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1、食品安全的化学危害及其检测方法,化学性污染的来源,来自生产、生活和环境中的污染物,从生产加工、运输、储存和销售工具、容器、包装材料及涂料等溶入食品中的原料材质、单体及助剂等物质在食品加工储存中产生的物质滥用的食品添加剂,农药和兽药有害金属多环芳烃化合物N亚硝基化合物二噁英,第三章、农药残留及其检测,一、概述、农药的定义：,农药是指用于预防、消灭或者控制农业、林业的病、虫、草和其他有害生物以及有目的地调节植物、昆虫生长的化学合成的或者来源于生物、其他天然物质中的一种或几种成分的混合(药)物及其制剂。,农药管理条例(国务院，1997),、农药的分类,按来源划分矿物质农药生物源农药化学合成农药,有效
2、成分起源于矿物的无机化合物和石油类农药,直接用生物活体或生物代谢过程中产生的具有生物活性的物质或从生物体提取的物质作为防治病虫草害的农药,由人工研制合成、并由有机化学工业生产的一类农药,2、按用途划分,杀昆虫剂杀线虫剂杀真菌剂杀细菌剂除草剂杀螨剂杀鼠剂杀螺剂落叶剂,熏蒸剂植物生长调节剂昆虫不育剂,3、按化学组成及结构划分,有机磷氨基甲酸酯拟除虫菊酯有机氯有机砷,有机汞取代苯有机杂环苯氧羧酸,4、按急性毒性划分,剧毒、高毒、中毒、低毒农药,5、按作用类型划分,胃毒剂：通过昆虫消化器官吸收触杀剂：通过昆虫体表侵入体内熏蒸剂：通过昆虫呼吸道侵入虫体内吸剂：被植物吸收传导分布于各部位引诱剂药剂：诱集昆
3、虫以便捕杀或毒杀趋避剂：使昆虫趋避受保护作物拒食剂：昆虫中毒后拒绝摄食不育剂：昆虫中毒后失去生育力,、农药残留（pesticide residue）,指使用农药后残留于生物体、农副产品和环境中的微量农药及其有毒的代谢物的总量农残表示单位：mg/kg食品或农作物按农残的特性和在环境中的半衰期可将其分为高残留农药、中等残留农药和低残留农药农残毒性可分为急性毒性和慢性毒性急性毒性：一次服用或接触药剂而表现出的毒性，以致死中量（LD50）或致死中浓度（LC50）表示慢性毒性：农药在人畜体内的慢性累积性毒性和三致作用（致畸、致癌、致突变）,农药最大残留限量标准（maximum residue limit
4、，MRL）,按照良好的农业生产规范（GAP），直接或间接使用农药后，允许在食品和饲料中残留的农药的最大浓度,减少农作物损失、提高产量，提高经济效益，增加食品供应。提高绿化效率，减少虫媒传染病、改善人类和动物的生活居住条件。,、使用农药的利与弊：,利,造成环境及食物污染，使环境质量恶化，物种减少，生态平衡破坏通过食物和水的摄入、空气吸入和皮肤接触等途径对人体造成多方面的危害和“三致作用”,弊,农药事故全世界每年约有300万中毒患者，在美国每年高达3一4万人，我国每年也有上万人甚至10万人以上。,二、食品中农药残留的来源,食物,粮库施用几舍施用食品运输中使用事故性污染,农田直接施用,食物链富集,作
