Descripción general de la tecnología de análisis de residuos de pesticidas
Se revisan la tecnología actual de pretratamiento y los métodos de detección para el análisis de residuos de pesticidas. En el pretratamiento de muestras, la extracción en fase sólida, la extracción con fluidos supercríticos
La extracción con fluidos límite y la extracción con dispersión en fase sólida de matriz se han desarrollado rápidamente y se han utilizado ampliamente. Los métodos de detección como la cromatografía de fluidos supercríticos y la cromatografía líquida-espectrometría de masas
La biotecnología, los inmunoensayos, la espectroscopia directa y los biosensores tienen amplias perspectivas de aplicación.
Palabras clave: análisis de residuos de pesticidas; pretratamiento
Número de clasificación de la Biblioteca de China: S 481.8 Número de identificación del documento: A Número de documento: 1002-2767(2005)03-0027-03.
Descripción general del desarrollo de la tecnología de análisis de residuos de pesticidas
Shi Fengde, Wang Bo, Qu Hongjie
(Universidad Agrícola de Heilongjiang Bayi, Daqing 163319)
Resumen: Introducción a los métodos de pretratamiento y detección de muestras de pesticidas
Los residuos de cicidas actuales. La extracción en fase sólida, la extracción con fluidos supercríticos y la tecnología de extracción por dispersión en fase sólida de matriz se han desarrollado rápidamente y se utilizan ampliamente en la preparación de muestras. Cromatografía de fluidos supercríticos, cromatografía líquida-espectrometría de masas, inmunoensayos, técnicas espectroscópicas directas y biosensores.
Palabras clave: residuos de pesticidas; análisis; pretratamiento
Sin duda, el uso de pesticidas ha aumentado considerablemente el rendimiento de los cultivos, pero los problemas de contaminación ambiental resultantes también han despertado gran preocupación. Muchos países de todo el mundo han estipulado límites para diversos residuos de pesticidas en alimentos y cereales. Fortalecer el monitoreo de residuos de pesticidas y la investigación sobre toxicología ambiental tiene una importante importancia teórica y práctica para el desarrollo racional y el uso correcto de pesticidas, protegiendo el medio ambiente ecológico, garantizando la salud humana y evitando y reduciendo pérdidas agrícolas innecesarias [1]. En los últimos años, con el desarrollo y la aplicación de pesticidas de eficiencia ultraalta y el aumento de muestras para analizar, se han impuesto requisitos más estrictos a la sensibilidad, especificidad y rapidez de la tecnología de análisis de residuos de pesticidas. Por lo tanto, han surgido algunas nuevas tecnologías avanzadas de análisis de residuos de pesticidas. Este artículo revisa algunos métodos analíticos de detección de residuos de pesticidas.
1 Tecnología de pretratamiento de muestras
Los métodos modernos de análisis de residuos de pesticidas suelen incluir el pretratamiento y la determinación de muestras. Antes de la determinación de residuos de pesticidas, deben realizarse pasos de pretratamiento, como extracción, purificación y concentración, adecuados para las propiedades físicas y químicas de diversas muestras. Estos procedimientos de preprocesamiento suelen desempeñar un papel importante en el análisis. Los métodos de extracción y purificación utilizados actualmente incluyen enjuague, homogeneización, extracción Soxhlet, extracción ultrasónica, distribución líquido-líquido, cromatografía en columna, cromatografía en capa fina, etc. Desde la década de 1990, se han introducido algunas técnicas nuevas de pretratamiento de muestras para el análisis de residuos de pesticidas. Las características de estas nuevas tecnologías son: ahorro de tiempo, reducción de la intensidad de mano de obra, ahorro de disolventes, reducción del consumo de muestras, mejora de la eficiencia de extracción o purificación y mejora de los niveles de automatización. Las nuevas tecnologías que se han informado o ampliamente utilizadas incluyen: extracción en fase sólida (SPE), microextracción en fase sólida (SPME), extracción con fluidos supercríticos (SFE), tecnología de receptores sintéticos de impresión molecular (MISR), etc.
