果蔬農(nóng)藥殘留中的分離技術(shù)探討

宋凱宇

（北京科技大學 北京 100000）

1 前言

果蔬富含豐富的維生素和礦物質(zhì)，是人體重要的營養(yǎng)來源之一。但是在果蔬的生產(chǎn)培育過程中，難免會遭受病蟲害的侵襲。因此人們選擇使用農(nóng)藥防治病蟲毒害，以降低生產(chǎn)過程中果蔬營養(yǎng)價值的損失，為果蔬提供良好的生長環(huán)境，實現(xiàn)高質(zhì)量生產(chǎn)。然而，果蔬中的農(nóng)藥殘留可能會給人體帶來危害。因此，需要應用有效的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)，確保果蔬的質(zhì)量，以滿足人們的生活需求。

為確保果蔬農(nóng)藥殘留檢測工作的簡易性與高效性，檢測前需要對果蔬樣品進行處理，這是對果蔬進行準確檢測和精密分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和研究重點。傳統(tǒng)的樣品前處理分離技術(shù)包括固相萃取法、液液萃取法、索氏提取法等，新型的分離技術(shù)包括固相微萃取技術(shù)（SPME）、加速溶劑萃取技術(shù)（PLE）、超臨界流體萃取技術(shù)（SFE）等，主要的分離技術(shù)包括QuEChERS、分散固相萃取法、液液分散微萃取法等，輔助的分離技術(shù)包括微波輔助萃取技術(shù)（MAE）、分子印跡固相萃取技術(shù)（MIS）等。本文主要介紹了QuEChERS為果蔬農(nóng)藥殘留分離技術(shù)的原理，分析了其優(yōu)勢[1]。

2 果蔬農(nóng)藥殘留中分離技術(shù)QuEChERS

2.1 QuEChERS的原理及現(xiàn)狀

QuEChERS（Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe）是美國研究者Anastassiades于2003年提出的一種通用性樣品前處理技術(shù)，較好地解決了實際果蔬樣品中多種農(nóng)藥殘留同時檢測的問題，影響深遠。

為吸附雜質(zhì)以達到除雜凈化的效果，QuEChERS將吸附劑填料與基質(zhì)中的雜質(zhì)相互作用，可簡單概括為：樣品粉碎；單一溶劑提取并分離；干燥除水；吸附除雜；檢測上清液5個過程。

目前QuEChERS技術(shù)的研究如下：貴州省分析研究院的董榕貴等[2]運用QuEChERS結(jié)合Quik Pro凈化柱進行果蔬汁中21種農(nóng)藥殘留測定的樣品前處理；淮安市疾病防控中心的杭學宇等[3]利用QuEChERS測定蔬菜氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留量的樣品前處理。

通過對QuEChERS的不斷改良創(chuàng)新，目前有3種較成熟的方法：原始方法、AOAC官方方法、CEN標準方法EN 15662。其中，Anastassiades等人采用最原始的方法對蔬菜和水果的農(nóng)藥殘留進行研究，但是所得效果并不理想。Lehotay等對該方法進行了改良精進，通過在有機溶劑萃取的步驟中加入乙酸和乙酸鈉使提取溶劑形成pH=4.8的緩沖體系，Schulze等選擇添加檸檬酸鹽使提取溶劑形成pH=5.0～5.5的緩沖體系，這些方法都明顯改善了大部分農(nóng)藥的回收率。與原始方法相比，AOAC法和EN法分別采用乙酸鈉和檸檬酸的緩沖體系保證樣品基質(zhì)pH，可以穩(wěn)定在酸堿條件下不穩(wěn)定的農(nóng)藥。在使用QuEChERS技術(shù)進行樣品前處理時，主要依據(jù)不同樣品基質(zhì)的特點選擇不同的產(chǎn)品和規(guī)格。

2.2 QuEChERS的優(yōu)勢

QuEChERS凈化耗時少，分析速度快，提取效果好。QuEChERS技術(shù)的除水劑及吸附劑與目標化合物作用短時間內(nèi)即可完成凈化，效率高。馬驍斐等[4]在運用QuEChERS-液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定蔬菜中16種磺胺類藥物時通過對樣品前處理凈化時的振蕩時間研究，發(fā)現(xiàn)僅用2 min便可將樣品中的干擾物完全凈化。何瑞雪等[5]以QuEChERS作為樣品前處理技術(shù)，聯(lián)合UPLC-MS/MS法測定蔬菜中11種農(nóng)藥殘留，與常規(guī)前處理方法相比，大大縮短了時間。

QuEChERS技術(shù)操作簡單，無須掌握較高技術(shù)便可準確完成試驗并且適用于大批量果蔬樣品的農(nóng)藥殘留分析，QuEChERS并不需要傳統(tǒng)樣品前處理方法的復雜步驟，只需在提取液中直接加入干燥劑和雜質(zhì)吸附劑，便可達到凈化效果。高霞等[6]在進行QuEChERS-氣相色譜質(zhì)譜法測定蘋果中45種農(nóng)藥殘留時，用1%乙酸乙腈提取，僅需加入干燥劑無水硫酸鎂和氯化鈉以及吸附劑N-丙基乙二胺（PSA）、C18和石墨化碳黑吸附劑（GCB），離心過濾后便可待氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析農(nóng)藥殘留。

