□ 馮蕙 宋有星 孫巖 王玉濤 山東國投鴻基檢測技術(shù)股份有限公司

當(dāng)前，農(nóng)藥殘留快速檢測技術(shù)主要包括生化檢測法、光譜檢測法、質(zhì)譜檢測法等。其中，以熱解吸-電噴霧原位質(zhì)譜儀為代表的敞開式大氣壓質(zhì)譜技術(shù)成為相關(guān)人員關(guān)注及研究的焦點。

食品安全關(guān)系到民生與社會經(jīng)濟發(fā)展，是評價人們生活幸福度的重要指標(biāo)，而保障食品安全的首要前提就是行之有效的食品檢驗。作為食品檢測的重要部分，農(nóng)藥殘留引起了人們的普遍關(guān)注?，F(xiàn)如今，農(nóng)殘檢測技術(shù)主要包括實驗室儀器檢測方法，如光譜法、色譜法、酶抑制法等，且常用的檢測流程多為提取-凈化-儀器檢測，但由于實驗室檢測的前處理方法時間較長，幾乎花費整個分析過程的60%，且技術(shù)要求高——需要專業(yè)檢測人員操作，因此難以實現(xiàn)現(xiàn)場、大量樣品的檢測。

2019年，國家提高了對農(nóng)藥殘留的檢測要求，加大了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全執(zhí)法力度和監(jiān)督抽查力度。隨著檢測要求的增多，越來越多的檢測需求向傳統(tǒng)的檢測模式提出了巨大挑戰(zhàn)，即農(nóng)藥殘留檢測行業(yè)需要投入更多的專業(yè)檢測人員及儀器實驗設(shè)備。面對如此嚴(yán)峻的形勢沖擊，快速篩查結(jié)合傳統(tǒng)分析流程的技術(shù)應(yīng)運而生。

1 農(nóng)殘快速檢測技術(shù)分類

快速篩查結(jié)合傳統(tǒng)分析流程將檢測分為兩個階段：第一階段為快速篩查陽性樣品，即利用某些快篩技術(shù)實現(xiàn)對果蔬農(nóng)殘的快速初篩或定性，該方法檢測速度快，可快速檢測大量樣品；第二階段為確認(rèn)分析——將篩查出的陽性樣品利用傳統(tǒng)方法（如液相色譜法、氣相色譜法、液相-質(zhì)譜聯(lián)用法、氣相-質(zhì)譜聯(lián)用法等）進行精準(zhǔn)定性、定量。

目前，國內(nèi)的農(nóng)藥殘留快速檢測技術(shù)種類繁多，究其原理，主要分為3類：生化測定法、光譜法、質(zhì)譜法。

1.1 生化測定法

生化測定法包含酶抑制率法、酶聯(lián)免疫吸附測定法（ELISA）、化學(xué)速測法等。這些方法具有快速、靈敏、操作簡便、成本低廉、對檢測人員技術(shù)水平要求低等特點，而基于此方法發(fā)布的GB/T 5009.199-2003和NY/T 448-2001國家推薦標(biāo)準(zhǔn)方法也促使該法成為對果蔬中有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留進行現(xiàn)場快速定性初篩檢測的主流技術(shù)之一。因此，生化測定法得到了廣泛應(yīng)用?；诖嗽黹_發(fā)的產(chǎn)品有農(nóng)殘快速檢測儀與快速檢測卡，但是，這種檢測技術(shù)的檢出限較高、假陽性率高、無法定量，而且檢測種類有限。

1.2 光譜法

光譜法在農(nóng)藥殘留快速檢測上的應(yīng)用主要有拉曼光譜法和近紅外光譜法，這兩種方法都具有無需樣品制備、易于在線分析等優(yōu)點。但是，拉曼光譜法在靈敏度、干擾因素、拉曼成像方式、數(shù)據(jù)庫等方面的技術(shù)缺陷限制了其發(fā)展進程；近紅外光譜法則存在靈敏度低、數(shù)據(jù)模型擬合困難、儀器自身穩(wěn)定性差等缺陷，這也是未來研究中需攻克的難關(guān)。

1.3 質(zhì)譜法

液相色譜、氣相色譜、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)因其高選擇性、高分辨率和高靈敏度等優(yōu)點，是現(xiàn)今農(nóng)殘檢測標(biāo)準(zhǔn)中的常用技術(shù)。馬智玲等利用氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（GC-MS/MS）搭配QuEChERS方法建立了蔬菜水果中129種農(nóng)藥的快速檢測方法，結(jié)果表明，129種藥物在一定的含量范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r2均大于0.98；不同基質(zhì)在10μg/kg添加水平下大部分農(nóng)藥的平均回收率為66.2%～124.7%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD為0.9%～24.4%；方法的定量限LOQ為 0.03～16.7μg/kg。

