食品中有害物質的檢測新技術

朱堅

(上海出入境檢驗檢疫局 上海 200135)

1 前言

隨著食品質量安全問題日益受到人們的關注，食品的安全檢測應運而生。由于農獸藥種類和應用規(guī)模劇增，社會對此問題的重視以及國際間貿易等原因，使得殘留分析對象、樣本數(shù)量和測定難度大大增加，特別是日本、歐盟等國家對殘留限量項目數(shù)的提高，迫切需要發(fā)展簡便、快速、靈敏，并能同時處理測定大批量樣品的殘留分析技術。

近年來殘留分析領域在前處理方面所取得的重要進展或發(fā)展趨勢主要有以下方面:一是在樣品的前處理方面新技術的應用，如固相萃取法(SPE)、固相微萃取(SPME)、基質固相分散(MSPD)及QuEchERS技術、免疫親和色譜(IAC)技術、分子印跡技術(MIT)等的應用;二是分離純化技術(提取和凈化方法)的簡單化、微型化和自動化技術的應用，如全自動SPE儀、超臨界流體萃取(SFE)儀、加速溶劑萃取(ASE)儀、微波萃取(MAE)儀、凝膠滲透色譜(GPC)儀、亞臨界水提取(SCWE)儀的應用等，這些技術的發(fā)展提高了提取或凈化效率及自動化水平。以上技術正逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的如索氏提取法、搗碎法、振蕩法、浸漬、漂洗法、液－液分配法、化學法(磺化法)、柱層析法、沉淀法等前處理手段。

在理化檢測技術方面，多殘留檢測新技術包括多維色譜、超高壓液相色譜色譜、各種質譜技術的發(fā)展為農獸藥多殘留分析以及未知物的篩選提供了技術保障。

下面就近幾年國內外的主要研究進展進行綜述。

2 樣品凈化技術展望

2.1 SPE方面的進展

SPE是一種基于液固分離萃取的試樣預處理技術，由液固萃取和柱液相色譜技術相結合發(fā)展而來。從一次性商品SPE柱于1978年的首次出現(xiàn)(Sep－Pak Cartridge)算起，現(xiàn)代意義上的SPE技術存在已經有20多年的歷史。

SPE技術的優(yōu)點是有機溶劑用量少，一次可以萃取多個樣品，還可自動操作。因此自它出現(xiàn)以來，經過20多年的發(fā)展，其技術和理論已日益成熟，應用范圍也日益廣泛。但是SPE技術也存在著某些不足，如批與批效率的不同會影響分析的重復性，可能發(fā)生不可逆的吸咐導致樣品組分丟失，有時會發(fā)生表面降解反應，吸附劑孔道易堵塞。為此近年來SPE技術在以下方面進行了發(fā)展。

2.1.1 填料基質

傳統(tǒng)的SPE是以C18硅膠基質的填料，其缺點為小柱不易浸潤，操作過程中需要仔細控制溶劑不能干，回收率低、重現(xiàn)性差，對極性化合物保留不足，藥物及代謝產物難以同時提取，對堿性化合物回收不足，使用的pH范圍較窄為2－8。

上世紀90年代末，為擴大反相固相萃取材料的適用范圍和改善吸附平衡性，并提高重現(xiàn)性，以極性官能化高分子樹脂為主體的新型反相固相萃取材料問世了。此類填料是以乙烯吡咯烷酮和二乙烯萃共聚得到的高分子聚合物，由于吡咯烷酮極性官能團的引入，這類萃取柱對各類極性、非極性化合物具有均衡的吸附作用，克服了傳統(tǒng)C18柱存在的如小柱不易浸潤、怕干等缺點。使用的pH范圍較寬為0－14。此類填料的代表產品有:CleanertPEP、OasisHLB、CleanertPCX、OasisMCX、CleanertPAX、OasisMAX等。

2.1.2 膜片型SPE柱及96孔SPE板系統(tǒng)

近年開發(fā)的膜片型SPE柱，是用膜片代替填料，可減少前處理使用的溶劑體積，減少洗脫液體積(如對3mLSPE柱僅需使用0.2－0.4mL洗脫液體)，從而減少濃縮時間。

