QuEChERS技術(shù)在食品安全中的應(yīng)用進展

程曉宏，楊清華，楊娟，謝超，顧俊，楊俊

1. 南通市疾病預(yù)防控制中心（南通 226007）；2. 南通市食品藥品監(jiān)督檢驗中心（南通 226006）

QuEChERS技術(shù)是在固相萃?。⊿PE）和基質(zhì)固相分散（MSPD）基礎(chǔ)上改進提出的，是將固相萃取吸附劑分散到樣品的萃取液中，吸附干擾物，保留目標(biāo)物，凈化液可用于分析檢測。2003年，Anastassiades等[1]提出QuEChERS（quick，easy，cheap，effective，rugged and safe）樣品前處理技術(shù)，最初旨在針對果蔬等農(nóng)產(chǎn)品快速、低花費地進行多種農(nóng)藥殘留分析的前處理方法。該方法主要包括2個關(guān)鍵步驟：一是提取，向樣品中添加（酸化）乙腈提取待測目標(biāo)組分，并加入鹽來減少待測目標(biāo)組分在水中的殘留；二是凈化，采用分散固相萃取的原理，利用吸附劑除去待測目標(biāo)組分中的干擾物質(zhì)。對形成的標(biāo)準(zhǔn)方法改進后，分為兩大體系即加入醋酸鹽緩沖體系的美國分析化學(xué)家協(xié)會（AOAC）標(biāo)準(zhǔn)AOAC Official Method 2007.01[2]及采用檸檬酸鹽緩沖體系的歐盟（EN）標(biāo)準(zhǔn)European Standard EN 15662[3]。

QuEChERS技術(shù)最初只是針對農(nóng)藥殘留的檢測，改良后的QuEChERS技術(shù)檢測范圍得到大幅增加[4-9]。QuEChERS技術(shù)是開放的技術(shù)[10]，可根據(jù)樣品特性調(diào)整提取劑的種類和質(zhì)量，可應(yīng)用于多種復(fù)雜體系的多殘留分析，可直接將此方法與GC-MS和LC-MS等聯(lián)用檢測。從1991—2010年20年間的國際雜志SCI論文發(fā)現(xiàn)，SPE技術(shù)的論文總量一直處于領(lǐng)先地位。新興的QuEChERS技術(shù)以其操作步驟簡便、耗時短、消耗化學(xué)試劑少等特點成為近20年發(fā)展最為迅速的前處理技術(shù)[11]。

對近10年QuEChERS在食品安全領(lǐng)域中農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、真菌毒素、非法添加物等領(lǐng)域的應(yīng)用進行綜述，為復(fù)雜樣品的檢測應(yīng)用提供思路參考。

1 農(nóng)藥殘留

我國學(xué)者從最開始的提取溶劑選擇、緩沖液的改良、吸附劑的用量與選擇等因素進行廣泛研究[12-14]。劉玉波等[15]和張芬等[16]采用QuEChERS樣品處理方法與常規(guī)的GC-ECD相結(jié)合，分別檢測蘋果中甲氰菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯4種擬除蟲菊酯農(nóng)藥，以及茶葉中噻蟲嗪、蟲螨腈、高效氯氟氰菊酯3種農(nóng)藥殘留的分析方法，所建立的方法簡便、快速，能夠滿足實際樣品中農(nóng)藥殘留檢測需求。張秀堯等[17]用0.1%乙酸的乙腈快速提取、無水醋酸鈉和無水硫酸鎂鹽析后，經(jīng)N-丙基乙二胺（PSA）填料分散性固相萃取凈化，提取液用等量的乙酸乙酯稀釋，氣相色譜火焰光度法檢測，基體標(biāo)準(zhǔn)定量，建立快速測定水果蔬菜中常見的39種有機磷農(nóng)藥殘留的氣相色譜火焰光度檢測方法。

