質(zhì)譜技術(shù)在農(nóng)藥殘留分析中的研究進(jìn)展

武楊柳，李 棟，康 露,2，韓麗君，潘燦平

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，農(nóng)藥創(chuàng)新研究中心，北京 100193；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，新疆 烏魯木齊 830091)

農(nóng)藥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的生產(chǎn)資料，在生物災(zāi)害防治和糧食增產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用[1]。農(nóng)藥主要包括殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、殺鼠劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等5大類，不僅用于保障農(nóng)作物安全，還用于建筑、交通、紡織和軍事等領(lǐng)域。化學(xué)合成農(nóng)藥在全球市場(chǎng)銷售額每年約為450億美元，其中除草劑、殺蟲劑、殺菌劑分別占42%、27%、22%，消毒劑和其他農(nóng)用化學(xué)品占9%。中國(guó)、美國(guó)和阿根廷的農(nóng)藥使用量占全球使用總量的70%[2]。農(nóng)藥的投入使用可以使農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量減少30%的損失[3]。截至2020年底，我國(guó)有效登記狀態(tài)的農(nóng)藥有效成分達(dá)到714個(gè)，登記產(chǎn)品41 885個(gè)[4]。農(nóng)藥的濫用和過量使用會(huì)造成環(huán)境污染與農(nóng)藥殘留超標(biāo)，進(jìn)而對(duì)人類產(chǎn)生急性或慢性的毒害作用[5]。例如，長(zhǎng)期接觸擬除蟲菊酯類農(nóng)藥會(huì)引起神經(jīng)毒性、生殖發(fā)育毒性和免疫毒性[6]；長(zhǎng)期暴露在有機(jī)磷農(nóng)藥環(huán)境中會(huì)造成內(nèi)分泌紊亂，損傷神經(jīng)，產(chǎn)生遺傳毒性[7]。因此，為了保證農(nóng)產(chǎn)品的安全性，世界各國(guó)和組織都制訂了嚴(yán)格的農(nóng)藥最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn)(MRL)。我國(guó)2021年發(fā)布的新版農(nóng)藥殘留限量標(biāo)準(zhǔn)[8]規(guī)定了564種農(nóng)藥在376種(類)食品中10 092項(xiàng)最大殘留限量。歐盟最大殘留限量數(shù)據(jù)庫(kù)中共有635種農(nóng)藥，大部分農(nóng)藥的MRL設(shè)定在分析方法定量限；對(duì)于沒有殘留限量的農(nóng)藥，歐盟執(zhí)行0.01 mg/kg的默認(rèn)MRL (Default MRL)。日本于2006年5月29日實(shí)施農(nóng)藥殘留肯定列表，對(duì)于除已經(jīng)制定MRL或有豁免殘留限量的農(nóng)藥外，實(shí)施一律限量[9]。各國(guó)農(nóng)藥殘留限量的設(shè)定使農(nóng)藥殘留成為影響進(jìn)出口農(nóng)產(chǎn)品的技術(shù)貿(mào)易壁壘之一。因此，靈敏、高效、準(zhǔn)確的農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)不僅能對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全進(jìn)行監(jiān)測(cè)，降低健康風(fēng)險(xiǎn)，也具有打破技術(shù)貿(mào)易壁壘，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品國(guó)際貿(mào)易的重要意義。

質(zhì)譜技術(shù)被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、環(huán)境、醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、食品科學(xué)、刑事科技、國(guó)防和航天技術(shù)等領(lǐng)域[10]，是物質(zhì)分析檢測(cè)的重要手段。質(zhì)譜儀通常由離子源、質(zhì)量分析器和檢測(cè)器3個(gè)基本部分組成。離子源將待測(cè)物離子化，農(nóng)藥殘留分析中常見的離子化技術(shù)有電噴霧電離(ESI)、大氣壓化學(xué)電離 (APCI)、基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)、電子轟擊電離(EI)、化學(xué)電離(CI)等。質(zhì)量分析器是質(zhì)譜儀的核心部分，不同的質(zhì)量分析器具有不同的原理、功能以及應(yīng)用范圍。常見的質(zhì)量分析器有雙聚焦磁扇、四極桿、飛行時(shí)間、離子阱、軌道阱和傅里葉離子回旋共振等。檢測(cè)器將經(jīng)質(zhì)量分析器分離后的粒子流轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。采用質(zhì)譜技術(shù)能夠高效快速地分離和鑒定各類物質(zhì)，將單極/多極質(zhì)量分析器串聯(lián)起來或與色譜、電泳等技術(shù)結(jié)合，擴(kuò)大了質(zhì)譜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)提高了質(zhì)譜儀的分析性能。