目前已經有商品化的96孔SPE裝置出現(xiàn)，這種裝置可進行半自動化的固相萃取操作，已經用在生物樣品的快速分析中，每個樣品分析時間從以前的10－30min減少到1－3min。

2.1.3 吸附劑的改進

近年在吸附劑方面有了長足的進步，如多層柱的出現(xiàn)可達到以往需要二個或以上串聯(lián)才能達到的性能，已商品化的有Envi－Carb/LC－NH2雙層柱、Envi－Carb－II/PSA雙層柱、SAX/PSA雙層柱、Florisil/Na2SO4雙層柱、Envi－Carb－II/SAX/PSA三層柱、Envi－Carb/NH2/Silica三層柱。

另一個是特殊用途吸附劑的出現(xiàn)，如用于快速濫用藥物檢測的酸性藥物和堿性藥物柱。

2.1.4 今后的發(fā)展

今后SPE將在以下幾方面取得進展:向高選擇性和高通用性兩個方向深入進行研究開發(fā)，繼續(xù)研究新型柱體材料和固定相，可以降低雜質含量，減少測定的空白值，降低檢測限，如C30、碳納米管、18烷基磁性鐵基微球和分子印跡材料等不斷被開發(fā)出來，使SPE技術在樣品前處理方面又呈現(xiàn)出了誘人的發(fā)展前景;介孔材料作為分離富集和色譜填料作為新型固相萃取劑的研究;研究SPE與其他分離富集方法的聯(lián)用和結合，這樣既有可能克服各種分離富集方法各自的不足，改善分離富集效果，又有可能派生出新的分離富集方法。

2.2 MSPD技術及其進展

MSPD是Barker1989首次提出并給予理論解釋的一種樣品處理技術，其基本操作是將樣品(固態(tài)或液態(tài))直接與固相萃取材料一起混合研磨，使樣品均勻分散于固定相顆粒的表面，得到半干狀態(tài)的混合物將其作為填料裝柱，然后依靠所選定的溶劑洗脫樣品。它濃縮了傳統(tǒng)樣品均化、組織細胞裂解、提取、過濾、凈化等過程，使樣品的預處理變得簡便。MSPD技術提取凈化效率高、耗時短、節(jié)省溶劑、樣品用量少，是目前農殘、獸藥殘留比較有前途的前處理方法。常用的吸附劑很多，如C8、C18、GCB(石墨碳)、硅膠+硫酸、中性氧化鋁、酸性氧化鋁、Florisil、惰性海沙都適用于 MSPD。如 FerandezM［1］利用MSPD等對蔬菜水果中的13種擬除蟲菊酯類農藥殘留分別進行了測定，檢出限為0.08－0.82 mg/kg。

2.2.1 QuEChERS 快速樣品處理技術

作為MSPD技術的一個發(fā)展，2003年由美國農業(yè)部研究服務中心的AnastassiadesM首次提出QuEChERS技術。該方法主要通過多官能化的復合吸附材料，將生物樣品中的主要干擾雜質吸附，同時將強水溶性的被測物質留在樣品溶液中，從而達到凈化和富集的目的。在分散性SPE材料的應用方面，使用PSA(primarysecondaryamine)N－丙基乙二胺，去除脂肪酸、葉黃素、甾醇等其他成分，無水硫酸鎂去除水分，石墨碳黑(GCB)去除色素、類胡蘿卜素、固醇和平面結構的基質干擾物，其原理是將 SPE和 MSPD技術衍生和進一步發(fā)展。QuEChERS法具有多殘留、高通量、通用性好、適用性廣的特點，并且還具有以下優(yōu)點:①回收率高，對大量極性及堿性農藥的回收率介于80%－110%;②精確度高;③分析時間短;④溶劑使用量少，污染小且不使用含氯化物溶劑;⑤操作簡便，無需良好訓練和較高技能便能很好完成;⑥使用很少的玻璃器皿，樣品制備過程中所使用裝置簡單;⑦所需空間小，在小型實驗室便可完成;⑧廢棄物少，環(huán)保;⑨成本低。