隨著LC-MS、GC-MS等大型儀器的普及，QuEChERS與大型質(zhì)譜儀器的結(jié)合應(yīng)用越來越多，并形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[18]和國家標(biāo)準(zhǔn)[19]。孫潔等[20]建立食物中毒樣品中100種農(nóng)藥殘留的超高效液相色譜-三重四極桿/線性離子阱串聯(lián)質(zhì)譜的測定方法，適用于突發(fā)食物中毒事件中對農(nóng)藥殘留的篩查和檢測。樣品經(jīng)改進的QuEChERS方法提取和凈化，0.1%甲酸水和乙腈為流動相梯度洗脫，采用多反應(yīng)監(jiān)測-信息相關(guān)采集-增強產(chǎn)物離子掃描結(jié)合譜庫檢索進行分析，同時評估不同基質(zhì)的基質(zhì)效應(yīng)及不同吸附劑的凈化效果。李蓉等[21]報道127種農(nóng)藥殘留的高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析方法。前處理采用QuEChERS方法，樣品用含有1%乙酸的乙腈振蕩提取，經(jīng)PSA、石墨化炭黑（GCB）和無水硫酸鎂混合型固相分散凈化。127種農(nóng)藥在0.50～40.0 μg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均在0.99以上。賈瑋等[22]采用改進的QuEChERS前處理方法，樣品經(jīng)乙腈提取，氯化鈉和無水硫酸鎂鹽析后，經(jīng)PSA、石墨化炭黑和無水硫酸鎂混合型固相分散凈化，建立前處理簡單、分析時間短、靈敏、可靠的茶葉中290種農(nóng)藥的多殘留分析方法。

孟志娟等[23]建立快速濾過型凈化法結(jié)合氣相色譜-四極桿-飛行時間質(zhì)譜同時篩查蔬菜和水果中234種農(nóng)藥殘留的方法。樣品經(jīng)過乙腈提取，提取液用m-PFC柱凈化后，經(jīng)氣相色譜-四極桿-飛行時間質(zhì)譜儀測定，采用高分辨質(zhì)譜進行果蔬農(nóng)藥高通量篩查，具有較高的檢測效率。蘭嵐等[24]建立同時測定葡萄中388種農(nóng)藥殘留量的方法。樣品經(jīng)1%冰醋酸乙腈振蕩提取后，加入無水醋酸鈉、無水硫酸鎂，提取液經(jīng)300 mg硅膠、300 mg C18、600 mg PSA和900 mg無水硫酸鎂分散固相萃取吸附劑凈化，采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測定。388種農(nóng)藥在0.005～0.4 mg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，方法檢出限均為0.005 mg/kg。

趙志遠等[25]報道蘋果、番茄和甘藍中281種農(nóng)藥殘留的QuEChERS結(jié)合液相色譜-四極桿/飛行時間質(zhì)譜（LC-Q-TOF/MS）快速篩查方法。采用1%醋酸乙腈提取樣品，經(jīng)PSA凈化，LC-Q-TOF/MS測定。采用精確質(zhì)量數(shù)據(jù)庫和譜圖庫檢索的方式，實現(xiàn)不用農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品對照而完成對果蔬中農(nóng)藥殘留的快速篩查，提高定性鑒別的準(zhǔn)確性；應(yīng)用于30個市售果蔬樣品的篩查，共檢出13種農(nóng)藥殘留，有較強的實用價值。彭興等[26]用農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)溶液建立包含農(nóng)藥的名稱、分子式、保留時間、離子對和精確質(zhì)量數(shù)等信息的農(nóng)藥化合物列表，并比較標(biāo)準(zhǔn)樣品和基質(zhì)添加樣品情況，從而建立無需標(biāo)準(zhǔn)品定性篩查水果蔬菜中210種農(nóng)藥的LC-TOF/MS方法，能夠滿足日常檢測的需要。

龐國芳等[27]運用QuEChERS處理綠茶和烏龍茶，選擇16個有茶葉農(nóng)藥殘留檢測資質(zhì)的實驗室參與AOAC方法評價。AOAC方法評價結(jié)果表明，采用的農(nóng)藥殘留的QuEChERS方法，在技術(shù)指標(biāo)上滿足AOAC或EU標(biāo)準(zhǔn)，提高檢測效率，完全適用于茶葉中653種農(nóng)藥殘留的定性和定量分析。Pang等[28]仍將QuEChERS作為樣品前處理技術(shù)，運用LC-Q-TOF/MS和GC-QTOF/MS兩大手段，開發(fā)1次樣品制備、2種高分辨質(zhì)譜聯(lián)用同時檢測733種農(nóng)藥化學(xué)污染物殘留的精確質(zhì)譜數(shù)數(shù)據(jù)庫。以8種代表性水果蔬菜為研究對象，考察聯(lián)用技術(shù)篩查農(nóng)藥范圍、回收率、靈敏度和重現(xiàn)性等性能指標(biāo)，結(jié)果表明聯(lián)用技術(shù)較單一技術(shù)有明顯優(yōu)勢，能滿足78%的農(nóng)藥的一律標(biāo)準(zhǔn)，回收率和SRSD符合要求的數(shù)量較多。運用2種聯(lián)用技術(shù)對2012—2017年中國31個?。ㄊ?、自治區(qū)）和14個果蔬產(chǎn)區(qū)1 384個采樣點18類134種果蔬38 138例樣品進行農(nóng)藥偵測篩查，共檢出農(nóng)藥533種，檢出頻次115 891頻次，初步查清中國市售果蔬農(nóng)藥殘留的農(nóng)藥污染規(guī)律性特征。