本文將對(duì)質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展及其在農(nóng)藥殘留分析領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行綜述，并展望質(zhì)譜技術(shù)在該領(lǐng)域的發(fā)展方向。

1 質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展及特點(diǎn)

早期的質(zhì)譜儀主要用來進(jìn)行同位素測(cè)定，20世紀(jì)50年代后，質(zhì)譜技術(shù)被廣泛用于無機(jī)物和有機(jī)物分析，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用以及軟電離技術(shù)的出現(xiàn)擴(kuò)展了質(zhì)譜的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)質(zhì)量分析器分辨率的高低可將質(zhì)譜分為單位分辨率質(zhì)譜儀和高分辨質(zhì)譜儀；根據(jù)連接質(zhì)量分析器的個(gè)數(shù)可將質(zhì)譜分為單極質(zhì)譜和串聯(lián)質(zhì)譜儀。

1.1 單位分辨率質(zhì)譜

四極桿質(zhì)譜是質(zhì)譜分析中應(yīng)用最廣泛、最典型的質(zhì)譜儀，其核心部分由四根桿狀電極組成，在一定頻率的射頻交流電壓與直流電壓作用下，只允許一定質(zhì)荷比的離子通過四極分析器到達(dá)接收器[11]，其他離子則碰到極桿上被吸濾，不能通過四極桿。四極桿質(zhì)譜的優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、掃描速度快、有較高的靈敏度和特異性，同時(shí)也存在質(zhì)量分析范圍窄、分辨率低以及定性能力較差等缺點(diǎn)，常與色譜、電泳技術(shù)聯(lián)用[12-13]，用于化合物的定性和定量分析。質(zhì)譜技術(shù)發(fā)展早期，單四極桿質(zhì)譜與色譜聯(lián)用在農(nóng)殘分析中發(fā)揮了一定作用，采用選擇離子監(jiān)測(cè)模式可獲得較好的特異性和靈敏度。其設(shè)備比較經(jīng)濟(jì)，且對(duì)操作要求不高，目前尚有一些標(biāo)準(zhǔn)方法采用GC-MS或LC-MS測(cè)定。

1.2 高分辨質(zhì)譜

高分辨質(zhì)譜(HRMS)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度質(zhì)量數(shù)的測(cè)量，解決四極桿質(zhì)譜分辨率低、定性能力差的缺點(diǎn)[16]。目前，常見的高分辨質(zhì)譜主要有飛行時(shí)間(TOF)、軌道阱 (Orbitrap)和傅里葉離子回旋共振(FT-ICR)等。農(nóng)藥殘留分析中，較常用的是TOF和Orbitrap與色譜或其他質(zhì)譜的聯(lián)用。

飛行時(shí)間質(zhì)譜是離子在電場(chǎng)作用下加速進(jìn)入飛行管道，離子的質(zhì)荷比越大，到達(dá)檢測(cè)器所用時(shí)間越長(zhǎng)；反之越短。根據(jù)這一原理，可以按照質(zhì)荷比對(duì)不同離子進(jìn)行分離。TOF的質(zhì)量分析范圍較寬，能精確定性、定量分析樣品的組成成分[17]，其主要與液相、氣相色譜聯(lián)用，現(xiàn)已被應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)研究、物質(zhì)的定性和定量分析以及大分子表征等方面[18]。與四極桿質(zhì)譜相比，飛行時(shí)間質(zhì)譜存在價(jià)格昂貴、定量能力較差、部分采集模式不可用等缺點(diǎn)[19]。

軌道阱質(zhì)譜通過純靜電場(chǎng)捕獲圍繞中心電極軌道旋轉(zhuǎn)的離子，離子進(jìn)入軌道阱后，圍繞中心電極旋轉(zhuǎn)并沿中心電極做諧波振蕩，檢測(cè)到的電流經(jīng)微分放大后由變換器測(cè)定各離子的振蕩頻率和質(zhì)荷比[20]。軌道阱質(zhì)譜具有高分辨率、高質(zhì)量精度和良好的動(dòng)態(tài)范圍等優(yōu)勢(shì)，可與分離技術(shù)聯(lián)用，廣泛應(yīng)用于組學(xué)分析、食品安全、藥物研發(fā)、臨床檢測(cè)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。Sapozhnikova等[21]采用GC-Orbitrap-MS對(duì)紙基食品包裝材料中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行了研究，鑒定出35種遷移的化學(xué)物質(zhì)。Belarbi等[22]比較了GC-Q-Orbitrap和GC-QQQ對(duì)100種農(nóng)藥和污染物的多殘留分析性能，發(fā)現(xiàn)GC-Q-Orbitrap能快速篩查出污染物，對(duì)絕大部分農(nóng)藥的檢測(cè)靈敏度較高，且在高通量篩查方面具有潛力。

