QuEChERS技术在食品安全中的应用进展

程晓宏，杨清华，杨娟，谢超，顾俊，杨俊

1. 南通市疾病预防控制中心（南通 226007）；2. 南通市食品药品监督检验中心（南通 226006）

QuEChERS技术是在固相萃取（SPE）和基质固相分散（MSPD）基础上改进提出的，是将固相萃取吸附剂分散到样品的萃取液中，吸附干扰物，保留目标物，净化液可用于分析检测。2003年，Anastassiades等[1]提出QuEChERS（quick，easy，cheap，effective，rugged and safe）样品前处理技术，最初旨在针对果蔬等农产品快速、低花费地进行多种农药残留分析的前处理方法。该方法主要包括2个关键步骤：一是提取，向样品中添加（酸化）乙腈提取待测目标组分，并加入盐来减少待测目标组分在水中的残留；二是净化，采用分散固相萃取的原理，利用吸附剂除去待测目标组分中的干扰物质。对形成的标准方法改进后，分为两大体系即加入醋酸盐缓冲体系的美国分析化学家协会（AOAC）标准AOAC Official Method 2007.01[2]及采用柠檬酸盐缓冲体系的欧盟（EN）标准European Standard EN 15662[3]。

QuEChERS技术最初只是针对农药残留的检测，改良后的QuEChERS技术检测范围得到大幅增加[4-9]。QuEChERS技术是开放的技术[10]，可根据样品特性调整提取剂的种类和质量，可应用于多种复杂体系的多残留分析，可直接将此方法与GC-MS和LC-MS等联用检测。从1991—2010年20年间的国际杂志SCI论文发现，SPE技术的论文总量一直处于领先地位。新兴的QuEChERS技术以其操作步骤简便、耗时短、消耗化学试剂少等特点成为近20年发展最为迅速的前处理技术[11]。

对近10年QuEChERS在食品安全领域中农药残留、兽药残留、真菌毒素、非法添加物等领域的应用进行综述，为复杂样品的检测应用提供思路参考。

1 农药残留

我国学者从最开始的提取溶剂选择、缓冲液的改良、吸附剂的用量与选择等因素进行广泛研究[12-14]。刘玉波等[15]和张芬等[16]采用QuEChERS样品处理方法与常规的GC-ECD相结合，分别检测苹果中甲氰菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯4种拟除虫菊酯农药，以及茶叶中噻虫嗪、虫螨腈、高效氯氟氰菊酯3种农药残留的分析方法，所建立的方法简便、快速，能够满足实际样品中农药残留检测需求。张秀尧等[17]用0.1%乙酸的乙腈快速提取、无水醋酸钠和无水硫酸镁盐析后，经N-丙基乙二胺（PSA）填料分散性固相萃取净化，提取液用等量的乙酸乙酯稀释，气相色谱火焰光度法检测，基体标准定量，建立快速测定水果蔬菜中常见的39种有机磷农药残留的气相色谱火焰光度检测方法。

随着LC-MS、GC-MS等大型仪器的普及，QuEChERS与大型质谱仪器的结合应用越来越多，并形成行业标准[18]和国家标准[19]。孙洁等[20]建立食物中毒样品中100种农药残留的超高效液相色谱-三重四极杆/线性离子阱串联质谱的测定方法，适用于突发食物中毒事件中对农药残留的筛查和检测。样品经改进的QuEChERS方法提取和净化，0.1%甲酸水和乙腈为流动相梯度洗脱，采用多反应监测-信息相关采集-增强产物离子扫描结合谱库检索进行分析，同时评估不同基质的基质效应及不同吸附剂的净化效果。李蓉等[21]报道127种农药残留的高效液相色谱-串联质谱分析方法。前处理采用QuEChERS方法，样品用含有1%乙酸的乙腈振荡提取，经PSA、石墨化炭黑（GCB）和无水硫酸镁混合型固相分散净化。127种农药在0.50～40.0 μg/L范围内线性关系良好，相关系数均在0.99以上。贾玮等[22]采用改进的QuEChERS前处理方法，样品经乙腈提取，氯化钠和无水硫酸镁盐析后，经PSA、石墨化炭黑和无水硫酸镁混合型固相分散净化，建立前处理简单、分析时间短、灵敏、可靠的茶叶中290种农药的多残留分析方法。

