果蔬農(nóng)藥殘留快速檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究

□ 馮蕙 宋有星 孫巖 王玉濤 山東國(guó)投鴻基檢測(cè)技術(shù)股份有限公司

當(dāng)前，農(nóng)藥殘留快速檢測(cè)技術(shù)主要包括生化檢測(cè)法、光譜檢測(cè)法、質(zhì)譜檢測(cè)法等。其中，以熱解吸-電噴霧原位質(zhì)譜儀為代表的敞開(kāi)式大氣壓質(zhì)譜技術(shù)成為相關(guān)人員關(guān)注及研究的焦點(diǎn)。

食品安全關(guān)系到民生與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，是評(píng)價(jià)人們生活幸福度的重要指標(biāo)，而保障食品安全的首要前提就是行之有效的食品檢驗(yàn)。作為食品檢測(cè)的重要部分，農(nóng)藥殘留引起了人們的普遍關(guān)注。現(xiàn)如今，農(nóng)殘檢測(cè)技術(shù)主要包括實(shí)驗(yàn)室儀器檢測(cè)方法，如光譜法、色譜法、酶抑制法等，且常用的檢測(cè)流程多為提取-凈化-儀器檢測(cè)，但由于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的前處理方法時(shí)間較長(zhǎng)，幾乎花費(fèi)整個(gè)分析過(guò)程的60%，且技術(shù)要求高——需要專業(yè)檢測(cè)人員操作，因此難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)、大量樣品的檢測(cè)。

2019年，國(guó)家提高了對(duì)農(nóng)藥殘留的檢測(cè)要求，加大了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全執(zhí)法力度和監(jiān)督抽查力度。隨著檢測(cè)要求的增多，越來(lái)越多的檢測(cè)需求向傳統(tǒng)的檢測(cè)模式提出了巨大挑戰(zhàn)，即農(nóng)藥殘留檢測(cè)行業(yè)需要投入更多的專業(yè)檢測(cè)人員及儀器實(shí)驗(yàn)設(shè)備。面對(duì)如此嚴(yán)峻的形勢(shì)沖擊，快速篩查結(jié)合傳統(tǒng)分析流程的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

1 農(nóng)殘快速檢測(cè)技術(shù)分類

快速篩查結(jié)合傳統(tǒng)分析流程將檢測(cè)分為兩個(gè)階段：第一階段為快速篩查陽(yáng)性樣品，即利用某些快篩技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)果蔬農(nóng)殘的快速初篩或定性，該方法檢測(cè)速度快，可快速檢測(cè)大量樣品；第二階段為確認(rèn)分析——將篩查出的陽(yáng)性樣品利用傳統(tǒng)方法（如液相色譜法、氣相色譜法、液相-質(zhì)譜聯(lián)用法、氣相-質(zhì)譜聯(lián)用法等）進(jìn)行精準(zhǔn)定性、定量。

目前，國(guó)內(nèi)的農(nóng)藥殘留快速檢測(cè)技術(shù)種類繁多，究其原理，主要分為3類：生化測(cè)定法、光譜法、質(zhì)譜法。

1.1 生化測(cè)定法

生化測(cè)定法包含酶抑制率法、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法（ELISA）、化學(xué)速測(cè)法等。這些方法具有快速、靈敏、操作簡(jiǎn)便、成本低廉、對(duì)檢測(cè)人員技術(shù)水平要求低等特點(diǎn)，而基于此方法發(fā)布的GB/T 5009.199-2003和NY/T 448-2001國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)方法也促使該法成為對(duì)果蔬中有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速定性初篩檢測(cè)的主流技術(shù)之一。因此，生化測(cè)定法得到了廣泛應(yīng)用。基于此原理開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品有農(nóng)殘快速檢測(cè)儀與快速檢測(cè)卡，但是，這種檢測(cè)技術(shù)的檢出限較高、假陽(yáng)性率高、無(wú)法定量，而且檢測(cè)種類有限。

