【研究】农药残留分析技术

导读

文章选自《农业资源与环境学报》2016年第4期，作者主要从事农药残留分析和环境毒理研究。

◎农药残留分析前处理技术

◎农药残留分析检测手段

◎结论和展望

作者/单位

贺泽英， 刘潇威

农业部环境保护科研监测所， 农业部农产品质量安全环境因子风险评估实验室（天津）， 天津  300191

摘要/关键词

摘 要：农药残留的极性中毒事件和农产品进出口贸易中农药残留超标问题时有发生，农药残留分析是保证人民群众食品安全和进出口企业利益的重要手段，近年来农产品中农药残留分析技术有了快速的发展。本文主要在农药残留分析中的样品前处理和仪器检测2方面对近5年来的研究进展进行分析和讨论，主要探讨了前处理中的QuEChERS方法的应用、改进和发展，以及仪器检测手段中串联质谱的应用现状及高分辨质谱的应用前景，最后对农药残留分析这两方面的发展进行了展望。

关键词：农药残留分析；样品前处理；串联质谱；高分辨质谱     

农药自诞生之日起就伴随着农药残留的问题。但是为了确保粮食产量，农药又是必需的生产资料。目前有超过1 100种不同类别的农药以各种形式和组合使用在各种农作物上，用来杀虫、杀菌和除草以确保农产品的产量和贮存安全。近年来随着发展中国家人民生活水平的提高，对农药残留问题的关注日益加强，各国政府部门对农药安全使用管理及农产品农药残留的监测力度也相应地加强。但是农药残留急性中毒事件每年都有发生，如海南豇豆、西瓜以及夏季韭菜农药极性中毒事件等。然而这些农药残留事件的发生并不是因为使用农药本身而是由于农药的不规范使用。此外，在农产品进出口贸易中也存在着发达国家尤其是日本和欧美的农残贸易壁垒问题。为了确保农产品质量安全，维护进出口企业利益，有必要对农药残留进行例行和及时的监测。因此农药残留检测是农业生产中重要的内容。

农药残留分析经过几十年的发展已经形成了比较成熟的一套完整体系，包括检测方法标准、农药残留限量标准、检测体系等。但是农药残留分析技术仍在不断发展，这其中主要涉及新型样品前处理方法和仪器检测方法的开发。近年来，以QuEChERS为代表的样品前处理方法迅速发展，适用农产品由初始的蔬菜水果延伸到谷物和茶叶等复杂的基质。对于检测手段，串联质谱已经成为农药多残留检测的主流检测手段，先进的高分辨质谱也逐渐多地应用到农产品中的农药残留筛查和测定。

本文主要在农药残留样品前处理和仪器检测2个方面，介绍和分析目前国内外的现状以及发展趋势，以期为我国农药残留分析技术开发、标准制定等提供参考。

01农药残留分析前处理技术

农药残留在大部分情况下含量较低，国际组织及各国农业部门也制定了农药在各类农产品中的最大残留限量（MRLs）标准。我国也在2014年发布了最新的农药残留限量标准GB 2763—2014《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》。标准中有些农药残留限量会低至0.01 mg·kg^-1 或0.005  mg·kg^-1 ，比如硫线磷在柑橘和甘蔗中的残留限量为0.005 mg·kg^-1 ，氯氰菊酯、溴氰菊酯、倍硫磷、抑霉唑、抗蚜威、吡丙醚、喹氧灵、林丹、氟氯氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、二嗪磷、腈苯唑、马拉硫磷和五氯硝基苯在一些农产品中限量为0.01  mg·kg^-1 。因此，为了检测各种农产品基质中不同种类不同含量的农药，有效的样品前处理是非常重要的。尤其是对于传统的液相色谱和气相色谱检测手段，更需要前处理技术对样品进行净化和富集。对于农产品的样品前处理，通常的流程是先使用溶剂将目标物从样品中萃取出来，然后通过合适的方法对萃取液进行富集和净化，最后进行仪器检测。传统的液液萃取以及近年来发展起来的一些新颖的样品前处理方法包括液相微萃取等主要应用于水样等液体基质，不适用于农产品中的农药残留分析，因此本部分内容将主要介绍基于固体材料的样品前处理方法包括固相萃取、分散固相萃取等在农药残留分析中的应用与发展。