FT-ICR通過在離子回旋運(yùn)動(dòng)共振的頻率上施加射頻電場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)離子激發(fā)，記錄離子做回旋運(yùn)動(dòng)的頻率信號(hào)，進(jìn)而獲得離子的質(zhì)荷比信息。FT-ICR中離子回旋頻率與離子的質(zhì)荷比成正比，具有極高的分辨率和準(zhǔn)確度[23-24]，可與多種離子化方式聯(lián)用，而且單個(gè)FT-ICR可進(jìn)行多級(jí)質(zhì)譜檢測(cè)，獲得豐富的離子碎片信息，有助于對(duì)化合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定[25]。Wu等[26]利用FT-ICR直接實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)藥同分異構(gòu)體的檢測(cè)。

總之，高分辨質(zhì)譜技術(shù)具有更高的靈敏度和分辨率，可快速準(zhǔn)確獲得化合物的精確質(zhì)量，現(xiàn)主要用于農(nóng)藥及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的靶向以及非靶向分析和篩查[27]。

1.3 串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)

串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)比單極質(zhì)譜的準(zhǔn)確性更高，可以避免等壓干擾，充分獲得未知化合物的結(jié)構(gòu)信息，增加分析的選擇性[28]。三重四極桿質(zhì)譜(QQQ)是應(yīng)用最廣泛、最常見的多級(jí)質(zhì)譜聯(lián)用儀。由3組四極桿串聯(lián)組成，第1組四極桿用于選擇母離子，第2組用于碰撞誘導(dǎo)解離(CID)，第3組用于檢測(cè)子離子[29]。QQQ具有全掃描(Scan)、選擇離子監(jiān)測(cè)(SIM)、子離子掃描、母離子掃描、中性丟失掃描、多重反應(yīng)監(jiān)測(cè) (MRM)等功能[30]，能快速掃描母離子和產(chǎn)物離子，有助于研究化合物的特征基團(tuán)。QQQ在定量檢測(cè)小分子化合物方面有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)和較好的定性功能，但只能測(cè)定已知的物質(zhì)，無法分析非靶標(biāo)化合物[31]。為了實(shí)現(xiàn)高通量篩查多組分物質(zhì)，產(chǎn)生了基于高分辨質(zhì)譜的串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)。如四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(Q-TOF)、四極桿-離子阱質(zhì)譜 (Q-IT)、四極桿-軌道阱質(zhì)譜(Quadrupole-orbitrap)和離子阱-飛行時(shí)間質(zhì)譜(IT-TOF)等。與QQQ相比，高分辨串聯(lián)質(zhì)譜具有更高的靈敏度和質(zhì)量精度，更好的全掃描性能，不僅可對(duì)復(fù)雜樣品中的痕量物質(zhì)進(jìn)行分析，還能實(shí)現(xiàn)未知化合物的篩選和鑒定[32]。

綜上所述，該例患者通過奧司他韋口服聯(lián)合霧化吸入，在治療相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)NH7N9病毒核酸轉(zhuǎn)為陰性，提示對(duì)于確診的人感染H7N9禽流感患者，霧化吸入奧司他韋可能不失為聯(lián)合口服的有效用藥方式。

1.4 其他質(zhì)譜技術(shù)

離子淌度譜(IMS)是根據(jù)淌度管中待測(cè)離子與緩沖氣體碰撞時(shí)碰撞截面積的不同，產(chǎn)生不同的遷移率來實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離[33]。目前常見的離子淌度技術(shù)主要有漂移時(shí)間離子淌度(DTIMS)，吸入離子淌度(AIMS)，行波離子淌度(TWIMS)，高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子淌度(FAIMS)4種。IMS具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、易攜帶、分析時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥殘留分析檢測(cè)。鄒楠等[34]采用脈沖輝光放電離子淌度譜建立了100余種有機(jī)污染物的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)譜庫(kù)，并對(duì)環(huán)境、果蔬以及魚肉等樣品中的多種農(nóng)藥進(jìn)行了檢測(cè)。IMS能快速分析環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥等污染物殘留，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)具有重大意義。IMS可與色譜、質(zhì)譜、串聯(lián)質(zhì)譜等聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)體的分離和檢測(cè)，拓展了質(zhì)譜的性能和應(yīng)用范圍，現(xiàn)已用于化合物篩查、異構(gòu)體分析以及生物大分子分析等方面。如Bauer等[35]應(yīng)用液相色譜-行波離子淌度-四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(UPLC-TWIMS-QTOF-MS)對(duì)小白菜和西蘭花中的農(nóng)藥及其代謝物的分布以及動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。Mlynek等[36]將漂移時(shí)間離子淌度與液相色譜-四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜儀聯(lián)用，初步鑒定了水培食用植物中3種非甾體抗炎藥的41種相關(guān)代謝物。

