食品農藥殘留的高效液相色譜-質譜聯用檢測方法優化策略

摘 要：本研究分析了食品農藥殘留檢測中高效液相色譜-質譜聯用技術面臨的主要挑戰，包括檢測靈敏度不足、定量準確性受限及復雜基質干擾等問題。通過優化樣品前處理方法、改進色譜分離條件、創新質譜檢測參數等策略，提出了基質固相分散萃取與同位素內標法相結合的分析方案，有助于提高農藥殘留檢測的靈敏度和準確度。

關鍵詞：液相色譜-質譜聯用；農藥殘留；基質效應

Optimization Strategy of High Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Method for Detection of Pesticide Residues in Food

HUANG Fang， YANG Chaobo， WEI Xuefei， LI Changda

（Pan’an County Food and Drug Inspection Center， Jinhua 322300， China）

Abstract： This study analyses the main challenges faced by high performance liquid chromatography-mass spectrometry in the detection of pesticide residues in food， including insufficient sensitivity， limited quantitative accuracy and complex matrix interference. By optimizing sample pretreatment method， improving chromatographic separation conditions and innovating mass spectrometry detection parameters， an analytical scheme combining matrix solid phase dispersion extraction and isotope internal standard method was proposed， which was helpful to improve the sensitivity and accuracy of agricultural residue detection.

Keywords： liquid chromatography-mass spectrometry; pesticide residues; matrix effect

近年來，隨著農藥在農業生產中的廣泛使用，食品中農藥殘留問題日益突出，已成為影響食品安全的重要因素之一。《中華人民共和國食品安全法》明確要求加強食品農藥殘留監管。高效液相色譜-質譜聯用技術以其靈敏、準確、高通量等優勢成為檢測農藥殘留的首選方法，但也面臨著靈敏度不足、基質干擾等問題，急需優化改進。本文綜述食品農藥殘留檢測的現狀，并重點探討液質聯用方法優化策略，以期為食品安全監管提供技術支撐。

1 食品農藥殘留的分類及特點

按照化學結構可將農藥分為有機氯、有機磷、氨基甲酸酯和擬除蟲菊酯等多個類別，各類農藥在食品基質中的殘留行為具有明顯差異。有機氯農藥如六六六、滴滴涕等具有脂溶性強、難降解等特點，容易在動物性食品中富集，如在豬肉、魚肉等樣品中常檢出較高殘留。有機磷農藥殘留普遍存在于蔬菜、水果等植物性食品中，如在西紅柿、蘋果等樣品中頻繁檢出，這類農藥多數水溶性較好，更易通過根系吸收而殘留于可食部位。擬除蟲菊酯類農藥如氯氰菊酯常用于防治蔬菜及茶葉的蟲害，因而在萵筍、白菜等綠葉蔬菜及茶葉中的殘留引人關注。氨基甲酸酯類農藥以其對哺乳動物低毒、在農作物體內易降解等優點在農業生產中得到廣泛使用，然而其在果蔬表面的殘留不容忽視，如在黃瓜、圣女果等果蔬中屢有檢出。

2 高效液相色譜-質譜聯用檢測方法的基本原理

高效液相色譜-質譜聯用技術是通過色譜與質譜的有機結合實現對食品中農藥殘留的精準檢測。①待測樣品經過提取、凈化等前處理后，由高效液相色譜系統進行分離。農藥殘留物隨著流動相在色譜柱中與固定相發生多次分配，根據各農藥組分與固定相的親和力差異實現分離。例如，用C18柱分離茶葉中的多菌靈、氯氰菊酯等農藥殘留時，優化流動相體系可獲得理想分離效果[1]。②分離后的農藥殘留物被電噴霧電離源電離，在高電壓作用下霧化形成帶電荷的離子，再經由毛細管進入質量分析器。三重四極桿質譜儀可對離子進行兩級質量分析，通過母離子和子離子的選擇反應監測模式，提高農藥殘留檢測的特異性。例如，在蜂蜜中檢測氯蟲苯甲酰胺殘留時，選擇母離子m/z 222與子離子m/z 126作為特征離子對，可準確鑒別并定量該農藥成分。質譜檢測器的信號響應與農藥殘留量呈正相關，通過內標法或基質匹配標準曲線法可實現農藥殘留的精確定量。

