色譜-質譜聯用技術在農藥殘留檢測中的應用及優化策略

Application and Optimization Strategies of ChromatographyMass Spectrometry in Pesticide Residue Detection

CHEN Huagui （Yuexi County Food and Drug Inspection and Testing Center， Yuexi 616650， China）

Abstract： Pesticide residues may have serious impacts on human health，environmental protection and industrial development. This paper briefly summarizes the application overview of chromatography-mass spectrometry technology in pesticide residue detection，and analyzes the main problems existing in its application，including the low efciency of simultaneous extraction of multiple residues，the low sensitivity of low-concentration trace detection，andtheeasy occurrence of1 positive/1negativeresults，and proposes optimizationstrategies such as optimizing sample pretreatment methods，optimizing chromatographic separation conditions，strengthening personnel training，and implementingcoldchain transportationand storageofsamples，with theaimof improvingthe technical system of pesticide residue detection and enhancing the efficiency of food safety supervision.

Keywords： chromatography-mass spectrometry technology; pesticide residue detection; simultaneous extraction of multiple residues

隨著經濟的發展和社會的進步，人們對食品安全的重視程度日益提高，使得農藥殘留問題成為公眾關注的焦點。加強農藥殘留檢測，在維護食品安全、保護環境、增強消費者信心等方面發揮著重要作用。目前，農藥殘留快速檢測方法種類繁多，如色譜法和質譜法。這兩種方法在農藥殘留檢測分析中的應用各具優勢。

色譜法分離效能高，一次進樣可分離百余種農藥。質譜法定性準確、抗干擾能力強、靈敏度高，能夠分析復雜基質中的農藥殘留[1]。色譜與質譜聯用可以更好地發揮兩者的優勢，有效排除基質干擾，簡化前處理過程，提高檢測效率，用于分析果蔬、動物源食品及其加工品等復雜基質中的農藥殘留，為食品安全監管提供兼具高靈敏度、高特異性和高可靠性的分析方法[2-3]。

1色譜-質譜聯用技術在農藥殘留檢測中的應用概況

大多數農藥殘留物質是低沸點且易揮發的化學農藥，如有機氯、擬除蟲菊酯類農藥等。色譜－質譜聯用技術操作簡便、準確、靈敏、重現性強、回收率高以及基質干擾少，可以實現多農藥殘留的快速定性檢測。色譜－質譜聯用技術主要包括氣相色譜-質譜聯用和液相色譜-質譜聯用兩大類，其在農藥殘留檢測中的應用情況如表1所示。

當前，色譜－質譜聯用技術已在食品安全監督管理領域得到大范圍應用。GC-MS/MS是我國針對有機磷類農藥進行檢測的規范性方法。LC-MS/MS為日本肯定列表制度中 70% 的農藥殘留限量標準的制定提供了有力支撐。與以往標準相比，LC-MS/MS在《食品安全國家標準食品中2，4-滴丁酸鈉鹽等112種農藥最大殘留限量》（GB2763.1—2022）中的占比大幅增加，反映出我國在食品安全檢測技術選擇上的科學性與前瞻性。LC-MS/MS技術憑借其高靈敏度、高選擇性和高準確性等優勢，能夠精準檢測食品中多種微量甚至痕量的有害物質，如農藥殘留、獸藥殘留、添加劑等。通過提高該方法在標準中的占比，我國進一步提升了食品安全檢測的精度和可靠性，有助于更嚴格地把控食品質量安全，保障消費者的健康權益[4]。另外，高分辨率的質譜設備（Orbitrap）憑借非靶向的篩查方式，能夠發現新型農藥代謝產物。將QuEChERS前處理手段與色譜－質譜聯合運用，能夠將樣品制備所耗費的時間從 8h 縮短到 30min 。全二維氣相色譜－飛行時間質譜聯用儀能夠同步對茶葉中400余種農藥展開篩查工作。

表1色譜-質譜聯用技術在農藥殘留檢測中的應用

2色譜-質譜聯用技術在農藥殘留檢測中應用存在的問題

2.1 多殘留同步提取效率不高

在色譜－質譜聯用技術的實際應用中，樣品前處理方法往往難以同時滿足不同種類農藥的提取需求。以基層實驗室常見的蔬菜樣品為例，有機磷類和擬除蟲菊酯類農藥性質差異很大，采用單一提取方案時常常顧此失彼。例如，用乙晴提取時，有機磷類農藥的回收率在 90% 以上，但多菌靈的回收率約為 50%^[5] 。同時，目前用于農藥多殘留檢測的前處理方法普遍存在有機溶劑消耗量大、操作時間長、過程煩瑣、凈化效果不理想等問題。基層實驗室經常遭遇此類情形，即依據標準方式進行操作，加標回收實驗的結果表明部分農藥的回收比例處于較低水平，導致需要反復調整提取條件。這一過程既耗費時間，又消耗材料。