5、物从环境中吸收,其它,人体内农药总量的8090%是通过受污染食品带入,最快：花生、胡萝卜、豌豆第二：甜菜、萝卜、黄瓜、马铃薯、大豆第三：莴苣、芹菜、芫菁最慢：卷心菜、洋葱、茄子、圆辣椒、白菜、果类,农作物对吸收农药的吸收速度,食品贮藏加工过程农药残留量的影响,贮藏：储藏谷物在仓储过程中农药残留量缓慢降低，但部分农药可逐渐渗入内部而致谷粒内部残留量增高。加工：常用的加工方法可不同程度地降低农药残留量，但特殊情况下可使农药浓缩，重新分布或生成毒性更大的物质表面加工方法可减少残留：如洗涤去皮等油性加工，农药易溶于脂肪中，如油料作物有些可与组织细胞中的酶和酸作用，增加农药代谢和降解，可产生较大毒性的代
6、谢,三、食品中常见的农药残留及其毒性,、有机氯农药,有机氯农药的种类、性质、毒性特点以苯为原料的有机氯农药：DDT、六六六、林丹、甲氧DDT、乙滴涕、三氯杀螨砜、三氯杀螨醇、杀螨酯、五氯硝基苯、百菌清、稻丰宁以环戊二烯为原料的有机氯：氯丹、七氯、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、硫丹、碳氯特灵等,以松节油为原料的有机氯农药：毒杀芬以萜烯为原料的有机氯农药：冰片基氯,是具有杀虫活性的氯代烃类物质的总称,滴 滴 涕（Dichlorodiphenyl trichloroethane，DDT）,化学名：二氯二苯三氯乙烷，2，2双(对氯苯基)1，1，1一三氯乙烷，简称223 分子式：C14H9Cl15异构体：据
7、苯环上Cl的取代位置不同有,DDT的理化性质,纯品DDT为白色结晶，熔点108.5109 DDT产品为白色或淡黄色固体，在土壤中半衰期310年，（在土壤中消失95%需1633年）不溶于水，易溶于脂肪及丙酮、CCl4、苯、氯苯、乙醚等有机溶剂对光、酸均很稳定，对热亦较稳定，但温度高于本身的熔点时，DDT会脱去HCl而生成毒性小的DDE对碱不稳定，遇碱亦会脱去HCl,1874年人工合成DDT，1939年瑞士化学家穆勒发现了DDT的杀昆虫作用，并因此获得了1948年的诺贝尔奖。二战中用DDT杀蚊控制疟疾传播，挽救了数千万人的生命。DDT在生物体内富集作用很强。DDT造成的污染是全球性的。,背景资料,
8、六 六 六Benzene hexachl oride（简称 BHC）,分子式：C6H6Cl6化学名：六氯环己烷、六氯化苯常见异构体：,BHC为白色或淡黄色固体，纯品为无色无臭晶体，工业品有霉臭气味在土壤中半衰期为2年，不溶于水，易溶于脂肪及丙酮、乙醚、石油醚及环己烷等有机溶剂。BHC对光、热、空气、强酸均很稳定，但对碱不稳定(BHC除外)，遇碱能分解（脱去HCl）。C6H 6Cl6十3KOH C6H3Cl3十3KCl 十3H2O,BHC的理化性质,有机氯农药的毒性特点,多属于低毒和中毒、稳定难降解、半衰期10年；可通过胃肠道、呼吸道和皮肤吸收，可透过胎盘乳汁进入胎儿和婴儿；脂溶性强，蓄积于脂肪
9、和含脂高的组织器官；在食物链中生物富集作用很强；有些具有雌激素样活性。,2、有机氯农药中毒,急性毒性：主要为中枢神经系统症状，初期出现易激惹性，肌肉震颤，继之出现阵发性及强直性抽搐，最后可因全身麻痹而死亡。,慢性毒性：（为主）主要是肝脏、肾脏等实质脏器受损，也常有神经细胞变性以及肌肉、心脏和血液系统损害。三致性：引起雄性动物雌性化阻碍胚胎发育，引起子代死亡或发育不良动物试验有致癌性（肝癌、白血病等）,3、有机氯农药的食品残留,食品残留顺序：动物性食品植物性食品 在动物性食品中：肉类鱼类蛋类奶类在植物性食品中：植物油粮食蔬菜水果中毒预防：去皮去壳加热,一些食品有机氯农药的MRL,、有机磷农药,高