QuEChERS法包括液－液微萃取、“分散”SPE、“雙相”SPE。如李琰等［2］采用改進的 QuEChERS前處理方法和GPC－GC－MS在線聯(lián)用系統(tǒng)，快速測定果蔬中有機磷、氨基甲酸酯、擬除蟲菊酯、有機氯等31種農藥的殘留量。結果表明:31種農藥分離效果較好;方法檢出限(S/N≥3)為0.01μg/kg－0.83μg/kg;平均回收率為72% －111%;相對標準偏差為1.6% －10%。因此可以滿足同時測定蔬菜水果中多種農藥殘留的檢測要求。農業(yè)部發(fā)布的行業(yè)標準NY/T1380－2007《蔬菜、水果中51種農藥多殘留的測定 氣相色譜－質譜法》，該標準采用了QuEChERS技術。

經過幾年的改進，QuEChERS法已被AOAC、歐盟、美國FDA、美國農業(yè)部定為官方方法。主要有以下凈化體系:①最早的QuEChERS方法于2003年由AnastassiadesM提出，這種方法通過加入氯化鈉來改善提取效果;②AOAC(2007.01)方法，用醋酸鈉替代氯化鈉，用酸性(1%乙酸)乙腈代替乙腈。③雙相柱的采用:這種方法是在最后提取時用PSA和GCB除去高含量的葉綠素和植物甾醇，同時沒有損失平面型農藥(極性芳香族化合物)，洗脫溶劑為丙酮 －甲苯(3:1)的混合液;④歐洲的方法EN15662和AOAC方法類似，只是前者用氯化鈉、二水合檸檬酸鈉和倍半水合檸檬酸二鈉替代醋酸鈉。

目前已商品化的有Dispersive(分散)系列SPE產品(dSPE):適用于“QuEChERS”方法，應用于食品/農產品中的多殘留分析;檸檬酸提取管(4g硫酸鎂，1g氯化鈉，0.5g檸檬酸鈉二元 1.5水合物，1g檸檬酸鈉三元二水合物);硫酸鎂提取管 (6g硫酸鎂，1.5g乙酸鈉);PSASPE凈化管1(900mg硫酸鎂，150mgSupelcleanPSA);PSA/C18SPE凈化管1(900mg硫酸鎂，150mgSupelcleanPSA，150mgDiscoveryDSC－18);PSA/ENVI－CarbSPE凈化管1(900mg硫酸鎂，150mgSupelcleanPSA，15mgSupelcleanENVI－Carb);PSNENVI－CarbSPE凈化管2(900mg硫酸鎂，150mgSupelcleanPSA，45mgSupelcleanENVI－Carb)等。

2.2.2 今后的發(fā)展

從目前發(fā)表的QuEChERS法研究報告看，前幾年主要是用于農藥殘留檢測，近幾年在獸藥殘留檢測方面也有應用的報道并呈上升趨勢，筆者實驗室目前正將此技術用于多種獸藥篩選檢測的研究。但QuEChERS的缺點是凈化效果不如SPE和MSPD技術，其基質效應一般較高，使得在用HPLC－ESI測定時對定性定量有一定的影響。今后將在新凈化體系和新凈化材料研究以提高凈化效果方面得到發(fā)展。

2.3 MIT 及其進展

2.3.1 MIT

MIT是通過模仿生命過程中的分子識別過程，采用人工合成方法，制備對目標分子具有高選擇性識別能力的材料技術。自1993年KlausMosbach等在《Nature》上發(fā)表有關利用非共價鍵合成茶堿分子印跡聚合物的報道之后，分子印跡材料(MIMs)作為一種人工合成高選擇性材料迅速進入全球眾多科學家的視野。整體柱技術的出現(xiàn)使得MIT的發(fā)展又前進了一步，它具有內部結構均勻、滲透率高、傳質速率快、易于在線聯(lián)用等優(yōu)點，被譽為第4代色譜固定相。

分子印跡通過以下方法實現(xiàn):①在適當介質中，具有適當功能基團的功能單體通過與模板分子間的相互作用聚集在模板分子周圍，形成穩(wěn)定的復合物;②復合物與過量的交聯(lián)劑形成聚合物材料，從而使功能單體上的功能基團在特定的空間取向上固定下來;③通過一定的物理或化學方法將模板分子脫除，在聚合物材料中就形成了三維空間大小、形狀以及功能配基都與模板分子互補的分子印跡微腔。該分子印跡微腔使MIMs具有天然生物分子識別系統(tǒng)最重要的特征:識別(recognize)和特異性結合(speciallybind)。而這種仿生識別的特異性甚至可以和單克隆抗體相媲美。

