液相色譜-質譜聯用技術在農藥殘留檢測中的應用

Abstract： Pesticide residues are important challenges in the field of food safety and environmental protection， and scientific， accurate and efficient detection methods are essential to protect public health and the ecological environment. Liquid chromatography-mass spectrometry technology has been widely used in the analysis of pesticide residues due to its high sensitivity， high selectivity， broad-spectrum detection ability， and strong qualitative and quantitative analysis capabilities. In this paper， the application of liquid chromatography-mass spectrometry in the testing of food and agricultural products， environmental and water quality monitoring， quality control and regulatory enforcement is reviewed， and the important role it plays in the analysis process is discussed.

Keywords： pesticide residue detection; liquid chromatography-mass spectrometry; food safety

農藥的廣泛使用在保障全球農業生產、提高農作物產量和質量方面發揮了重要作用。農藥的不合理使用或殘留問題可能對人類健康和生態環境造成嚴重威脅 [1]。農藥殘留進入食品、水體和土壤后，可能通過食物鏈累積，對人體造成慢性毒害，甚至導致癌癥、神經系統疾病和內分泌紊亂。如何高效、準確地檢測食品和環境中的農藥殘留，確保農產品安全和生態環境健康，成為全球關注的焦點。傳統的農藥殘留檢測方法主要包括氣相色譜（Gas Chromatography，GC）、高效液相色譜（HighPerformance Liquid Chromatography，HPLC）以及酶聯免疫檢測（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay，ELISA）等，但這些方法在靈敏度、選擇性和廣譜檢測能力方面存在一定局限性。近年來，液相色譜 - 質 譜 聯 用 技 術（Liquid Chromatography-MassSpectrometry，LC-MS）因其高靈敏度、高選擇性和強大的定性定量能力，成為農藥殘留檢測領域的主流技術之一。其不僅能檢測廣譜的農藥類型，還能有效降低基質干擾，提高檢測精度，滿足食品安全監測、環境污染評估以及質量控制的需求[2]。深入研究液質結合色譜法在農藥殘留檢測中的優勢及其應用，對于提高食品安全監管水平、保護公眾健康以及推動綠色農業發展具有重要意義。

1 LC-MS 在農藥殘留檢測中的優勢

1.1 高靈敏度與高選擇性

LC-MS 在農藥殘留檢測中發揮著重要作用，這與其較高的靈敏度和選擇性緊密相關。傳統的色譜分析方法，如HPLC或GC，雖然在分離能力上表現良好，但在復雜基質樣品中進行痕量分析時，容易受到干擾，檢測限較高。而 LC-MS 結合了液相色譜的高效分離能力和質譜的高靈敏度檢測能力，能夠檢測到極低濃度的農藥殘留，檢測限可達皮克（pg）級別。質譜檢測以分子質量為基礎，能夠有效區分結構類似的化合物，從而提供更高的選擇性。在食品安全檢測中，某些有機磷農藥的結構相似度較高，而LC-MS 可通過質譜的碎片信息進一步確認目標物，提高檢測的準確性。尤其是液相色譜串聯質譜技術，其能通過多重反應監測（Multiple Reaction Monitoring，MRM）模式，僅針對特定的離子對進行檢測，進一步減少基質干擾，從而極大地提高檢測的靈敏度和選擇性。這一特性使得 LC-MS 在復雜基質樣品（如蔬菜、水果、肉類和乳制品等）的農藥殘留檢測中具有顯著優勢，為食品安全監管提供了更加可靠的技術保障[3]。

1.2 廣譜檢測能力

農藥種類繁多，涵蓋有機磷類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類、苯氧羧酸類以及三唑類等多個類別，每種農藥的理化性質不同，適用的檢測方法也有所差異。傳統的色譜分析往往需要針對不同種類的農藥采用不同的檢測方法，GC 用于檢測揮發性較強的農藥，而 HPLC 則更適用于檢測極性較大的農藥。LC-MS 憑借其強大的分離能力和靈敏的檢測手段，能夠實現多種農藥殘留的同時檢測，提高檢測效率。特別是在多殘留檢測中，液相色譜串聯質譜技術可以在單次分析中同時檢測上百種不同類型的農藥，極大地提高了檢測的通量和應用范圍。近年來，隨著高分辨質譜（High-Resolution Mass Spectrometry，HRMS）的發展，LC-MS 不僅能夠檢測已知農藥，還能通過非靶向篩查發現未知污染物，提高了對新型或非法使用農藥的監測能力 [4]。LC-MS 的廣譜檢測能力使其成為農藥殘留分析中不可或缺的技術工具。

2 液質結合色譜法在農藥殘留檢測中的應用

2.1 食品農產品檢測

食品安全問題一直是全球關注的焦點，農藥殘留作為食品安全中的重要檢測指標，直接關系到消費者的身體健康。食品農產品種類繁多，包括蔬菜、水果、谷物、肉類、乳制品和蜂蜜等，而不同食品基質的復雜性給農藥殘留檢測帶來了極大挑戰。LC-MS技術憑借其高靈敏度、高選擇性和廣譜檢測能力，成為食品農產品農藥殘留檢測的首選技術之一[5]。在食品檢測中，LC-MS/MS 技術能夠在單次分析中同時檢測上百種農藥，包括有機磷類、擬除蟲菊酯類、氨基甲酸酯類和三唑類等多種農藥。在茶葉檢測中，由于茶葉中含有大量的茶多酚和其他干擾物質，傳統的氣相色譜方法容易受到基質效應影響，而 LC-MS/MS 通過優化前處理技術和采用 MRM 模式，能夠有效降低基質干擾，提高檢測靈敏度。為了確保食品安全，許多國家和地區制定了嚴格的農藥殘留限量標準，如歐盟、美國食品藥品監督管理局（Foodand Drug Administration，FDA）和中國國家食品安全標準 [6]。LC-MS 技術能夠滿足這些法規要求，提供高精度的定量數據，確保食品農產品的質量安全。隨著有關部門對食品安全監管力度的加大，LC-MS技術在食品農藥殘留檢測中的應用將進一步擴大，為消費者提供更安全的食品保障。

