QuEChERS方法在食品农残检测中的应用研究

梅 婷 吴荣顺 魏 波

（1.深圳海吉星农产品检测科技中心有限公司，深圳 518000；2.深圳大学，深圳 518052）

在分析检测领域，食品中农药残留测定是一项研究难题，一是被测物含量甚微，二是存在大量的干扰物质，三是食品基质的多样性，前处理过程复杂。因此对前处理方法的灵敏度、精确度等提出了很高的要求，分析化学家们不断设计新的方法使前处理过程较为简单且适用范围广。2003年美国农业部Anastassiades教授等开发了一种名为QuEChERS的样品前处理方法。QuEChERS英文全称为Quick，Easy，Cheap，Effective，Rugged and Safe，即快速、容易、便宜、有效、稳定和可靠。QuEChERS是一种合理而有效的提取纯化方法，能为液相色谱或气相色谱测定农药残留时提供可靠的前处理技术，从而达到满意的分析结果，而且还能用于丙烯酰胺、医药或兽药等食品中其他有害成分的分析。本文对食品中农药残留检测方法的前处理技术进行了比较，对QuEChERS方法及其改进方法的优势和前景等问题进行了综述，旨在为QuEChERS方法在食品检测中的应用提供依据。

1 食品中农药残留检测前处理方法的对比

食品中农药残留测的定越来越受到人们的重视，但传统前处理技术操作繁琐、自动化程度低、劳动强度大、提取纯化效率低、成本高、试剂消耗大、环境污染严重、检出限低。在实际测定过程中，需要测定多种物理化学性质不同的化合物，难度加大。最近20~30年发展了一些新的方法和技术，表1中列出了目前最常用的几种农残前处理方法以及各自的优缺点。

尽管表1中的样品前处理方法已经被研究了40~50年，但都无法同期实现高选择性、高重复性、高回收率、快速简单的目标。因此需要更新的、快速的、有效的前处理技术来提高整体的分析质量和检测效率。

表1 食品中常用农残检测前处理方法的特点

2 QuEChERS方法原理与实施步骤

QuEChERS法实质是固相萃取技术和基质固相分散技术的衍生和进一步发展，是一种独创的分析方法联合提取、分离和净化的步骤[9]。QuEChERS就是快速，简单，便宜，高效，可靠和安全的英文单词的首字母缩写。这个方法包括先用有机溶剂进行微提取，然后用分散的固相微萃取（SPME）进行纯化。自从这一方法被发明和公布后，获得了广泛的应用，并且在不断改进完善，其方法实施过程包括提取剂、脱水剂、提取方式、净化剂及净化方式的选择等等。

2.1 提取剂的选择

食品中农药残留的测定，常用溶剂有丙酮[9,10]，乙酸乙酯[11]和乙腈[12-14]。丙酮与水混溶，必须使用非极性溶剂才能将其与水分开，乙酸乙酯微溶于水不需要另外添加非极性溶剂使其与水分开，但是不能将其与强极性的样品分开。乙腈提取食品（如蔬菜和水果等）得到的提取液比丙酮和乙酸乙酯提取液含有更少的干扰物。乙腈通过盐析较易与水分离，因此它是QuEChERS方法中优选的提取溶剂。

2.2 脱水剂的选择

为了避免使用共溶剂（通常毒性强，花费高），QuEChERS方法在发展过程中，经历了一系列的实验，通过添加不同的盐来引起相分离。这些盐使不同极性的农药能同时被分析。在这些测试的盐中，MgSO4能有效地减少水相的体积从而促进极性分析物进入有机层实现分离并获得高的回收率，特别是强极性化合物，如甲胺磷、高灭磷或者氧乐果。仅考虑回收率，这个方法中MgSO4似乎是最好的选择，但是同时考虑到提取的选择性，在采用MgSO4分离的同时，通过改变添加到样品中NaCl的量，可以来控制该方法的极性范围。无水硫酸镁有比无水硫酸钠高3倍的吸水能力，在处理样品时对样品有更好的脱水能力，也可使样品粉碎更彻底，从而可更有效地提取农药，Lehotay等[12,15]对乙睛和无水硫酸镁的协同作用测定食品中的农药残留进行了评价，结果证明其适合测定蔬菜水果中的农药残留。