正是由于MIMs的上述特點，如果制備能夠與殘留目標物為模板分子的MIMs，就可以實現(xiàn)對殘留檢測的專屬性吸附和富集，從而大幅度提高檢測準確性和特異性。

分子印跡整體柱結合了MIP和整體柱的優(yōu)點，具有良好的多孔結構、高選擇識別性能和小傳質阻力，較填充型固相萃取材料具有更高的萃取率。它克服了傳統(tǒng)樣品前處理技術溶劑消耗量大、處理時間長、操作繁瑣等缺點，集采樣、萃取、濃縮于一體，可與氣相色譜(GC)、高效液相色譜(HPLC)、毛細管電泳(CE)等儀器聯(lián)用。前處理分析的聯(lián)用方式有在線分析和離線分析兩種。

復雜基體中痕量、超痕量物質的分析依賴于高效和高選擇性的樣品前處理技術，分子印跡整體柱能從復雜樣品中選擇性地識別和富集目標化合物，從而減小基體干擾。目前，分子印跡整體柱已廣泛應用于復雜體系的樣品前處理中，已報道的有除草劑阿特拉津和苯丙氨基酸、甲基對硫磷、抗蚜威、培氟沙星、四環(huán)素、氟哌酸、環(huán)丙沙星、普萘洛爾、嗪草酮、孔雀石綠等。

2.3.2 進展

近年來，分子印跡整體柱作為樣品前處理介質和色譜固定相在生物、醫(yī)藥、食品樣品分析等領域中表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。但由于該技術起步較晚，發(fā)展時間較短，制備技術和分離識別機理方面的研究尚不完善，具體表現(xiàn)在以下方面:一是在分子印跡整體柱的制備過程中，對于不同的模板分子，均要進行大量的條件優(yōu)化實驗，單體、交聯(lián)劑和致孔劑的選擇比較局限;二是分子印跡整體柱在極性溶劑(如水)中對模板分子的識別研究仍處于起步階段，且制備所選用的致孔劑比較單一，大多為甲醇－水體系;三是柱容量低、分子印跡聚合物識別位點非均勻分布，結構“完整”的識別位點均被飽和，分離效果主要由結構不“完整”的位點控制。這樣在樣品處理時同時存在特異性和非特異性萃取，模板分子的流出峰存在嚴重拖尾現(xiàn)象，在少數(shù)的實驗中還表現(xiàn)出對結構并不相近化合物的吸附。

目前商品化的分子印跡整體柱不多，主要有克倫特羅柱、β－受體激動劑(類選擇性)柱、β－阻斷劑(類選擇性)柱、全β－受體(β－激動劑和β－阻斷劑)柱、氯霉素柱、三嗪類柱等。

2.4 IAC柱及其進展

IAC技術其原理是將抗體固定在固相載體材料上，制成免疫親和吸附劑，將樣品溶液通過吸附劑，樣品中的目標化合物因與抗體發(fā)生免疫親和作用而被保留在固相吸附劑上。然后用酸性(pH=2－3)緩沖液或有機溶劑作為洗脫劑洗脫固定相，使目標化合物從抗體上解離，從而使目標化合物被萃取和凈化。由于免疫親和作用具有很高的特異性，所以IAC柱可以很方便地從復雜樣品基體中分離其他萃取方法難以萃取的目標化合物。

許多獸藥殘留分析，包括興奮劑類、磺胺類、喹諾酮類、苯并咪唑類、阿維菌素類、聚醚類等藥物，IAC/LC/FLD分析法均有報道。目前商品化的IAC柱有興奮劑類、玉米赤霉醇、氯霉素、四環(huán)素類、磺胺類柱。

作為近年來發(fā)展起來的一種新型固相萃取技術，IAC以其操作簡單、選擇性強的特點被越來越多的研究者所關注。相信隨著小分子化合物抗體制備技術的發(fā)展和成熟，抗體的種類將增加，而制作成本將逐步降低，這些都將推動IAC技術的長足發(fā)展。

