自动化前处理技术在农药残留检测中的应用与发展

摘 要：前处理是农药残留检测过程中的关键一环，可以去除样品中的干扰物，提高检测结果的准确度。传统的前处理流程复杂且效率低下，而自动化前处理技术的引入改善了传统前处理过程中效率低且存在人工误差的问题。本文深入探讨农药残留的主要来源和危害，阐述自动化前处理技术的优势，分析自动化前处理技术在农药残留检测中应用存在的问题，展望未来自动化前处理技术在农药残留检测中应用的发展方向，旨在为提高自动化前处理技术水平和自动化发展提供参考。

关键词：自动化前处理技术；农药残留；检验检测

Abstract： Pretreatment is a key step in the process of pesticide residue detection， which can remove the interference in the sample and improve the accuracy of the test results. The traditional pre-treatment process is complex and inefficient， but the introduction of automatic pre-treatment technology has improved the low efficiency and manual error in the traditional pre-treatment process. In this paper， the main sources and hazards of pesticide residues are discussed in depth， the advantages of automated pre-treatment technology are expounded， the problems existing in the application of automated pre-treatment technology in pesticide residue detection are analyzed， and the development direction of the application of automated pre-treatment technology in pesticide residue detection is looked forward， aiming to provide references for improving the level of automated pre-treatment technology and automation development.

随着人们生活水平的不断提高，农药残留问题愈发受到人们的关注。蔬菜作为日常生活中必不可少的食材，在其种植过程中，农户为提高产量与质量，经常会使用农药[1]。农药施用过量会导致农药残留超过国家标准限量，从而影响人们的生命健康。为了解农产品质量，保证人们的饮食安全，农药残留检测显得尤为重要。前处理是农药残留检测的关键步骤，它涉及样品的提取和净化。传统的人工处理过程既耗时又易造成检测误差。随着实验室自动化技术的发展，以往烦琐的人工前处理技术逐渐被高效的自动化前处理技术所替代，并推动着检测技术的迅速发展[2]。将自动化前处理技术应用到农药检测中，可显著提升样品检测效率和结果稳定性。

虽然自动化前处理技术在农药残留检测中得到应用，但仍面临设备单一、灵活性差、相关法规及国家标准不健全等问题。基于此，本文深入探讨农药残留的主要来源和危害，阐述自动化前处理技术的优势，分析自动化前处理技术在农药残留检测中应用存在的问题，展望未来自动化前处理技术在农药残留检测中应用的发展方向，为自动化前处理技术在农药残留检测方面的应用提供强有力保障。

1 农药残留的主要来源及危害

1.1 主要来源

农产品中农药残留的主要来源包括3个方面。①在种植过程中直接施用农药。为了提高农作物产量及防治病虫害，在其生长过程中会大量使用除草剂、杀虫剂等药物。这些药物大都是通过喷洒或冲施进入到农作物体内和其生长所在的土壤中。在收获时，如果农药的降解不彻底，就会在农产品中残留。②环境中扩散的农药。农药在使用过程中，也会随着空气和土壤扩散进入环境，残留的农药可能会随风飘散，进入邻近的非施用区的河流、湖泊等水体中。这些地方的农作物吸收了环境中的农药后，农作物中也会含有农药残留。③运输加工过程中的二次污染[3]。在农产品的运输加工环节，如果运输的车辆或者加工农产品的工具被农药污染，也会导致农产品农药残留。

1.2 主要危害

农药残留会对人体健康以及环境造成危害。长期食用含有有机氯农药残留的农产品不利于人体健康，轻则导致急慢性中毒，对肝功能、肾功能造成损害，重则可能诱发癌症、神经系统疾病等严重疾病；食用有机磷农药残留的农产品可能对孕妇的妊娠过程和胎儿的发育造成不良影响，如导致胎儿智力低下，身体畸形等。此外，农药会对环境中的地下水、土壤和空气造成污染，导致生态系统的失衡，破坏生物多样性。农药降解速度慢，影响时间长，进而被农作物和水产品所吸收，从而影响人们的健康[4]。

2 自动化前处理技术的优势

2.1 提高检测结果的准确度

前处理是农药残留检测过程中的首要步骤，通过前处理可以有效去除样品中的杂质、干扰物质，降低基质对检测结果的影响，尤其是基质效应影响较大的蔬菜水果，如韭菜、大蒜等[5]，为后续的仪器分析提供可靠的样本，进而保障检测结果的准确性。自动化前处理技术通过编程控制整个前处理过程，精细化操作，精准提取目标分析物，使检测的准确度和可靠性得到提高，降低人工误差，提高结果的准确度。

2.2 提升样品前处理的效率

农药残留检测中，前处理步骤复杂，操作烦琐，需通过混匀、涡旋、振荡、离心和氮吹等步骤对样品进行提取和净化，费时费力。自动化前处理技术应用到农药残留检测过程中，可以高强度、高通量地处理样品，提升前处理的效率，减少实验人员的操作时间。

2.3 降低检测人员的健康风险

农药残留的前处理过程中涉及有毒有害化学试剂，如丙酮、正己烷、乙酸乙酯等，人体吸入过多会对中枢神经系统、呼吸系统、皮肤造成不良影响。自动化前处理技术的应用，可以大大降低实验人员和这些试剂的直接接触频率，保护实验人员的身心健康，从而降低健康风险。