1.1  固相萃取

固相萃取作为20世纪80年代中期发展起来的样品前处理技术，目前无论是净化材料种类、商品化SPE种类还是应用方法都已经非常成熟。目前常用的SPE填料有无机材料类包括硅胶、佛罗里硅土、氧化铝；键合硅胶类包括C18、C8、SCX、SAX、NH2、PSA等；聚合物类包括聚苯乙烯-二乙烯苯、聚二乙烯苯-N-乙烯基吡咯烷酮等；复合物类包括NH2-GCB复合柱、PSA-GCB复合柱等。作为一种有效的样品富集和净化方法，SPE目前仍是实验室检测和科学研究中一种重要的样品前处理手段，在日常检测和污染物监测研究中仍大量使用。但是由于SPE技术本身已经非常成熟，加之新型的样品前处理技术如QuEChERS等的出现，近几年单独使用SPE技术的农药残留方法开发研究报道较少，而且多集中在基质非常复杂的农产品如茶叶、谷物等的农药残留分析。Chen等结合QuEChERS方法的提取步骤使用SPE对提取液进行净化，研究中5 g茶叶加10 mL醋酸乙腈，涡旋，加入醋酸钠和硫酸镁形成醋酸盐缓冲体系，提取液使用NH2-GCB复合SPE小柱净化。结果显示65种农药回收率在70%~120%之间，相对标准偏差满足SANCO/12571/2013的要求。Pang等使用不同的SPE小柱系统地考察了对茶叶中653种农药残留的提取和净化效果，并对不同SPE、QuEChERS方法以及水化效果等进行了验证和比较。首先他们考察了Cleanert TPT固相萃取柱（GCB-NH2-amide polystyrene复合柱）对茶叶的净化效果。5 g茶叶加入15 mL乙腈，15 000 r·min^-1匀浆1 min，4 200 r·min^-1离心5 min，重复提取1次，合并提取液后旋转蒸发至约1 mL用于SPE净化。用10 mL乙腈-甲苯溶液预洗固相萃取柱，弃去流出液，下接鸡心瓶，放入固定架上。将上述待净化试样用3 mL乙腈-甲苯溶液洗涤并将洗涤液转移至固相萃取柱中，再用2 mL乙腈-甲苯洗涤，并将洗涤液移入柱中，重复2次。在柱上加上50 mL贮液器，用25 mL乙腈-甲苯溶液淋洗SPE小柱。试验结果表明，对于GC-MS检测，94%的农药回收率在60%~120%之间，77%的农药RSD低于20%。对于HPLC-MS/MS检测，91%的农药回收率在60%~120%之间，76%的农药RSD低于20%。Fan等对比了使用TPT小柱的SPE方法和QuEChERS的提净化效果，Pang等研究了不同SPE小柱（C18、GCB、PSA、NH2）串联与TPT小柱的净化效果。结果发现TPT小柱对茶叶的净化能力高于QuEChERS方法和其他类型的SPE小柱。Saito-Shida等[7]使用SPE方法测定了茶叶中的162种农药残留。研究中水化后的茶叶使用乙腈匀浆提取，提取液首先过C18小柱，然后洗脱液浓缩后过GCB-PSA复合小柱再次净化。结果表明162种农药中98%的农药在3种茶叶中的回收率在70%~120%之间，RSD小于20%。

