浅谈《分析化学》课程中教学内容的研究与改革

段先哲+李南+胡杨+谢焱石+谭凯旋+冯志刚+陈亮+韩世礼

摘要：《分析化学》是一门关于研究物质的化学组成、结构及性质的科学，是高等学校化学、地球化学及相关专业的专业基础课之一，是化学学科的一个重要分支。现代样品前处理技术是该课程中的重要教学内容，是国内外教育者教学研究改革的主攻领域之一，而农药残留检测是该领域的研究热点。本文主要介绍了现代的农药残留检测的样品前处理技术研究现状，这些技术的研究与改革是《分析化学》教学内容的研究与改革的重要方向，具有重要意义。

关键词：分析化学;样品前处理技术;农药残留检测;教学内容研究与改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）06-0110-02

一、引言

《分析化学》是一门关于研究物质的化学组成、结构及性质的科学，是高等学校化学、地球化学及相关专业的专业基础课之一，是化学学科的一个重要分支，也是化学、地球化学、化工、环境等研究所需的重要技术之一。现代样品前处理技术是该课程中的重要教学内容，是国内外教育者教学研究改革的主攻领域之一。由于农药在农业生产过程中应用的严重利弊性[1]（例如，虽然在防治病虫害、增加农作物产量方面发挥着重要作用，但又是造成污染、影响食品安全、人类健康等问题的重要因素之一），因此，农药残留检测的样品前处理技术的研究已经受到国内外的广泛关注。目前，国际上较多使用固相萃取法（SPE）、固相微萃取（SPME）、凝胶渗透色谱法（GPC）、超临界流体萃取（SFE）、基质固相分散萃取（MSPDE）、加速溶剂萃取（ASE）、微波辅助萃取（MAE）等现代的样品前处理技术。

二、农药残留检测的样品前处理技术的国内外研究现状

1.固相萃取。固相萃取（Solid Phase Extraction，SPE）主要通过吸附填料与洗脱溶剂中的分析物质或杂质互相作用，实现组分的分离净化，实质上是一种液相色谱分离。SPE有溶剂用量少、处理过程不会产生乳化现象、所用时间短、易实现自动化操作等优点。纪淑娟等[2]用石墨化碳和PSA分离和净化了有色蔬菜中36种农药，94%以上的农药的回收率在60%～120%之间，达到了理想的检测效果;李南等[2]用ENVI-18串联PSA固相萃取柱净化了花生仁、葵花籽、核桃仁和杏仁中的农药，得出该方法准确、灵敏、简便，可用于坚果中农药残留的日常检测。

2.固相微萃取。固相微萃取（Solid Phase Microextraction，SPME），固相微萃取装置外形如微量进样器，由手柄和萃取头组成，萃取头是涂有不同吸附剂的纤维。其原理是纤维上的吸附剂极性与目标化合物相似，从而吸附目标化合物，不吸附干扰化合物。与液-液萃取和固相萃取相比，具有操作时间短，样品量少，不需要萃取溶剂，对挥发性和非挥发性物质都适用，重现性好等优点。SPME主要与GC和HPLC联用来实现对农药残留的检测。例如，K.Fytianos等[3]用顶空固相微萃取-气相色谱法测定不同水果中有机磷农药，检测限为0.03～3ppb，都低于欧盟最大残留限量标准。

3.凝胶渗透色谱法。凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography，GPC）的原理是选择不同孔径的多孔凝胶作为固定相，根据多孔凝胶对大小和形状不同的分子的排阻效应进行分离，分子量不同，流出时间就不同。目标农药分子量一般小于500，而样品中的色素、油脂等大分子杂质，先于农药分子流出。它是农药多残留分析中一种常用的、有效的净化方法，优点是净化效果好，柱子可以重复使用，自动化程度高，可以同时实现样品的净化和浓缩，被广泛用于净化含脂类、色素等大分子的杂质的复杂基体[4]。

4.超临界流体萃取。超临界流体（Supercritical Fluid Extraction，SFE）原理是利用不同组分溶解度不同，且在不同压力下溶解能力会发生变化，调节萃取剂流体压力，可将组分逐一萃取。一般常用的是超临界CO2。其优点是：萃取时间短，避免使用大量溶剂，具有极好的萃取效力和速度，可与分析仪器联机，避免样品转移的损失，减少人为误差，提高了方法的精密度和灵敏度。例如，邱月明等[5]用超临界流体萃取技术测定粮谷和茶叶中的有机氯农药残留，检出限在0.01～0.05mg/kg之间，回收率在81.2%～93.7%之间，说明该方法灵敏度和重现性好。

