標題液相色譜技術及液質聯用技術在食品及農產品殘留檢測中的應用

作者:安蓉摘要：討論液相色譜相關技術及其在殘留分析中的應用。先容了用于樣品前處理的固相提取技術（SPE）、液相色譜技術（HPLC）、液質聯用技術（LC／MS）的特點，及其在食品及農產品中獸藥、農藥及毒素類有毒有害物質殘留分析中的應用。
　　
　　1前言
　　
　　殘留監測作為食品安全的重要課題，需要使用多種樣品前處理手段與分析檢測手段。高效液相色譜和液質聯用技術的不斷發展，使之越來越廣泛地應用于不同類型獸藥、農藥及毒素類有毒有害物質的檢測分析之中。與其他液相色譜應用不同的是：食品及農產品之殘留分析對靈敏度、重現性與選擇性的要求非常高，經常需要在復雜的基質中檢測ppb級甚至更低濃度水平的痕量殘留物質。若想達到上述目標，不僅可能需要良好的樣品前處理手段來凈化復雜的食品及農產品本底，濃縮目標組分，而且需要選擇高性能、高靈敏度的HPLC或LC／MS系統進行檢測分析。
　　
　　本文將從樣品前處理的固相提取技術、HPLC及LC／MS技術角度討論在食品、飼料及農產品中農藥、獸藥殘留、生物毒素及其他有毒有害殘留物質的分析。
　　
　　2用于樣品前處理的固相提取技術
　　
　　高效提取與凈化食品及農產品樣品，改善檢測選擇性與靈敏度無論使用LC，GC，LC／MS及從等儀器方法，皆須對樣品進行前處理。在眾多方法中，固相提取技術是近年來發展最快，應用范圍越來越廣泛的技術之一。固相提取技術（SPE）是基于液相色譜技術原理、采用固體色譜填料凈化樣品本底或提取溶液中目標組分的樣品前處理技術。與液液萃取技術相比，SPE技術操縱簡便、提取效率高、溶劑消耗低、輕易自動化，更輕易獲得高回收率的結果。
　　
　　1978年，Waters首次將SPE技術推向商品化。并注冊了名為sep-Pak的固相提取產品商標，此后，Sep-Pak固相提取技術得到了非常廣泛的應用。
　　
　　SPE技術固相提取填料有反相、正相、離子交換等多種類型，有Cl8，C8，C2，-NH2，-Diol，-CN，Silica，Flofisil，氧化鋁，聚合物基質，陰／陽離子交換及DNPH等多種吸附劑。1996年，又推出新型通用性填料OasisHLB和具有高選擇性的雙重機理填料（如OasisMCX／MAX-同時具有離子交換和反相雙重機理），可用于酸性、堿性和中性有機化合物的同時提取，以及酸性或堿性化合物的高選擇性分別提取。新型Oasis填料的推出，又進一步拓展了SPE技術的應用領域，建立了SPE技術回收率、重現性及通用性等性能的新標準。
　　
　　在食品和農產品及飼料殘留檢測中，多次采用SPE實現樣品凈化及目標組分富集的目的。肉中抗生素類藥物（如四環素類、氯霉素等）、磺胺藥物、喹諾酮類藥物、激素類（如己烯雌酚）、克倫特羅、呋喃唑酮、呋喃西林等獸藥；氨基甲酸酯、有機磷等農藥；黃曲霉素、棒曲霉素等毒素均可采用SPE手段進行提取多殘留分析亦有使用基質固相分散提�。∕atrkSolidPhaseDispersionExtraction）技術與凝膠滲透色譜方法（GPc）進行樣品前處理。
　　
　　3液相色譜技術：殘留檢測的重要工具HPLC可用于難揮發、極性較強物質的分析。據估計，GC方法僅能解決20％左右有機物分析，而80％左右的有機物可用HPLC方法進行分析。獸藥的特點使之通常比較適合HPLC分析；農藥殘留分析中亦有不少采用了HPLC方法。與其它常規HPLC應用不同的是：殘留分析需要高靈敏度與重現性。高靈敏度方可達到對復雜基質中痕量目標組分的良好檢測結果；而高重現性是獲得高置信水平判定的基本保證。為達到上述目的，需要對HPLC系統進行優化。
　　