10、毒类：对硫磷（1605）、内吸磷（1059）、甲拌磷（3911）、甲胺磷、水胺硫磷等中毒类：敌敌畏、乐果、甲基内吸磷、倍硫磷、杀螟硫磷、二嗪磷(地亚农)等低毒类：马拉硫磷和敌百虫等,1、品种、性质、特点：1938年发现，属磷酸酯或硫代磷酸酯类的高效广谱农药，种类很多。,磷酸酯类,硫代磷酸酯类,二硫代磷酸酯类,氨基磷酸酯类,甲胺磷 乙酰甲胺磷,有机磷农药的性质,大多为棕色油状，有特殊蒜臭味，挥发性大溶解性：多难溶于水，可溶于脂肪及各种有机溶剂水解性：在碱性介质、高温、水分含量高等环境中易水解氧化性：有机磷农药中，硫代磷酸酯农药在溴作用下或在紫外线照射下，分子中S易被O取代，生成毒性较大的磷酸酯,
11、有机磷农药的特点,优点：用药量少，杀虫效率高，选择性强，使用经济作用方式多（兼具触杀、胃毒、熏蒸三种作用方式，对植物组织多少有些局部浸透作用，还有若干品种具内吸杀虫作用）在自然界中降解快，残留时间短在生物体内易受酶作用水解，残毒在体内不积蓄，烹调加工后农药残留量减少缺点：急性毒性强，对温血动物的毒性高，主要抑制胆碱酯酶活性。,有机磷农药在土壤中的持留时间,几种有机磷农药在作物上的残留,甲胺磷乳油,抑制胆碱酯酶活性,2、有机磷农药中毒,可经过消化道、呼吸道及皮肤黏膜侵入体内属于神经毒性，主要是强烈抑制胆碱酯酶（AChE）活性，导致ACh堆积，表现为神经异常兴奋，肌肉强烈痉挛，可因呼吸或循环衰竭而
12、死亡。,ACh堆积,急性毒性,慢性毒性,主要是神经系统、血液系统和视觉损伤，并可发生“迟发性周围神经炎”，甚至出现恢复期突然死亡，多无明显的三致作用。,神经衰弱综合症：头昏头痛、恶心、视物模糊，记忆力下降。,下肢运动失调，神经麻痹（急性中毒后第二周产生）,多见于口服乐果、敌百虫等严重中毒者恢复后315日内出现。,4、有机磷农药的食物残留及预防,主要残留在植物类食物,尤其是含有芳香族物的植物(如蔬菜水果)中。,预防有机磷农药中毒的措施,正确使用农药，注意农药的使用时间和使用次数通过加工、淘洗、烹调等过程降低农药的含量,、氨基甲酸酯类农药,1930年英格哈特发现从产自西非的毒扁豆提取的毒扁豆碱及其
13、类似物具有抑制胆碱酯酶的作用。从50年代后期开始，人们陆续开发了一系列具有N-甲基的氨基甲酸酯类杀虫剂。,1、氨基甲酸酯农药的种类、性质,属氨基甲酸的衍生物,杀虫剂涕灭威、速灭威、残杀威、恶虫威、西维因、克百威、异丙威、抗蚜威、灭虫威、灭多威、硫双灭多威、甲萘威、戊氰威、呋喃丹、仲丁威除草剂禾大壮、哌草丹、丁草特、野麦威杀线虫剂涕灭威、克百威,目前商品化品种已有50多个，但真正大吨位的品种仅十几个，其销售额却占全部杀虫剂的1/4。,氨基甲酸芳酯杀虫剂,(甲萘威),(克百威),氨基甲酸肟酯杀虫剂,氨基甲酸杂环酯类杀虫剂,砜杀威,涕灭威,性 质,为无色和白色晶状固体易溶于多种有机溶剂，在水中溶解度