2 獸藥殘留

由于獸藥殘留目標(biāo)化合物種類多、性質(zhì)差別大，獸藥多為難揮發(fā)化合物，采用氣相或氣質(zhì)方法需要衍生化，步驟復(fù)雜、操作難度高。部分獸藥殘留穩(wěn)定性差，往往以藥物的標(biāo)志殘留物存在。部分獸藥殘留在動物組織中以結(jié)合態(tài)存在，樣品前處理需要水解。由于部分獸藥殘留多為低質(zhì)量濃度（μg/L）、獸藥分子量小、極性強，質(zhì)譜檢測的靈敏度差，QuEChERS在獸藥檢測方面較農(nóng)藥殘留少，多靶分子高通量檢測相對較少。

董靜等[29]將改良后的農(nóng)藥多殘留檢測QuEChERS樣品處理技術(shù)成功應(yīng)用于獸藥殘留的檢測，以乙腈提取，混合型分散固相萃取凈化，對動物組織中的克球酚、地克珠利和磺胺類藥物殘留量進行同時分析，結(jié)果滿意。郭偉等[30]采用改良的QuEChERS技術(shù)提取和凈化，建立了測定牛乳中24種磺胺類藥物多殘留的超高效液相色譜-電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜定性和定量分析方法。24種藥物在5～100 μg/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.99，檢出限為0.21～1.62 μg/kg。

卜明楠等[31]采用5%醋酸乙腈均質(zhì)提取離心后，上清液依次用C18凈化、乙腈沉淀蛋白、氮吹濃縮，0.1%甲酸-乙腈（4∶1，體積比）定容，建立蝦肉中72種獸藥殘留的QuEChERS結(jié)合液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜測定的分析方法，并將該方法成功應(yīng)用于市售的蝦類樣品獸藥殘留篩查，青蝦仁樣品中檢出磺胺嘧啶和磺胺甲唑，檢出量分別為4.0 μg/kg和2.2 μg/kg，均低于各國規(guī)定的限量要求。李娜等[32]采用McIIvaine緩沖液-乙腈提取，提取液酸化、鹽析后取乙腈相，用十八烷基硅烷和氨基吸附劑分散固相萃取凈化，建立4類29種禁限用獸藥殘留的超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測方法。黃澤瑋等[33]采用5%甲酸乙腈進行提取，經(jīng)QuEChERS EMR-Lipid凈化，采用三重四極桿在正離子動態(tài)多反應(yīng)監(jiān)測模式下進行檢測，通過保留時間及離子對豐度比進行快速定性，并采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線定量，從而建立豬肉中55種獸藥殘留的快速篩查和確證方法。

李燕等[34]報道樣品經(jīng)水解、衍生后，乙酸乙酯提取，QuEChERS提取和凈化，氮氣吹干后，用20%甲醇水溶液復(fù)溶，將改進的QuEChERS技術(shù)與高效液相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜結(jié)合，建立淡水魚中硝基呋喃代謝物殘留量的檢測方法。程江闖等[35]先將樣品酶解后，再用甲酸乙腈溶液進行提取，EMR-Lipid增強型脂質(zhì)去除劑凈化除脂，與甲酸水溶液復(fù)溶后過濾，建立在10 min內(nèi)完成分離分析36種瘦肉精的液質(zhì)方法。該方法檢出限為0.5 μg/kg，適用于牛羊肉中多組分瘦肉精殘留量的測定。

3 真菌毒素

真菌毒素是真菌在生長過程中產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物，谷物和豆類及其制品是受真菌毒素污染最嚴(yán)重的食品原料。常見的真菌毒素有黃曲霉毒素、伏馬菌素、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素A等。與農(nóng)藥殘留相比，QuEChERS法在真菌毒素檢測中的應(yīng)用相對較少，多種真菌毒素聯(lián)合檢測的應(yīng)用更少。

