果蔬農藥殘留快速檢測技術的應用研究

□ 馮蕙 宋有星 孫岩 王玉濤 山東國投鴻基檢測技術股份有限公司

當前，農藥殘留快速檢測技術主要包括生化檢測法、光譜檢測法、質譜檢測法等。其中，以熱解吸-電噴霧原位質譜儀為代表的敞開式大氣壓質譜技術成為相關人員關注及研究的焦點。

世界杯賽程預測關係到民生與社會經濟發展，是評價人們生活幸福度的重要指標，而保障世界杯賽程預測的首要前提就是行之有效的食品檢驗。作為食品檢測的重要部分，農藥殘留引起了人們的普遍關注。現如今，農殘檢測技術主要包括實驗室儀器檢測方法，如光譜法、色譜法、酶抑製法等，且常用的檢測流程多為提取-淨化-儀器檢測，但由於實驗室檢測的前處理方法時間較長，幾乎花費整個分析過程的60%，且技術要求高——需要專業檢測人員操作，因此難以實現現場、大量樣品的檢測。

2019年，國家提高了對農藥殘留的檢測要求，加大了農產品質量安全執法力度和監督抽查力度。隨著檢測要求的增多，越來越多的檢測需求向傳統的檢測模式提出了巨大挑戰，即農藥殘留檢測行業需要投入更多的專業檢測人員及儀器實驗設備。麵對如此嚴峻的形勢衝擊，快速篩查結合傳統分析流程的技術應運而生。

1 農殘快速檢測技術分類

快速篩查結合傳統分析流程將檢測分為兩個階段：第一階段為快速篩查陽性樣品，即利用某些快篩技術實現對果蔬農殘的快速初篩或定性，該方法檢測速度快，可快速檢測大量樣品;第二階段為確認分析——將篩查出的陽性樣品利用傳統方法(如液相色譜法、氣相色譜法、液相-質譜聯用法、氣相-質譜聯用法等)進行精準定性、定量。

目前，國內的農藥殘留快速檢測技術種類繁多，究其原理，主要分為3類：生化測定法、光譜法、質譜法。

1.1 生化測定法

生化測定法包含酶抑製率法、酶聯免疫吸附測定法(ELISA)、化學速測法等。這些方法具有快速、靈敏、操作簡便、成本低廉、對檢測人員技術水平要求低等特點，而基於此方法發布的GB/T 5009.199-2003和NY/T 448-2001國家推薦標準方法也促使該法成為對果蔬中有機磷和氨基甲酸酯類農藥殘留進行現場快速定性初篩檢測的主流技術之一。因此，生化測定法得到了廣泛應用。基於此原理開發的產品有農殘快速檢測儀與快速檢測卡，但是，這種檢測技術的檢出限較高、假陽性率高、無法定量，而且檢測種類有限。

1.2 光譜法

光譜法在農藥殘留快速檢測上的應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需樣品製備、易於在線分析等優點。但是，拉曼光譜法在靈敏度、幹擾因素、拉曼成像方式、數據庫等方麵的技術缺陷限製了其發展進程;近紅外光譜法則存在靈敏度低、數據模型擬合困難、儀器自身穩定性差等缺陷，這也是未來研究中需攻克的難關。

1.3 質譜法

液相色譜、氣相色譜、氣相色譜-質譜聯用技術、液相色譜-質譜聯用技術因其高選擇性、高分辨率和高靈敏度等優點，是現今農殘檢測標準中的常用技術。馬智玲等利用氣相色譜-串聯質譜法(GC-MS/MS)搭配QuEChERS方法建立了蔬菜水果中129種農藥的快速檢測方法，結果表明，129種藥物在一定的含量範圍內線性關係良好，相關係數r2均大於0.98;不同基質在10μg/kg添加水平下大部分農藥的平均回收率為66.2%~124.7%，相對標準偏差RSD為0.9%~24.4%;方法的定量限LOQ為0.03~16.7μg/kg。