Dong等使用SPE方法测定了谷物中的50种除草剂残留。研究中取3 g谷物样品使用12 mL乙腈提取样品中的三嗪类和苯脲类除草剂。使用乙腈-磷酸缓冲液（90∶10，V∶V, pH=7.5）提取其他类型除草剂。样品加提取液后涡旋1 min、震荡10 min后离心转移上清液至鸡心瓶中，重复提取合并上清液。净化使用C18固相萃取小柱，用10 mL乙腈淋洗三嗪类和其他碱性除草剂，用10 ml乙腈（含5%甲酸）淋洗酸性除草剂。50种除草剂回收率在61.6%~110%之间，RSD小于12%。李南等使用SPE方法测定了坚果中的185种农药残留。研究中使用15 mL醋酸乙腈高速匀浆提取花生仁、葵花籽仁、核桃仁和杏仁中的目标物，提取液使用C18-PSA串联固相萃取小柱进行净化，取得较好的净化效果。185种农药中有86%回收率在70%~120%之间。除使用商品化的SPE小柱之外，也有研究报道开发新型的SPE填料，以提高对样品的富集和净化能力。这些新型材料包括分子印迹、介孔材料、聚合物、多壁碳纳米管等。也有文章对近年来新型SPE填料的开发进行了综述。

1.2  分散固相萃取

1.2.1  最初的QuEChERS方法

分散固相萃取（dSPE）是将固相萃取净化材料分散在样品的萃取液中，以去除萃取液中的各类干扰物质的一种样品净化方法。目前与该方法结合应用最为广泛的是QuEChERS方法。QuEChERS（Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe）方法是由美国农业部科学家Anastassiades等开发的一种快速高效的样品前处理方法。该方法最初是应用于含水量高于75%的水果和蔬菜中农药多残留的提取和净化。在最初的QuEChERS方法中，通过对提取溶剂、相分离和净化等进行优化后确定最终的方法：将10 g样品称入离心管中，加入10 mL的乙腈，加入4 g无水硫酸镁和1 g氯化钠，立即涡旋混匀防止硫酸镁吸水结块；样品经5 000 r·min^-1 离心5 min后，取1 mL上清液加入含有25 mg 一级二级胺（PSA）和150 mg 无水硫酸镁的离心管中涡旋30 s；6 000 r·min^-1离心1 min后取上清液进行GC-MS分析。该方法使用缓冲液体系提取农药提高了酸碱敏感农药的回收率，同时使用dSPE替代了传统的复杂的SPE净化过程，显著提高了样品前处理效率。此后Lehotay等及Anastassiades等又对该方法进行了深入研究和验证，可将方法应用于水果和蔬菜中200多种农药残留的检测。

1.2.2  提取缓冲盐体系的改进

QuEChERS方法主要包括2个步骤：一是样品提取，二是分散固相萃取。通过对2个步骤的改进，使得QuEChERS方法应用范围更加广泛，而不仅限于蔬菜和水果。首先是对提取步骤的优化。在样品提取中有些农药如克菌丹、敌菌丹、灭菌丹、甲苯氟磺胺、抑菌灵、百菌清等碱性条件不稳定，而吡蚜酮等在酸性条件下不稳定，会发生降解现象。为了解决这一问题，在样品提取过程中加入缓冲盐，使提取体系为弱酸性，这样能够降低这类农药的降解率，从而提高回收率。缓冲盐体系的加入将最初的QuEChERS方法演变为2个官方版本即AOAC方法和CEN方法。AOAC方法使用醋酸盐缓冲体系，CEN方法使用柠檬酸盐缓冲体系，2个缓冲盐体系使样品提取环境pH值维持在5左右，从而提高酸碱不稳定农药的回收率。这2个版本的官方方法自发布以来在世界范围内的很多实验室进行了验证，并作为标准方法使用。

