QuEChERS技術在食品安全中的應用進展

程曉宏，楊清華，楊娟，謝超，顧俊，楊俊

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

QuEChERS技術是在固相萃?。⊿PE）和基質固相分散（MSPD）基礎上改進提出的，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，最初旨在針對果蔬等農產品快速、低花費地進行多種農藥殘留分析的前處理方法。該方法主要包括2個關鍵步驟：一是提取，向樣品中添加（酸化）乙腈提取待測目標組分，并加入鹽來減少待測目標組分在水中的殘留；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組分中的干擾物質。對形成的標準方法改進后，分為兩大體系即加入醋酸鹽緩沖體系的美國分析化學家協會（AOAC）標準AOAC Official Method 2007.01[2]及采用檸檬酸鹽緩沖體系的歐盟（EN）標準European Standard EN 15662[3]。

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

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

1 農藥殘留

我國學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的GC-ECD相結合，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種擬除蟲菊酯農藥，以及茶葉中噻蟲嗪、蟲螨腈、高效氯氟氰菊酯3種農藥殘留的分析方法，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，基體標準定量，建立快速測定水果蔬菜中常見的39種有機磷農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與大型質譜儀器的結合應用越來越多，并形成行業標準[18]和國家標準[19]。孫潔等[20]建立食物中毒樣品中100種農藥殘留的超高效液相色譜-三重四極桿/線性離子阱串聯質譜的測定方法，適用于突發食物中毒事件中對農藥殘留的篩查和檢測。樣品經改進的QuEChERS方法提取和凈化，0.1%甲酸水和乙腈為流動相梯度洗脫，采用多反應監測-信息相關采集-增強產物離子掃描結合譜庫檢索進行分析，同時評估不同基質的基質效應及不同吸附劑的凈化效果。李蓉等[21]報道127種農藥殘留的高效液相色譜-串聯質譜分析方法。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種農藥在0.50～40.0 μg/L范圍內線性關系良好，相關系數均在0.99以上。賈瑋等[22]采用改進的QuEChERS前處理方法，樣品經乙腈提取，氯化鈉和無水硫酸鎂鹽析后，經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合氣相色譜-四極桿-飛行時間質譜同時篩查蔬菜和水果中234種農藥殘留的方法。樣品經過乙腈提取，提取液用m-PFC柱凈化后，經氣相色譜-四極桿-飛行時間質譜儀測定，采用高分辨質譜進行果蔬農藥高通量篩查，具有較高的檢測效率。蘭嵐等[24]建立同時測定葡萄中388種農藥殘留量的方法。樣品經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-串聯質譜儀測定。388種農藥在0.005～0.4 mg/L質量濃度范圍內線性關系良好，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種農藥殘留的QuEChERS結合液相色譜-四極桿/飛行時間質譜（LC-Q-TOF/MS）快速篩查方法。采用1%醋酸乙腈提取樣品，經PSA凈化，LC-Q-TOF/MS測定。采用精確質量數據庫和譜圖庫檢索的方式，實現不用農藥標準品對照而完成對果蔬中農藥殘留的快速篩查，提高定性鑒別的準確性；應用于30個市售果蔬樣品的篩查，共檢出13種農藥殘留，有較強的實用價值。彭興等[26]用農藥的標準溶液建立包含農藥的名稱、分子式、保留時間、離子對和精確質量數等信息的農藥化合物列表，并比較標準樣品和基質添加樣品情況，從而建立無需標準品定性篩查水果蔬菜中210種農藥的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個有茶葉農藥殘留檢測資質的實驗室參與AOAC方法評價。AOAC方法評價結果表明，采用的農藥殘留的QuEChERS方法，在技術指標上滿足AOAC或EU標準，提高檢測效率，完全適用于茶葉中653種農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，運用LC-Q-TOF/MS和GC-QTOF/MS兩大手段，開發1次樣品制備、2種高分辨質譜聯用同時檢測733種農藥化學污染物殘留的精確質譜數數據庫。以8種代表性水果蔬菜為研究對象，考察聯用技術篩查農藥范圍、回收率、靈敏度和重現性等性能指標，結果表明聯用技術較單一技術有明顯優勢，能滿足78%的農藥的一律標準，回收率和SRSD符合要求的數量較多。運用2種聯用技術對2012—2017年中國31個?。ㄊ?、自治區）和14個果蔬產區1 384個采樣點18類134種果蔬38 138例樣品進行農藥偵測篩查，共檢出農藥533種，檢出頻次115 891頻次，初步查清中國市售果蔬農藥殘留的農藥污染規律性特征。