利用抗體的交叉反應性開發(fā)具有更好分類選擇能力的免疫親和吸附劑是今后研究的熱點之一，另外，將基于不同抗體的IAC柱組成一定的陣列，以提高其多殘留萃取能力的研究，將拓寬免疫親和萃取技術的應用范圍，并有可能將這項技術更快地推向實用化。

2.5 SPME技術及其進展

2.5.1 SPME 技術

SPME由加拿大安大略滑鐵盧大學開發(fā)的一種吸附/脫附技術，這種技術不需要溶劑或復雜的設備來富集在液體樣品中或頂空中的揮發(fā)或不揮發(fā)化合物。SPME有較寬的分析物線性濃度范圍，它兼容任何填充柱或毛細管GC或GC－MS，以及可用于分流/不分流或直接/填充進樣器。通過SPME/HPLC接口，這種技術可用于HPLC分析，它集萃取、凈化于一體，大大縮短了分析時間，提高了檢測效率。SPME在食品檢測中的報道較多，如應用SPME－GC/MS測定水中的 60種農藥［3］，SPME －HPLC聯(lián)用技術測定牛奶中的四環(huán)素［4］。

2.5.2 進展

SPME技術作為一種簡單、快速的樣品預處理方法，人們無需特殊的培訓就可熟練操作。萃取過程中無需使用有機溶劑，具有環(huán)境友好的特性。但它也存在一些不足之處，主要表現(xiàn)在熔融石英纖維非常脆弱，易于折斷，操作要十分小心;纖維固定相體積小，要求很高的生產精度，任何不規(guī)則和不均一都會影響涂層的表面性質和萃取操作的重復性。

目前的發(fā)展從以下二個方面進行改進:一是選擇性強，靈敏度高，涂層穩(wěn)定的新型萃取纖維的研制。二是發(fā)展新金屬合金材質萃取組件，即對于新金屬合金材質萃取組件的長壽命設計，不僅僅是得益于材質的變換而是所有部件的材質升級的整合，比如推桿、針頭和萃取纖維核心。對“萃取纖維核心”部件用金屬合金代替熔融石英或合成的纖維萃取頭，目前已有商品化推出。

2.6 SCWE技術及展望

2.6.1 SCWE 技術

常溫常壓下水是極性很大的溶劑(ε為80)，它能很好地溶解極性有機化合物，但對中極性和非極性有機化合物溶解度非常小。亞臨界水也稱為高溫水、超加熱水、高壓熱水或熱液態(tài)水，是指在一定壓力下，將水加熱到100℃以上臨界溫度以下的高溫，水體仍然保持在液體狀態(tài)。通過對亞臨界水溫度和壓力的控制可以改變水的極性、表面張力和粘度，此時亞臨界水對室溫下在水中溶解度較低的疏水性有機物的溶解能力大大增加。研究證實，水在250℃時介電常數(shù)(ε)為27，介于常溫常壓下乙醇(ε為24)和甲醇(ε為33)之間，可極大的增加苯并芘、百菌清和丙唑嗪等化合物在水中的溶解度。L.Wennrich［5］利用SCWE技術對蔬菜和水果中有機氯進行提取，而國內目前用SCWE的報道主要是在環(huán)境分析中，華中科技大學研究了以滅多威為代表的氨基甲酸酯類農藥的SCWE技術，得出的結果與目前采用的手工振蕩法相比，SCWE具有萃取效率高，精密度好和操作簡單的優(yōu)點。

2.6.2 進展

從目前的情況看主要進展時在以下方面:一是SCWE儀的研制，目前國內外尚未推出全自動專門的SCWE儀;二是國內外已經有運用SCWE技術提取食品中農藥和食品添加劑的初步研究報道，但主要是均局限于一種殘留物提取方法的研究;少數(shù)同時提取幾種農藥的報道，但與國內外食品安全法規(guī)的要求相比，還沒有得到突破。

與其他前處理技術相比，SCWE技術是一種簡便、快速、對環(huán)境友好、沒有污染的綠色萃取技術，萃取時間通常小于60min，比傳統(tǒng)萃取技術具有更高的回收率，可取代傳統(tǒng)的索氏提取和超聲提取等技術。預計SCWE會有很好發(fā)展前景。

