第四节 QuEChERS技术应用范围

虽然QuEChERS最初是针对农药分析而建立的前处理技术，但因其固有的显著性优势，该技术也迅速在其他领域得到了广泛的应用。目前QuEChERS技术的应用领域主要涵盖农药、兽药、真菌毒素、各种添加剂、增塑剂等的检测。下面将对各应用领域做概要介绍，具体应用内容将在本书的其他各章节中做详细阐述。

1.农药分析

伴随着社会对食品安全和农产品质量安全的重视，对于农药尤其是食品基质中农药残留的测定是人们广泛关注的话题。目前已有大量的管理控制等相关条例针对人群暴露的农药的种类及剂量进行规定。很多国家将农药视为对人类健康有害的污染物。鉴于此，相关组织确立发布了水果、蔬菜、谷物、肉类以及水等食品中农药残留的最大限量。比如，欧盟相关法律法规规定成年人食品中农药残留的最大限量在0.01～10mg/kg，而对于婴儿食品的要求更为严格，农药残留的最大限量控制在0.003～0.01mg/kg。由此可见，针对于各种复杂的样品类型开发有效的样品前处理方法，对于其中农药残留量的测定具有十分重要的意义。长期以来，传统的样品前处理方法通常较为繁琐且需要使用大量的有毒有机溶剂。而QuEChERS技术的出现，则提供了一种快速有效的前处理方法，在降低基质干扰的同时，对不同极性的农药均具有较高的回收率，因此QuEChERS前处理技术引发了人们的广泛研究，并在实际应用中取代了大多数以往的传统方法。

就样品基质而言，除了在蔬菜及水果样品中农药残留的分析，QuEChERS前处理技术在其他食品基质中农药残留的分析中也得到了广泛应用，如谷物、酒水、乳制品以及鱼肉等。此外，虽然相关报道相对较少，QuEChERS前处理技术在生物体液以及水、土壤等环境样品基质中农药残留的测定也得到了验证（表1－4）。

就内标物而言，尽管最常使用的是同位素标记的目标农药，但其他内标物如TPP、BDMC、4，4’－二氯苯甲酮、二嗪磷、灭线磷等也被用作特定种类农药的内标。通常情况下，建议在QuEChERS前处理开始时加入内标，而脂肪含量高的样品除外，这是因为脂肪在乙腈中的溶解度有限，此类样品会另外形成一层脂肪层，导致分析物在其中的分配而造成损失。

就分析检测技术而言，经QuEChERS技术处理后的样品，对于提取到的目标农药残留通常以LC－MS/MS、GC－MS/MS进行测定。此外，虽然常规分析中毛细管电泳检测较为少见，但该技术与QuEChERS技术相结合对农药进行的检测也有相关报道。

尽管对于大多数农药的分析测定而言，QuEChERS前处理技术的使用能够得到较为满意的结果，但必须承认的是，QuEChERS技术也并不尽善尽美，对于其他一些农药，如草甘膦、百菌清等常需要单独分析。此外，灭菌丹、百菌清、克菌丹等只能用GC进行分析，且在非酸性环境中易发生降解，QuECh-E RS技术在这些麻烦农药的分析中并不适用。

2.药物分析

药物滥用，尤其是对牲畜的疾病防控和促进生长相关的兽药的滥用非常普遍。对这种情况如果不加以控制，将会给人类健康以及环境带来很大的风险。因此，许多具有药物活性的物质被认为是污染物，相关组织也开始对其使用做了相应的管控，包括设定最大残留限量等措施。例如欧盟规定食品以及肉中的不同种类的药物残留限量在0.05～20000μg/kg，具体限量值取决于药物种类以及所分析的牲畜样品的种类。鉴于此，对于药物残留的分析也是分析化学中较为活跃的领域，尤其是在食品安全控制方面，需要快速有效的方法对兽药残留进行测定，而QuEChERS技术也在此领域中得到了成功的应用。

分析所涉及的样品主要是动物源的肉类样品，这主要是因为兽药易在其中累积并最终对人类带来潜在风险。除了不同动物的组织样品外，被分析样品还包括牛乳、血液、饲料等。具体应用实例详见表1－5。

在净化步骤中，所用到的净化剂有C₁₈、PSA以及MgSO₄等。其中C₁₈和PSA一起使用，常用来除去肌肉组织样品、牛乳、饲料以及肝脏样品中的脂肪以及疏水性化合物。在其他一些情况下，如动物组织、虾以及动物饲料中，单独使用PSA的情况也有报道。

通常情况下，基于QuEChERS前处理技术的兽药残留分析方法的回收率一般可达70%～120%。且内标（一般为氘代内标）常用来校正萃取过程带来的损失，并进行基质校正。

3.真菌毒素分析

真菌毒素是指由真菌产生的次级代谢产物，是食品中的一类重要污染物。真菌毒素能够引起严重的肾毒性、肝毒性、神经毒性、免疫抑制毒性，甚至是致癌性。因此，有效的前处理技术对于真菌毒素的有效控制、避免其对人体健康造成的危害是十分有必要的。