梁劍鋒等[36]用酸化（1%甲酸）乙腈渦旋提取，300 mg MgSO4、100 mg C18、50 mg PSA、10 mg多壁碳納米管凈化，離心取上清液過濾膜后，液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測，適用于土榨花生油等復(fù)雜基質(zhì)、高風(fēng)險樣品中黃曲霉毒素B1項目日常檢測。孟繁磊等[37]用酸化的乙腈提取，MgSO4、PSA、C18、石墨化碳黑和中性氧化鋁分散固相萃取凈化后，在線EPI譜庫定性分析，外標(biāo)法定量。在10～500 μg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，2種伏馬毒素的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999，與免疫親和柱法相比，改良的QuEChERS方法檢測效率更高，成本更低。謝瑜杰等[38]報道牛奶中6種玉米赤霉烯酮類毒素QuEChERS-HPLC-MS/MS方法，該方法具有簡單、快速、靈敏度高、降低基質(zhì)干擾等優(yōu)勢。用1%乙酸-乙腈提取，乙腈飽和正己烷除脂，C18、N-丙基乙二胺和無水硫酸鎂凈化，電噴霧離子源負(fù)離子模式掃描，多反應(yīng)監(jiān)測測定，基質(zhì)匹配外標(biāo)法定量分析牛奶中6種玉米赤霉烯酮類毒素。

胡文彥等[39]報道嬰幼兒谷基輔助食品中黃曲霉毒素B1、B2、G1、G2、赭曲霉毒素A、玉米赤霉烯酮、T-2毒素、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、伏馬毒素B1共9種真菌毒素的快速測定方法。該方法用改良的QuEChERS方法提取，無需再凈化，直接用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀進行測定，基質(zhì)外標(biāo)法定量。在較寬的線性范圍內(nèi)，9種毒素的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.98，檢出限為0.1～15.8 μg/kg，應(yīng)用于市售的41批次嬰幼兒谷基輔助食品中9種真菌毒素的篩查，數(shù)批產(chǎn)品檢出不同含量的毒素。

王麗娟等[40]建立QuEChERS結(jié)合高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀同時測定糧谷中16種真菌毒素殘留量的方法，樣品經(jīng)乙腈-水-乙酸（84∶15∶1，V/V）溶液超聲提取，提取液采用C18、MgSO4凈化，凈化液過濾膜后，采用電噴霧正負(fù)離子（ESI+、ESI-）模式同時電離，多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）模式檢測，外標(biāo)法定量。16種真菌毒素在相應(yīng)的濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，方法定量限為0.3～3.5 μg/kg，滿足糧谷中16種真菌毒素殘留的定性和定量分析。

4 非法添加物

尹華等[41]報道火鍋料樣品通過QuEChERS法處理后，上清液比較純凈，無明顯的基質(zhì)干擾，高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測靈敏度和回收率高，建立QuEChERS-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定火鍋調(diào)料中的嗎啡、可待因、罌粟堿、蒂巴因、那可丁5種生物堿含量的方法。趙浩軍等[42]建立靈敏度高，準(zhǔn)確度和重復(fù)性好，可適用于豆芽中違法添加6-芐基腺嘌呤和4-氯苯氧乙酸的檢測的QuEChERS-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法分析方法。以乙腈為提取溶劑，氯化鈉鹽析分層，C18填料萃取凈化，采用電噴霧負(fù)離子掃描模式，多反應(yīng)監(jiān)測，外標(biāo)法定量。陳林等[43]將一種新型吸附劑EMR-Lipid應(yīng)用到QuEChERS方法中，結(jié)合液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法建立辣椒制品中14種非法添加工業(yè)染料同時快速分析方法，顯著提高方法的檢測效率。

曾廣豐等[44]利用QuEChERS/HPLC-Q-TOF/MS建立涼茶中非法添加物的非靶向篩查方法。通過添加8種化合物作為質(zhì)控化合物，優(yōu)化QuEChERS方法對涼茶樣品的前處理條件。采用軟件對數(shù)據(jù)進行處理，無需對照標(biāo)準(zhǔn)品，通過對目標(biāo)化合物母離子的精確質(zhì)量數(shù)、同位素比例等信息進行比對，并結(jié)合二級碎片譜圖與結(jié)構(gòu)匹配技術(shù)即可同時篩查和確認(rèn)涼茶中的多種非法添加物殘留。