2.7 ASE技術及展望

2.7.1 ASE 技術

上世紀90年代中期，Richter等提出ASE的方法，此萃取技術可以顯著簡化樣品前處理過程。用泵抽取常用溶劑到裝有樣品的萃取池中，而后加溫加壓，增加物質溶解度和溶質擴散效率，提高萃取的效率。升高溫度能夠降低溶劑的粘度和基質的表面強度，打斷溶劑與基質之間的作用力(范德華力、氫鍵等)，使被溶物快速從基質中解析萃取出來。升高壓力能使溶液沸點增高，在高溫下保持液態(tài)，同時壓力使溶劑進入基質微孔，與基質更全面地接觸。ASE儀使得樣品的準備變成自動流程，且?guī)追昼娂纯赏瓿?，萃取更快速、方便且消耗溶劑量少。故它可以直接取代需要大量有機溶劑的技術例如索氏萃取以及超聲萃取，如GB/T 19649－2006《糧谷中475種農藥及相關化學品殘留量的測定氣相色譜－質譜法》即用此技術。

2.7.2 進展

ASE作為一種提取技術具有有機溶劑用量少、快速和回收率高的優(yōu)點，但是它本身不具備凈化功能，要進一步進行凈化。

預計可在以下方面有發(fā)展:一是離線凈化方法的研究，即將欲用于凈化的柱子填料和其他吸附材料直接預先放入到萃取池的底部，萃取液從池子中排出的同時就完成了凈化的過程。很多成功的結果表明在獲得希望的待分析物的同時沒有干擾物出現(xiàn)，真正省略了后邊的凈化過程。二是在線凈化技術的應用，如與自動SPE儀聯(lián)用等，可大大加快前處理過程。

3 測定技術進展

3.1 GC－MS聯(lián)用的進展

在我國GC－MS聯(lián)用技術中單級的四極和離子阱技術已經作為日常分析手段得到廣泛應用。目前的主要發(fā)展方向一是高分辨質譜如飛行時間質譜技術(TOFMS)用于食品中未知有害物質的篩選，二是串聯(lián)技術的應用如Q－Q－Q、Q－TOF、GC×GC/TOFMS、GPC －GC/MS，舉例如下。

GC－MS/MS技術已在食品分析方面得到廣泛的應用，該技術不僅適用于復雜基體混合物的定性分析，而且可以利用得到的二級質譜結果進行定量。GC－MS/MS可在與傳統(tǒng)GC檢測器相似的靈敏度下進行定性定量分析，原因是MS/MS在對離子檢測前就排除了干擾，所以即使對復雜樣本也可達到很高的靈敏度。它不需要重復進樣就能定性，比選擇性檢測器有更高的可信性。筆者實驗室采用此技術對食品中近百種種農藥殘留進行檢測。

GC×GC/TOFMS技術適用于復雜化合物分析，解決背景干擾嚴重或多組分共流出導致目標組分無法檢出。二維GC是由兩根不同性能的色譜柱通過一個調制裝置串聯(lián)，用計算機程序得到一張二維GC圖。由于其突出的分離性能而受到廣泛關注，Dalluge等［6］用全二維GC－ TOFMS分析了食品萃取液中的58種農藥殘留，一維GC色譜無法檢出的保留時間接近的農藥成分，二維GC能得到很好確證。

GPC－GC/MS技術是將GPC同GC－MS聯(lián)用，達到在線凈化和檢測確證。如筆者實驗室建立了GPC串聯(lián)GC－MS檢測水果、蔬菜和谷物中75種農藥殘留的檢測方法。在凈化時，采用的是活性碳小柱串聯(lián)氨基小柱，再經過在線凝膠色譜凈化色素的同時，雜質和油脂等大分子也得到了較好地分離，檢測結果靈敏度高，相對偏差為0.9% －l5.7%，回收率為 55.8% －130.7%，檢出限為 0.01－0.05 mg/kg。該方法能滿足植物性食品中多種農藥殘留的篩選，具有靈敏、快速、重現(xiàn)性好的特點。