5.基质固相分散萃取。基质固相分散（Matrix Solid-Phase Dispersion，MSPD）是类似于固相萃取的一种提取、净化、富集技术，其基本原理是将试样直接与固体吸附剂（硅胶、石墨化碳、C18等）一起研磨、混匀制成半固态，装柱，用洗脱剂洗脱。具有同时制备、萃取和净化样品的优点。例如，朱学良等[6]采用基质固相分散的样品前处理方法，从葡萄酒中提取净化5种农药，气相色谱电子捕获检测器分析测定，结果令人满意。Adou等[8]建立了气相色谱法测定梨、哈密瓜、马铃薯和卷心菜中8类28种农药残留的方法，回收率均大于70%，RSD小于10%。

6.加速溶剂萃取。加速溶剂萃取（Accelerated Solvent Extraction，ASE）原理是在较高的温度（50～200℃）和压力（10.3～20.6MPa）下用溶剂萃取固体或半固体样品的样品前处理方法。ASE与其他萃取技术比较具有萃取时间短、溶剂使用量少和减少溶剂挥发的优点。樊苑牧等[7]建立了快速溶剂萃取-气相色谱法同时测定含脂羊毛中28种有机氯、拟除虫菊酯、杀虫剂残留量的方法，得出该方法具有操作简便、快速、方便、灵敏度高等特点。

7.微波辅助萃取。微波辅助萃取（Microwave Assisted Extraction，MAE）原理是利用极性分子可迅速吸收微波能量的原理来加热一些具有极性的溶剂，如乙醇、甲醇、丙醇或水等。它是一种萃取速度快、试剂用量少、回收率高、灵敏度高以及易于自动控制的样品制备技术。袁宁等[8]建立了微波辅助萃取-固相微萃取-气相色谱同时测定茶叶中六六六、滴滴涕类、氯氰菊酯和氰戊菊酯等10种农药残留的方法，取得了满意的结果。

三、结语

现代的样品前处理技术包括固相萃取法（SPE）、固相微萃取（SPME）、凝胶渗透色谱法（GPC）、超临界流体萃取（SFE）、基质固相分散萃取（MSPDE）、加速溶剂萃取（ASE）、微波辅助萃取（MAE）等，这些技术相对于传统的样品处理技术，具有简单、快速、引进误差小、选择性好、回收率高的优点。这些技术的研究与改革是《分析化学》教学内容的研究与改革的重要方向，具有重要意义。

参考文献：

[1]董金斌.色谱-质谱联用检测茶叶中多种残留农药的研究[D].北京：北京化工大学，2007.

[2]纪淑娟，佐藤元昭.有色蔬菜农药多残留检测样品预处理方法研究[J].食品科学，2007，28（7）：411-414.

[3]李南，石志红，庞国芳，等.坚果中185种农药残留的气相色谱-串联质谱法测定[J].分析测试学报，2011，30（5）：513-521.

[4]Fytianos，K.，N. Raikos，G.，Theodoridis，et al. Solid phase microextraction applied to the analysis of organophorus insecticides in fruits[J].Chemosphere，2006，65：2090-2095.

[5]王静，金芬，邵华，等.农药多残留检测样品前处理技术研究进展[J].质量监督与检验，2007，（1）：28-31.

[6]邱月明，温可可，白桦.超临界流体萃取-气相色谱法测定粮谷和茶叶中有机氯农药残留量[J].分析化学，1997，25（12）：1391-1394.

[7]朱学良，戚向阳，岳晶念，等.基质固相分散气相色谱电子捕获检测器测定葡萄酒中5种农药残留[J].分析化学，2007，35（2）：259-262.

[8]Adou，K.，Bontoyan，W. R.，Sweeney，P. J.，Multiresidue method for the analysis of pesticide residues in fruits and vegetables byaccelerated solvent extraction and capillary gas chromatography[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2001，49（9）：4153-4160.

[9]樊苑牧，黄绍棠，俞雪钧，等.快速溶剂萃取-气相色谱法同时测定含脂羊毛中的28种有机氯拟除虫菊酯杀虫剂的残留量[J].色谱，2008，26（5）：83-589.

[10]袁宁，余彬彬，张茂升，等.微波辅助萃取-固相微萃取-气相色谱法同时测定茶叶中的有机氯和拟除虫菊酯农药残留[J].农药科学与管理，2007，25（3）：11-20.