2.3 提取方式的选择

QuEChERS方法的研究者还发现：实验过程中需要不断的振荡，振荡优于混合，尽管振荡和混匀均可能会导致干扰物的产生，但的确简单有效。

（1）在振荡过程中，样品并没有与搅拌器的活性金属界面接触，并且在摩擦过程中（特别是添加了固体物质后）振荡并不产生热量。

（2）避免了连续提取样品过程中清洗搅拌器罐/探针，另外也不需要额外添加试剂去润洗。

（3）振荡发生在密闭容器中，避免了溶剂蒸发，更安全。

（4）购买和维护涡流振荡器的花费比搅拌器的低。

2.4 净化剂的选择

QuEChERS方法中净化剂通常选择以下几种：（1）次级胺（PSA），可除去大量的极性有机酸、极性色素、一些糖和脂肪酸。（2）石墨化炭黑（GCB），可除去甾醇类和色素如叶绿素。（3）C18，可除去非极性干扰物如脂类，并通过几种净化剂的协同作用来优化净化效果及净化流程。

2.5 净化方式的选择

传统的柱式固相萃取（SPE）通常包括五个步骤：柱的预处理、样品过柱、洗脱除杂质、干燥、洗脱目标化合物。尽管SPE有许多优势，但它并不是完全理想的前处理技术。因此QuEChERS方法采用分散的固相萃取柱（SPME），省时、省钱、省力而且节省试剂。SPE和SPME（以PSA为基础）两种前处理方法比较见表2。

表2 传统固相萃取柱与分散固相萃取柱比较

3 QuEChERS方法在食品分析检测中的应用

3.1 QuEChERS方法在测定果蔬农药残留中的应用

QuEChERS方法由Anastassiades等[9,18]开发出来，是最早用于测定蔬菜和水果中的农药残留的研究。Lehotay等[14]继续了Anastassiades的研究，建立了不同组成基质中200多种农药残留物的测定方法，采用GC-MS和LC-MS/MS测定。除了个别对pH敏感的农药外，蔬菜和水果中大部分农药残留物的测定结果都很好。实验中还发现，对中性pH较敏感的农药，如克菌丹、灭菌丹、抑菌灵等，在非酸性基质（如生菜）中易降解。这个问题可以通过添加0.1%甲酸或乙酸来解决。

添加分析物保护剂是一个选择性的步骤，易在GC色谱柱内表面、衬垫、前置柱（保护柱）吸附的非挥发性化合物，可能会造成拖尾或断裂峰时非常有效。保护剂可以消除干扰，消减这些化合物与GC载流活性基团的相互作用。大量研究表明选择

已经被用于测定鱼中的多环芳烃、食品中的丙烯酰胺[25]、动物组织和牛奶中的兽药[26]、血液中的药物、牛的肾脏组织中β-内酰胺抗生素[27]、肌肉组织中的荷尔蒙脂类[28]等。一个用于提取土壤[29]和烟草[30]中的氯污染物的简化版QuEChERS方法已经被提出。

5 讨论

在测定食品基质中的化学残留物时，样品的制备是一个主要的技术瓶颈。而QuEChERS方法简化提取、净化的步骤和时间，由于吸附剂具有选择性，可通过调整吸附剂来处理不同的基质，用于分析食品基质中不同极性范围目标化合物。

此外，QuEChERS方法明显具有除用于农药分析外其它方面的潜能，如用于兽药、违法添加剂等痕量有害物质的测定。QuEChERS在分析具有复杂基质的样品时，可采用几种提取/净化剂联合使用的方法来保证不同类别有害异物的高回收率，但尚需要开展进一步的研究工作。相信通过进一步的研究，QuEChERS方法会更加成熟，得到更广阔的发展空间。

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