1.2 光譜法

光譜法在農(nóng)藥殘留快速檢測(cè)上的應(yīng)用主要有拉曼光譜法和近紅外光譜法，這兩種方法都具有無(wú)需樣品制備、易于在線分析等優(yōu)點(diǎn)。但是，拉曼光譜法在靈敏度、干擾因素、拉曼成像方式、數(shù)據(jù)庫(kù)等方面的技術(shù)缺陷限制了其發(fā)展進(jìn)程；近紅外光譜法則存在靈敏度低、數(shù)據(jù)模型擬合困難、儀器自身穩(wěn)定性差等缺陷，這也是未來(lái)研究中需攻克的難關(guān)。

1.3 質(zhì)譜法

液相色譜、氣相色譜、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)因其高選擇性、高分辨率和高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)今農(nóng)殘檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的常用技術(shù)。馬智玲等利用氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（GC-MS/MS）搭配QuEChERS方法建立了蔬菜水果中129種農(nóng)藥的快速檢測(cè)方法，結(jié)果表明，129種藥物在一定的含量范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r2均大于0.98；不同基質(zhì)在10μg/kg添加水平下大部分農(nóng)藥的平均回收率為66.2%～124.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為0.9%～24.4%；方法的定量限LOQ為 0.03～16.7μg/kg。

常規(guī)檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)在于其具有極佳的靈敏度、精確性及可定量檢測(cè)，但仍舊存在很多問(wèn)題，如樣品需要前處理、實(shí)時(shí)性差、對(duì)不同極性的目標(biāo)化合物存在色譜柱選擇性及基質(zhì)效應(yīng)、檢測(cè)成本高等。此外，目前的前處理方法普遍存在有機(jī)溶劑消耗量大、操作時(shí)間長(zhǎng)、過(guò)程繁瑣、凈化效果不理想等問(wèn)題。基于常規(guī)檢測(cè)的優(yōu)化研究大部分集中在前處理方面，多家儀器公司一直致力于農(nóng)殘快速篩查工作，但是其只是在優(yōu)化GC-MS或者LC-MS方法，無(wú)法擺脫前處理操作復(fù)雜的問(wèn)題。

隨著質(zhì)譜儀研究的發(fā)展，敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜技術(shù)（ambient mass spectrometry，AMS）的出現(xiàn)擺脫了上述問(wèn)題存在的限制。該技術(shù)是一種能在大氣壓環(huán)境下對(duì)樣品進(jìn)行解吸并離子化，從而獲得樣品表面信息的新型質(zhì)譜技術(shù)。這種質(zhì)譜技術(shù)既保留了質(zhì)譜方法檢測(cè)速度快、靈敏度高、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，又可實(shí)現(xiàn)無(wú)需前處理、無(wú)需色譜分離便可直接進(jìn)入質(zhì)譜儀，從而進(jìn)行快速且靈敏的分析檢測(cè)。

2 敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

2.1 敞開(kāi)式離子源的發(fā)展

敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜離子源方面，2004年Cooks課題組在電噴霧電離基礎(chǔ)上首次提出解吸電噴霧電離（DESI）技術(shù)。該技術(shù)為實(shí)現(xiàn)無(wú)需樣品預(yù)處理的現(xiàn)代質(zhì)譜分析方法開(kāi)辟了新的可能。2005年Cody等在大氣壓化學(xué)電離基礎(chǔ)上研制出實(shí)時(shí)直接檢測(cè)技術(shù)——DART，其可對(duì)多類化合物包括化學(xué)試劑、藥物、生物分子、有機(jī)化合物以及金屬有機(jī)化合物等進(jìn)行分析。

2005年謝建臺(tái)等研制出類似的電噴霧輔助激光解吸電離質(zhì)譜技術(shù)，通過(guò)電噴霧將激光解析與電離相結(jié)合用于固體待測(cè)樣品的快速分析，這種分離技術(shù)可以檢測(cè)的分子量范圍較廣并且可以檢測(cè)多種化合物。

2006年Chen H等首次提出電噴霧萃取離子化（EESI）技術(shù)，該技術(shù)主要用于液態(tài)和氣態(tài)樣品的分析。介質(zhì)阻擋放電離子化（DBDI）技術(shù)由張新榮等于2007年首次提出，如今，DBDI已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品安全、公共安全、藥物檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、化學(xué)反應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及質(zhì)譜成像等研究領(lǐng)域。

