QuEChERS前處理方法在食品檢測中的應用進展

李俊超，秦學磊*，吳圣江，盧可可，師雨夢，吳子健

（1.河南華測檢測技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450001；2.天津商業(yè)大學生物技術(shù)與食品科學學院天津市食品生物技術(shù)重點實驗室，天津 300134）

近些年，食品安全問題備受關(guān)注，日益成為廣大消費者關(guān)注的焦點，食品安全問題主要包括：生物性食品安全問題，如真菌毒素、致病微生物等；有害化學物質(zhì)引起的食品安全問題，如水果、蔬菜中的農(nóng)藥殘留，動物源性食品及其制品中的獸藥殘留等；物理及其他食品安全問題，如輻照食品、非法添加物等。目前用于食品中的農(nóng)、獸藥殘留、毒素、非法添加物等檢測的現(xiàn)代分析方法很多，如高效液相色譜法、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、紅外光譜法、酶聯(lián)免疫吸附法等，這些方法具有分析速度快、精密度高、靈敏度高等優(yōu)點，但是前處理都比較復雜，需要去除干擾物質(zhì)、富集痕量或超痕量的待測目標組分。基于此，相關(guān)機構(gòu)一直致力于尋找有效的提取凈化方法。最早在2003年，Anastassiades等[1]提出了QuEChERS技術(shù)，該技術(shù)是一種新型的樣品前處理技術(shù)，用于含水量較多的果蔬中藥物多殘留的分析檢測，因具有快速（quick）、簡便（easy）、便宜（cheap）、高效（effective）、可靠（rugged）、安全（safe）等特點而得名。該技術(shù)初期廣泛應用于各種水果、蔬菜中痕量農(nóng)殘的有效分離，后來由于其高效、經(jīng)濟、綠色等優(yōu)點已被廣泛地應用于水果、蔬菜中農(nóng)藥多殘留[2]、動物源性食品及其制品中獸藥殘留[3]、非法添加物[4]、真菌毒素[5]、生物堿[6]等很多的樣品前處理。本文就近年來國內(nèi)外學者對QuEChERS技術(shù)的改進，分析該技術(shù)在食品中農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、真菌毒素及其他方面的應用進行綜述，并對QuEChERS技術(shù)的應用前景進行展望。

1 QuEChERS概述

QuEChERS技術(shù)是由固相萃取技術(shù)及基質(zhì)固相分散技術(shù)衍生與發(fā)展而來[7]，實質(zhì)與色譜、固相萃取技術(shù)類似，均是利用具有吸附性能的填料和基質(zhì)中的雜質(zhì)相互作用，從而達到凈化除雜的目的。其基本流程：樣品經(jīng)粉碎后經(jīng)單一溶劑乙腈提取，加入無水硫酸鎂和氯化鈉進行鹽析分層，然后利用分散固相萃取劑N-丙基乙二胺（primary secondary amine sorbent，PSA）與基質(zhì)中的絕大部分雜質(zhì)（如有機酸、糖類、極性色素、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、甾醇類等）相互作用，通過離心方式達到凈化作用，最后凈化后的提取液用氣相色譜法（gas chromatography，GC）或氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）進行多殘留分析[1]。與傳統(tǒng)的液-液分配或固相萃取技術(shù)相比，QuEChERS技術(shù)的主要優(yōu)點[1]：（1）可用于分析極性和非極性農(nóng)藥殘留，分析范圍廣泛；（2）對大量可分析的農(nóng)藥品種的回收率均高于85%；（3）采用內(nèi)標法定量，精密度及準確度較高；（4）樣品制備簡單，溶劑用量少；（5）處理過程簡單，用時短，一個分析人員可在30 min內(nèi)完成6個樣品的處理；（6）費用低；（7）裝置簡單。

QuEChERS技術(shù)提出后，受到了業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注和認可，研究人員在原有的基礎(chǔ)上對更適合實驗室及檢測項目特性的方法進行探索，美國分析化學家 協(xié)會 （Association of Official Analytical Chemists，AOAC）和歐盟（European Union，EU）分別于 2007年和2008年發(fā)布了基于QuEChERS技術(shù)的標準AOAC 2007.01：Pesticide Residues in Foods by Acetonitrile Extraction and Partitioning with Magnesium Sulfate[8]和EN 15662:2008：Foods of Plant Origin—Determination of Pesticide Residues Using GC-MS and/or LC-MS/MS Following Acetonitrile Extraction/Partitioning and Cleanup by Dispersive SPE—QuEChERS-method[9]。該技術(shù)從發(fā)布至今，各方研究者的改進和完善如表1所示，該技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種適用性極強、適用范圍非常廣泛的多樣化前處理技術(shù)。