3 食品農藥殘留的高效液相色譜-質譜聯用檢測方法現存問題

3.1 色譜-質譜聯用靈敏度不足

高效液相色譜-質譜聯用技術憑借其優異的分離與鑒定能力，在食品農藥殘留檢測領域得到廣泛應用。然而，隨著消費者對食品安全的日益重視，現行檢測方法的靈敏度局限性逐漸凸顯。以蔬菜水果中百菌清殘留檢測為例，由于其在樣品中的含量通常在μg·kg-1甚至ng·kg-1水平，常規液質聯用方法的檢出限難以滿足檢測需求。即便采用選擇性更強的三重四極桿質譜，基質背景干擾仍會顯著抑制目標物的電離效率，導致靈敏度不足。這一問題在復雜基質樣品如蜂蜜、茶葉等農藥殘留檢測項目中尤為突出。此外，為適應不同極性農藥的分析需求，液相色譜常采用含甲醇或乙腈的流動相，進樣量受柱容量限制難以提高，也在一定程度上制約了檢測靈敏度的進一步提升。

3.2 檢測限與定量準確性受限

隨著農藥殘留限量標準的日趨嚴格，現有高效液相色譜-質譜聯用方法的檢測限與定量準確性逐漸難以滿足食品安全監管要求。以有機磷農藥毒死蜱在茶葉中的殘留檢測為例[2]，由于基質中含有大量與目標物的理化性質相近的多酚類干擾物質，即便采用選擇性強的多反應監測模式，仍難以在復雜背景下實現痕量毒死蜱的靈敏檢測與準確定量。液質聯用的定量分析多采用外標法，即用系列已知濃度的標準溶液繪制工作曲線，通過內插法計算樣品中農藥殘留含量。然而，茶湯基質對毒死蜱電離效率的抑制作用明顯與標準溶液基底不同，導致定量結果出現較大偏差。雖然基質匹配標準曲線可在一定程度上削弱基質效應，但配制過程煩瑣耗時。與此同時，在痕量分析中，儀器響應的微小波動都可能引起測定結果的較大偏差，進而影響定量準確度。對于具有熱敏性的農藥組分，進樣口的高溫條件可能導致其降解，進一步加劇定量偏差。

3.3 復雜基質干擾顯著

高效液相色譜-質譜聯用技術雖已成為食品農藥殘留檢測的主流方法，但復雜基質的干擾效應仍是限制其性能發揮的關鍵瓶頸。以含糖量高的水果制品為例，果糖、葡萄糖等小分子糖類易與農藥殘留發生共洗脫，導致基質背景復雜，嚴重干擾目標物的電離過程[3]。即便采用選擇性強的多反應監測掃描方式，仍難以完全消除基質干擾，造成農藥殘留檢測靈敏度下降。對于含脂肪較高的肉制品基質，油脂類物質易引起離子源污染，導致質譜信號漂移，影響定量重現性。此外，肉制品中普遍存在大量嘌呤核苷酸，易與殘留農藥組分在質譜中發生反應，形成質荷比相近的干擾離子，加大定性定量偏差。即便采用高溫排除等手段去除共洗脫雜質，仍難以徹底消除其影響。

4 食品農藥殘留的高效液相色譜-質譜聯用檢測方法優化策略

4.1 提升檢測靈敏度的技術改進

為提升食品農藥殘留檢測的靈敏度，可從樣品前處理、色譜分離和質譜檢測等環節進行系統優化。①在樣品前處理階段，采用基質固相分散萃取可有效富集低含量農藥殘留，同時去除脂肪、色素等干擾物質。如將均質化的果蔬樣品與C18填料混合，利用疏水作用吸附疏水性農藥，再用乙腈洗脫，獲得高純度萃取液，可增加進樣量。②液相色譜分離中，可采用小粒徑填料（如1.8 μm）色譜柱，縮短分析時間的同時提高柱效，配合優化梯度洗脫程序，可在不影響分離度的前提下顯著提升靈敏度。③針對電噴霧電離效率易受基質抑制的問題，選擇合適的電離模式至關重要。以茶葉中毒死蜱檢測為例，負離子模式下分子離子[M-H]-的豐度明顯高于正離子[M+H]+，且碎裂規律更利于定性定量分析，因而負離子方式更有利于靈敏檢測[4]。④優化噴霧電壓、烘干氣溫和氣流等參數，可最大限度減少基質抑制效應，提高離子化效率。三重四極桿質譜儀可在多反應監測模式下設置多個特征離子對，如毒死蜱選擇m/z 313/148、m/z 313/118等多個子離子，提高檢測專屬性，可有效區分基質干擾物質，從而提高靈敏度與準確度。此外，借助同位素內標物可校正基質效應導致的信號波動，有助于提高定量可靠性。