基于原位電離方法的質(zhì)譜檢測(cè)技術(shù)可在常壓敞開式環(huán)境下操作，無需對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理[37]，能在幾秒鐘內(nèi)分析氣體、液體和固體表面的化合物，并進(jìn)行定性和定量分析。目前，已出現(xiàn)幾十種原位離子化技術(shù)，如解吸附電噴霧電離(DESI)、紙噴霧電離 (PS)和實(shí)時(shí)直接分析技術(shù)(DART)等，原位電離技術(shù)與四極桿、離子阱、軌道阱和飛行時(shí)間等質(zhì)量分析器聯(lián)用，被廣泛應(yīng)用于食品安全檢測(cè)、爆炸物、藥物分析和司法鑒定等領(lǐng)域。黃寶勇等[38]將大氣壓固體分析探頭離子源(ASAP)與多級(jí)質(zhì)譜耦合(ASAP-MS/MS)，實(shí)現(xiàn)了蔬菜中多種農(nóng)藥的殘留檢測(cè)，只需20 s便可完成分析；王蕾等[39]采取DART-MS法對(duì)制劑和果蔬中禁限用的18種有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行了準(zhǔn)確篩查。同時(shí)，隨著小型便攜式質(zhì)譜儀的研發(fā)與應(yīng)用，將原位電離與小型質(zhì)譜聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)譜技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。如Guo等[40]將3種原位電離技術(shù)與小型離子阱質(zhì)譜聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)玩具中禁用色素、致癌初級(jí)芳香胺、致敏香料、防腐劑和增塑劑的檢測(cè)，檢測(cè)限低至5 μg/kg。

2 質(zhì)譜技術(shù)在農(nóng)藥殘留分析領(lǐng)域的應(yīng)用

農(nóng)藥除用于農(nóng)業(yè)防治，還被應(yīng)用于衛(wèi)生、建筑等領(lǐng)域。人類可以通過各種途徑接觸農(nóng)藥，如食物的膳食攝入、農(nóng)藥生產(chǎn)和應(yīng)用過程中的職業(yè)暴露以及在施用農(nóng)藥后沉積或漂移到環(huán)境中[41]。各類質(zhì)譜技術(shù)在農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用情況列于表1。

表1 質(zhì)譜技術(shù)在農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用Table 1 Application of mass spectrometry in pesticide residue analysis

農(nóng)藥在樣品中的殘留是痕量水平，待測(cè)樣品的成分復(fù)雜，如何去除背景值的干擾、保證目標(biāo)化合物的響應(yīng)以及保護(hù)分析儀器是農(nóng)藥殘留分析的核心問題。在進(jìn)行農(nóng)藥多殘留分析時(shí)，各種農(nóng)藥的理化性質(zhì)(如溶解度、極性和穩(wěn)定性等)各異，對(duì)農(nóng)藥的提取、分離和檢測(cè)均有不同的要求。傳統(tǒng)的樣品前處理方法存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、需要耗費(fèi)大量有機(jī)溶劑、采用手工操作等缺點(diǎn)，容易造成較大的系統(tǒng)誤差和偶然誤差，已逐漸被快速、簡(jiǎn)便、環(huán)保的前處理方法替代?，F(xiàn)常用的農(nóng)藥前處理方法有固相萃取、QuPPe、QuEChERS以及一些基于QuEChERS改良的方法等。固相萃取方法是一種選擇性保留、選擇性洗脫的過程。根據(jù)化合物吸附性能不同，通過調(diào)節(jié)淋洗劑和洗脫劑的極性對(duì)目標(biāo)化合物和干擾物進(jìn)行選擇性分離，從而實(shí)現(xiàn)樣品的富集、分離和凈化。QuPPe是歐盟于2013年公布的一種分析極性化合物的方法[42]，采用甲醇提取植物源食品中的極性農(nóng)藥或代謝物，目前主要用于分析草甘膦、草銨膦、高氯酸鹽等高極性農(nóng)藥及其代謝物。QuEChERS方法是由Anastassiades等[43]提出，采用乙腈作為提取溶劑，分散固相萃取技術(shù)進(jìn)行凈化，能有效提取大部分農(nóng)藥、減少基質(zhì)共提物的干擾。QuEChERS法具有操作簡(jiǎn)單、快速、涉及的有機(jī)溶劑種類單一、用量少等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于分析各類基質(zhì)中多種農(nóng)藥殘留。m-PFC法是基于QuEChERS法改良而來，將分散固相萃取材料填充于柱管中，提取液通過抽提或推送方式通過填料層，充分利用了樣品與固相材料的多次平衡，達(dá)到提高效率和重復(fù)性的目的。