基于對(duì)以上敞開(kāi)式離子源的研究，山東國(guó)投鴻基檢測(cè)技術(shù)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“山東國(guó)投鴻基”)在2018年推出一種熱解吸-電噴霧離子源——通過(guò)刮取或粘附的方式進(jìn)行取樣，然后加熱使待測(cè)化合物解吸氣化，經(jīng)過(guò)電噴霧區(qū)域離子化后進(jìn)行質(zhì)譜分析。經(jīng)過(guò)特殊改裝的進(jìn)樣方式可以對(duì)固體表面或液體樣品進(jìn)行取樣，不受樣品形狀、尺寸以及大小的限制，且標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)可嚴(yán)格控制樣品進(jìn)樣量。該離子源的端口設(shè)計(jì)具有多樣性，可搭配國(guó)內(nèi)外主流質(zhì)譜儀，例如Bruker離子阱、Thermo Fisher離 子 阱、Agilent單四級(jí)桿及三重四極桿、AB Sciex三重四極桿等進(jìn)行安裝使用，其目前已在食品安全、藥物檢測(cè)等領(lǐng)域取得突破性成果。

2.2 敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜在農(nóng)殘檢測(cè)上的應(yīng)用

離子源方面的改進(jìn)促進(jìn)了敞開(kāi)式離子質(zhì)譜在農(nóng)殘快篩方面的應(yīng)用。

Juan F等報(bào)道了DESI在食品中農(nóng)業(yè)化學(xué)品檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用，其選取檸檬、蘋(píng)果等多種水果，通過(guò)添加或表面噴涂16種常檢農(nóng)藥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DESI-MS/MS直接進(jìn)樣標(biāo)準(zhǔn)品獲得的各農(nóng)藥最低檢出限LOD范圍為0.1～8.0μg/L；添加基質(zhì)后，經(jīng)QuEChERS提取后進(jìn)樣，西紅柿中各農(nóng)藥LOD范圍為1.0～90μg/kg，橘子中各農(nóng)藥 LOD范圍為 1.5～90μg/kg，這些數(shù)值均遠(yuǎn)低于歐盟等國(guó)規(guī)定的農(nóng)藥最低限量值（MRL）。結(jié)合其信噪比（S/N值），結(jié)果表明DESI-MS/MS可用于農(nóng)藥定性篩查。

潘燦平等報(bào)道了利用DART-MS進(jìn)行農(nóng)藥中甲拌磷、卡巴呋喃、滅線磷以及氟蟲(chóng)腈這4種毒性成分的快速檢測(cè)方法。結(jié)論表明，DARTMS技術(shù)能夠定性檢測(cè)商業(yè)農(nóng)藥配方中高危害性農(nóng)藥的存在，并且可以將該技術(shù)應(yīng)用于市場(chǎng)的日常監(jiān)測(cè)。

Yolanda Pico等對(duì)DART結(jié)合離子阱質(zhì)譜儀對(duì)水果表面的外源性化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行研究。結(jié)果表明，使用DART方法直接檢測(cè)表面物質(zhì)、分析溶劑提取后再經(jīng)DART檢測(cè)，以及通過(guò)UPLC-MS檢測(cè)的結(jié)果具有高度一致性。該系統(tǒng)檢測(cè)出抑霉唑的最低量為1ng（約為300μg/kg），遠(yuǎn)低于水果中的最大殘留限量。

Edison SE等用棉簽擦拭蘋(píng)果、橘子的表面，然后使用DART-高分辨率質(zhì)譜儀檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DART-MS和LC-MS的檢測(cè)結(jié)果在定性方面十分相似。在2mg/kg的檢測(cè)水平上，132種農(nóng)藥混合液在以蘋(píng)果為基質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中，可檢測(cè)到86%的農(nóng)藥種類，即114種。以蘋(píng)果、獼猴桃、桃子和西紅柿為基質(zhì)，選取具有代表性的240種農(nóng)藥進(jìn)行測(cè)試，每種農(nóng)藥的濃度為10mg/kg。蘋(píng)果上噴涂的140種農(nóng)藥中，79%～81%能被檢測(cè)到；奇異果上噴涂的60種農(nóng)藥中，82%的農(nóng)藥可被檢測(cè)到；桃子上噴涂的132種農(nóng)藥中，92%能被檢測(cè)到。