表1 QuEChERS技術(shù)的主要改良Table 1 The main improvements of QuEChERS technology

2 QuEChERS在食品檢測中的應用

QuEChERS技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于水果、蔬菜、食用菌、谷物、蜂蜜、雞蛋等的農(nóng)藥殘留分析，動物源性食品中的獸藥殘留分析，谷物、牛奶等的真菌毒素分析，食品中化學污染物及其他非法添加物質(zhì)檢測分析。

2.1 QuEChERS在農(nóng)藥殘留檢測中的應用

QuEChERS技術(shù)發(fā)展最初主要應用于含水量較高的水果、蔬菜樣品基質(zhì)中農(nóng)藥殘留的檢測，且多以單一的PSA吸附劑進行凈化，檢測的農(nóng)藥種類也多以氨基甲酸酯類等少數(shù)或單一種農(nóng)藥殘留為主，經(jīng)近幾年的發(fā)展和改進，如提取溶劑、吸水劑、緩沖鹽、凈化劑、分析儀器等，國內(nèi)外學者不僅將QuEChERS技術(shù)應用于常用殺蟲劑檢測，也用于常見的除草劑、植物生長調(diào)節(jié)劑、殺菌劑及其他農(nóng)藥的同步檢測，涉及的樣品基質(zhì)，除了水果、蔬菜、谷物類外，還有含糖量較高和含脂量較高的動物源性食品，如蜂蜜、雞蛋、肉類等[25-26]。

目前有機磷類、有機氯、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留檢測主要參照NY/T 761—2008《蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農(nóng)藥多殘留的測定》等標準，但是國標方法一般前處理過程繁瑣，試劑消耗大，基質(zhì)干擾比較大[27]，QuECh－ERS技術(shù)的應用能有效解決這些問題。徐國鋒等[28]研究QuEChERS技術(shù)檢測水果中31種有機磷農(nóng)藥殘留方法，樣品經(jīng)乙腈提取，NaCl分層，C18、MgSO4凈化后，氣相色譜分析，發(fā)現(xiàn)31種農(nóng)藥的線性相關(guān)系數(shù)均>0.99，不同添加水平下回收率為81.7%～120.7%（R為 0.4%～14.7%），方法檢出限為 0.4 μg/kg～6 μg/kg，該方法簡便，靈敏度高、準確度高，可用于水果中31種有機磷農(nóng)藥的快速檢測。Nantia等[21]研究了QuEChERS技術(shù)分析芳草中28種氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留，發(fā)現(xiàn)添加回收率均高于72%，檢出限為2μg/kg，說明QuEChERS聯(lián)合超高效液相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜（ultraperformance liquid chromatography-mass spectrometer/mass spectrometer，UPLC-MS/MS）技術(shù)是一種檢測氨基甲酸酯類農(nóng)藥的高通量方法。Machado等[29]研究QuEChERS技術(shù)檢測洋薊葉、果實中98種農(nóng)藥殘留，樣品加水復溶后，經(jīng)乙腈提取，NaCl、MgSO4、檸檬酸緩沖鹽分層，使用CaCl2、PSA凈化后供GC-MS和三重四極桿串聯(lián)液質(zhì)聯(lián)用儀（liquid chromatograph-mass spectrometer/mass spectrometer，LC-MS/MS）分析，兩種分析方法的添加回收率分別為73.4%～118.5%、70.2%～114.8%，檢出限均低于歐盟標準方法檢出限，說明該方法可有效監(jiān)測洋薊葉、果實中98種農(nóng)藥殘留。