　　3．1商靈敏度：殘留分析的必要條件色譜結果的靈敏度通�？啃盘柵c噪音的比值（即信噪比）來衡量。因此，無論進步檢測信號的響應值，或降低噪音皆可達到進步靈敏度的目的。對于HPLC系統而言，信號強度的進步主要得益于檢測器的性能。
　　
　　大多數物質的紫外吸收特性使紫外檢測器成為多殘留分析最常用的通用型HPLC檢測器，多用于快速篩選多種獸藥或農藥殘留的檢測手段。如磺胺藥物殘留、四環素殘留、呋喃唑酮、氯霉素、四環素等。具有專利梯形狹縫池設計的雙通道紫外檢測器充分吸收氘燈的能量，可獲得高靈敏度的檢測結果。
　　
　　具有高靈敏度與選擇性的熒光檢測器可作為殘留分析的有效工具。第一個用于多殘留分析的氨基甲酸酯AOAC方法即使用了柱后衍生定光檢測的分析方法。最新研制多波長熒光檢測器，獨特的軸向照明活動池設計，最大程度地降低了光散射，有效加長了池長；檢測器所采用的新型氤燈亦可發射出更高的光能，上述優化設計可為低濃度樣品提供無可相比的高靈敏度熒光檢測。
　　
　　由于多數化合物無自然熒光響應，很多使用熒光檢測器的方法需要采用柱后衍生方法使目標組分產生或進步熒光響應特性，達到高靈敏度檢測之目的。采用一種為氨基甲酸酯分析特別優化的HPLC系統，可以同時分析11種氨基甲酸酯及其代謝產物。該系統不僅可以用于高靈敏度檢測氨基甲酸酯殘農藥殘留，而且可以用于多種需要柱后衍生-熒光檢測或無須衍生自然熒光物質的殘留分析中。Woell等人用此系統之柱后衍生．熒光檢測方法成功地分析了一些蔬菜、水果、谷物及水中草甘膦及其代謝產物殘留。
　　
　　谷物、花生及其他基質中黃曲霉素的痕量分析亦可采用上述系統進行分析。檢測器優化的系統可以輕松達到ppt級的檢測水平。
　　
　　3．2多殘留分析與化合物確認：充分發揮光電二極管矩陣檢測器的光譜功能光電二極管矩陣檢測器（PDA）作為紫外檢測器之一，不僅可以得到色譜信息，而且可以得到化合物的實時光譜信息。PDA檢測器的光譜功能，使之非常適合于多殘留分析與化合物確認。新型PDA檢測器可以在1．2nm高分辨率下獲得高靈敏度檢測，獲得高質量的光譜信息。上述特點不僅使之可用于高靈敏度檢測，而且可以用于化合物的光譜確認。此外，亦可收集多通道2D色譜圖，對于優化多種不同殘留物質檢測波長提供了極大的方便。
　　
　　日本、臺灣及美國均有研究職員使用PDA檢測器進行多殘留分析或化合物確認。利用PDA檢測器不僅獲得了各個被測物質的紫外光譜，可用此光譜進行光譜比較以確認目標組分，排除假陽性結果，而且優化了不同殘留物質的紫外檢測波長。所檢測的殘留物質包括在動物組織、肉、水產品、蛋等食品或農產品基質中磺胺藥物、喹諾酮類、硝基呋喃類、尼卡巴嗪、氯羥吡啶（clopido1）、喹乙醇等。
　　
　　3．3HPLC重現性：殘留分析的可靠保證殘留分析的重現性要求I-IPLC系統具有長期穩定的性能。創新設計的HPLC系統具有最高流速精度，可獲得最佳的保存時間與峰面積結果重現性。精確與正確的溶劑混合與整體優化，最大程度地降低了HPLC過程的可變性，能夠區分樣品之間的細微差別。
　　
　　3．4HPLC在殘留檢測中的應用
　　
　　●獸藥殘留
　　
　　動物源食品中硝基呋喃類殘留（呋喃唑酮、呋喃西林、呋喃妥因、呋馬唑酮）、磺胺類藥物殘留（磺胺對甲氧嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺喹嚼啉）、喹諾酮類（嚼喹酸、萘啶酸）氯羥吡啶、莫能菌素和鹽霉素、乙氧酰胺苯甲酯、氯霉素、伊維菌素、克倫特羅、尼卡巴嗪、土霉素、四環素、金霉素（國標GB／T14931．1）、阿莫西林、盤尼西林及喹乙醇等。
　　
　　●農藥殘留
　　
　　氨基甲酸酯農藥、有機磷農藥、百草枯、殺草快、草甘膦及氨基膦酸、苯并瞇唑類殺菌劑、利谷�。�1inuron）、滅草隆mosuron）及敵草�。╠iuron）、三嗪類農藥；快速篩選110種農藥.