1.1 Tecnología de extracción en fase sólida (SPE)
La extracción en fase sólida es un método de pretratamiento de muestras basado en el mecanismo de separación de la cromatografía líquida y se ha utilizado ampliamente en la detección de residuos de pesticidas. Basado en los principios de separación, análisis y concentración de fases líquidas. Después de que la mezcla de solución de muestra pasa a través de la columna cromatográfica, un componente de la muestra permanece en la columna cromatográfica. Seleccionando un disolvente adecuado, el componente restante se eluye, logrando así el propósito de separación y purificación. La extracción en fase sólida supera las deficiencias de la extracción líquido-líquido (LLE) y la cromatografía en columna ordinaria, y tiene las características de alta eficiencia, simplicidad, velocidad, seguridad, buena repetibilidad y fácil automatización del pretratamiento. Según el empaquetamiento de la columna, se puede dividir en tipo de adsorción (como gel de sílice, resina de adsorción macroporosa, etc.), tipo de distribución (C8, C18, columna de fenilo, etc.) y tipo de intercambio iónico. De acuerdo con la naturaleza del pesticida que se va a probar y el tipo de muestra, la selección de la microcolumna, el eluyente y otras condiciones optimizadas adecuadas pueden completar la extracción, el enriquecimiento y la purificación en un solo paso [2].
1.2 Extracción con fluidos supercríticos (SFE)
La extracción con fluidos supercríticos (SFE) es una tecnología de separación especial desarrollada en los últimos años. SFE es un método de extracción que utiliza principalmente fluidos supercríticos en lugar de varios disolventes para extraer los componentes que se medirán en las muestras. El fluido supercrítico más utilizado en la actualidad es el CO2, que tiene permeabilidad al gas y distribución al líquido. El CO2 del efluente se evapora a presión normal y los analitos se disuelven en el disolvente para su análisis.
El CO2 supercrítico no es tóxico y tiene una polaridad molecular relativamente pequeña, por lo que puede usarse para extraer residuos de pesticidas no polares o débilmente polares. También se puede añadir una cantidad adecuada de regulador de polaridad, como por ejemplo metanol, para ajustar su polaridad y así poder extraer al máximo los residuos de pesticidas de diferentes polaridades y al mínimo las impurezas. Sus características son que evita el uso de una gran cantidad de disolventes orgánicos, mejora la selectividad de extracción, reduce el tiempo de análisis y realiza la automatización de operaciones. La tecnología SFE es una de las tecnologías analíticas de más rápido crecimiento en la actualidad.
1.3 Tecnología de extracción por dispersión en fase sólida de matriz (MSPDE)
La extracción por dispersión en fase sólida de matriz fue propuesta por primera vez por el profesor Barke de la Universidad Estatal de Luisiana en los Estados Unidos en 65438-0989 y Teóricamente se describe una nueva tecnología de extracción. La operación básica es moler y mezclar directamente la muestra con una cantidad adecuada de relleno de fase inversa (C1 4 o C1 8) para obtener una mezcla semiseca, que luego se carga en la columna como relleno, y luego la columna Se lava con diferentes disolventes para eluir las distintas sustancias a medir. MSPDE concentra los procesos de homogeneización de muestras, lisis de células tisulares, extracción y purificación necesarios en el pretratamiento de muestras tradicional, y es un método de extracción y purificación simple y eficiente [3]. Es adecuado para la extracción y purificación de residuos de pesticidas de diversas estructuras moleculares y polaridades, y ha sido ampliamente utilizado en la detección de residuos de pesticidas en verduras y frutas.
1.4 Tecnología de receptores sintéticos de impresión molecular (MISR)
El principio de la tecnología de receptores sintéticos de impresión molecular (MISR) es: primero, las moléculas o monómeros poliméricos que se van a imprimir se unen y, a continuación, luego entrecruza los monómeros del polímero para extraer las moléculas de impresión del polímero, dejando huellas de las moléculas de impresión dentro del polímero. Esta técnica está limitada por la necesidad de sintetizar derivados de moléculas impresas, ya que algunos compuestos no pueden derivatizarse. La tecnología de impresión molecular se puede utilizar para separar fármacos, hormonas, proteínas, pesticidas, aminoácidos, péptidos, carbohidratos, coenzimas, bases de ácidos nucleicos, esteroles, pinturas, iones metálicos y otros compuestos.