14、较小（少数如涕灭威、灭多虫等例外）贮存稳定性很好，在水中能缓慢分解，高温和碱性时分解加快，一般没有腐蚀性,特 点,广谱速效，持效期短，选择性高，不伤天敌。对人畜和鱼类低毒(毒性有机磷农药），且在自然界易被土壤微生物所分解，残留量低。配合增效剂可成倍提高药效 氯化胡椒丁醚使甲萘威对家蝇的毒力可提高15倍UC-76220能使甲萘威对灰翅夜蛾类的药效提高27倍。化合物结构简单，易合成，新的品种不断上市，应用范围不断拓宽,2、氨基甲酸酯类农药中毒,经呼吸道、消化道侵入，也可经皮肤缓慢吸收；主要分布在肝、肾、脂肪和肌肉组织中，在体内代谢迅速，代谢产物随尿排出，一般24h可排出摄入量的7080。毒理：主要
15、是抑制胆碱酯酶活性，使酶失去对ACh的水解能力，阻断正常神经传导导致整个生理生化过程失调（类似有机磷农药但有区别）。,症状类似有机磷农药中毒，但一般病情较轻、病程较短、复原较快、不出现迟发性周围神经炎。慢性毒性作用：尚未完全明确，可能有潜在致癌性(因在弱酸条件下可与亚硝酸盐生成亚硝胺),头昏头痛，肌肉痉挛乏力，恶心呕吐，流涎流泪，颤动多汗及瞳孔缩小。大量严重中毒时可发生肺水肿、脑水肿、昏迷和呼吸抑制。,中 毒 症 状,主要残留在植物性食品中，残留时间一般为4天，残留量一般不超过国家标准。因在动物体内易分解不易蓄积，故动物性食品中难检出,3、氨基甲酸酯类农药的食物残留,、拟除虫菊酯类农药,模拟天
16、然除虫菊酯的化学结构合成,分子中含有数个不对称碳原子，因而包含多个光学和立体异构体。,1、拟除虫菊酯类农药种类、性质和特点,丙烯菊酯、联苯菊酯、胺菊酯、醚菊酯、苯醚菊酯、甲醚菊酯、氯菊酯,I型(不含氰基)：必那命、天王星,氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯、氟氰菊酯、氰菊酯、杀螟菊酯、氟胺氰菊酯、溴氟菊酯、氟氰戊菊酯等,II型(含氰基)：灭百可、速灭杀丁、敌杀死(凯素灵)、百树得,烃菊酯MTI-800,醚菊酯MTI-500,氟氰菊酯,氟胺氰菊酯,甲氰菊酯,这类拟除虫菊酯的耐光性较好，主要用于防治农作物害虫。,氯菊酯,氯氰菊酯,氰戊菊酯,丙烯菊酯(Allethrin)、胺菊酯(Tetramethrin
17、)醚菊酯(Ethofenprox)、苯醚菊酯(Phenothrin)甲醚菊酯(Methothrin)、氯菊酯(Permethrin)氯氰菊酯(cypermethrin)、溴氰菊酯(Dehamethrin)氰菊酯(Fenpropanate)、杀螟菊酯(Phencyclate)氰戊菊酯(Fenvalerate)、氟氰菊酯(Flucythrin)氟胺氰菊酯(Fluvalinate)、溴氟菊酯(Bmthrinate)氟氰戊菊酯(Flucythtinge)等,常见的拟除虫菊酯有,性质和特点,不溶或微溶于水，易溶于有机溶剂，在酸性条件下稳定，遇碱易分解。高效、广谱、低毒、易降解、在作物中残留期短（通常为7
18、-30天），降解后易转变成极性化合物，对环境污染很轻，是继无机农药、有机农药之后的第三代农药。,高抗性短时间内产生高耐药性多数品种只有触杀作用而无内吸作用价格较高，对鱼虾、蜜蜂、家蚕高毒,缺 点,2、拟除虫菊酯类农药中毒,毒理：中枢神经毒，改变神经细胞膜上钠离子通道的通透性，阻断神经传导，引起运动神经麻痹而被击倒。,急性中毒：神经系统症状为主，出现流涎、共济失调、痉挛等症，可致感觉异常（麻木、瘙痒）和迟发性变态反应，但无胆碱酯酶抑制作用对皮肤有刺激和致敏作用。慢性中毒：较少见，个别有诱变和胚胎毒性,四、控制食品中农药残留的措施,加强农药生产和经营管理。农药登记毒理学试验方法（GB15670-1