孟志娟等[23]建立快速滤过型净化法结合气相色谱-四极杆-飞行时间质谱同时筛查蔬菜和水果中234种农药残留的方法。样品经过乙腈提取，提取液用m-PFC柱净化后，经气相色谱-四极杆-飞行时间质谱仪测定，采用高分辨质谱进行果蔬农药高通量筛查，具有较高的检测效率。兰岚等[24]建立同时测定葡萄中388种农药残留量的方法。样品经1%冰醋酸乙腈振荡提取后，加入无水醋酸钠、无水硫酸镁，提取液经300 mg硅胶、300 mg C18、600 mg PSA和900 mg无水硫酸镁分散固相萃取吸附剂净化，采用超高效液相色谱-串联质谱仪测定。388种农药在0.005～0.4 mg/L质量浓度范围内线性关系良好，方法检出限均为0.005 mg/kg。

赵志远等[25]报道苹果、番茄和甘蓝中281种农药残留的QuEChERS结合液相色谱-四极杆/飞行时间质谱（LC-Q-TOF/MS）快速筛查方法。采用1%醋酸乙腈提取样品，经PSA净化，LC-Q-TOF/MS测定。采用精确质量数据库和谱图库检索的方式，实现不用农药标准品对照而完成对果蔬中农药残留的快速筛查，提高定性鉴别的准确性；应用于30个市售果蔬样品的筛查，共检出13种农药残留，有较强的实用价值。彭兴等[26]用农药的标准溶液建立包含农药的名称、分子式、保留时间、离子对和精确质量数等信息的农药化合物列表，并比较标准样品和基质添加样品情况，从而建立无需标准品定性筛查水果蔬菜中210种农药的LC-TOF/MS方法，能够满足日常检测的需要。

庞国芳等[27]运用QuEChERS处理绿茶和乌龙茶，选择16个有茶叶农药残留检测资质的实验室参与AOAC方法评价。AOAC方法评价结果表明，采用的农药残留的QuEChERS方法，在技术指标上满足AOAC或EU标准，提高检测效率，完全适用于茶叶中653种农药残留的定性和定量分析。Pang等[28]仍将QuEChERS作为样品前处理技术，运用LC-Q-TOF/MS和GC-QTOF/MS两大手段，开发1次样品制备、2种高分辨质谱联用同时检测733种农药化学污染物残留的精确质谱数数据库。以8种代表性水果蔬菜为研究对象，考察联用技术筛查农药范围、回收率、灵敏度和重现性等性能指标，结果表明联用技术较单一技术有明显优势，能满足78%的农药的一律标准，回收率和SRSD符合要求的数量较多。运用2种联用技术对2012—2017年中国31个省（市、自治区）和14个果蔬产区1 384个采样点18类134种果蔬38 138例样品进行农药侦测筛查，共检出农药533种，检出频次115 891频次，初步查清中国市售果蔬农药残留的农药污染规律性特征。

2 兽药残留

由于兽药残留目标化合物种类多、性质差别大，兽药多为难挥发化合物，采用气相或气质方法需要衍生化，步骤复杂、操作难度高。部分兽药残留稳定性差，往往以药物的标志残留物存在。部分兽药残留在动物组织中以结合态存在，样品前处理需要水解。由于部分兽药残留多为低质量浓度（μg/L）、兽药分子量小、极性强，质谱检测的灵敏度差，QuEChERS在兽药检测方面较农药残留少，多靶分子高通量检测相对较少。

董静等[29]将改良后的农药多残留检测QuEChERS样品处理技术成功应用于兽药残留的检测，以乙腈提取，混合型分散固相萃取净化，对动物组织中的克球酚、地克珠利和磺胺类药物残留量进行同时分析，结果满意。郭伟等[30]采用改良的QuEChERS技术提取和净化，建立了测定牛乳中24种磺胺类药物多残留的超高效液相色谱-电喷雾串联质谱定性和定量分析方法。24种药物在5～100 μg/kg质量分数范围内线性关系良好，相关系数均大于0.99，检出限为0.21～1.62 μg/kg。