1.2.3  分散固相萃取的改进

最初的QuEChERS方法只使用PSA作为分散固相萃取净化材料，辅以无水硫酸镁去除乙腈提取液中的少量水分。PSA为乙二胺-N-丙基硅烷和硅胶键合所得硅胶基质吸附剂，功能基团为N-丙基乙二胺。PSA有2个氨基，pKa值分别为10.1和10.9，具有弱的阴离子交换能力，有利于吸附样品基质中的有机酸、糖以及色素。因此在最初的QuEChERS方法中可对基质较为简单的蔬菜水果进行净化，去除一些极性干扰物质。但对于色素含量高的基质如韭菜、菠菜、生菜等，乙腈提取液中会含有较高含量的色素，因此需要加入GCB去除色素。GCB是碳黑在惰性气体保护下加热到2 700 ℃左右生成的一种碳材料。在高温条件下，碳黑表面生成光滑、无孔的石墨晶型结构。与碳黑和活性炭等材料不同，GCB表面总体表现为憎水性，可以吸附非极性和弱极性化合物；其次表面存在一些极性位点，使它能吸附极性化合物或作阴离子交换剂，因此，它既可以吸附非极性和弱极性的化合物又可以吸附极性化合物，对化合物表现出很广的吸附谱。在农药残留检测中，石墨化碳黑常用于色素的净化，因为其对色素的吸附强于对农药的吸附，几乎所有需要去除色素的样品都要用到它。一般用石墨化碳黑净化之后，如果溶液中还能用肉眼观察到色素，基本上农药的损失率可以忽略不计，但是不包括平面型的农药分子，比如百菌清、噻菌灵、六氯苯等，加甲苯可以提高平面分子过石墨化碳黑的回收率。Lehotay等比较了初始QuEChERS方法、AOAC方法和CEN方法在蔬菜水果农药残留检测的效果。结果表明除初始QuEChERS方法中几个酸碱敏感的农药回收率较低外所有农药在3种方法中都有很好的回收率和RSD。He等使用QuEChERS方法同时检测韭菜和大蒜中的213种农药残留。该研究使用柠檬酸盐缓冲体系提取样品后分别使用PSA和PSA+GCB对大蒜和韭菜提取液进行dSPE净化，结果表明7水平添加回收率在70%~120%之间，绝大部分农药定量限为2 g·kg^-1，展现出很好的方法性能。Zhao等[27]使用QuEChERS方法同时检测大白菜和黄瓜中238种农药残留，并比较了不同dSPE材料的净化效果。在大白菜中183种农药回收率在70%~120%之间，RSD小于20%；在黄瓜中，203种农药回收率在70%~120%之间。方法的定量限在0.16~10.20 g·kg^-1之间。

使用PSA配合少量GCB去除蔬菜水果中的极性杂质及色素，能够达到比较好的净化效果，农药回收率及重现性满足残留检测的要求，基本形成标准的前处理方法。除PSA和GCB外，对于含油量较高的基质如谷物、油料和植物油在dSPE净化中还需加入一定量的C18。C18为十八烷基硅烷和硅胶键合所得的硅胶基质吸附剂，其功能基团为十八烷基。C18主要通过非极性相互作用吸附萃取液中的非极性物质如脂肪等。根据含油量的多少，调节C18和PSA的用量可达到较好的去除油脂的效果。Chamkasem等[29]使用改进后的QuEChERS方法提取和检测牛油果中的136种农药。该研究使用AOAC缓冲体系，提取后萃取液直接进行LC-MS/MS测定适用于液质检测的农药，对于气质适用的农药，取1 mL萃取液使用150 mg MgSO4、50 mg PSA和50 mg C18进行dSPE净化。79个液质检测的农药回收率在86%以上，RSD小于10%，57个气质检测的农药绝大部分回收率在70%以上。只有双甲脒因在溶剂中不稳定导致回收率较低。He等使用改进的QuEChERS方法提取和检测谷物（面粉、玉米、大米）中的219种农药残留。研究考察了醋酸盐缓冲体系和柠檬酸盐缓冲体系对提取和净化净化效果的差异，发现2种缓冲盐体系下农药回收率差别不大，但是醋酸盐缓冲体系净化后基质干扰较柠檬酸盐缓冲体系干扰低。样品提取后取8 mL萃取液使用1 200 mg MgSO4、400 mg PSA和400 mg C18进行dSPE净化，大部分农药方法的定量为5 g·kg^-1。除个别农药如乙拌磷亚砜、克瘟散、甲胺磷等由于极性大易溶于水，较难提取导致回收率较低外，其他农药回收率和RSD均能满足SANCO/12571/2013的要求。但是此方法中对酸碱敏感的农药品种双甲脒、敌菌丹、灭菌丹和三氯杀螨醇在2种缓冲盐体系下均不能达到满意的效果。