　　
　　苯并瞇唑類殺菌劑殘留的多殘留分析亦可采用HPLC方法。有人用UV及熒光檢測方法分析了葡萄、豆類、萵苣、草莓和西紅柿中的殺菌劑，包括thiabendazole（噻苯達唑），carbenclm~im，benomyl（苯菌靈，），thiophanate-methyl。這些化合物Uv最大吸收在250～305rim，其中thiabendazole（噻苯達唑），carbendaz．im，benomyl（苯菌靈，）具有自然熒光，可用熒光檢測來分析。
　　
　　多數有機磷多殘留分析方法可采用Gc為分析手段，但Bmyan等人使用Uv檢測技術分析了稻米中的多種農藥殘留：包括carbaryl（西維因），fenitrothion。pirimiphos-methyl，chlorphfifos-methly，methacrifosetrimfos這些有機磷農藥可以使用Sep-PakFlorisil小柱來提取凈化�？焖俸Y選農藥殘留的方法亦采用HPLC方法檢測。
　　
　　飼料中農藥分析亦可采用HPLC法。Alan和Bushway使用Waters儀器開發了餌料中快速分析多種農藥（rotenone魚藤酮，warfarin殺鼠靈，carbaryl西維因，strychnine士的寧或番木鱉堿）的方法。飼料中的其他農藥亦可采用HPLC方法，如Thiamphenicol甲砜霉素，四環素等。盡管此項應用不在殘留分析之列，但相應方法思路可供鑒戒。
　　
　　HPLC色譜亦適合于以下類型樣品的殘留分析，如：
　　
　　●生物毒素及其他有毒有害殘存物質——毒素：黃曲霉素、棒曲霉素；
　　
　　●外因性內分泌干擾物質——激素類（己烯雌酚）、多環芳烴、五氯酚；
　　
　　●過渡金屬（牛奶中）及堿土金屬分析。
　　
　　4液相色譜與質譜聯用技術：多殘留分析與快速篩選方法的首選工具質譜檢測器可以檢測多種樣品，且具有高靈敏度，可以獲得不同與常規HPLC檢測器的大量而豐富的結構信息。然而，盡管質譜經�？梢缘玫交�合物分子離子及碎片的信息，但混合物的質譜解析往往難以實現。液相色譜與質譜聯用，可以首先將混合物分離為單一組分，之后再用質譜檢測器進行檢測。如此過程不僅可以得到更有意義的質譜數據，而且可以在一定程度上排除基質干擾，克服離子抑制現象，優化質譜檢測信號。HPLC的分離能力與質譜檢測器的豐富信息與高靈敏度，使采用質譜檢測器作為HPLC檢測手段的液質聯用技術成為目前發展最迅速的分析手段之一。
　　
　　液質聯用系統是殘留分析理想的檢測手段。對于需要高靈敏度、寬適用范圍、復雜基質的多殘留快速篩選工作而言，液質聯用無疑是首選的最佳檢測手段。分析現代液質聯用技術的發展，尤其是常規臺式液質聯用系統的發展，使質譜檢測器作為HPLC高靈敏度的通用型檢測器在常規分析中發揮越來越大的作用。
　　
　　ZQLC／MS系統是大氣壓電離源（API）的液質聯用系統。該系統配有專利的Zspmy接121，具有極強的抗污染能力和高靈敏度（1．0Pg利血平信噪比70：1），質量范圍可達40（}0tm‘lu。簡單易用的系統和友好的操縱界面，使系統非常適合于殘留物質的快速篩選、確認與定量分析。zQ液質聯用技術不僅可以獲得極高的靈敏度獨特的選擇性，而且適合多種不同來源、不同類型樣品的分析。新型ESCi源的設計，將電噴霧（EsI）與大氣壓化學（APcI）源的特點合為一體，一次進樣可同時得到ESI ，ESI-，APcI ，及APCI-的質譜信息，為多種殘留物質的快速篩選提供了極大的方便。
　　
　　日本Waters液質聯用實驗室研究了動物組織中多種合成抗菌劑的快速篩選與確認分析、水稻與西柚中多種農藥分析、氨基甲酸酯農藥及雌激素的痕量分析等；Waters北京實驗室研究了四環素類、氨芐西林、磺胺等22種獸藥等；美國液質聯用實驗室亦研究了鹽酸克倫特羅等獸藥殘留的分析，還與美國國家環保局（EPA）合作開發氨基甲酸酯農藥及其代謝產物的LC／MS快速篩選分析方法。