胡勝杰等[45]以5種典型保健食品基質(zhì)（口服液、片劑、膏劑、丸劑、膠囊）為研究對象，采用QuEChERS方法與LC-MS/MS技術(shù)，通過優(yōu)化前處理步驟，同時對質(zhì)譜條件、提取溶劑、凈化劑組合等進行考察與優(yōu)化，并對基質(zhì)效應(yīng)進行評價。建立同時檢測保健食品中50種減肥、安眠、降血糖、降血壓、降血脂、消炎鎮(zhèn)痛、抗疲勞類非食用添加藥物的快速分析方法。該方法前處理簡便、重現(xiàn)性好、適用性強，為打擊保健品行業(yè)的非法添加行為、填補檢測技術(shù)空白及保健食品突破國際貿(mào)易壁壘提供可靠的技術(shù)儲備。

5 其他

盛華棟等[46]報道果蔬中高氯酸鹽、氯酸鹽和溴酸鹽的UPLC-MS/MS分析方法。通過優(yōu)化QuEChERS前處理方法，采用GCB和C18固相吸附劑凈化基質(zhì)，基質(zhì)匹配的標(biāo)樣進行定量測定，同時應(yīng)用于實際樣品檢測。該方法快速便捷、靈敏可靠、回收率穩(wěn)定，適用于果蔬中高氯酸鹽、氯酸鹽和溴酸鹽的殘留分析。楊姝麗等[47]通過QuEChERS方法結(jié)合液相色譜-高分辨質(zhì)譜法，能夠有效凈化貝類樣品基質(zhì)中的各種雜質(zhì)，快速測定貝類中6種親脂性貝類毒素。方法快速簡單、靈敏度高，回收率、精密度均能滿足貝類中親脂性貝類毒素的限量要求。孫曉杰等[48]采用正己烷-丙酮提取，采用改進的QuEChERS技術(shù)、EMR-Lipid凈化粉及濃H2SO4氧化凈化，實現(xiàn)貝類樣品中低溴代及高溴代聯(lián)苯醚的同時快速定性和定量分析。李雨琦等[49]以0.5%甲酸-乙腈溶液作為提取溶液，采用PSA和C18作為吸附材料，通過優(yōu)化樣品與溶劑的比例，對海水魚樣品中9有機磷阻燃劑進行快速提取與凈化，結(jié)合GC-MS/MS，建立海水魚體中9種有機磷阻燃劑的檢測方法。

易守福等[50]用乙酸乙酯對樣品進行超聲提取，提取液經(jīng)含無水MgSO4、N-丙基乙二胺和C18填料的QuEChERS試劑盒凈化后，可直接進行GC-MS測定，建立同時檢測食品包裝材料中20種光引發(fā)劑含量的GC-MS方法。高夢婕等[51]采用1%乙酸乙腈溶液提取，QuEChERS方法凈化，建立QuEChERS法結(jié)合高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析保健食品中12 種雙酚類化合物的方法，并應(yīng)用于實際樣品的定性分析和定量檢測。

6 結(jié)語與展望

隨著GC-MS/MS、LC-MS/MS、GC-Q-TOF/MS和LC-Q-TOF/MS等大型分析設(shè)備迅速發(fā)展，食品等復(fù)雜體系的分離分析更多地依賴樣品的前處理技術(shù)的發(fā)展。QuEChERS技術(shù)已取得一系列發(fā)展：分析目標(biāo)對象從最初的果蔬的農(nóng)藥殘留，到之后的動物源食品的獸藥殘留、真菌毒素污染物、非法添加物，甚至其他復(fù)雜的食品體系；分析測試的參數(shù)數(shù)量從個別，到之后數(shù)個，甚至后來的數(shù)百個參數(shù)的同時檢測；分析從最初的常規(guī)GC、LC設(shè)備，到之后的GC-MS/MS、LCMS/MS大型設(shè)備，甚至后來的GC-Q-TOF/MS和LC-QTOF/MS等高端設(shè)備；分析從最初的用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進行靶向的定量分析，到現(xiàn)在的無需標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的非靶向定性篩查和定量分析。QuEChERS方法是靈活的技術(shù)體系，可根據(jù)分析對象基質(zhì)成分、理化性質(zhì)等方面考慮，從提取溶劑、緩沖液、吸附劑等因素不斷改進。通過簡單、快速、廉價、靈活的QuEChERS技術(shù)不斷優(yōu)化和改進從而應(yīng)對更有挑戰(zhàn)的樣品體系，新的改良QuEChERS技術(shù)在食品安全、環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)藥等方面有望擁有更加廣闊的應(yīng)用前景。