2.1 植物源產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留分析

植物源產(chǎn)品主要包括水果、蔬菜、谷物、豆類以及茶葉等。根據(jù)以下6類[74]植物源作物組中農(nóng)藥殘留研究情況予以分析：

1) 高含水量產(chǎn)品：如仁果和核果類水果、葉菜類、莖桿類、豆類以及塊根類蔬菜等。

Laura等[59]采用QuPPe-PO前處理結(jié)合離子色譜-串聯(lián)四極桿-離子阱質(zhì)譜法對(duì)水果蔬菜中9種陰離子型農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè)。Zhao等[75]開發(fā)了多次濾過型凈化方法(m-PFC)，結(jié)合色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)果蔬及其制品中多種農(nóng)藥的同時(shí)檢測(cè)。Pang等[60]采用Q-TOF法高通量篩選確認(rèn)果蔬中485種農(nóng)藥，準(zhǔn)確快速地檢測(cè)146種果蔬12 551個(gè)樣品中的農(nóng)藥殘留。Moura等[76]采用紙噴霧電離質(zhì)譜檢測(cè)田間種植和室內(nèi)儲(chǔ)存過程中番茄中乙酰甲胺磷、毒死蜱和氰霜唑的殘留濃度，證明該方法可用于水果收獲期間的快速質(zhì)量控制。

2) 高酸、高水含量產(chǎn)品：如柑橘類水果、漿果等。

Yang等[77]建立了GC-MS/MS法快速檢測(cè)5種柑橘類水果(寬皮柑橘、甜橙、檸檬、柚子和金桔)中75種農(nóng)藥，并對(duì)95個(gè)柑橘樣品中的農(nóng)藥殘留進(jìn)行檢測(cè)，79%樣品中有農(nóng)藥殘留檢出，共檢出18種農(nóng)藥。Munoz等[78]應(yīng)用UHPLC-MS/MS法對(duì)燈籠果中42種農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè)，在13個(gè)樣品中檢出5種農(nóng)藥，農(nóng)藥殘留量為2.0～55.6 μg/kg。

3) 高糖、低含水量產(chǎn)品：如蜂蜜、干果等。

Deng等[79]建立了中性解吸萃取電噴霧原位電離技術(shù)結(jié)合線性離子阱質(zhì)譜檢測(cè)蜂蜜中的有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥，并分析18個(gè)市售蜂蜜樣品，檢出了甲基毒死蜱和倍硫磷，殘留濃度在1.80～8.62 ng/g之間。Mitchell等[80]對(duì)世界各地的198份蜂蜜樣品進(jìn)行5種新煙堿類農(nóng)藥的篩查，75%樣品中發(fā)現(xiàn)了該類農(nóng)藥殘留。Moreno-Gonzalez等[81]結(jié)合納米流液相色譜與高分辨串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蜜蜂特定部位(腹部、頭部或胸部)中的162種農(nóng)藥的多殘留檢測(cè)。

4) 高油含量產(chǎn)品：如堅(jiān)果、油籽、油性水果及制品。

Hidalgo-Ruiz等[50]采用LC-MS/MS法對(duì)40種食用油和堅(jiān)果中的極性農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè)，其中膦酸在堅(jiān)果中的濃度高達(dá)4.6 mg/kg。Wang等[82]結(jié)合微波輔助溶劑萃取和超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，對(duì)核桃、巴旦木以及杏仁中的106種農(nóng)藥進(jìn)行測(cè)定，在180個(gè)堅(jiān)果樣品中檢測(cè)出啶蟲脒、蟲酰肼、乙嘧酚以及殺蟲脒等農(nóng)藥，其中1個(gè)核桃樣品中殺蟲脒殘留量超過了我國(guó)規(guī)定的最大殘留限量值。