QuEChERS使用普遍且回收率高，對大多數(shù)極性及揮發(fā)性的農(nóng)藥回收率均高于85%。面對大量且不同種農(nóng)藥殘留成分結(jié)構(gòu)及其多樣性的物化性質(zhì)，普通分析方法很難獲得準確的結(jié)果，而QuEChERS適合更多的樣品基質(zhì)和農(nóng)藥的特點正好滿足了這一需求，同時能獲得較高回收率以及經(jīng)濟環(huán)保的效果。張偉來等[7]運用QuEChERS樣品前處理分離技術(shù)可同時將蔬菜中6種新煙堿類殺蟲劑殘留提取凈化且回收率不低于95.2%。吳學進等[8]通過QuEChERS-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同步測定了香蕉中40種農(nóng)藥殘留，在前處理中獲得71.2%～110.9%較高的回收率。

3 目前果蔬農(nóng)藥殘留中仍需要解決的分離問題

在QuEChERS的凈化過程中，若試驗的樣品經(jīng)乙腈提取后色素含量較多，在隨后的農(nóng)藥殘留檢測中會對色譜柱及儀器壽命產(chǎn)生影響。經(jīng)常使用的PSA以及C18對色素的去除有限，GCB的加入在提高檢測靈敏度的同時，會吸附一些目標物質(zhì)，降低整體目標物質(zhì)的回收率。因此，如何選擇有效的吸附劑，同時不對分離效率產(chǎn)生負面影響仍是研究的難點。最新研究表明，孫程鵬等[9]提出的Sin-QuEChERS分離技術(shù)的凈化材料中添加多壁碳納米管（MWCNT）在提高回收率方面有應用潛力。

蠅胺、敵敵畏等農(nóng)藥不僅只殘留于果蔬表面，很大概率會滲入樣品組織細胞內(nèi)部，提取困難，造成農(nóng)藥殘留提取率低。因此，如何破壞果蔬樣品的細胞壁結(jié)構(gòu)，使細胞內(nèi)容物溶出以充分提取仍有待研究。徐春奎等[10]在快速檢測蔬菜中52種農(nóng)藥殘留樣品前處理時將破壁處理與QuEChERS結(jié)合的方式可能在提高提取效果有一定的發(fā)展前景。

傳統(tǒng)QuEChERS方法由于C18納米管吸附作用以分子間作用力為基礎，所以很多農(nóng)藥殘留容易解脫，造成效率低，耗時長等缺點。因此，如何提高吸附劑的靶向性從而提高檢測靈敏度是現(xiàn)階段研究的難點。

一些農(nóng)民私自使用毒性不符合種植要求和標準的農(nóng)藥，易造成果蔬中農(nóng)藥殘留超出標準。過量噴灑農(nóng)藥且頻繁更換農(nóng)藥品種的現(xiàn)象更是屢見不鮮。這些不科學的行為使農(nóng)藥在果蔬表面及細胞內(nèi)不斷積累，從而造成分離果蔬中農(nóng)藥殘留成分困難的局面。如何依據(jù)不同農(nóng)藥殘留化合物選擇合適的分離技術(shù)；在分離過程中做到綠色環(huán)保，盡量避免對研究人員造成身體損傷[11]；如何依據(jù)農(nóng)藥的理化性質(zhì)選擇合適的萃取劑、吸附劑、凈化劑等有機溶劑；僅利用較低的經(jīng)濟成本獲取較高的分離效率[12]；如何實現(xiàn)果蔬農(nóng)藥殘留分離技術(shù)的科學普及等仍是目前需要研究的問題。

4 總結(jié)與展望

本文通過介紹QuEChERS樣品前處理分離技術(shù)，對其原理、現(xiàn)狀、優(yōu)勢等進行敘述，指出當前的應用限制和研究困難并對未來研究方向做出了期望。QuEChERS凈化耗時少，分析速度快，提取效果好，技術(shù)操作簡單，使用普遍且回收率高，適用于目前大部分果蔬農(nóng)藥殘留的分離[13]。盡管在QuEChERS凈化過程中添加MWCNT可能會提高回收率，但使用多種類的吸附劑導致前處理成本高的問題不容忽視[14，15]。而吸附劑及凈化劑在QuEChERS的使用中效果并不理想，對大量色素殘留吸附及凈化效率不高[16]。因其運用物理作用吸附雜質(zhì)，所以不具有吸附專一性，且QuEChERS對果蔬樣品細胞壁內(nèi)部目標化合物提取困難，在分離新型農(nóng)藥殘留時，無法保證良好的分離效果[17]。

綜上所述，果蔬樣品前處理過程綠色環(huán)保，所用試劑經(jīng)濟耐用，提取、凈化與富集過程耗時短，效率高是農(nóng)藥殘留檢測的理想狀態(tài)。將以上目標作為設想解決辦法的基礎，通過結(jié)合不同的樣品前處理技術(shù)，保證分離效果，同時研究更高效的萃取劑與凈化劑，用于新型農(nóng)藥殘留的分析中，將物理手段（如光的散射）運用在研究過程中，間接反應分散劑的用量，為萃取劑和凈化劑提供良好的反應環(huán)境，在分離過程中充分利用新型材料如納米材料、氧化石墨烯等加強吸附劑，提高萃取劑的萃取效果，研究萃取劑等有機溶劑的替代品并加以運用，降低分離成本[18-25]。