液相色谱-质谱技术在食用农产品检测中的应用及问题分析

谭继鑫，吴立平，李 娟

（攀西钒钛检验检测院，四川攀枝花 617000）

食用农产品在人们日常生活中必不可少，包括蔬菜、水果、畜禽肉类和水产品等，是维持人们身体健康的必要营养来源。随着人们生活水平的不断提升，人们的健康理念不断升级，对质量好、品质优的食用农产品需求越来越高，吃得好、吃得营养健康成为更多人的选择[1]。因此，食用农产品中农、兽药残留问题得到人们的广泛关注。液相色谱-质谱法在农药、兽药残留检测方面应用广泛，相关农药、兽药残留检测标准也不断向液相色谱-质谱法靠拢。但在农产品农药、兽药残留检测过程中，多样的农产品种类及复杂的基质增加了检测难度，对检测仪器性能及检测人员的要求越来越高。

1 液相色谱-质谱法概述

1.1 原理及分类

液相色谱-质谱技术是指样品中各组分经液相色谱仪分离后经适用的接口导入质谱仪中，质谱检测器利用质荷比对物质进行二次分离，最终完成目标组分有效分析的技术[2]。液相色谱-质谱技术按接口技术可分为电喷雾离子化技术（Electro Spray Ionization，ESI）、大气压化学离子化技术（Atmospheric Pressure Chemical Ionization，APCI）、大气压光电离子化技术（Atmospheric Pressure Photoionization Ionization，APPI）和基质辅助激光解吸离子化技术（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization，MALDI）[3]；随着离子化接口技术的发展，质量分析器也同步发展，出现了四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、飞行时间质谱仪和傅立叶变换离子回旋共振质谱仪[4]。目前应用较为广泛的是电喷雾离子化技术和大气压光电离子化技术与四极杆质量分析器联用的液质联用仪。

1.2 优势

农药或兽药残留相关食品安全问题因残留量低、检测基质效应明显，实际检测中对目标物干扰强、检测难度大，常规检测方法难以做到痕量或超痕量检测。针对痕量检测，需要选择具有高灵敏度和低检测限的检测技术，以保证数据的准确性与可靠性[5]。目前，应用较为广泛的农、兽药残留检测技术有液相色谱-质谱法、气相色谱-质谱法等。其中，气相色谱-质谱法适用于沸点较低、热稳定性好的小分子有机化合物的定性和定量分析，而液相色谱-质谱法可以进行沸点较高、极性强、难挥发和热不稳定性化合物的检测[6]，以及相对分子质量大的化合物（蛋白、多肽等）的分析，且检测分析能力强、灵敏度极高，即使样品在色谱柱上未完全分离，也可以通过质谱图中特征离子进行分辨，能够提高检测结果的准确性和有效性，节省分析时间和步骤。因此，液相色谱-质谱技术在农药或兽药残留检测领域应用广泛。

2 液相色谱-质谱技术在食用农产品检测中的应用

2.1 蔬菜水果中农药残留的检测

为防止病虫害及杂草生长，各种农药被广泛应用在现代农业生产中。农药虽为农业生产带来了极大的便利[7]，但违规使用禁用农药或超量、超范围使用农药导致的农药残留问题也越来越突出，不仅造成环境污染，还对人们的身体健康产生威胁。

近年来，国家整合了大量的农药残留检测相关行业标准和国家标准，形成以GB 23200 系列为主的检测标准，如GB 23200.8 系列、GB 23200.19—2016、GB 23200.113—2008、GB 23200.121—2021等[8]，该系列标准检测方法主要有高效液相色谱法、气相色谱法、气相色谱-质谱法以及液相色谱-质谱法等，几乎涵盖目前所有在售和禁用农药品种。在蔬菜水果检测过程中，因其自身基质复杂、残留限量较低等，农药残留分析对仪器灵敏度、选择性、分辨率要求均较高，复杂基质样品检测往往需要达到痕量或超痕量级要求，液相色谱-质谱法因在检测时选择性与灵敏度高而被广泛应用[9]。例如，豇豆中噻虫胺在国家标准GB 2763—2021 中的限量值与指定检测方法所能达到的检出限或定量限相同，均为0.01 mg·kg-1，并要求选用液相色谱-质谱法检测。

为保证数据的重现性和准确性，减少基质效应对目标物的影响，以及降本增效、减少污染，研究人员样对早期前处理方法不断优化，形成了以QuEChERS 提取净化为主流的前处理技术，并在各类检测方法标准中广泛应用。

2.2 畜禽肉中兽药残留的检测

随着我国农业生产力水平的提高，居民能量摄入得到保障，饮食结构也随之发生改变。畜禽肉因含有丰富的优质蛋白，容易被人体吸收利用，使其在居民饮食结构中的占比越来越高。我国是畜禽肉生产与消费大国，兽药在畜禽养殖中起着至关重要的作用，不仅能够减少养殖过程中动物的患病率与死亡率，还能促进动物生长、改善动物肉质。但误用、滥用兽药的现象时有发生，使得部分畜禽产品兽药残留量严重超标，不仅影响畜禽肉类产品品质，而且影响消费者的身体健康[10]。