3 自动化前处理技术在农药残留检测中应用存在的问题

3.1 设备硬件有局限

我国农药检测标准众多，不同检测项目在前处理阶段存在方法差异，导致各标准对应的自动化前处理设备需配置不同的硬件模块。目前，市售的自动化前处理设备普遍存在技术兼容性差的问题，究其原因，现有设备未能系统整合定量加液、涡旋振荡、萃取净化、离心分离及氮吹浓缩等核心功能模块，导致其只能适配单一标准操作流程。

3.2 适用性有待提升

农产品基质复杂，如韭菜、菠菜中色素含量较高，谷物、油料中脂肪含量较高。自动化前处理技术对不同样品的适用性有限，不能根据样品的不同进行设备的调节，会存在农药残留提取不完全或提取效率低等情况。农产品基质的复杂性使自动前处理技术面临多维挑战。

3.3 标准更新滞后

《食品安全国家标准 植物源性食品中208种农药及其代谢物残留量的测定 气相色谱-质谱联用法》（GB 23200.113—2018）[6]中的QuEChERS前处理是目前主流的农药残留检测人工前处理方法。将简便的QuEChERS前处理通过自动化技术来实现，可提高前处理效率，但现行标准的技术迭代与自动化前处理技术的研发存在显著的时间差异。①新型自动化前处理设备难以通过现行标准进行合规性验证。②现有的自动化前处理平台因标准适配性滞后而产生技术代差，最终形成制约自动化前处理技术发展的壁垒。

4 未来自动化前处理技术在农药残留检测中应用的发展方向

4.1 高度集成化与智能融合发展

在自动化技术快速发展的今天，自动化技术在农药残留前处理中正向着集成化、智能化方向发展。高度集成化是指在样品自动化前处理系统中，将不同功能模块集成起来，优化资源配置，高效调度设备，以满足不同的检测标准和项目。优化检测流程是将不同标准中的一些步骤进行合理有效的结合，引入自动化前处理系统当中，减少物料消耗和操作环节，提高样品前处理效率。同时，人工智能也会对自动化前处理技术产生深远影响。将智能机器人、AI算法与虚拟现实技术等前沿科技与自动化技术相结合，可实现前处理过程的智能操作、自动监控和智慧优化。另外，人工智能可以及时地发现自动化设备运行过程中存在的问题并进行处理，智能优化技术参数，降低设备故障率与维护成本。

4.2 适度自动化与人机协同发展

在科技日新月异的今天，尽管自动化前处理技术取得了一定的成效，但仍面临农产品种类繁多、基质复杂多样等问题，完全利用自动化前处理技术未必是最好的方案。因此，适度引入自动化技术，在部分步骤中利用自动化技术进行处理，可以保证样品前处理的高效率、高准确度和高重现性。适度引入自动化前处理技术并结合人工操作将是一个与时俱进的发展趋势。这不仅充分发挥了自动化前处理技术的特点，还保证了在复杂基质情况下人工操作的灵活参与和质量控制。高效的人机协同前处理，提高了样品前处理的灵活性。通过自动化前处理技术对自动化设备和人工操作进行智能调度，可以保证样品前处理过程的流畅性。

4.3 技术标准化与人才创新发展

当前，国家标准在自动化前处理技术方面相对滞后，需要更新完善自动化前处理技术标准体系，以确保自动化前处理技术在农药残留检测中的合法性和合规性。这包括制定基础的自动化前处理检测标准体系、明确各个检测项目的自动化前处理检验方法和国家标准等，并通过性能的认证和认可，以确保自动化技术在农药残留检测中的广泛应用和持续发展。此外，人才是推动自动化前处理技术的关键。因此，我国需要加强人才培养，构建“金字塔型”人才发展体系，培养一大批基础操作人才，让自动化前处理技术能够在农药残留检测方面得到广泛应用；加强与高校和研究院所的合作，培养一批具备自动化前处理技术知识和技能的专业研发人才，共同推动自动化前处理技术的创新和研发。同时，应加强顶层设计，引育战略人才共同促进自动化前处理技术在检验检测领域的发展。

5 结语

自动化前处理技术在农药残留检测过程中发挥了巨大的作用。通过对自动化前处理技术的优势分析可以看出，自动化前处理技术代替人工操作可以大大提高前处理效率，提升检测结果的准确性和重现性，并且能够减少检测人员与有毒有害试剂的接触，降低了检测人员的健康风险。但从当前自动化前处理技术存在的问题来看，自动化设备单一、缺乏灵活性，并且有关自动化前处理技术的法规和标准更新不及时，影响了自动化前处理技术的推广。针对以上问题，本文展望了自动化前处理技术在未来的发展方向，为自动化前处理技术在农产品农药残留检测中的发展提供有力保障。

参考文献

[1]张鹏，马莹莹，陈新，等.食品农药残留检测现状与分析[J].农药科学与管理，2023，44（10）：11-15.

[2]冉晶晶.多样品位前处理平台及其软件设计[D].武汉：湖北工业大学，2020.

[3]曹晓霞.食品中化学农药污染与残留的防治研究[J].中外食品工业，2024（16）：51-53.

[4]管彤，钱智勇.农药及农药残留的危害[J].职业与健康，2018（12）：1726-1728.

[5]张艺潇，王宁.蔬菜农药残留分析中基质效应的研究[J].农业科技与信息，2023（7）：156-159.

[6]农业农村部，国家市场监督管理总局，国家卫生健康委员会.食品安全国家标准 植物源性食品中208种农药及其代谢物残留量的测定 气相色谱-质谱联用法：GB 23200.113—2018[S].北京：中国标准出版社，2018.

作者简介：王丙强（1995—），男，山东聊城人，本科，助理工程师。研究方向：农产品安全与质量检测。