常規檢測方法的優點在於其具有極佳的靈敏度、精確性及可定量檢測，但仍舊存在很多問題，如樣品需要前處理、實時性差、對不同極性的目標化合物存在色譜柱選擇性及基質效應、檢測成本高等。此外，目前的前處理方法普遍存在有機溶劑消耗量大、操作時間長、過程繁瑣、淨化效果不理想等問題。基於常規檢測的優化研究大部分集中在前處理方麵，多家儀器公司一直致力於農殘快速篩查工作，但是其隻是在優化GC-MS或者LC-MS方法，無法擺脫前處理操作複雜的問題。

隨著質譜儀研究的發展，敞開式離子化質譜技術(ambient mass spectrometry，AMS)的出現擺脫了上述問題存在的限製。該技術是一種能在大氣壓環境下對樣品進行解吸並離子化，從而獲得樣品表麵信息的新型質譜技術。這種質譜技術既保留了質譜方法檢測速度快、靈敏度高、準確性高等優點，又可實現無需前處理、無需色譜分離便可直接進入質譜儀，從而進行快速且靈敏的分析檢測。

2 敞開式離子化質譜技術的發展及應用

2.1 敞開式離子源的發展

敞開式離子化質譜離子源方麵，2004年Cooks課題組在電噴霧電離基礎上首次提出解吸電噴霧電離(DESI)技術。該技術為實現無需樣品預處理的現代質譜分析方法開辟了新的可能。2005年Cody等在大氣壓化學電離基礎上研製出實時直接檢測技術——DART，其可對多類化合物包括化學試劑、藥物、生物分子、有機化合物以及金屬有機化合物等進行分析。

2005年謝建台等研製出類似的電噴霧輔助激光解吸電離質譜技術，通過電噴霧將激光解析與電離相結合用於固體待測樣品的快速分析，這種分離技術可以檢測的分子量範圍較廣並且可以檢測多種化合物。

2006年Chen H等首次提出電噴霧萃取離子化(EESI)技術，該技術主要用於液態和氣態樣品的分析。介質阻擋放電離子化(DBDI)技術由張新榮等於2007年首次提出，如今，DBDI已經被廣泛應用於世界杯賽程預測 、公共安全、藥物檢測、環境監測、化學反應實時監測及質譜成像等研究領域。

基於對以上敞開式離子源的研究，山東國投鴻基檢測技術股份有限公司(以下簡稱“山東國投鴻基”)在2018年推出一種熱解吸-電噴霧離子源——通過刮取或粘附的方式進行取樣，然後加熱使待測化合物解吸氣化，經過電噴霧區域離子化後進行質譜分析。經過特殊改裝的進樣方式可以對固體表麵或液體樣品進行取樣，不受樣品形狀、尺寸以及大小的限製，且標準化的設計可嚴格控製樣品進樣量。該離子源的端口設計具有多樣性，可搭配國內外主流質譜儀，例如Bruker離子阱、Thermo Fisher離子阱、Agilent單四級杆及三重四極杆、AB Sciex三重四極杆等進行安裝使用，其目前已在世界杯賽程預測 、藥物檢測等領域取得突破性成果。

2.2 敞開式離子化質譜在農殘檢測上的應用

離子源方麵的改進促進了敞開式離子質譜在農殘快篩方麵的應用。

Juan F等報道了DESI在食品中農業化學品檢測領域的應用，其選取檸檬、蘋果等多種水果，通過添加或表麵噴塗16種常檢農藥進行實驗。實驗結果表明，DESI-MS/MS直接進樣標準品獲得的各農藥最低檢出限LOD範圍為0.1~8.0μg/L;添加基質後，經QuEChERS提取後進樣，西紅柿中各農藥LOD範圍為1.0~90μg/kg，橘子中各農藥LOD範圍為1.5~90μg/kg，這些數值均遠低於歐盟等國規定的農藥最低限量值(MRL)。結合其信噪比(S/N值)，結果表明DESI-MS/MS可用於農藥定性篩查。