2.2 環境與水質監測

農藥的大量使用不僅會對食品安全造成影響，還可能通過土壤滲透、雨水沖刷和空氣傳播等途徑進入環境，導致水體、土壤和空氣污染。環境監測特別是水質監測成為農藥殘留檢測的重要應用領域。農藥在環境中的殘留濃度通常較低，并且可能在不同環境介質中發生降解、轉化和代謝，給檢測帶來較大挑戰。LC-MS 技術憑借其超高靈敏度和廣譜檢測能力，能夠有效檢測復雜環境基質中的痕量農藥。在地下水和地表水檢測中，LC-MS/MS 技術能夠同時檢測多種農藥及其代謝產物，包括除草劑、殺蟲劑和殺菌劑等[7]。近年來，隨著科學技術的發展，相關檢測技術不僅局限于已知污染物的檢測，還能夠進行非靶向篩查（Non-Target Screening，NTS），發現未知或新興污染物，從而更全面地評估環境污染狀況。在水源地保護和飲用水安全監測中，LC-MS技術能夠快速識別和定量分析水體中的農藥殘留，確保飲用水質量符合安全標準[8]。隨著環境污染問題的加劇，政府和科研機構對農藥殘留的環境監測需求不斷增加，LC-MS 技術將在環境科學領域發揮更大的作用，為生態環境保護提供強有力的技術支持。

3 LC-MS 在農藥殘留檢測中的技術發展

3.1 前處理技術的優化

在農藥殘留檢測過程中，樣品的前處理過程直接影響檢測的準確性和靈敏度。由于食品、環境樣品中的基質成分復雜，農藥殘留通常需要經過提取、凈化和濃縮等步驟，以去除干擾物質，提高分析物的回收率和檢測靈敏度。傳統的前處理方法主要包括液液萃取（Liquid-Liquid Extraction，LLE）、固相萃取（Solid Phase Extraction，SPE）和分散固相萃取（dispersive Solid Phase Extraction，d-SPE）等，但這些方法存在操作復雜、時間長、溶劑消耗大等問題[9]。近年來，隨著樣品前處理技術的發展，QuEChERS方法已成為農藥殘留檢測的主流前處理技術。該方法通過簡單的鹽析萃取和凈化步驟，能夠有效去除基質干擾，提高農藥的回收率。在線固相萃取和自動化樣品前處理技術的應用，也在提高檢測效率、減少人為誤差方面發揮了重要作用。未來，隨著綠色分析化學理念的推廣，微萃取技術和無溶劑前處理方法將得到進一步優化，為農藥殘留檢測提供更加環保、高效的解決方案。

3.2 HRMS 的應用

HRMS 技術的快速發展，為農藥殘留檢測帶來了革命性的進步。傳統的 LC-MS/MS 技術主要基于靶向分析，即僅能檢測已知農藥，而 HRMS能夠同時進行靶向和非靶向分析，實現更全面的污 染 物 篩 查。 飛 行 時 間 質 譜（Time of Flight-MassSpectrometer，TOF-MS）和軌道阱質譜能夠提供高分辨率和高質量準確度，有利于檢測到未知或新興污染物。HRMS 可以記錄所有檢測到的離子信息，后續可以通過數據回溯分析，進一步挖掘潛在的污染物信息。這一特點使得 HRMS 在食品安全和環境監測中具有重要應用價值。隨著 HRMS 儀器成本的降低和數據處理技術的進步，該技術將在農藥殘留檢測中得到更廣泛的應用。

4 展望

農藥殘留的廣泛存在對食品安全和生態環境構成了嚴重威脅，建立高效、準確的檢測技術對于保障食品質量、保護生態環境以及促進國際貿易具有重要意義。LC-MS 技術因其卓越的靈敏度、選擇性和廣譜檢測能力，成為當前農藥殘留檢測的主流技術之一。本文分析了 LC-MS 在食品農產品檢測、環境與水質監測以及質量控制與法規應用方面的關鍵作用，發現 LC-MS 能夠滿足不同基質的檢測需求，并在全球食品安全監管體系中發揮著核心作用。LC-MS 技術的發展也推動了農藥殘留檢測的進步。前處理技術的優化，如 QuEChERS 方法、自動化樣品前處理系統等，提高了檢測效率并減少了基質干擾；HRMS的應用，使得非靶向篩查成為可能，提升了對未知污染物的檢測能力；數據分析與智能檢測技術的發展，如人工智能和機器學習的引入，為農藥殘留檢測提供了更精準、更高效的分析手段。LC-MS 技術在農藥殘留檢測領域仍有廣闊的發展空間。隨著儀器設備的不斷升級，檢測靈敏度、分辨率和數據處理能力將進一步提升。結合區塊鏈、大數據和云計算等技術，可實現對農藥殘留檢測的實時監測和遠程數據共享，提高食品安全監管的效率。智能化、自動化檢測技術的進一步發展，將推動 LC-MS 在食品安全、環境保護和法規執行中的廣泛應用。面對日益復雜的食品安全和環境污染問題，LC-MS 技術將在精準檢測、智能分析和高效監管方面提供更多解決方案，助力全球食品安全和環境保護事業的發展。

參考文獻

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