2 Método de detección
2.1 Cromatografía de gases
La cromatografía de gases es un método de análisis clásico. Utilizando los diferentes coeficientes de distribución de cada componente en la muestra entre la fase gaseosa y la fase líquida estacionaria, cuando el gas portador lleva la muestra vaporizada a la columna cromatográfica, cada componente se distribuye repetidamente entre las dos fases después de una determinada columna. de longitud, cada componente se separa, saliendo de la columna cromatográfica y entrando al detector. La señal de corriente iónica resultante se amplifica y los picos cromatográficos de cada componente se trazan en el registrador. Debido a su operación simple, velocidad de análisis rápida, alta eficiencia de separación, alta sensibilidad y amplio rango de aplicación, actualmente el 70% de los residuos de pesticidas se detectan mediante cromatografía de gases. Mediante la cromatografía de gases, se pueden separar completamente múltiples pesticidas, cualitativa y cuantitativamente en una sola inyección, y luego equiparlos con detectores de alto rendimiento, lo que hace que el análisis sea más rápido y los resultados más confiables. Actualmente, la cromatografía de gases utiliza principalmente tubos capilares empaquetados.
2.2 Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC)
La cromatografía líquida de alta resolución también es un método de detección tradicional. Puede separar y detectar pesticidas iónicos con fuerte polaridad y gran peso molecular. Es especialmente adecuado para la detección de pesticidas que no son fáciles de vaporizar o descomponer cuando se calientan. En los últimos años, las columnas cromatográficas de alta eficiencia, las bombas de alta presión, los detectores de alta sensibilidad, la tecnología de derivatización previa o posterior a la columna y el acoplamiento por computadora han mejorado en gran medida la eficiencia de detección, la sensibilidad, la velocidad y la automatización del funcionamiento de la cromatografía líquida, y Ahora se han convertido en los pesticidas más populares. Un medio indispensable e importante para la detección de residuos.
2.3 Tecnología de cromatografía de fluidos supercríticos (SFC)
La cromatografía de fluidos supercríticos es una tecnología de separación y detección que utiliza fluido supercrítico como fase móvil cromatográfica [1]. Se pueden utilizar varios tipos de columnas largas para analizar compuestos de gran peso molecular, térmicamente inestables y altamente polares a bajas temperaturas. Utiliza de manera integral las ventajas de la cromatografía de gases y la cromatografía líquida de alto rendimiento, supera sus respectivas deficiencias y se puede conectar a la mayoría de los detectores de GC y HPLC, como FID, FPD, NPD y MS [4]. Esto amplía enormemente su alcance de aplicación y muchos pesticidas que deben derivatizarse en GC o HPLC pueden medirse directamente con SFC.
2.4 Tecnología de análisis de espectro directo
La espectroscopia de reflexión total atenuada en el infrarrojo cercano (NearIS-ATR) y la espectroscopia Raman de superficie mejorada (SERS) aumentan la sensibilidad del análisis espectral entre 102 y 107 veces. Estas técnicas espectroscópicas rápidas y directas requieren muy poca muestra y tienen un gran potencial de aplicación. Una serie de técnicas de espectroscopia láser, como la espectroscopia láser Raman, han hecho que la sensibilidad del análisis espectral casi alcance el límite: el nivel de una molécula o átomo. Esto proporcionará una posible base técnica para el desarrollo de detectores de alta sensibilidad.
Actualmente, estas técnicas espectroscópicas de alta sensibilidad requieren más investigación y desarrollo antes de que puedan entrar en la etapa de aplicación generalizada.
2.5 Electroforesis capilar (CE)
La electroforesis capilar es una tecnología de separación desarrollada en base a la tecnología de electroforesis. Su principio de funcionamiento es hacer que diferentes partículas cargadas (iones, moléculas o derivados) en el capilar migren direccionalmente en el buffer de fondo a diferentes velocidades bajo la acción de un campo de alto voltaje, logrando así la separación. Según las diferentes funciones de los componentes de la muestra en el tampón de fondo, la electroforesis capilar se puede dividir en electroforesis de zona capilar (CZE), electroforesis en gel capilar (CGE), enfoque isoeléctrico (IEF), cromatografía electrocinética micelar (MEKC), etc. Electroforesis inmediata (ITP), etc. Desde que Jorgenson aplicó E a la química analítica en la década de 1980, la técnica se ha convertido en uno de los campos más activos de la ciencia de la separación. Tiene las ventajas de alta sensibilidad, bajo costo, pequeño consumo de muestra (solo actualización nanométrica para cada inyección), alta eficiencia de la columna de separación y fácil uso. Es muy adecuado para la separación y análisis de muestras ionizadas que son difíciles de separar mediante cromatografía líquida tradicional, y su eficiencia de separación puede alcanzar el millón de placas teóricas. Actualmente, la electroforesis capilar todavía carece de detectores altamente sensibles. Por lo tanto, sólo investigando y desarrollando sistemas de detección más sensibles se podrán aprovechar plenamente las ventajas de esta tecnología.