1.2.4  QuEChERS提取过程中的样品量

值得注意的是，在处理含油量较高的样品如谷物、植物油等，溶剂与样品比即处理样品的量是需要考虑的一个重要因素。处理的样品多，则萃取液中脂肪及脂肪酸含量就高，这样会对色谱检测，尤其是对气相色谱造成污染，从而增加仪器维护频率和成本。例如处理玉米样品时，在使用相同量的dSPE净化材料前提下，处理5 g 玉米比2.5 g样品最终测定提取液中油脂的干扰会大很多。5 g样品的GC-MS/MS TIC图较2.5 g样品的TIC图基线明显偏高，并有大量脂肪酸洗脱出来的干扰峰，这样会对气相色谱进样口及色谱柱造成污染。因此，在定量限能够满足的前提下，在测定如玉米等含油量较高的样品时，建议提高溶剂与样品比，以取得更好的样品净化效果。此外，对于高脂溶性的农药，在含油量较高的样品中会有回收率偏低的现象，因为含油量高的基质在乙腈提取时会形成乙腈/油脂分层，脂溶性强的农药会更多地保留在脂肪层而造成回收率偏低。在这种情况下，提高溶剂与样品比能够提高此类农药的回收率。在使用QuEChERS方法提取橄榄油中的农药残留时，有机氯类的农药回收率会随着提取样品量的增加而降低。本实验室的研究表明提取橄榄油中的农药残留当溶剂与样品比为2时DDT等农药回收率只有20%左右，当溶剂与样品比提高到5，回收率可到40%左右，溶剂与样品比提高到10回收率可达60%左右。近5年来，随着QuEChERS方法的发展有大量文献报道谷物、花生、食用油等含油量高的样品基质使用QuEChERS方法进行农药多残留检测，并有文章进行综述。

1.2.5  QuEChERS方法在茶叶农药残留分析中的应用

除上述的水果、蔬菜和谷物油料等农产品，基质更为复杂的茶叶等农产品也在逐渐使用QuEChERS方法进行农药多残留检测。Fan等使用QuEChERS方法测定茶叶中的653种农药残留，并与SPE方法进行了比较。研究中10 g茶叶样品用40 mL醋酸乙腈涡旋提取2 min，取20 mL上清液，使用130 mg PSA、130 mg GCB和300 mg MgSO4进行dSPE净化。试验结果显示，使用该QuEChERS方法色素去除效果低于SPE方法，但是方法提取效率高于SPE方法。该研究在QuEChERS方法提取之前没有对样品进行水化而CEN标准方法中干样需加入一定量的水进行样品水化以保证农药的回收率。标准中推荐茶叶样品量为2 g，加水10 mL，每mL提取液使用70 mg PSA净化。其他文献报道在茶叶样品提取之前也都会加入一定量的水进行水化，并加入较大量的PSA、C18和GCB对提取液进行净化。Guan等使用QuEChERS方法测定了茶叶中的11种农药残留，研究中0.5 g 茶叶样品加水10 mL水化后用10 mL乙腈提取，取5 mL乙腈提取液使用800 mg PSA、25 mg GCB和750 mg MgSO4进行dSPE净化。方法的回收率在88%~103%之间，RSD小于7.6%。本实验室也对茶叶的QuEChERS方法测定进行了研究，使用2 g 茶叶样品加水10 mL水化后加入15 mL醋酸乙腈和醋酸盐提取试剂包后手动震荡提取，取8 mL乙腈提取液使用400 mg PSA、400 mg GCB、400 mg C18和1 200 mg MgSO4进行dSPE净化。结果表明该方法对茶叶净化效果良好，222种农药回收率满足要求，定量限在10~50 g·kg^-1之间。