常規(guī)檢測方法的優(yōu)點在于其具有極佳的靈敏度、精確性及可定量檢測，但仍舊存在很多問題，如樣品需要前處理、實時性差、對不同極性的目標(biāo)化合物存在色譜柱選擇性及基質(zhì)效應(yīng)、檢測成本高等。此外，目前的前處理方法普遍存在有機溶劑消耗量大、操作時間長、過程繁瑣、凈化效果不理想等問題。基于常規(guī)檢測的優(yōu)化研究大部分集中在前處理方面，多家儀器公司一直致力于農(nóng)殘快速篩查工作，但是其只是在優(yōu)化GC-MS或者LC-MS方法，無法擺脫前處理操作復(fù)雜的問題。

隨著質(zhì)譜儀研究的發(fā)展，敞開式離子化質(zhì)譜技術(shù)（ambient mass spectrometry，AMS）的出現(xiàn)擺脫了上述問題存在的限制。該技術(shù)是一種能在大氣壓環(huán)境下對樣品進行解吸并離子化，從而獲得樣品表面信息的新型質(zhì)譜技術(shù)。這種質(zhì)譜技術(shù)既保留了質(zhì)譜方法檢測速度快、靈敏度高、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點，又可實現(xiàn)無需前處理、無需色譜分離便可直接進入質(zhì)譜儀，從而進行快速且靈敏的分析檢測。

2 敞開式離子化質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

2.1 敞開式離子源的發(fā)展

敞開式離子化質(zhì)譜離子源方面，2004年Cooks課題組在電噴霧電離基礎(chǔ)上首次提出解吸電噴霧電離（DESI）技術(shù)。該技術(shù)為實現(xiàn)無需樣品預(yù)處理的現(xiàn)代質(zhì)譜分析方法開辟了新的可能。2005年Cody等在大氣壓化學(xué)電離基礎(chǔ)上研制出實時直接檢測技術(shù)——DART，其可對多類化合物包括化學(xué)試劑、藥物、生物分子、有機化合物以及金屬有機化合物等進行分析。

2005年謝建臺等研制出類似的電噴霧輔助激光解吸電離質(zhì)譜技術(shù)，通過電噴霧將激光解析與電離相結(jié)合用于固體待測樣品的快速分析，這種分離技術(shù)可以檢測的分子量范圍較廣并且可以檢測多種化合物。

2006年Chen H等首次提出電噴霧萃取離子化（EESI）技術(shù)，該技術(shù)主要用于液態(tài)和氣態(tài)樣品的分析。介質(zhì)阻擋放電離子化（DBDI）技術(shù)由張新榮等于2007年首次提出，如今，DBDI已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品安全、公共安全、藥物檢測、環(huán)境監(jiān)測、化學(xué)反應(yīng)實時監(jiān)測及質(zhì)譜成像等研究領(lǐng)域。

基于對以上敞開式離子源的研究，山東國投鴻基檢測技術(shù)股份有限公司(以下簡稱“山東國投鴻基”)在2018年推出一種熱解吸-電噴霧離子源——通過刮取或粘附的方式進行取樣，然后加熱使待測化合物解吸氣化，經(jīng)過電噴霧區(qū)域離子化后進行質(zhì)譜分析。經(jīng)過特殊改裝的進樣方式可以對固體表面或液體樣品進行取樣，不受樣品形狀、尺寸以及大小的限制，且標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計可嚴(yán)格控制樣品進樣量。該離子源的端口設(shè)計具有多樣性，可搭配國內(nèi)外主流質(zhì)譜儀，例如Bruker離子阱、Thermo Fisher離 子 阱、Agilent單四級桿及三重四極桿、AB Sciex三重四極桿等進行安裝使用，其目前已在食品安全、藥物檢測等領(lǐng)域取得突破性成果。

2.2 敞開式離子化質(zhì)譜在農(nóng)殘檢測上的應(yīng)用

離子源方面的改進促進了敞開式離子質(zhì)譜在農(nóng)殘快篩方面的應(yīng)用。

Juan F等報道了DESI在食品中農(nóng)業(yè)化學(xué)品檢測領(lǐng)域的應(yīng)用，其選取檸檬、蘋果等多種水果，通過添加或表面噴涂16種常檢農(nóng)藥進行實驗。實驗結(jié)果表明，DESI-MS/MS直接進樣標(biāo)準(zhǔn)品獲得的各農(nóng)藥最低檢出限LOD范圍為0.1～8.0μg/L；添加基質(zhì)后，經(jīng)QuEChERS提取后進樣，西紅柿中各農(nóng)藥LOD范圍為1.0～90μg/kg，橘子中各農(nóng)藥 LOD范圍為 1.5～90μg/kg，這些數(shù)值均遠(yuǎn)低于歐盟等國規(guī)定的農(nóng)藥最低限量值（MRL）。結(jié)合其信噪比（S/N值），結(jié)果表明DESI-MS/MS可用于農(nóng)藥定性篩查。

潘燦平等報道了利用DART-MS進行農(nóng)藥中甲拌磷、卡巴呋喃、滅線磷以及氟蟲腈這4種毒性成分的快速檢測方法。結(jié)論表明，DARTMS技術(shù)能夠定性檢測商業(yè)農(nóng)藥配方中高危害性農(nóng)藥的存在，并且可以將該技術(shù)應(yīng)用于市場的日常監(jiān)測。