5) 高淀粉/蛋白質(zhì)、低水分、低脂肪產(chǎn)品：如干豆類蔬菜/豆類、谷物及其制品等。

Hakami等[65]將DART-TOF MS和GC-MS作為“軟”和“硬”電離方法分別對(duì)30種不同類型谷物中的多種農(nóng)藥殘留進(jìn)行綜合分析，采用DART-TOF MS技術(shù)鑒定出16種農(nóng)藥，采用GC-MS技術(shù)檢測(cè)出13種農(nóng)藥。Han等[52]采用多次濾過型凈化方法結(jié)合GC-MS/MS，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大米、玉米和小麥等谷物中124種農(nóng)藥的同時(shí)檢測(cè)。Wu等[83]采用LC-Q-Exactive Orbitrap法對(duì)大米衍生產(chǎn)品米糠蛋白粉中可疑農(nóng)藥進(jìn)行了篩查，并選擇4種殺菌劑進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溶液驗(yàn)證。應(yīng)用該方法對(duì)5批米糠蛋白質(zhì)樣品進(jìn)行分析，4種殺菌劑殘留量均遠(yuǎn)小于歐盟和我國(guó)設(shè)定的在大米及衍生物中的MRL。

6) 難分析或獨(dú)特產(chǎn)品：如茶葉、咖啡以及中藥材等。

這類產(chǎn)品含有豐富的內(nèi)源物質(zhì)，背景干擾強(qiáng)、農(nóng)藥使用復(fù)雜，且農(nóng)藥殘留一般在痕量水平。Saito-Shida等[84]對(duì)比了LC-Orbitrap-MS和LC-TOF MS檢測(cè)茶葉中146種農(nóng)藥，兩種方法均能明顯檢測(cè)到基質(zhì)共提取物引起的干擾，均需通過額外的信息(如碎片離子)確定待測(cè)物。黃學(xué)者等[48]建立了5種類型中藥材中460種農(nóng)藥的GC-MS/MS檢測(cè)方法，并對(duì)215批中藥材進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，在92%樣品中檢測(cè)到了農(nóng)藥殘留。

2.2 動(dòng)物源產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留分析

動(dòng)物源產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的來源主要有兩個(gè)途徑：攝入了有農(nóng)藥殘留的飼料或水；飼養(yǎng)過程中，在家畜的生存環(huán)境或者身上噴灑農(nóng)藥抵抗害蟲和真菌等。Zhang等[53]采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法對(duì)72個(gè)雞蛋樣品中的58種殺蟲劑及代謝物進(jìn)行檢測(cè)，在6個(gè)樣品中檢測(cè)出了3種農(nóng)藥，其中氟蟲腈砜的殘留量超過了歐盟的最大殘留限量值。Ozun等[51]采用LC-MS/MS法檢測(cè)了20種牛奶及其奶制品中156種農(nóng)藥殘留。Dasom等[85]采用LC-MS/MS法對(duì)韓國(guó)市場(chǎng)上的78個(gè)水產(chǎn)品(比目魚、鰻魚和蝦)中的66種農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè)，10個(gè)樣本顯示農(nóng)藥陽性。John等[86]在坦桑尼亞家禽養(yǎng)殖場(chǎng)采集了雞肉、雞肝、雞腎樣品，采用GC-MS法對(duì)有機(jī)氯和有機(jī)磷農(nóng)藥及其代謝物進(jìn)行檢測(cè)，其中DDT、硫丹、六六六和毒死蜱等均有檢出，在腎臟和肝臟樣本中發(fā)現(xiàn)了高濃度殘留。

2.3 衛(wèi)生、交通和紡織等領(lǐng)域農(nóng)藥殘留分析

農(nóng)藥也可用于家庭衛(wèi)生、交通建筑、材料的防腐和抗菌防霉等領(lǐng)域。Hu等[56]采用HPLC-HRMS法對(duì)紡織品中11種有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè)，在其中1個(gè)樣品中發(fā)現(xiàn)了對(duì)硫磷殘留。Wang等[47]采集了住宅和辦公室內(nèi)的空氣和地板灰塵樣本，采用GC-MS/MS法檢測(cè)有機(jī)氯和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥，在75%樣品中檢測(cè)到了農(nóng)藥殘留。

2.4 環(huán)境樣品中農(nóng)藥殘留分析

隨著農(nóng)藥使用量和使用年限的增加，環(huán)境中的農(nóng)藥殘留逐漸加重，水體、土壤以及空氣等都可能含有農(nóng)藥殘留。環(huán)境中的農(nóng)藥殘留會(huì)通過食物鏈、體表以及呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人和環(huán)境生物體內(nèi)，對(duì)健康造成危害[87]。Wang等[72]采用LC-ESI-QTOF MS法對(duì)江蘇省3個(gè)污水處理廠的廢水樣品中殘留的農(nóng)藥及其可能的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物進(jìn)行了篩查，發(fā)現(xiàn)了比農(nóng)藥母體具有更高的殘留量和毒性的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。Andrea等[88]將QuEChERS與LC-MS/MS和GC-MS/MS技術(shù)相結(jié)合，對(duì)18個(gè)農(nóng)業(yè)土壤中218種農(nóng)藥殘留進(jìn)行了檢測(cè)，共檢測(cè)到39種農(nóng)藥殘留。