在去年BCEIA會上，安捷倫公司推出7200型Q－TOF GC－MS/MS。其特點是毛細管柱 GC/TOFMS的色譜和MS的高分辨，結合MS解卷積功能，可分析大多數(shù)目標物和未知物;利用Q－TOF模式的高分辨產物離子圖譜消除基體干擾，明確碎裂模式，幫助進行痕量水平未知物結構定性。

3.2 LC－MS技術及其進展

3.2.1 LC －MS 聯(lián)用技術

到目前為止，做定量的質譜主要是Q－Q－Q，鑒于低分辨Q－Q－Q因具有多重反應監(jiān)測功能，在定性、定量和靈敏度方面的優(yōu)異性能，前些年成為殘留檢測的主要手段。如筆者參加起草的行業(yè)標準SN/T 2443－2010《進出口動物源性食品中多種酸性和中性藥物殘留量的測定 液相色譜－質譜∕質譜法》和SN/T 2624－2010《動物源性食品中多種堿性藥物殘留量的檢測方法 液相色譜－質譜質譜法》，均采用Q－Q－Q技術。

近幾年，Q－Q－Q－線性加速離子阱復合質譜的推出，其優(yōu)異的性能也同樣得到了重視。它有機地把Q－Q－Q的定量能力和離子阱的定性功能結合在同一臺質譜上，具備很高的定量和定性靈敏度以及很高的分辨率和質量準確度。此項技術對于農獸藥殘留及其代謝物研究、未知化合物的篩查和解析能力都有極大的提升。其過程是首先進行全掃描發(fā)現(xiàn)未知物的峰，用高分辨模式得到分子式，然后再打碎得到MS/MS譜圖進行譜庫檢索、比對，確證待測物。

3.2.2 進展

3.2.2.1 質譜儀器性能的改進

隨著國內外食品安全法規(guī)要求的提高，對食品中未知物篩選的工作就顯得更加重要，最近10年TOFMS在分辨率和定性方面有了長足的進步。目前TOFMS具有高分辨的性能，可以給出精確分子量，在篩選、確證技術中應用。TOF的主要優(yōu)點是可以在高分辨條件下操作，并且可以進行準確質量測定。準確質量數(shù)可給出元素組成，從而提供結構信息，這是四極桿質譜所做不到的。Q－TOF結合了兩種技術的優(yōu)點，既可以在串聯(lián)狀態(tài)下對子離子提供準確質量測定，又可以作為單獨的TOFMS儀對前體離子進行準確質量測定。LC－Q－TOF技術用于未知化合物的篩查，可以提供MS/MS/MS的準確質量數(shù)，不需要標準品即可建譜庫，整個質量數(shù)范圍內高分辨率，快速掃描，一次運行可以同時篩查多種“未知”化合物，具有較高的檢測靈敏度。

3.2.2.2 大型質譜的小型化

在去年BCEIA會上，熱電公司推出Q Exactive型臺式LC－MS/MS。此儀器的特點是將高性能四極桿的母離子選擇性和高分辨的準確質量數(shù)Orbitrap檢測結合，進行高精度的目標化合物或未知物篩選，更加可靠的化合物定性和定量檢測。

3.2.2.3 離子化技術的發(fā)展

DART?－MS實時直接分析質譜。無需樣品處理和制備;可檢測液、氣、固態(tài)樣品或材料;無溶劑消耗和除污;可用于食品、飲料、農產品及水產品安全快速檢查。

3.3 色譜技術的進展

3.3.1 超高壓液相色譜(UPLC)技術的應用

近幾年來，各儀器公司均開發(fā)了超高壓液相色譜法(Waters公司UPLC;安捷倫公司UHPLC;島津UFLC)，即采用1.7或1.8μm 的硅膠雜化顆粒填料并生產了UPLC儀器，以進行復雜樣品的高效、快速成分分析。它利用創(chuàng)新技術進行整體設計，從而大幅度改善色譜分離度、樣品通量和靈敏度。相對于當今分析速度最快的HPLC，UPLC的分析速度提高了9倍，分辨率提高了2倍，靈敏度提高了3倍，一次分析所得到的信息量大大超過了高效液相色譜。

