药分子量差别只有2Da），并且在全扫描模式下可以筛查未知农药，比三重四极杆质谱（QQQ）定性准确度提高50%以上。

（2）新型色谱柱的研发与应用

开发专用色谱柱，改善分离效果。对于极性农药（如苯氧羧酸类除草剂），使用亲水作用色谱柱（HILIC），固定相为氨基键合相，流动相选择乙腈-水（90:10，含0.1%甲酸），可以使极性农药的保留因子（k）从0.5-1.0提高到2.0-3.0，解决峰形拖尾的问题；对手性农药（如氰戊菊酯的异构体），使用手性色谱柱可以实现对映体的基线分离，分离度（R）达到1.5以上，解决了传统色谱柱无法区分异构体的问题。

（3）梯度洗脱方法的精细优化

通过调节流动相组成和梯度程序来提高复杂样品的分离度。以同时测定蔬菜中64种农药为例，流动相为甲醇-水（加0.1%甲酸），梯度程序如下：0-5min，甲醇比例从5%上升到30%，去除极性杂质；5-15min，甲醇比例从30%上升到80%，分离中等极性农药；15-20min，甲醇比例保持80%，分离弱极性农药；20-25min，甲醇比例降到5%，柱平衡。可实现64种农药的完全分离，无峰形重叠现象，而且分析时间比等度洗脱快20%。

3.基质效应的系统化消除

对于不同的农产品基质干扰问题，要从基质匹配、净化优化、数据校正三个方面来解决：

在基质匹配上，对高脂肪蔬菜以空白基质提取液配制标准溶液绘制曲线，提高加标回收率；复杂基质用稀释法降低大分子的干扰，减少相对标准偏差。净化优化方面，用MSPD技术，通过吸附剂混匀、淋洗、洗脱，去除高色素、高糖基质里的干扰物，实现净化优化[5]。数据校正时，采用PLSR算法建立模型扣除土壤中腐殖酸的影响，降低定量误差；运用计算基质效应因子的方式对质谱数据的定量结果予以修正。细看菠菜有机氯农药的检测案例，采用基质匹配标准曲线后，加标回收率达到80-100%；再观察草莓里拟除虫菊酯类的检测状况，经过MSPD技术应用，基质中的各种干扰物被除去比例超过90%；在土壤多组分检测领域，偏最小二乘回归（PLSR）算法亦发挥了相应作用。在定性误差方面，从原本的15-20%缩减至5-10%，确保了最终测量所得数值的准确性与可信度达到一定水平。

五、结论

综上所述，高效液相色谱法在农产品农药残留检测方面起着不可替代的作用。虽有样品前处理繁琐、存在基质干扰等诸多困境，可依靠改良微萃取技术、融合联用技术以及运用数据校正算法的方法来提升检测性能。未来，伴随智能化前处理设备以及高精度检测技术的兴起，该技术在确保农产品安全质量，推动农业绿色发展方面将发挥更大的作用。

参考文献

[1]张素宁. 基于高效液相色谱-质谱联用技术的农产品农药残留检测方法[J].中国农机装备,2025,(04):137-139.

[2]左煜,宋昕怡,谢婉茹. 农产品农药残留检测中高效液相色谱技术的应用现状、问题及对策研究[J].食品安全导刊,2025,(05):145-147.

[3]王港,田海峰,王禹,等. 高效液相色谱技术在土壤农药残留检测中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2024,44(23):52-54.

[4]刘明龙,徐勋,吕正鑫. 高效液相色谱技术在农产品农药残留检测中的应用[J].食品安全导刊,2024,(27):175-177+182.

[5]朱欣怡. 基于高效液相色谱法的多残留农药检测技术在农产品安全中的应用[J].中国食品工业,2024,(15):95-97.