2.5 人體生物樣本中農(nóng)藥生物標(biāo)志物殘留分析

除了評(píng)估農(nóng)藥在環(huán)境、食物中的外部暴露，利用生物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(內(nèi)部暴露方法)評(píng)估農(nóng)藥暴露的研究也越來越多。在進(jìn)行農(nóng)藥內(nèi)部暴露研究時(shí)，需要選擇合適的生物標(biāo)記物和人體生物標(biāo)本。生物標(biāo)記物可以是農(nóng)藥本身、其代謝物或農(nóng)藥與目標(biāo)生物分子相互作用的產(chǎn)物[89]。生物標(biāo)本可以是血液、尿液、頭發(fā)以及母乳等。通過對(duì)生物樣本中的農(nóng)藥生物標(biāo)記物進(jìn)行分析，從而評(píng)估與接觸農(nóng)藥有關(guān)的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。陳黎等[90]發(fā)現(xiàn)施用農(nóng)藥的農(nóng)產(chǎn)品中不僅含有農(nóng)藥母體，還含有相應(yīng)的生物標(biāo)志物，并且可以被人體吸收?？梢?，生物樣本中的農(nóng)藥生物標(biāo)志物不僅來自母體化合物，也可能來自生物標(biāo)志物本身。Spaan等[91]采用氣相色譜-三重四極桿質(zhì)譜法測(cè)定了120名孕婦尿液中有機(jī)磷農(nóng)藥的6種二烷基磷酸酯類代謝物，不同妊娠期間的代謝物總濃度為224～240 nmol/g肌酸酐。杜秋瑤等[92]結(jié)合超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)對(duì)血液中115種農(nóng)藥進(jìn)行了檢測(cè)，為司法檢驗(yàn)領(lǐng)域提供了高效可靠的檢測(cè)方法。

2.6 衍生化反應(yīng)結(jié)合質(zhì)譜分析

為提高農(nóng)藥的色譜適用性和靈敏度，可以采用衍生化技術(shù)，將農(nóng)藥衍生成易于質(zhì)譜檢測(cè)的物質(zhì)。農(nóng)藥的衍生化反應(yīng)主要分為柱前衍生、柱上衍生和柱后衍生，其中柱上和柱后衍生化技術(shù)常與色譜結(jié)合。為保護(hù)分析儀器、減少損耗，在質(zhì)譜分析中大多采用柱前衍生化。如Bressan等[93]使用芴甲氧羰酰氯(FMOC-Cl)對(duì)草甘膦進(jìn)行柱前衍生化，結(jié)合LC-MS/MS法對(duì)尿液中的草甘膦進(jìn)行定量檢測(cè)，在10份尿液樣本中發(fā)現(xiàn)了草甘膦殘留。潘燦平等[94]建立了植物源性食品中草銨膦的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法，提取液經(jīng)碳納米管分散凈化后用FMOC-Cl衍生化，采用LC-MS/MS法檢測(cè)。楊松等[95]利用碘甲烷對(duì)代森錳鋅進(jìn)行衍生化后，采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測(cè)，并對(duì)水體樣品進(jìn)行檢測(cè)，代森錳鋅殘留量為22～36 ng/L。蔡理勝等[45]對(duì)比了電子轟擊電離和正化學(xué)電離2種離子化技術(shù)，選用四乙基硼化鈉作為衍生化試劑，實(shí)現(xiàn)了3種有機(jī)錫類農(nóng)藥的殘留檢測(cè)。

2.7 質(zhì)譜技術(shù)在各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)分析方法中的應(yīng)用

農(nóng)藥殘留的標(biāo)準(zhǔn)分析方法由權(quán)威機(jī)構(gòu)審批和發(fā)布，并通過多個(gè)實(shí)驗(yàn)室間的協(xié)作實(shí)驗(yàn)確定方法的可行性，充分保證方法的重復(fù)性、再現(xiàn)性和準(zhǔn)確性，如我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[96]、美國(guó)分析化學(xué)協(xié)會(huì)(AOAC)的標(biāo)準(zhǔn)分析方法[97]和歐盟的農(nóng)藥殘留參考實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)方法[98]。質(zhì)譜技術(shù)因其特異性好、靈敏度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，被應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)分析方法中，列于表2。

表2 質(zhì)譜技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)分析方法中的應(yīng)用Table 2 Application of mass spectrometry in official analysis methods