QuEChERS技術(shù)在奶制品、蜂蜜、油、酒類、畜禽肉農(nóng)藥殘留檢測中的應用比較廣泛，Wu等[30]采用QuECH－h(huán)ERS技術(shù)分析奶制品中有機磷農(nóng)藥殘留，樣品加入酸化乙腈（含0.2%甲酸），以除去蛋白質(zhì)并提取出目標物，然后經(jīng)PSA凈化，UPLC-MS/MS檢測，發(fā)現(xiàn)7種有機磷農(nóng)藥在 1 μg/L～200 μg/L 線性良好（R2≥0.99），檢出限為 0.1 μg/kg～0.36 μg/kg，添加回收率為 90.1%～105.5%（液體奶）、83.5%～110.5%（奶粉），且基質(zhì)干擾明顯降低，說明QuEChERS技術(shù)能有效應用于奶制品中的有機磷農(nóng)藥殘留檢測。Zheng等[31]研究豬肌肉、牛奶、雞蛋、鰻魚、比目魚、蝦樣品中仲丁威的QuEChERS方法，樣品經(jīng)酸化乙腈（含0.1%三氟乙酸）提取后，MgSO4、NaCl分層，C18、MgSO4凈化，經(jīng) UPLC-MS/MS檢測，發(fā)現(xiàn)添加回收率為61.38%～102.21%，檢出限為0.7 μg/kg，說明QuEChERS技術(shù)可用于動物源性農(nóng)藥殘留檢測。Jiang等[32]研究QuEChERS技術(shù)檢測白酒、紅酒中77種農(nóng)藥殘留，樣品經(jīng)乙腈提取后，MgSO4、NaCl分層，MgSO4、PSA凈化，經(jīng)GC-MS分析，發(fā)現(xiàn) 77種農(nóng)殘的添加回收率為70%～110%，檢出限為0.9 μg/L～1.5 μg/L，說明該方法可以用于市場上酒類樣品中農(nóng)藥殘留的常規(guī)檢測。

2.2 QuEChERS在獸藥殘留檢測中的應用

獸藥殘留是影響動物源性食品安全的主要因素，目前正在使用的獸藥有近百余種，因此尋找高效、快速、靈敏的獸藥殘留分析方法對于食品安全具有重要意義。QuEChERS技術(shù)主要應用于畜禽肉、畜禽內(nèi)臟、雞蛋、牛奶及其制品、蜂蜜、魚、蝦等中磺胺類、氯霉素類、喹諾酮類、大環(huán)內(nèi)脂類、苯并咪唑類、β-受體激動劑類、素環(huán)素類、青霉素類等的殘留檢測。動物源性食品一般富含脂肪、蛋白質(zhì)等物質(zhì)，基質(zhì)問題會嚴重干擾檢測分析結(jié)果，尤其是牛奶、畜禽內(nèi)臟樣品。因此樣品凈化過程是檢測分析中的關(guān)鍵，而近幾年QuECh－ERS技術(shù)不斷改進，凈化劑已從單一的PSA改進為MgSO4、C18、PSA單個或者不同比例組合使用，能達到良好的凈化效果。另外，由于獸藥種類多，性質(zhì)差異大，所以傳統(tǒng)的檢測方法一般只能檢測同類獸藥殘留，不能同時檢測多類獸藥殘留，但是QuEChERS技術(shù)現(xiàn)已可應用于多類獸藥殘留檢測。

Kang等[33]采用QuEChERS技術(shù)檢測豬、牛、羊肌肉組織中大環(huán)內(nèi)脂類、喹諾酮類、磺胺類、苯并咪唑類、β-受體激動劑等55種獸藥殘留，樣品經(jīng)酸化乙腈（含5%乙酸）提取，Na2SO4、NaCl分層，C18凈化后，UPLCMS/MS分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用該方法大部分獸藥回收率可達到70%～120%，各樣品中目標物的定量限均低于20.0 μg/kg，說明該方法具有簡單、精確、快速、靈敏度高等優(yōu)點，可作為肉類產(chǎn)品獸藥多殘留的常規(guī)分析方法。張科明等[34]采用改進的QuEChERS技術(shù)檢測豬肉中7類35種獸藥殘留，樣品經(jīng)酸化乙腈（含2.5%乙酸）和Na2EDTA-Mcllvaine緩沖液提取后，NaCl、Na2SO4分層，NH2凈化后經(jīng)LC-MS/MS分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在不同添加水平下平均回收率為71.8%～113.5%，檢出限為0.01 μg/kg～1.01 μg/kg，該方法操作簡單，凈化效果好，靈敏度高，適用于豬肉中獸藥多殘留的同時快速定性、定量分析。Tan等[35]采用QuEChERS技術(shù)檢測原料乳中13種類固醇激素，樣品經(jīng)乙腈提取，MgCl2、NaCl、檸檬酸緩沖鹽分層，MgCl2、PSA、酸性Al2O3凈化，超高壓液相色譜-四極桿飛行時間質(zhì)譜（ultraperformanceliquid chromatography-quadrupoletimeofflight-massspectrometry，UPLC-QTOF-MS）分析，發(fā)現(xiàn)各添加水平回收率為 74.2%～99.7%，檢出限為 0.07 μg/kg～0.51 μg/kg，說明該方法可以用于原料乳中13種類固醇激素的檢測。