19、995）食品安全性毒理评价程序（GB15193-2003）严格遵守并执行有关农药的安全使用规定，严禁使用高毒、高残留农药有机氯、甲胺磷、久效磷、甲基对硫磷、对硫磷、磷胺农药安全使用规定（GB4285-1989）农药合理使用准则（GB8321-1987）制订农药在蔬菜、水果中的最大残留限量标准（MRL，maximum residue limit）食品中农药最大残留限量标准（GB2763-2005）限制农药的使用剂量，大力发展绿色食品加工时选用符合农残标准的原料，或采用一定加工措施去除农药,五、常见农药残留的分析检测方法,、有机磷农药残留量的测定方法：原理：,含有机磷的试样在富氢火焰上燃烧时，能激
20、发出HPO碎片，激发态的P元素发出波长为526nm的特性光波，光波经滤光片选择后由光电倍增管接收，转换成电流信号，由放大器放大并记录下来，与标准样品进行比较定性、定量。,2、主要仪器和试剂,仪器气相色谱仪：附有火焰光度检测器（FPD）电动振荡器，组织捣碎机，旋转蒸发仪试剂二氯甲烷、丙酮无水硫酸钠：(在700灼烧 4h后备用)中性氧化铝：(在550灼烧4h后备用)硫酸钠溶液有机磷农药标准贮备液有机磷农药标准使用液,3、样品的预处理,试样制备 农药提取净化提取物浓缩和定容,、试样制备,粮食：取样品粉碎，过20目筛制成粮食试样果蔬：取样品洗净，晾干，去掉非可食部分后制成待测试样,、农药提取,粮食：用
21、乙睛、丙酮、氯仿或二氯甲烷等提取果蔬：用石油醚、苯、二氯甲烷或乙睛等提取油脂类：用石油醚、丙酮、二氯甲烷等提取,“提取”的操作步骤,精确称取试样50.00 g,精确称取试样25.00 g,水50 ml,丙酮 100 ml,分取滤液l00 ml，移至500 ml分液漏斗中,用组织捣碎机捣12 min成匀浆,匀浆液经铺有两层滤纸和约10 g Cellte545的布氏漏斗减压抽滤,置于300 ml烧杯中,+,+,水果蔬菜,谷物,、净化提取物,目的：去除油脂、色素、蜡质等干扰物质。,柱层析法,柱中吸附剂可用活性炭、氧化铝、弗罗里矽土、无水Na2SO4或硅藻土等按一定比例配成。,液液分配法,向滤液中加入
22、1015g氯化钠，使呈饱和状态。猛烈振摇23min，静置10min，使丙酮从水相中盐析出来水相用50ml 二氯甲烷振摇2 min，再静置分层将丙酮与二氯甲烷提取液合并，经装有2030g无水硫酸钠的玻璃漏斗脱水，滤入250ml 圆底烧瓶中以约40ml二氯甲烷分数次洗涤容器和无水硫酸钠，洗涤液也并入烧瓶中,、浓缩和定容,用旋转蒸发器浓缩至约2 ml，浓缩液定量转移至525 ml容量瓶中，加二氯甲烷定容至刻度,4、检测,当含有机磷的试样在检测器中的富氢焰上燃烧时，以HPO碎片的形式，放射出波长为526 nm的特性光。吸取25 ul 混合标准液及样品净化液注入气相色谱仪，其中的有机磷农药气化后在载气携