綜上，通過優化樣品前處理、液相色譜參數和質譜檢測條件，可有效提升食品中痕量農藥殘留的檢出能力。系統地識別并消除各環節的不利因素，從而建立靈敏、準確、可靠的高效液相色譜-質譜聯用檢測方法，為食品安全監管提供強有力的技術支撐。

4.2 優化定量分析的精度與可靠性

針對茶葉、蔬菜、水果等食品中農藥殘留定量分析精度不足的問題，可從基質效應補償、定量方式優化等方面入手，提出切實可行的分析方法改進策略。①傳統外標法由于忽略了復雜基質對殘留農藥電離效率的抑制作用，導致定量結果偏低。基質匹配標準曲線雖可校正此效應，但需要制備與樣品基質背景一致的標準溶液，操作煩瑣且耗時費力。而采用同位素內標法，即在樣品前處理階段添加與目標農藥結構相似但質量數不同的同位素標記物作為內標，可有效校正基質效應導致的信號波動，獲得準確可靠的定量結果。例如，在分析花椰菜中多菌靈殘留時，選用氘代多菌靈作內標，可補償基質中半纖維素、果膠等物質引起的離子化抑制，顯著提高檢測靈敏度與重現性[5]。②對于極易受基質干擾的農藥殘留物如有機磷類，可優化流動相組成，采用甲酸銨等添加劑改善電離環境，提高分析物離子響應，削弱基質干擾。以草莓中毒死蜱檢測為例，在流動相中添加0.01%三氟乙酸和5 mmol·L-1醋酸銨，可使毒死蜱的電離效率提高1.5倍，檢出限降低至原來的1/4。③質譜采集參數的優化對于提高定量精確度同樣至關重要。例如，在分析魚肉中有機氯農藥時，適當增大二級碎裂電壓并提高碰撞氣流速，可改善農藥母離子向子離子轉化的效率，獲得穩定可重現的特征峰。

4.3 減少基質干擾的預處理方法

針對茶葉、蜂蜜、肉制品等食品基質中復雜成分對農藥殘留分析造成的顯著干擾，急需開發有針對性的樣品預處理新方法，以從源頭上降低基質效應。①對于富含脂肪的肉制品，在提取殘留農藥時應著重去除油脂及類脂物質，避免其對液質聯用系統造成污染和干擾。可采用低溫萃取結合冷凍離心的方式，利用脂肪在低溫下凝固的特性，使殘留農藥與脂肪有效分離，從而提高提取效率。此外，選用適宜的萃取劑如乙腈，可最大限度溶解殘留農藥，同時減少脂溶性干擾物的萃出。②對于茶葉、蔬菜等植物源性基質，應重點考慮如何去除色素、多酚等極性雜質。創新性地采用模壓吸附劑如分子印跡聚合物，可選擇性富集目標農藥分子，削弱茶多酚等極性物質的競爭吸附，從而提高凈化效果。蜂蜜等高糖基質易引起嚴重的基質效應，采用水-甲醇稀釋可顯著降低糖類物質濃度，減少其對農藥殘留電離的抑制作用。③凈化過程中，可巧妙利用農藥與干擾物在相近介質中極性、溶解度的微小差異，通過優化萃取劑配比，實現殘留農藥的選擇性分離，去除共萃雜質。例如，在提取蜂蜜中的甲維鹽時，采用乙腈-石油醚萃取體系，利用甲維鹽與糖類在兩相中分配系數的差異，使殘留農藥選擇性分配入有機相，有效避免糖類干擾。

5 結語

本文系統探討了食品農藥殘留液質聯用檢測方法的優化策略，提出了基質固相分散萃取、同位素內標法定量以及新型吸附劑凈化等創新方案，為提升農藥殘留檢測的靈敏度和準確度提供了可行路徑。未來研究應著重開發智能化樣品前處理技術，探索新型色譜分離模式，研制專屬性強的分子印跡材料，并將人工智能技術引入農藥殘留檢測的全過程質量控制，以期建立更高效、更可靠的檢測新方法。

參考文獻

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[4]尹鵬，郭桂義，代金霞，等.超高效液相色譜-串聯質譜法測定茶葉中毒死蜱及其主要代謝物殘留[J].分析化學，2019，47（2）：306-314.

[5]牛巍.菠菜農藥殘留風險評估探究[J].農業技術與裝備，2024（9）：50-52.

作者簡介：黃芳（1973—），女，浙江磐安人，本科，工程師。研究方向：食品檢測。