與國家標準方法和行業(yè)標準相比，QuEChERS技術(shù)具有效率高、成本低、準確度和靈敏度高、周期短等優(yōu)點，雖然目前在獸藥殘留檢測中的應用還遠低于農(nóng)藥殘留，尤其對于一些基質(zhì)比較復雜的樣品（如牛奶、肝臟等）應用較少，但是由于QuEChERS技術(shù)各方面的優(yōu)點，且不斷有新的萃取劑和凈化劑應用，該技術(shù)在獸藥殘留領(lǐng)域會得到更廣泛的應用。

2.3 QuEChERS在真菌毒素檢測中的應用

真菌毒素是真菌類生物的次生代謝產(chǎn)物，也是一類嚴重危害人類健康的污染物，尤其是其存在于食品中時更應引起注意。一旦真菌毒素進入人體，就可能會產(chǎn)生腎臟毒性、肝臟毒性、神經(jīng)毒性或腫瘤等，因此近年來有學者將QuEChERS技術(shù)應用于真菌毒素檢測對控制和降低其對人體的危害有重要意義。Rodríguez-Carrasco等[36]比較了基質(zhì)固相分散萃取法（matrix solidphase disperse，MSPD）和QuEChERS技術(shù)對面包中8種真菌毒素的提取情況，發(fā)現(xiàn)相較于MSPD法，QuEChERS技術(shù)具有省時、省力、添加回收率高（基本在80%以上）、重復性好（R≤15%）等優(yōu)點。

谷物類食品是真菌毒素的主要來源，因此學者們最先將QuEChERS技術(shù)應用到谷物類真菌毒素的檢測，Koesukwiwat等[37]于2014年采用改良的QuEChERS技術(shù)分析大米中14種毒素，樣品經(jīng)酸化乙腈提取后，加入MgSO4、NaCl和檸檬酸緩沖鹽分層，經(jīng)MgSO4、PSA、C18、中性 Al2O3凈化，使用 UPLC-MS/MS 進行分析，14種毒素的添加回收率為70%～98%、相對標準偏差≤7%、添加量為10 μg/kg～100 μg/kg時，檢出限為0.5 μg/kg～15 μg/kg，說明該技術(shù)可以用于大米中真菌毒素的分析，且比免疫親和柱法等節(jié)省時間和費用。目前該技術(shù)已經(jīng)被應用于小麥、玉米、大豆、燕麥、小米等樣品基質(zhì)中毒素的檢測[38-39]，一般稱樣量為2 g～15 g。由于谷物類物質(zhì)含水量非常低，且在提取和凈化過程中淀粉和蛋白質(zhì)極易發(fā)生交聯(lián)反應，從而形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，因此在提取前會加入一定量的水，充分浸潤樣品，以提高提取率。隨著QuEChERS技術(shù)的發(fā)展，牛奶、酸奶、植物飲料、奶酪、麻醬等樣品基質(zhì)中真菌毒素也能用 QuEChERS 技術(shù)進行分析，Miró-Abella等[40]采用QuEChERS技術(shù)分析了大豆、燕麥、稻米植物型飲料中黃曲霉毒素，脫氧雪腐鐮刀赤霉醇等11種真菌毒素，經(jīng)10 mL酸化乙腈提取后，NaCl、MgSO4進行分層，采用UPLC-MS/MS進行分析，各毒素添加回收率達到80%～91%。