23、带下于色谱柱中分离。火焰光度检测器（FPD）的滤光片将非特征光谱滤除，特性光经由光电倍增管接收，转变成电信号，经微电极放大器放大后被记录下来，绘成“电信号时间曲线”。以保留时间（tR）定性。以试样和标准的峰高或峰面积比较定量,用带火焰光度检测器（FPD）的气相色谱法（GC）检测,火焰光度检测器（flame photometric detector，FPD）或称“硫磷检测器”,色谱柱：玻璃柱2.6m3mm，填装涂有4.5%(质量分数)DC200+2.5(质量分数)OV-17的ChromosorbWAW DMCS(80100目)的担体玻璃柱2.6m3mm(i.d)，填装涂有1.5%(质量分数)DC
24、OE-1的Chromosorb WAW I)MCS(6080目)气体速度氮气(N2)50mlmin氢气(H2)100mlmin空气50mlmin 温度：柱温240，汽化室260，检测器270,色谱图,基线：BC色谱峰：AB间以及CD间的曲线峰高：用h表示峰面积：保留时间：tR死体积：VM,定性,5、定量计算,几种有机磷农药的检验标准：,马拉硫磷 GB/T 5009.36倍硫磷 GB/T 5009.20甲胺磷 GB14876,、有机氯农药残留量的测定气相色谱法(GBT 5009191996),原理,样品中六六六、滴滴涕经提取、净化后用气相色谱法测定，与标准比较定量。电子捕获检测器对于负电极强的化
25、合物具有较高的灵敏度(检出限达10-14 g/ml)，利用这一特点，可分别测出微量的六六六和滴滴涕。不同异构体和代谢物可同时分别测定。,2、主要仪器与试剂,仪器小型粉碎机小型绞肉机组织捣碎机电动振荡器旋转浓缩蒸发器吹氮浓缩器气相色谱仪：具有电子捕获检测器(ECD),试剂丙酮正己烷石油醚：(沸程3060)苯硫酸无水硫酸钠硫酸钠溶液(20gl)BHC、DDT标准溶液（作为储备液存于冰箱中）BHC、DDT标准使用液,3、样品的预处理,试样制备蛋品去壳，制成匀浆肉品去筋后，切成小块，制成肉糜乳品、食用油混均匀待用提取：选择弱极性溶剂提取如石油醚、环己烷、丙酮等净化：柱层析法硫酸磺化法,提取、净化的操作
26、步骤,称取蛋、肉试样匀浆20g,称 取 乳 类 试 样 20 g,水5ml,丙酮 40ml,在100ml具塞三角瓶中,+,+,振荡30min,+NaCl 6g，充分摇匀+石油醚 30ml,取上清液 35 ml，经无水Na2SO4滤于旋转蒸发瓶中浓缩至近干，以石油醚定容至5 ml,再次振荡30min,后静置分层,(视样品含水量加水，使总水量约20ml),用浓硫酸0.5 ml 净化提取液,振摇0.5min，于3000r/min离心15min,取上清液 进行GC分析,4、检测,电子捕获检测器的线性范围窄，为了便于定量，选择样品进样量使之适合各组分的线性范围。以样品的保留时间定性，以试样和标准的峰高或峰面积比较定量,用带电子捕获检测器（ECD）的GC法检测,5、定量计算,、拟除虫菊酯残留的检测,参考有机氯农药残留的检测，详见GBT 173321998。,、氨基甲酸酯类农药残留的测定,与有机磷农残的气相色谱测定方法相同（GCECD法），详见GBT 173311998,作 业,归纳有机磷农药、氨基甲酸酯类农药、拟除虫菊酯类农药的特点。GC法测定有机磷农药残留有哪几个主要环节？加入丙酮、氯化钠有什么目的？为什么要经过无水硫酸钠的玻璃漏斗过滤？检测的原理是什么？需要哪种类型的检测器？分别根据哪些指标定性和定量？什么是“三致作用”？检索有关农药三致作用的资料。,