2.2低濃度痕量檢測靈敏度不高

在色譜-質譜聯用技術的實際應用中，經常出現兩方面問題。 ① 基層實驗室的儀器設備相對老舊，靈敏度達不到最新限量標準的要求，如檢測0.01mg^.kg^-1 限量的農藥時，信號經常在檢出限附近徘徊，給結果判定帶來很大困擾。 ② 被測樣品的組成成分復雜，其中干擾目標成分檢測的其他成分較多。例如，以茶葉樣本檢測為例，茶多酚等成分會引發嚴重的基質效應。在低濃度痕量檢測場景下，這種基質效應表現得尤為突出，原本就微弱的待測目標成分信號會因茶多酚的存在而出現被抑制或者增強的異常情況[。信號被抑制時，目標成分原本就微弱的特征峰強度進一步降低，甚至可能完全消失在背景噪聲中，導致無法準確識別和定量目標成分。

2.3假陽性/假陰性結果易出現

檢測有機磷農藥時，樣品中部分天然成分在色譜分離時，因化學性質與目標農藥相似，產生的干擾峰和目標農藥保留時間接近[7。進入質譜檢測，若檢測人員經驗不足，未能識別出干擾峰對應物質，就會將其誤判為目標農藥信號，得出假陽性結果。對于易分解農藥，若基層無法實現全程冷鏈運輸儲存，會降解生成新物質。新物質色譜保留時間和質譜特性與母體農藥不同，色譜分析中原特征峰可能消失或強度降低，質譜同樣無法檢測到母體農藥特有碎片信息，導致出現假陰性結果。

3色譜-質譜聯用技術優化應用策略

3.1 優化樣品前處理方法

① 鑒于不同農藥性質差異大，科研人員應深入研究其化學特性，開發能滿足多種農藥提取需求的復合提取方案[8]。例如，針對有機磷類和擬除蟲菊酯類農藥，設計含乙腈（體積占比 60%～80% ）與輔助溶劑（如甲醇，體積占比 10%～20% ）的復合體系，在40～60^°C 下超聲提取 20～30min ，可使多菌靈等低回收率農藥提取效果提升 30%～50% 。 ② 采用改進版QuEChERS方法，減少有機溶劑用量；根據樣品類型調整鹽析包，如 MgSO₄+NaCl 比例，提高極性農藥回收率。推薦使用現成商業化的QuEChERS試劑盒，簡化操作流程。另外，可以利用微波或超聲波加速農藥從基質中釋放，縮短提取時間，減少溶劑用量。

3.2 優化色譜分離條件

3.2.1 升級儀器設備

基層實驗室應積極爭取資金，引入高性能色譜-質譜聯用儀，如選用質量分析器分辨率在 50000～ 100000（全質量范圍）、質量精度為 ±（1～5）mgkg^-1 的高分辨質譜儀，配置靈敏度高的電子轟擊離子源與三重四極桿檢測器，檢測限在 1～10μg?kg^-1 。日常應嚴格維護、校準色譜-質譜聯用儀，每周檢查其基本性能，每月進行全面校準。選用標準物質校準關鍵參數，確保檢測結果相對標準偏差在 5% 以內。

3.2.2 消除基質干擾

對于組成成分復雜的待測樣本如茶葉等，前處理可增加基質去除步驟。例如，用聚二甲基硅氧烷／二乙烯基苯涂層（厚度為 65～100μm ）的固相微萃取纖維，在 40～80^°C 條件下萃取，減少基質干擾；采用分散液液微萃法時，取選用氯苯（ 20～50μL ）作為萃取溶劑、甲醇（ 0.5～1.0mL ）作為分散劑，優化離心條件 （3000～5000r?min^-1 ， 5～10min ），可將農藥萃取回收率提高為 80%～95% 。同時，用基質匹配標準曲線法消除基質效應。在茶葉基質提取液中配 0.005～0.100mg?L^-1 的農藥標準系列溶液，繪制線性相關系數在0.995以上的標準曲線，定量分析樣品，將低濃度痕量檢測準確度提高為 85%～95%

3.3加強人員培訓與實施樣品冷鏈運輸儲存

① 開展專業講座、技術交流、案例分析等活動，加強對檢測人員的培訓，提升檢測人員的專業技能，使其能準確識別干擾峰，避免誤判，減少假陽性結果。② 基層應建立完善的全程冷鏈運輸儲存體系，確保易分解農藥樣品在采集、運輸、儲存過程中處于低溫環境，防止降解生成新物質[9。同時，加強過程監控管理，記錄關鍵參數，結合運輸、儲存情況綜合判斷假陰性可能，提高檢測準確性。

4結語

當前，色譜-質譜聯用技術憑借其高靈敏度、高特異性和廣覆蓋性等，已成為農藥多殘留檢測的主流手段。但該技術在農藥殘留檢測中的應用還存在一些問題，如多殘留同步提取效率不高、低濃度痕量檢測靈敏度不高及假陽性/假陰性結果易出現等。對此，建議采取優化樣品前處理方法、優化色譜分離條件、加強人員培訓與實施樣品冷鏈運輸儲存等策略，并建立標準化的數據共享平臺，以顯著提高檢測效率與檢測結果的可比性，為農產品質量安全監管提供強有力的技術支撐。

參考文獻

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