综述:高叶绿素含量可食用叶类植物中农药残留分析的研究进展——基于采样、QuEChERS和LC-MS/MS的分析方法

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis Open

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  这篇综述系统梳理了高叶绿素含量可食用叶类植物(如菠菜、羽衣甘蓝等)中农药残留分析的技术进展。文章重点探讨了现代QuEChERS(快速、简便、廉价、高效、耐用、安全)样品前处理方法与液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)联用技术的优势,详细对比了AOAC 2007.01和EN 15662标准流程,并总结了不同叶类植物中常见农药(如有机磷类、三嗪类、拟除虫菊酯类)的残留水平与最大残留限量(MRL)的全球监管差异。

  

高叶绿素叶类植物中农药残留分析的挑战与突破

1. 引言
农药在保障农作物健康和提高产量方面不可或缺,但其过度使用导致环境与食品污染问题日益严峻。高叶绿素含量的叶类植物(如菠菜、羽衣甘蓝)因富含营养被视为“超级食品”,但叶绿素a/b等色素(结构差异见第2个吡咯环侧链)会干扰农药残留检测。全球农业用地减少与人口增长的双重压力下,精准分析此类复杂基质中的农药残留(如氯吡啶、毒死蜱)成为食品安全监管的核心课题。

2. 农药分类与健康威胁
世界卫生组织(WHO)依据大鼠急性经口/经皮半数致死量(LD50
)将农药分为极危险(Ia类,LD50
<5 mg/kg)至微毒(U类,LD50
≥5000 mg/kg)。按用途可分为杀螨剂(AC)、除草剂(H)等20类,按化学结构则包括有机磷(OP)、三嗪(T)等15类。值得注意的是,除草剂全球用量增长达19%,而杀虫剂与杀菌剂的消费趋势波动较大。农药通过呼吸、皮肤接触等途径进入人体,与白血病、免疫抑制等疾病关联,其中高叶绿素植物因直接食用风险更需关注。

3. 高叶绿素叶类植物与农药残留现状
研究汇总了26种高叶绿素植物(如菠菜叶绿素含量0.8–9 mg/g鲜重)的农药残留数据:

  • 苋菜:检出氯吡啶(1.535 mg/kg,GC-MS)
  • 香菜:含二嗪农(0.013–0.16 mg/kg,GC-MS)
  • 小麦草:未检出残留(GC-MS)但LC-MS/MS发现噻虫嗪(0.59–91.94 mg/kg)
    欧盟与美国FDA的MRL标准差异显著,例如欧盟对毒死蜱的叶菜类限量为0.01 mg/kg,而美国为0.05 mg/kg,凸显贸易壁垒问题。

4. 分析方法革新
4.1 样品前处理
传统液液萃取(LLE)和固相萃取(SPE)逐渐被QuEChERS取代。AOAC 2007.01方法采用乙腈提取后加入MgSO4
/NaCl分层,而EN 15662改用柠檬酸盐缓冲体系提升酸性农药(如百菌清)稳定性。针对叶绿素干扰,添加石墨化碳黑(GCB)可额外去除10%色素,但可能吸附平面结构农药(如多菌灵)。

4.2 LC-MS/MS技术优势
三重四极杆质谱(QqQ)通过多反应监测(MRM)模式实现高特异性检测。以氯吡啶为例,其母离子(m/z 350)碰撞生成子离子(m/z 97),离子丰度比偏差需<±30%以符合SANTE/11312/2021指南。相比GC-MS,LC-MS/MS更适合热不稳定化合物(如氨基甲酸酯类),且能同时分析262种农药(如香菜中啶虫脒、丙环唑)。

5. 现存挑战与未来方向
尽管QuEChERS-dSPE与LC-MS/MS联用显著提升分析效率,但仍面临基质效应(如盐类抑制电喷雾电离)、极性化合物回收率低等问题。新兴材料(如金属有机框架MOFs)可能替代传统吸附剂,而自动化前处理设备将减少人为误差。未来需开发更经济的标准化流程,并建立叶绿素基质专属数据库以支持全球监管协同。

6. 结论
高叶绿素叶类植物的农药残留分析需要兼顾灵敏度与抗干扰能力。现代QuEChERS-dSPE与LC-MS/MS的组合已成为金标准,但其应用仍需针对不同植物(如叶绿素含量差异达20倍)优化参数。跨学科合作将是解决这一食品安全难题的关键。

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