1.2.6  新型分散固相萃取材料的应用

如以上所述，QuEChERS方法中最常用的dSPE净化材料为PSA、C18 和GCB，针对基质复杂程度和色素含量来调节净化材料的使用种类和用量已达到最好的净化效果。除这三种材料以外，近几年也有较多研究使用新型的材料用作dSPE净化材料以提高对复杂样品基质的净化能力。Moreno-González等使用氧化锆（Z-Sep、Z-Sep+）作为dSPE净化材料净化杏仁、牛油果和食用油的乙腈提取液，结果发现氧化锆的油脂和脂肪酸去除能力优于传统的C18 和PSA。Chen等使用多壁碳纳米管配合PSA、C18和GCB对茶叶提取液进行dSPE净化，取得了更好的样品净化效果。Zhao等和Fan等将多壁碳纳米管用作净化材料用于农药残留QuEChERS分析，分散固相萃取净化提取液。和PSA 相比，多壁碳纳米管在去除色素和基质效应方面优于PSA的表现。Guan等制备了氨基修饰的石墨烯用于油料作物农药残留QuEChERS检测，dSPE净化提取液中的脂肪酸。研究中对氨基修饰的石墨烯和商品化的PSA、GCB和多壁碳纳米管在去除脂肪和其他杂质的能力进行了比较，发现氨基修饰的石墨烯具有很好的去除干扰杂质的能力。Zhao等制备了功能化的氨基聚合物材料，用于分散固相萃取。该聚合物首先使用甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体进行聚合反应得到纳米聚合材料，然后进行氨基化修饰，引入四乙基五胺。研究对该材料的吸附性能与PSA、GCB进行了比较，发现性能优于后者。

1.3  其他基于材料的提取和净化方法

除固相萃取和分散固相萃取外，还有其他基于吸附材料的提取和净化方法包括基质固相分散（matrix solid phase dispersion, MSPD）、固相微萃取（solid phase microextraction, SPME）、磁性固相萃取（magnetic solid phase extraction, MSPE）等应用于农药残留分析中。Li等使用MSPD方法测定了食用油中的14种有机氯农药和7种多环芳烃。研究中将0.5 g植物油和3.5 g酸化硅胶（40%，W/W）充分研磨，将其转移至底部预装筛板和0.8 g 硅胶的玻璃固相萃取柱中，上层加入1 g 无水硫酸钠，压实后用正己烷/二氯甲烷（7/3，V/V）淋洗，由于使用了酸化硅胶而取得较好的油脂净化效果。Cao等使用MSPD方法测定了茶叶中的16种农药残留。研究中将0.5 g茶叶样品与0.75 g C18和0.75 g FLS研磨均匀转入下层含有GCB和PVPP的玻璃管中，使用乙腈淋洗。对茶叶基质净化效果较好。

固相微萃取技术（SPM）是一种新型的样品前处理技术，集采集、净化、浓缩、进样于一体，具有无溶剂、高效、快速方便等特点。主要有3种萃取形式：纤维针式固相微萃取、管内固相微萃取和搅拌棒固相微萃取。固相萃取技术已有商品化的纤维膜和搅拌棒，目前对于该技术的研究主要集中在新型吸附材料的制备。Song等制备了碳纳米管修饰的中空纤维膜用于SPME提取苹果中的氨基甲酸酯类农药。Ke等制备了石墨烯修饰的固相微萃取膜，用于有机氯类农药的检测。此外还有大量文献报道制备各种材料用于固相微萃取检测农药残留，包括聚合物、石墨烯-有机复合体等。