目前可用QuEChERS技術(shù)分析的毒素有15-乙酰脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、T-2毒素、黃曲霉毒素（B1、B2、G1、G2）、赭曲霉毒素、A、B 類單端孢霉烯族、NIV 毒素（nivalenol，NIV）、橘霉素、伏馬毒素、玉米赤霉烯酮、新蛤蚌毒素、HT-2毒素（HT-2 toxin，HT-2）等[41]。無論是同類別毒素還是不同類別毒素，只要極性相近的毒素，采用QuEChERS技術(shù)均有較高的提取率，因此在方法開發(fā)或改進時可以以毒素極性進行分類提取[42]。另外，采用QuEChERS技術(shù)時，提取液pH值對添加回收率的影響也較大，因此在提取液中通常加入一定比例的乙酸、甲酸、檸檬酸緩沖鹽和醋酸緩沖鹽等，以避免加入凈化劑后體系pH有所增加。Zhang等[43]采用QuEChERS技術(shù)分析環(huán)毛蚓中22種毒素，用水、酸化乙腈（含15%甲酸）提取，Na－Cl、MgSO4分層，采用 MgSO4、C18、PSA、GCB 進行凈化，經(jīng)UPLC-MS/MS分析，22種毒素的添加回收率為73%～105%，檢出限為 0.05 μg/kg～10 μg/kg。C18、PSA和中性Al2O3是比較常用的凈化劑，一般谷物類中毒素提取后只需要使用C18凈化，而PSA可單獨用于乳制品、谷物中毒素提取液的凈化。

2.4 QuEChERS在其他方面檢測中的應用

QuEChERS技術(shù)除了應用于農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、真菌毒素的分析檢測外，目前還應用于污染物、非法添加物、生物堿、甾醇類等物質(zhì)的檢測。

De Paola等[44]研究采用QuEChERS技術(shù)檢測堅果類食品中丙烯酰胺，樣品加水復溶后，經(jīng)乙腈提取，NaCl、MgSO4分層，經(jīng)液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（liquid chromatography-mass spectrometry，LC-MS）分析，發(fā)現(xiàn)各樣品基質(zhì)中目標物添加回收率為61%～77%，檢出限為2.0 μg/kg，綜合考慮相對標準偏差、精確度、檢出限和定量限，該方法可適用于各種樣品基質(zhì)的丙烯酰胺檢測。Chamkasem等[45]研究采用QuEChERS技術(shù)檢測鯰魚組織中19種多氯聯(lián)苯，樣品加水復溶后，經(jīng)乙腈提取，MgSO4、NaCl分層，MgSO4、PSA、C18 凈化，經(jīng) GCMS/MS分析，發(fā)現(xiàn)各多氯聯(lián)苯的添加回收率為72.8%～96.3%，檢出限均低于1 μg/kg，說明該方法可用于鯰魚樣品中多氯聯(lián)苯的檢測。Qiu等[46]研究QuEChERS技術(shù)檢測中國腌漬魚中9種揮發(fā)性N-亞硝胺類，樣品經(jīng)乙腈提取后，NaCl、MgSO4分層，PSA、C18（封尾）、Na2SO4凈化，經(jīng)GC-MS/MS分析，發(fā)現(xiàn)各目標物添加回收率為 94.8%～119.1%，檢出限為 0.01 μg/kg～0.1 μg/kg，說明該方法可有效提高中國腌漬魚中揮發(fā)性N-亞硝胺類的檢測效率。

3 QuEChERS應用前景展望

QuEChERS技術(shù)自提出以來，已在很多領(lǐng)域得到廣泛應用，其快速、簡便、便宜、高效、可靠、安全的優(yōu)點也得到了公認，但同時仍存在一些問題，如取樣量少，會一定程度上影響檢出限；該技術(shù)一般使用乙腈或酸化乙腈提取，并與色譜技術(shù)聯(lián)用，但是酸化乙腈對儀器有一定損壞；對于復雜基質(zhì)，該技術(shù)本身還無法消除基質(zhì)效應的影響，需要增加校正過程，可能會增大試驗誤差。因此在后續(xù)研究中要進一步完善該方法，如尋找新型凈化劑、優(yōu)化提取試劑、開發(fā)消除基質(zhì)效應的校正方法等。