Cajka Tomas等利用DART結(jié)合質(zhì)譜技術(shù)（高分辨率/精確質(zhì)量飛行時(shí)間質(zhì)譜TOFMS、高分辨率/精確質(zhì)量Orbitrap MS)和 DESI結(jié)合串聯(lián)時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)MS2檢測(cè)了水果中的殺菌劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用DART及DESI技術(shù)可在幾分鐘內(nèi)檢測(cè)10個(gè)樣品，且就福美雙而言，DART-TOFMS和DESI-MS2檢測(cè)的線性最低限為1mg/kg，DARTOrbitrap MS的線性檢測(cè)最低限為0.1mg/kg。

山東國(guó)投鴻基的熱解吸-電噴霧離子源搭載安捷倫最新的三重四極桿質(zhì)譜儀Ultivo對(duì)農(nóng)殘進(jìn)行檢測(cè)，已完成298種代表性農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品的方法驗(yàn)證，幾乎涵蓋國(guó)家例行監(jiān)測(cè)及山東省重點(diǎn)抽檢計(jì)劃項(xiàng)目名單。通過(guò)表面刮取的檢測(cè)方式，該技術(shù)已完成茄果類、葉菜類、仁果類、核果類、豆類、瓜類等大類樣品中大部分果蔬的定性及半定量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)。其定性結(jié)果與國(guó)標(biāo)檢測(cè)LCMS/MS或GC-MS/MS高度吻合，最低檢出限低于GB 2763-2016中規(guī)定的農(nóng)藥最低限量值，穩(wěn)定性滿足國(guó)家農(nóng)藥殘留檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法的要求（RSD≤20%）。以上結(jié)果通過(guò)山東壽光果蔬物流園試點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)積累及標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證。

此外，山東國(guó)投鴻基根據(jù)熱解吸-電噴霧離子源可以直接進(jìn)樣檢測(cè)、不受樣品限制的特點(diǎn)，以及質(zhì)譜儀穩(wěn)定性及小型化的功能，定制改裝了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)車(chē)——將實(shí)驗(yàn)室搬到車(chē)上，以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地現(xiàn)場(chǎng)取樣，20秒完成一次進(jìn)樣及質(zhì)譜結(jié)果呈現(xiàn)。同時(shí)，結(jié)合正在測(cè)試優(yōu)化的自動(dòng)判讀軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳并一鍵打印檢測(cè)結(jié)果，以保證檢測(cè)全流程公開(kāi)、公正。

3 總結(jié)與展望

隨著國(guó)家對(duì)食品安全重視程度的不斷提升，快速檢測(cè)技術(shù)在果蔬農(nóng)藥殘留檢測(cè)中發(fā)揮的作用將越來(lái)越大，快速檢測(cè)技術(shù)方法與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法將在控制果蔬農(nóng)殘安全方面發(fā)揮各自不可替代的作用。田間地頭、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、超市商場(chǎng)等作為農(nóng)殘的源頭，需要質(zhì)檢、環(huán)保、食藥監(jiān)等檢測(cè)部門(mén)應(yīng)用農(nóng)殘快檢技術(shù)阻止其中的不合格產(chǎn)品流入市場(chǎng)，切實(shí)保障食品安全。

AMS作為新型快速篩查技術(shù)，已被應(yīng)用在食品安全檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、藥物、毒品等領(lǐng)域，并將在農(nóng)藥殘留分析等需要快速和原位分析的領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。結(jié)合熱解吸-電噴霧離子源已實(shí)現(xiàn)的車(chē)載質(zhì)譜移動(dòng)平臺(tái)，未來(lái)借助大數(shù)據(jù)平臺(tái)的搭建，就可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)建以農(nóng)殘風(fēng)險(xiǎn)因子為代表的所有有害化合物風(fēng)險(xiǎn)因子在線實(shí)時(shí)防控系統(tǒng)。盡管敞開(kāi)式質(zhì)譜法在靈敏度及重現(xiàn)性方面還亟待改善，但其優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用前景不可忽略。