MSPE也是近年来发展起来的一种新型的样品前处理方式，该方法使用磁性或磁性化的材料提取样品中的目标物。和SPE不同，该方法中磁性材料是分散在样品基质中而不是填充在柱管里。该方法中磁性吸附材料主要以Fe3O4或Fe2O3为磁性核心，外层键合或包覆聚合物、无机/有机配体、碳类物质等制备成微米或纳米级的颗粒。该方法主要处理对象为水或液态样品基质，也有部分研究报道用于农产品的农药残留分析。Luo等和Zheng等制备了GCB/PSA/Fe3O4复合材料结合QuEChERS方法，检测蔬菜中的农药残留。样品经QuEChERS提取后乙腈萃取液使用PSA、GCB和磁性纳米材料进行净化，涡旋后用磁场收集净化材料，净化后的提取液用于农药测定。Wang等制备了石墨烯修饰的磁性材料用于富集土豆和油菜中的14种农药残留。研究中先将蔬菜样品匀浆后离心，取上清液后用于磁性材料富集目标物，磁性材料收集后洗脱目标用于检测。此外有研究报道应用MSPE提取和检测水果、茶叶等农产品中的农药残留，还有综述文章介绍MSPE在农药残留检测中的应用。

02农药残留分析检测手段

2.1  色谱串联质谱检测方法

液相色谱/气相色谱-串联质谱是目前农药残留分析最常用最普遍的检测手段。单四级杆、三重四级杆（QqQ）、三维离子阱质谱（3DIT）、四级杆串联线性离子阱（QqLIT）都可以作为质谱检测器进行农药残留分析。但是由于HPLC-MS中单四级杆质谱因很难获得需要的碎片离子，不能够满足EU质谱方法标准，因而HPLC-MS中单四级杆在20世纪90年代底就逐渐被HPLC-QqQ替代。对于GC-MS，在使用SIM模式时仍难避免基质的干扰，尤其是对于复杂样品基质，而且灵敏度也不能满足现在农药残留分析的要求，因此GC-MS现在也逐步被GC-QqQ取代。三重四级杆在多反映监测（MRM）模式下运行具有良好的基质抗抗干扰能力，以及较宽的线性范围，因此，目前报道的农药多残留检测方法开发研究大部分都是使用GC-QqQ或HPLC-QqQ进行测定。随着质谱技术的发展，质谱的扫描速率逐渐提高，QqQ单针进样能够检测更多的农药。从上述内容可见，多残留检测目标物从十几个到几十个再到上百个，还有文献报道一针测定300多个目标物。

除QqQ质谱检测器外，近年来使用HPLC-QqLIT质谱检测器进行农药多残留检测的研究报道也逐渐增多。QqLIT将QqQ扫描方式和灵敏的LIT扫描结合起来，QqLIT可以作为QqQ进行常规的MRM、中性丢失扫描等功能，也可在LIT模式下运行增强全扫描（EMS）、增强子离子扫描（EPI）、MS3等功能。在EPI模式下，质谱可同时采集MRM数据和母离子的子离子全扫图，通过谱库检索或标样图谱对比增强目标物定性能力，减少假阳性的发生。

He等使用UHPLC-QqLIT同时检测蔬菜水果中的10种手性农药的20个对映异构体。研究中使用MRM+EPI模式，同时采集20个对映体的MRM和子离子全扫图，MRM数据进行定量，子离子全扫图通过二级谱库检索对目标物进行准确定性。Fillatre等使用HPLC-QqLIT同时测定精油中的256种农药残留，研究中同样使用MRM+EPI模式，通过标样二级谱图对比对目标物进行定性。Zhang等开发了240种农药在18种食品基质中的筛查方法，并提出了QLIT质谱谱库建立、检索的标准流程。

2.2  高分辨质谱技术

虽然使用串联质谱在MRM模式下进行农药多残留检测是目前应用最为广泛也是最为有效的方法，但是它仍有一定的局限性：（1）一次检测只能测定有限的农药；（2）只能检测仪器方法中设定的农药品种，而不能对数据进行回顾分析；（3）必须使用标样进行定性和定量；（4）不能进行未知物的筛查。

为了解决以上问题，近年来高分辨质谱（HRMS）越来越多地应用到农药残留的筛查和检测中。目前最常用的高分辨质谱仪为飞行时间质谱（TOF）和静电轨道肼质谱（Orbitrap），这2种质谱因其相对简单的维护、较高的质量分辨率和较宽的线性范围而受到了广泛的关注，且四级杆串联高分辨质谱（Q-TOF、Q-Orbitrap）是现在发展和应用的趋势。TOF和Orbitrap质谱仪的原理、两者在仪器性能比较及相比MS/MS的优越性以及局限性等方面有综述文章进行详细的介绍，在此就不再赘述。