畜禽肉中较为常见的兽药残留有抗生素类（氯霉素、甲砜霉素、多西环素等）、磺胺类（磺胺甲氧哒嗪、磺胺噻唑、磺胺间二甲氧嘧啶等）、呋喃类（呋喃妥因、呋喃它酮等）[11]、抗寄生虫类（甲硝唑、地美硝唑等）和激素类药物（克伦特罗、沙丁胺醇等）。兽药滥用或超量使用导致部分兽药及其代谢产物未被动物及时吸收和代谢，残留于动物体内及其肉制品中，消费者食用后这些兽药残留会转移到体内，蓄积到一定量后，就会引起慢性中毒甚至“三致”效应。兽药残留分析面临的难题主要是样品基质复杂、药物残留代谢物复杂及干扰物质较多，对检测技术与设备的要求非常高。液相色谱-质谱技术因适用性强、灵敏度高等优点，被广泛应用于兽药残留检测中[7]。

2.3 水产品中农兽药残留的检测

水产品包括各种淡水和海水鱼类、虾、蟹、贝类和海藻类等，因蛋白质含量高、微量元素多，以及味道鲜美[12]，深受人们喜爱。水产品生长环境复杂，养殖过程中为减少病害影响，促进养殖水产品的生长速度，通常需要使用各类兽药，如抗生素、杀虫剂、生长激素等，部分养殖户甚至可能使用禁用药品，如孔雀石绿、诺氟沙星、培氟沙星、氧氟沙星等，其中孔雀石绿因对水产品中寄生虫、真菌或细菌感染治理效果明显，诺氟沙星、培氟沙星、氧氟沙星等合成抗菌药在降低水产品发病和死亡率等方面具有重要作用而屡禁不止[13]。长期使用各类农、兽药极易造成水产品中农、兽药残留累积，当人们食用该类产品后会在体内进一步富集，若无法及时代谢，最终将对人们身体健康造成危害，激素类兽药还可能会对青少年的生长发育造成影响[14]。随着我国农业农村部1077 号系列公告及GB 31658 系列标准的发布，相关标准大量采用液相色谱-质谱技术检测水产中兽药残留，检测结果的准确性得到进一步提高，满足了水产中兽药残留检测中高通量、高分辨力的需求。

3 液相色谱-质谱技术在检测中遇到的问题及解决对策

3.1 检测样品基质效应问题

由于蔬菜水果、畜禽肉、水产品等食用农产品基质及目标物提取过程复杂，对目标物检测分析有明显干扰，影响分析结果的准确性。主要干扰源为样品本身基质引入的干扰与样品前处理引入的外源性干扰。针对基质干扰问题可采用改进前处理净化方式的方法解决，即液液萃取、QuEChERS 净化、固相萃取等；检测过程通过基质标准曲线改善基质干扰问题；利用同位素内标法可有效抵消质谱离子化过程中的基质效应[15]、消除前处理过程造成的损失；改变离子化方式，可有效降低基质效应，其离子化方式抗基质干扰能力依次为APPI＞APCI＞ESI[16]；优化色谱与质谱条件，尽量将基质干扰物与目标物分离；注重器皿、耗材的清洁问题，避免外源物质表面活性剂产生的基质效应。

3.2 仪器状况与消耗品引起的背景噪声与干扰

随使用时间的不断增加，仪器性能状态会不断下降，最终引起仪器稳定性下降、背景噪声升高；同类消耗品因生产厂家、生产工艺以及原材料不同，质量可能存在较大的差异，因此引起的本底干扰也不尽相同。面对此类问题可以通过定期清洗设备流路与质谱前端系统，维护液相色谱、质谱检测器及氮气发生器来减少因检测设备污染引入的干扰；选用高纯度的化学试剂、标准品，降低因试剂耗材选用不当引入的噪声与干扰。

3.3 检测过程中各环节带入的污染问题

污染问题主要包括样品制备过程中的交叉污染问题、前处理环节中的试剂与器皿污染问题、设备间的交叉污染问题以及质谱检测器离子源污染问题等。为避免污染问题引起检测结果异常情况，需严格按照操作规范清洗各类仪器设备、尽量现配现用各类试药试剂、定期清洗离子源、做好实验过程中的各类防护。

4 结语

液相色谱-质谱技术因具有分析范围广、灵敏度高、分辨力高的特性，可满足样品痕量甚至超痕量级别组分检测的需要，因此被广泛应用于果蔬、畜禽肉及水产品等食用农产品领域的检测。同时液相色谱-质谱联用设备价格高昂，试剂、标准品等消耗品纯度和质量要求较高，致使中小型实验室难以负担。另外，液相色谱-质谱联用技术基质效应明显，为保证检验结果的稳定性与重现性，对样品前处理提出了更高的要求。随着液相色谱-质谱技术的逐渐完善，其检测灵敏度不断提高、应用领域不断扩大，在科研和检测领域得到长足发展。