2 獸藥殘留

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

董靜等[29]將改良后的農藥多殘留檢測QuEChERS樣品處理技術成功應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，結果滿意。郭偉等[30]采用改良的QuEChERS技術提取和凈化，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-電噴霧串聯質譜定性和定量分析方法。24種藥物在5～100 μg/kg質量分數范圍內線性關系良好，相關系數均大于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結合液相色譜串聯質譜測定的分析方法，并將該方法成功應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-串聯質譜檢測方法。黃澤瑋等[33]采用5%甲酸乙腈進行提取，經QuEChERS EMR-Lipid凈化，采用三重四極桿在正離子動態多反應監測模式下進行檢測，通過保留時間及離子對豐度比進行快速定性，并采用基質標準曲線定量，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%甲醇水溶液復溶，將改進的QuEChERS技術與高效液相色譜-三重四極桿串聯質譜結合，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增強型脂質去除劑凈化除脂，與甲酸水溶液復溶后過濾，建立在10 min內完成分離分析36種瘦肉精的液質方法。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生的次級代謝產物，谷物和豆類及其制品是受真菌毒素污染最嚴重的食品原料。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。與農藥殘留相比，QuEChERS法在真菌毒素檢測中的應用相對較少，多種真菌毒素聯合檢測的應用更少。

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-串聯質譜檢測，適用于土榨花生油等復雜基質、高風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，外標法定量。在10～500 μg/L質量濃度范圍內，2種伏馬毒素的線性相關系數均大于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、降低基質干擾等優勢。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，電噴霧離子源負離子模式掃描，多反應監測測定，基質匹配外標法定量分析牛奶中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-串聯質譜儀進行測定，基質外標法定量。在較寬的線性范圍內，9種毒素的線性相關系數均大于0.98，檢出限為0.1～15.8 μg/kg，應用于市售的41批次嬰幼兒谷基輔助食品中9種真菌毒素的篩查，數批產品檢出不同含量的毒素。

王麗娟等[40]建立QuEChERS結合高效液相色譜-串聯質譜儀同時測定糧谷中16種真菌毒素殘留量的方法，樣品經乙腈-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，采用電噴霧正負離子（ESI+、ESI-）模式同時電離，多反應監測（MRM）模式檢測，外標法定量。16種真菌毒素在相應的濃度范圍內線性關系良好，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，無明顯的基質干擾，高效液相色譜-串聯質譜法檢測靈敏度和回收率高，建立QuEChERS-高效液相色譜-串聯質譜法測定火鍋調料中的嗎啡、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，準確度和重復性好，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-串聯質譜法分析方法。以乙腈為提取溶劑，氯化鈉鹽析分層，C18填料萃取凈化，采用電噴霧負離子掃描模式，多反應監測，外標法定量。陳林等[43]將一種新型吸附劑EMR-Lipid應用到QuEChERS方法中，結合液相色譜-串聯質譜法建立辣椒制品中14種非法添加工業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種化合物作為質控化合物，優化QuEChERS方法對涼茶樣品的前處理條件。采用軟件對數據進行處理，無需對照標準品，通過對目標化合物母離子的精確質量數、同位素比例等信息進行比對，并結合二級碎片譜圖與結構匹配技術即可同時篩查和確認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（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，通過優化前處理步驟，同時對質譜條件、提取溶劑、凈化劑組合等進行考察與優化，并對基質效應進行評價。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、重現性好、適用性強，為打擊保健品行業的非法添加行為、填補檢測技術空白及保健食品突破國際貿易壁壘提供可靠的技術儲備。

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。通過優化QuEChERS前處理方法，采用GCB和C18固相吸附劑凈化基質，基質匹配的標樣進行定量測定，同時應用于實際樣品檢測。該方法快速便捷、靈敏可靠、回收率穩定，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方法結合液相色譜-高分辨質譜法，能夠有效凈化貝類樣品基質中的各種雜質，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、EMR-Lipid凈化粉及濃H2SO4氧化凈化，實現貝類樣品中低溴代及高溴代聯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法結合高效液相色譜-串聯質譜分析保健食品中12 種雙酚類化合物的方法，并應用于實際樣品的定性分析和定量檢測。

6 結語與展望

隨著GC-MS/MS、LC-MS/MS、GC-Q-TOF/MS和LC-Q-TOF/MS等大型分析設備迅速發展，食品等復雜體系的分離分析更多地依賴樣品的前處理技術的發展。QuEChERS技術已取得一系列發展：分析目標對象從最初的果蔬的農藥殘留，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，甚至其他復雜的食品體系；分析測試的參數數量從個別，到之后數個，甚至后來的數百個參數的同時檢測；分析從最初的常規GC、LC設備，到之后的GC-MS/MS、LCMS/MS大型設備，甚至后來的GC-Q-TOF/MS和LC-QTOF/MS等高端設備；分析從最初的用標準物質進行靶向的定量分析，到現在的無需標準物質的非靶向定性篩查和定量分析。QuEChERS方法是靈活的技術體系，可根據分析對象基質成分、理化性質等方面考慮，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技術不斷優化和改進從而應對更有挑戰的樣品體系，新的改良QuEChERS技術在食品安全、環境監測、生物醫藥等方面有望擁有更加廣闊的應用前景。