2.6 Cromatografía líquida-espectrometría de masas (LC/MS)
Cromatografía líquida-espectrometría de masas (LC-MS) es una tecnología de detección que combina la cromatografía líquida y la espectrometría de masas en una máquina completa . Se utiliza para analizar pesticidas de baja concentración, difíciles de volatilizar, térmicamente inestables y altamente polares. LC/MS ha producido sucesivamente cuatro tecnologías de interfaz: pulverización térmica (TSP), haz de partículas (PB), ionización por electropulverización (ESI) e ionización química a presión atmosférica (APCI). Actualmente, se ha utilizado con éxito una tecnología de interfaz de flujo de partículas e intrainyección que conecta la cromatografía líquida y la espectrometría de masas para analizar compuestos que son térmicamente inestables, tienen grandes pesos moleculares y son difíciles de analizar mediante cromatografía de gases. Tiene las ventajas de una alta sensibilidad de detección, buena selectividad, análisis cualitativo y cuantitativo simultáneo y resultados confiables. LC-MS puede limpiar muestras simples antes del análisis y tiene capacidades de análisis de múltiples residuos casi universales. Tiene ventajas obvias en la confirmación en línea de muestras positivas en un solo seguimiento. Aunque los instrumentos LC/MS son costosos y la tecnología de interfaz entre la cromatografía líquida y la espectrometría de masas no está muy madura, sigue siendo una tecnología de análisis eficiente y confiable con un gran valor de aplicación.
2.7 Inmunoensayo (IA)
El inmunoanálisis es un método de análisis basado en el reconocimiento específico y la reacción de unión de antígenos y anticuerpos [5]. Los pesticidas con gran peso molecular se pueden utilizar como antígenos para ingresar directamente al cuerpo de los vertebrados para generar respuestas inmunes, obteniendo así anticuerpos que puedan unirse específicamente a moléculas de pesticidas con pequeño peso molecular (peso molecular
2,8 biosensores;
Un biosensor es un dispositivo analítico que responde de forma selectiva y reversible a una sustancia química específica o sustancia biológicamente activa. Consta de un biosensor y un convertidor electroquímico. Circuito de transmisión de señales, y se caracteriza por integrar biología, bioingeniería, electroquímica, ciencia de materiales y tecnología de microfabricación en uno, que es un producto interdisciplinario típico. Según su función biológica, se puede dividir en biosensores enzimáticos (. incluido el tipo potencial y el tipo actual), inmunosensores y sensores microbianos [8] Tiene las características de miniaturización, respuesta rápida, consumo de muestra pequeño, se puede insertar en células o tejidos biológicos y puede realizar análisis de seguimiento rápido en línea ultramicro. , y se ha utilizado ampliamente en el análisis de residuos de pesticidas.
2.9 Robots de laboratorio
Se han comercializado robots de laboratorio, pero su aplicación en el análisis de residuos de pesticidas y el monitoreo ambiental aún está en sus primeras etapas. La razón principal es la falta de flexibilidad en los cambios en los procedimientos de trabajo del robot. Los métodos de prueba de laboratorio carecen de estandarización. Además, los sistemas robóticos se mueven lentamente y a menudo requieren espacios amplios a medida que los robots de laboratorio se vuelven más convenientes y flexibles y los métodos experimentales se vuelven más estandarizados. su uso aumentará.
3 Conclusión
El análisis de residuos de pesticidas es una ciencia analítica muy completa. El método de detección debe ser simple, rápido y altamente sensible. la naturaleza del pesticida que se va a probar y la Dependiendo del tipo de muestra, se adoptará un método que cumpla con los requisitos. Las nuevas técnicas de análisis requerirán el apoyo de conocimientos de la materia, como la química celular, la química de fermentación, la inmunoquímica y la disposición de péptidos. Estructura Con el desarrollo continuo de la ciencia y la tecnología, las técnicas de análisis de residuos también se actualizan constantemente y se desarrollan rápidamente.
Entonces, LZ, dame un punto~~~Lo descargué de la intranet e hice modificaciones preliminares. Este es un artículo completo.