潘燦平等報道了利用DART-MS進行農藥中甲拌磷、卡巴呋喃、滅線磷以及氟蟲腈這4種毒性成分的快速檢測方法。結論表明，DART-MS技術能夠定性檢測商業農藥配方中高危害性農藥的存在，並且可以將該技術應用於市場的日常監測。

Yolanda Pico等對DART結合離子阱質譜儀對水果表麵的外源性化學物質進行研究。結果表明，使用DART方法直接檢測表麵物質、分析溶劑提取後再經DART檢測，以及通過UPLC-MS檢測的結果具有高度一致性。該係統檢測出抑黴唑的最低量為1ng(約為300μg/kg)，遠低於水果中的最大殘留限量。

Edison SE等用棉簽擦拭蘋果、橘子的表麵，然後使用DART-高分辨率質譜儀檢測。實驗結果表明，DART-MS和LC-MS的檢測結果在定性方麵十分相似。在2mg/kg的檢測水平上，132種農藥混合液在以蘋果為基質的實驗中，可檢測到86%的農藥種類，即114種。以蘋果、獼猴桃、桃子和西紅柿為基質，選取具有代表性的240種農藥進行測試，每種農藥的濃度為10mg/kg。蘋果上噴塗的140種農藥中，79%~81%能被檢測到;奇異果上噴塗的60種農藥中，82%的農藥可被檢測到;桃子上噴塗的132種農藥中，92%能被檢測到。

Cajka Tomas等利用DART結合質譜技術(高分辨率/精確質量飛行時間質譜TOFMS、高分辨率/精確質量Orbitrap MS)和DESI結合串聯時間質譜技術MS2檢測了水果中的殺菌劑。實驗結果表明，使用DART及DESI技術可在幾分鍾內檢測10個樣品，且就福美雙而言，DART-TOFMS和DESI-MS2檢測的線性最低限為1mg/kg，DART-Orbitrap MS的線性檢測最低限為0.1mg/kg。

山東國投鴻基的熱解吸-電噴霧離子源搭載安捷倫最新的三重四極杆質譜儀Ultivo對農殘進行檢測，已完成298種代表性農藥標準品的方法驗證，幾乎涵蓋國家例行監測及山東省重點抽檢計劃項目名單。通過表麵刮取的檢測方式，該技術已完成茄果類、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準檢測。其定性結果與國標檢測LC-MS/MS或GC-MS/MS高度吻合，最低檢出限低於GB 2763-2016中規定的農藥最低限量值，穩定性滿足國家農藥殘留檢測標準方法的要求(RSD≤20%)。以上結果通過山東壽光果蔬物流園試點進行數據積累及標準驗證。

此外，山東國投鴻基根據熱解吸-電噴霧離子源可以直接進樣檢測、不受樣品限製的特點，以及質譜儀穩定性及小型化的功能，定製改裝了現場檢測車——將實驗室搬到車上，以實現隨時隨地現場取樣，20秒完成一次進樣及質譜結果呈現。同時，結合正在測試優化的自動判讀軟件實現數據自動上傳並一鍵打印檢測結果，以保證檢測全流程公開、公正。

3 總結與展望

隨著國家對世界杯賽程預測 重視程度的不斷提升，快速檢測技術在果蔬農藥殘留檢測中發揮的作用將越來越大，快速檢測技術方法與傳統實驗室檢測方法將在控製果蔬農殘安全方麵發揮各自不可替代的作用。田間地頭、農貿市場、超市商場等作為農殘的源頭，需要質檢、環保、食藥監等檢測部門應用農殘快檢技術阻止其中的不合格產品流入市場，切實保障世界杯賽程預測 。

AMS作為新型快速篩查技術，已被應用在世界杯賽程預測 檢測、環境監測、藥物、毒品等領域，並將在農藥殘留分析等需要快速和原位分析的領域發揮重要的作用。結合熱解吸-電噴霧離子源已實現的車載質譜移動平台，未來借助大數據平台的搭建，就可以實現構建以農殘風險因子為代表的所有有害化合物風險因子在線實時防控係統。盡管敞開式質譜法在靈敏度及重現性方麵還亟待改善，但其優勢及應用前景不可忽略。