Grimalt等使用UHPLC-QTOF对蔬菜水果中的农药残留进行了定量和筛查，并对QqQ、TOF和QTOF的筛查能力进行了比较。结果发现QTOF具有最好的确证能力。研究筛查了蔬菜水果中400种农药残留，TOF通过灵敏的精确质量数全扫描能够快速可靠地进行农药多残留鉴定。结合软件通过理论精确质量数据库可更便捷地进行农药筛查。研究中进一步使用标准品和QTOF的二级质谱对农药筛查阳性样品进行了确认。Mol等使用单级Orbitrap筛查蔬菜水果中的130种农药残留。研究中通过在5 mg·L^-1 的质量偏差范围内提取准分子离子峰和第二个定性离子来判断不同添加浓度下的筛查假阴性率。Cervera等使用GC-（APCI）-QTOF进行蔬菜和蔬果中农药残留的筛查。研究中使用全扫描模式和MSE模式分别采集高分辨全扫描图和分子离子峰（主要是M+H峰）的二级图，通过全扫图和二级图对比进行阳性判断。初始建立了130种农药的筛查方法，在没有新进样品的情况下，对方法重新开发将筛查农药品种增加到416种，通过对原有数据的分析，筛查出了更多的农药，说明高分辨质谱数据能够进行回顾分析。Wang等使用UPLC-Qorbitrap对蔬菜水果中的451种农药残留进行了筛查。样品使用QuEChERS方法提取后通过精确质量数全扫描进行目标物定性和定量，通过自动触发二级全扫描质谱对目标物进行进一步定性。

03 结论与展望

近年来，农药残留分析技术发展迅速，主要体现在样品前处理的简单化、高效化和通用化，以及仪器检测的高通量化。对于样品前处理，QuEChERS方法自创始以来获得了迅速的发展。该方法简单高效，大大提高了样品前处理效率，且样品分析成本较传统的SPE方法低，在实际样品检测中得到了广泛的应用。在今后的方法开发中QuEChERS方法无疑将是农药残留分析的主要样品前处理手段，但是目前QuEChERS方法中分散固相萃取材料的种类很少，最常用的只有PSA、C18、GCB 3种，虽然对于蔬菜水果净化效果较好，但是对于茶叶等基质净化效果仍不够理想。对于新兴净化材料的研发虽有很多报道，但是目前仍没有普遍适用的净化效果超过以上3种的商品化材料。因此，高效dSPE净化材料的开发将是QuEChERS方法未来发展的重要内容。

传统的SPE方法已经非常成熟，具有很好的样品净化能力，对于复杂样品基质包括茶叶、谷物和香辛料等农产品比QuEChERS方法更有优势，目前仍然是分析实验室最常用的样品前处理手段之一。

对于仪器检测，目前液相色谱/气相色谱-串联质谱是应用最为广泛的手段。串联质谱在MRM模式下，可同时分析超过几百种农药，具有很高的灵密度和抗干扰能力。GC-QqQ结合HPLC-QqQ是目前农药残留分析最有利的工具，可对不同物理化学性质、挥发性和热稳定性的农药进行分析。在未来的发展中新的离子源技术、更高灵敏度、抗干扰能力和抗污染能力以及更高通量检测将是串联质谱技术发展的方向。同时串联质谱中四级杆串联线性离子阱质谱结合了QqQ和LIT的优势，在获得MRM数据的同时采集二级全扫描图增强串联质谱的定性能力。

高分辨质谱应用于农药残留检测近年来得到初步的发展。高分辨率和快扫描速度配合精确质量数的数据库使农药残留的高通量快速筛查成为可能。在未来的发展中，高分辨全扫描结合子离子扫描将进一步提高高分辨质谱的筛查和定性能力。同时，高分辨的二级谱库的建立和标准化也是发展的重要方向。

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