Yolanda Pico等對DART結(jié)合離子阱質(zhì)譜儀對水果表面的外源性化學(xué)物質(zhì)進行研究。結(jié)果表明，使用DART方法直接檢測表面物質(zhì)、分析溶劑提取后再經(jīng)DART檢測，以及通過UPLC-MS檢測的結(jié)果具有高度一致性。該系統(tǒng)檢測出抑霉唑的最低量為1ng（約為300μg/kg），遠(yuǎn)低于水果中的最大殘留限量。

Edison SE等用棉簽擦拭蘋果、橘子的表面，然后使用DART-高分辨率質(zhì)譜儀檢測。實驗結(jié)果表明，DART-MS和LC-MS的檢測結(jié)果在定性方面十分相似。在2mg/kg的檢測水平上，132種農(nóng)藥混合液在以蘋果為基質(zhì)的實驗中，可檢測到86%的農(nóng)藥種類，即114種。以蘋果、獼猴桃、桃子和西紅柿為基質(zhì)，選取具有代表性的240種農(nóng)藥進行測試，每種農(nóng)藥的濃度為10mg/kg。蘋果上噴涂的140種農(nóng)藥中，79%～81%能被檢測到；奇異果上噴涂的60種農(nóng)藥中，82%的農(nóng)藥可被檢測到；桃子上噴涂的132種農(nóng)藥中，92%能被檢測到。

Cajka Tomas等利用DART結(jié)合質(zhì)譜技術(shù)（高分辨率/精確質(zhì)量飛行時間質(zhì)譜TOFMS、高分辨率/精確質(zhì)量Orbitrap MS)和 DESI結(jié)合串聯(lián)時間質(zhì)譜技術(shù)MS2檢測了水果中的殺菌劑。實驗結(jié)果表明，使用DART及DESI技術(shù)可在幾分鐘內(nèi)檢測10個樣品，且就福美雙而言，DART-TOFMS和DESI-MS2檢測的線性最低限為1mg/kg，DARTOrbitrap MS的線性檢測最低限為0.1mg/kg。

山東國投鴻基的熱解吸-電噴霧離子源搭載安捷倫最新的三重四極桿質(zhì)譜儀Ultivo對農(nóng)殘進行檢測，已完成298種代表性農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品的方法驗證，幾乎涵蓋國家例行監(jiān)測及山東省重點抽檢計劃項目名單。通過表面刮取的檢測方式，該技術(shù)已完成茄果類、葉菜類、仁果類、核果類、豆類、瓜類等大類樣品中大部分果蔬的定性及半定量標(biāo)準(zhǔn)檢測。其定性結(jié)果與國標(biāo)檢測LCMS/MS或GC-MS/MS高度吻合，最低檢出限低于GB 2763-2016中規(guī)定的農(nóng)藥最低限量值，穩(wěn)定性滿足國家農(nóng)藥殘留檢測標(biāo)準(zhǔn)方法的要求（RSD≤20%）。以上結(jié)果通過山東壽光果蔬物流園試點進行數(shù)據(jù)積累及標(biāo)準(zhǔn)驗證。

此外，山東國投鴻基根據(jù)熱解吸-電噴霧離子源可以直接進樣檢測、不受樣品限制的特點，以及質(zhì)譜儀穩(wěn)定性及小型化的功能，定制改裝了現(xiàn)場檢測車——將實驗室搬到車上，以實現(xiàn)隨時隨地現(xiàn)場取樣，20秒完成一次進樣及質(zhì)譜結(jié)果呈現(xiàn)。同時，結(jié)合正在測試優(yōu)化的自動判讀軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動上傳并一鍵打印檢測結(jié)果，以保證檢測全流程公開、公正。

3 總結(jié)與展望

隨著國家對食品安全重視程度的不斷提升，快速檢測技術(shù)在果蔬農(nóng)藥殘留檢測中發(fā)揮的作用將越來越大，快速檢測技術(shù)方法與傳統(tǒng)實驗室檢測方法將在控制果蔬農(nóng)殘安全方面發(fā)揮各自不可替代的作用。田間地頭、農(nóng)貿(mào)市場、超市商場等作為農(nóng)殘的源頭，需要質(zhì)檢、環(huán)保、食藥監(jiān)等檢測部門應(yīng)用農(nóng)殘快檢技術(shù)阻止其中的不合格產(chǎn)品流入市場，切實保障食品安全。

AMS作為新型快速篩查技術(shù)，已被應(yīng)用在食品安全檢測、環(huán)境監(jiān)測、藥物、毒品等領(lǐng)域，并將在農(nóng)藥殘留分析等需要快速和原位分析的領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。結(jié)合熱解吸-電噴霧離子源已實現(xiàn)的車載質(zhì)譜移動平臺，未來借助大數(shù)據(jù)平臺的搭建，就可以實現(xiàn)構(gòu)建以農(nóng)殘風(fēng)險因子為代表的所有有害化合物風(fēng)險因子在線實時防控系統(tǒng)。盡管敞開式質(zhì)譜法在靈敏度及重現(xiàn)性方面還亟待改善，但其優(yōu)勢及應(yīng)用前景不可忽略。