鉴于食品是人类暴露接触真菌毒素的主要来源，食品中真菌毒素的分析是人们广泛关注的重点。谷物是QuEChERS技术提取真菌毒素的重要食品基质之一，相关文献报道主要集中在小麦、玉米、大豆、燕麦以及小米等。由于谷物中的含水量较低，在QuEChERS前处理开始时常需要向此类样品中添加一定量的水。此外，其他样品基质如乳制品（牛乳、牛乳饮料以及酸乳等）也有相关报道。具体应用实例详见表1－6。

在对真菌毒素的提取过程中，常需要加入醋酸或甲酸、柠檬酸盐或醋酸盐等，以避免因加入PSA而导致的pH的增大。在随后的d－SPE过程中，常用到的净化剂也主要为C₁₈和PSA。两者可单独使用，也可同时使用，必要时也可引入其他净化剂如中性氧化铝等以达到最佳的净化效果。

在定量分析时，除了使用传统的同位素标记的内标化合物之外，其他化合物如吩噻嗪、玉米赤霉烯酮等也可用作内标。

经QuEChERS前处理之后，后续的分离检测常采用的技术包括HPLC－MS/MS、UHPLC－MS/MS以及GC－MS/MS等。此外，就GC－MS/MS检测而言，在d－SPE净化之后，必要时需要对所提取的真菌毒素以双（三甲基硅烷基）乙酰胺BSA/三甲基氯硅烷TMCS/三甲基硅烷咪唑TMSI等衍生化试剂进一步衍生化。此外，其他分析检测技术如FIA、TSL、DART－Orbitrap－MS等检测真菌毒素也获得了较好的结果。

4.多环芳烃

多环芳烃是一大类有机环境污染物，由于其具有公认的致癌、致突变性而被欧盟以及美国环保署列为需要优先监测的污染物。由于多环芳烃的来源具有多样性，因此其在环境中的分布也较广。其在环境中分布的广泛性以及其本身固有的亲脂性导致动物源性食品中多环芳烃污染的风险较高。因此，对于以QuEChERS前处理技术提取的多环芳烃的样品基质类型也相对繁多，包括肉类、牛乳、鱼以及海鲜等。具体应用实例详见表1－7。

基于QuEChERS的多环芳烃的前处理过程中，大多数情况下，提取步骤相比于原始的QuEChERS方法并没有太多改变。一些工作采用了原始方法中所用到的试剂，即以乙腈为提取溶剂，以MgSO₄和NaCl为盐析剂，以PSA为净化剂。但在其他一些所报道的方法中，以NaOAc等比例替代了NaCl。此外，为了得到较好的回收率，Surma等人以乙酸乙酯为溶剂对火腿中的12种多环芳烃进行了提取。而Forsberg等人以丙酮、乙酸乙酯和异辛烷为混合溶剂，对鱼肉中的33种多环芳烃进行了提取，此混合溶剂对非极性的多环芳烃残留具有较好的选择性。在d－SPE净化步骤中，大多数情况下采用PSA和MgSO₄，也配合使用C₁₈。鉴于GCB对具有平面结构的化合物的吸附性，在对非极性的具有平面结构的多环芳烃的净化过程中，通常不采用GC B。

经QuEChERS技术提取的多环芳烃通常以液相色谱法或气相色谱法进行分离，尤其以气相色谱法最为广泛，且通常最终以质谱进行检测。而一些基于液相色谱分离的方法中，因其高选择性和灵敏度，荧光检测也同样适用。

一般情况下，除了一些特殊的多环芳烃外，在采用氘代内标的情况下，经QuEChERS前处理过程的多环芳烃的回收率大多在70%～120%，方法的检出限通常为几微克/千克或微克/升。

5.其他

除了农药、兽药、真菌毒素以及多环芳烃这几大类化合物外，其他以QuEChERS前处理技术提取的化合物的分析检测也有报道（表1－8）。其他应用QuEChERS前处理技术提取的化合物有大环内酯类、脂类、抗氧化剂及食品添加剂、激素、内分泌干扰物、多氯联苯、阻燃剂、多溴联苯醚、全氟烷基类化合物、邻苯二甲酸酯、异黄酮、表面活性剂以及丙烯酰胺等。这些化合物所涉及的样品基质包括水、土壤及沉积物、牛乳及乳制品、鱼及海鲜、肉、蜂蜜、水果、蔬菜以及生物样品如血液、尿液、血浆、脊髓液、胃液、人体器官等。

在提取步骤中，乙腈仍然是上述工作中最常使用的提取溶剂，也有部分工作采用其他溶剂如乙酸乙酯或者混合溶剂（三氯甲烷和甲醇）以得到更好的结果。相似地，NaCl是最常选择的盐析剂。在需要调节样品pH的情况下，则通常采用柠檬酸盐缓冲体系、醋酸盐缓冲体系或甲酸等。同样地，在d－SPE净化过程中，PSA是最常使用的净化剂，通常与GCB、C₁₈或Z－Sep等净化剂协同使用。经QuEChERS前处理技术后，相应的分离及检测也主要是主流的液相色谱、气相色谱以及相应的质谱联用技术。

此外，鉴于QuEChERS前处理技术的高效性，其也被用来同时对多类化合物进行提取及分析，如对食品或者环境样品基质中农药、兽药、多环芳烃、多氯联苯、激素以及多溴联苯醚等不同种类化合物的同时提取分析等，从而证明了QuEChERS前处理技术可作为一种潜在的通用型前处理方法实现对不同种类的不同性质的化合物的同时提取。