3.3.2 UPLC 與 MS/MS技術的聯(lián)用

由于系統(tǒng)體積及流量的減小，UPLC比HPLC更節(jié)省溶劑，從而更環(huán)保及節(jié)省費用。UPLC的設計成為質譜儀最佳入口技術，由于UPLC的流量小，使質譜儀的負荷減少，真空度更好，可以更好地將樣品與基質分開——避免離子抑制。UPLC的高分離度可以幫助分析工作者更加從容駕御復雜組分的分離，快速、高通量、節(jié)省時間、節(jié)約溶劑的優(yōu)點使UPLC/MS/MS技術成為當今最有效的分離分析工具之一。

3.3.3 親水作用色譜(HILIC)柱的應用

HILIC技術是近年來色譜領域研究的熱點。以丙基酰胺鍵合硅膠為基質的HILIC色譜柱，對極性化合物，如極性代謝物、碳水化合物或肽具有極佳的分離效果。而基酰胺鍵合硅膠克服了傳統(tǒng)正相色譜柱在水相條件下不穩(wěn)定的缺點，其常使用流動相是和反相色譜相同的水相緩沖液(＜40%)及有機溶劑，但是其梯度條件通常是初始為高比例有機相，逐步加大水相合量。極性丙基酰胺鍵合硅膠的HILIC色譜柱在反相條件下，可以有效的保留極性化合物，是一種嶄新的極性化合物HPLC分離解決方式。一方面是因為強極性化合物的分離問題引起了各個研究領域的重視，如藥物分析、食品安全(比如三聚氰胺分離檢測)、代謝組學、蛋白質組學等研究領域都不同程度地涉及強極性化合物的分離問題。另一方面是由于HILIC具有流動相組成簡單、分離效率較高、與質譜兼容以及反壓較低等優(yōu)勢。固定相是HILIC發(fā)展和應用的基礎。

3.3.4 高效、快速的新核－殼技術液相色譜柱的應用

在HPLC檢測中，溶質通過固定相載體多孔結構遷移，擴散通道越長，流動相速度對柱效的影響就越不利;流動相速度越高，色譜峰就變得越寬。有幾種方法可以減少溶質在固定相孔中的通道擴散，至今，降低填料顆粒尺寸已經成為色譜柱生產廠家的主要方法。小顆粒有較短的通道長度，因此在增加流動相速度時，柱效受影響較小。但是減小顆粒尺寸，會增大柱壓，從而需要昂貴的儀器，如前述UPLC即是使用1.7－2μm的顆粒填料。

核－殼技術的創(chuàng)新之處在于降低色譜峰變寬的根源，即溶質在填料顆粒中的擴散，填料比全孔顆粒在動力學上更具有優(yōu)越性。由1.7μm的實心核和 0.5μm的有殼層組成的 2.7μm的熔融核(Fused－Cord)顆粒是其技術的核心，與全多孔顆粒相比，熔融核顆粒由于實心核的存在，有更短的擴散通道，從而降低了溶質的擴散，因此最大程度地減少了色譜峰展寬。其他特征如狹窄的粒徑分布和高的填充密度，使得柱效達到240000塔板數(shù)/m甚至更高，這樣的柱效完全可以與粒徑小于2μm的色譜柱相媲美，而且是3μm粒柱效的2倍，使得色譜柱提供了與填料粒度小于2μm柱同樣的高速和高效性，但同樣的柱長只產生大約一半的柱壓。這一較低的柱壓意味著基于核－殼技術色譜填料技術能在傳統(tǒng)的HPLC、LC－MS系統(tǒng)、中壓系統(tǒng)、UPLC和其他超高壓系統(tǒng)上運行;較低的壓力也意味著可以使用較長的柱子，以獲得更高的分辨率/分離度。

4 結語

殘留分析屬于一種多學科交叉的方法學領域，分析對象和樣品基質復雜，幾乎所有的分析理論和技術在殘留分析中都得到了研究與應用:高通量和特異性的前處理技術的開發(fā)，高靈敏度/更低檢測限、高選擇性、聯(lián)用分析、高分析速度、智能化/自動化、多殘留分析、在線分析、現(xiàn)場快速分析、分析儀器的微型化、集成化和便攜化的儀器的發(fā)展。建立食品中多殘留的定量確證檢測技術和篩選技術相結合是殘留分析研究領域的一個重要發(fā)展方向。

注:此文為2012年第五屆中國北京國際食品安全高峰論壇上的報告

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