三重四極桿質(zhì)譜技術(shù)在農(nóng)藥殘留檢測(cè)分析的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用最多[99]。在歐盟標(biāo)準(zhǔn)中，常將QuEChERS和QuPPe前處理與串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合，用于檢測(cè)農(nóng)藥及其代謝物。在AOAC官方分析方法中，采用色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法較少，但也涉及到四極桿質(zhì)譜、離子阱和飛行時(shí)間質(zhì)譜的使用。在我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，多采用固相萃取法與QQQ檢測(cè)技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)多種農(nóng)藥殘留的同時(shí)檢測(cè)。目前在農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法中，常用的是四極桿、三重四極桿與色譜技術(shù)結(jié)合，高分辨質(zhì)譜因價(jià)格昂貴、普及度低、與QQQ相比定量性能略差[100]，在標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法中應(yīng)用較少。隨著對(duì)農(nóng)藥檢測(cè)要求的日益嚴(yán)苛，高選擇性、高分辨率、掃描速度快以及有非靶向篩查優(yōu)勢(shì)的高分辨質(zhì)譜與三重四極桿質(zhì)譜相結(jié)合是未來農(nóng)藥檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)。高分辨質(zhì)譜可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)藥的高通量定性快速篩查，三重四極桿質(zhì)譜可進(jìn)行精準(zhǔn)的定量檢測(cè)。兩種技術(shù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，能夠提高分析精準(zhǔn)度和效率，有望成為農(nóng)藥殘留標(biāo)準(zhǔn)分析方法以及常規(guī)檢測(cè)的主要技術(shù)。

3 質(zhì)譜的定性定量確證

質(zhì)譜對(duì)分析物有很高的特異性，但不同類型和型號(hào)的質(zhì)譜檢測(cè)器可提供的選擇性不同，這與化合物確認(rèn)的可信度有關(guān)，因此無法設(shè)置質(zhì)譜的通用標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際食品法典委員會(huì)的CAC/GL 90-2017[101]和歐盟的SANTE/12682/2019文件[74]提供了鑒定的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，但不是證明分析物存在與否的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際食品法典委員會(huì)和歐盟關(guān)于不同質(zhì)譜技術(shù)的鑒定要求列于表3。

表3 不同質(zhì)譜技術(shù)的確認(rèn)要求Table 3 Identification criteria for different MS techniques

4 結(jié)語與展望

質(zhì)譜技術(shù)具有靈敏度高、準(zhǔn)確性好、特異性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，不同類別質(zhì)譜儀的工作原理和應(yīng)用范圍有很大不同，從最初的單位分辨率單極質(zhì)譜技術(shù)，到串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，再到高分辨質(zhì)譜技術(shù)，經(jīng)過了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，現(xiàn)已成為現(xiàn)代科學(xué)前沿?zé)狳c(diǎn)之一。將色譜與質(zhì)譜技術(shù)結(jié)合，形成了集分離、定性和定量于一體的分析檢測(cè)技術(shù)。在農(nóng)藥殘留檢測(cè)領(lǐng)域中，三重四極桿是應(yīng)用最廣泛的質(zhì)譜技術(shù)之一，可同時(shí)精確地分析幾十甚至上百種痕量水平的農(nóng)藥。高分辨質(zhì)譜能實(shí)現(xiàn)對(duì)未知化合物的篩查，被廣泛應(yīng)用于食品和環(huán)境中的農(nóng)藥篩查。

隨著質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展以及新型離子化技術(shù)的研發(fā)，其分辨率、靈敏度以及抗干擾能力等不斷提升；同時(shí)，離子淌度、新型色譜等技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，通過與串聯(lián)質(zhì)譜以及高分辨質(zhì)譜相結(jié)合，擴(kuò)大了質(zhì)譜技術(shù)在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用范圍。小型化質(zhì)譜不僅保留了質(zhì)譜高靈敏度、高準(zhǔn)確性的優(yōu)點(diǎn)，而且增強(qiáng)了質(zhì)譜的可移動(dòng)性、時(shí)效性，能實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥殘留的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，及時(shí)、準(zhǔn)確地反饋信息，在食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及刑偵科技等領(lǐng)域有廣泛的發(fā)展?jié)摿?。新型質(zhì)譜技術(shù)的研究對(duì)農(nóng)藥的登記、管理、評(píng)估以及保障環(huán)境安全和人類健康等方面具有重要意義。高通量篩查、無靶標(biāo)篩查技術(shù)、小型化質(zhì)譜和原位電離技術(shù)是質(zhì)譜未來研究與發(fā)展的主要方向。