卜明楠等[31]采用5%醋酸乙腈均质提取离心后，上清液依次用C18净化、乙腈沉淀蛋白、氮吹浓缩，0.1%甲酸-乙腈（4∶1，体积比）定容，建立虾肉中72种兽药残留的QuEChERS结合液相色谱串联质谱测定的分析方法，并将该方法成功应用于市售的虾类样品兽药残留筛查，青虾仁样品中检出磺胺嘧啶和磺胺甲唑，检出量分别为4.0 μg/kg和2.2 μg/kg，均低于各国规定的限量要求。李娜等[32]采用McIIvaine缓冲液-乙腈提取，提取液酸化、盐析后取乙腈相，用十八烷基硅烷和氨基吸附剂分散固相萃取净化，建立4类29种禁限用兽药残留的超高效液相色谱-串联质谱检测方法。黄泽玮等[33]采用5%甲酸乙腈进行提取，经QuEChERS EMR-Lipid净化，采用三重四极杆在正离子动态多反应监测模式下进行检测，通过保留时间及离子对丰度比进行快速定性，并采用基质标准曲线定量，从而建立猪肉中55种兽药残留的快速筛查和确证方法。

李燕等[34]报道样品经水解、衍生后，乙酸乙酯提取，QuEChERS提取和净化，氮气吹干后，用20%甲醇水溶液复溶，将改进的QuEChERS技术与高效液相色谱-三重四极杆串联质谱结合，建立淡水鱼中硝基呋喃代谢物残留量的检测方法。程江闯等[35]先将样品酶解后，再用甲酸乙腈溶液进行提取，EMR-Lipid增强型脂质去除剂净化除脂，与甲酸水溶液复溶后过滤，建立在10 min内完成分离分析36种瘦肉精的液质方法。该方法检出限为0.5 μg/kg，适用于牛羊肉中多组分瘦肉精残留量的测定。

3 真菌毒素

真菌毒素是真菌在生长过程中产生的次级代谢产物，谷物和豆类及其制品是受真菌毒素污染最严重的食品原料。常见的真菌毒素有黄曲霉毒素、伏马菌素、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素A等。与农药残留相比，QuEChERS法在真菌毒素检测中的应用相对较少，多种真菌毒素联合检测的应用更少。

梁剑锋等[36]用酸化（1%甲酸）乙腈涡旋提取，300 mg MgSO4、100 mg C18、50 mg PSA、10 mg多壁碳纳米管净化，离心取上清液过滤膜后，液相色谱-串联质谱检测，适用于土榨花生油等复杂基质、高风险样品中黄曲霉毒素B1项目日常检测。孟繁磊等[37]用酸化的乙腈提取，MgSO4、PSA、C18、石墨化碳黑和中性氧化铝分散固相萃取净化后，在线EPI谱库定性分析，外标法定量。在10～500 μg/L质量浓度范围内，2种伏马毒素的线性相关系数均大于0.999，与免疫亲和柱法相比，改良的QuEChERS方法检测效率更高，成本更低。谢瑜杰等[38]报道牛奶中6种玉米赤霉烯酮类毒素QuEChERS-HPLC-MS/MS方法，该方法具有简单、快速、灵敏度高、降低基质干扰等优势。用1%乙酸-乙腈提取，乙腈饱和正己烷除脂，C18、N-丙基乙二胺和无水硫酸镁净化，电喷雾离子源负离子模式扫描，多反应监测测定，基质匹配外标法定量分析牛奶中6种玉米赤霉烯酮类毒素。

胡文彦等[39]报道婴幼儿谷基辅助食品中黄曲霉毒素B1、B2、G1、G2、赭曲霉毒素A、玉米赤霉烯酮、T-2毒素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、伏马毒素B1共9种真菌毒素的快速测定方法。该方法用改良的QuEChERS方法提取，无需再净化，直接用液相色谱-串联质谱仪进行测定，基质外标法定量。在较宽的线性范围内，9种毒素的线性相关系数均大于0.98，检出限为0.1～15.8 μg/kg，应用于市售的41批次婴幼儿谷基辅助食品中9种真菌毒素的筛查，数批产品检出不同含量的毒素。

王丽娟等[40]建立QuEChERS结合高效液相色谱-串联质谱仪同时测定粮谷中16种真菌毒素残留量的方法，样品经乙腈-水-乙酸（84∶15∶1，V/V）溶液超声提取，提取液采用C18、MgSO4净化，净化液过滤膜后，采用电喷雾正负离子（ESI+、ESI-）模式同时电离，多反应监测（MRM）模式检测，外标法定量。16种真菌毒素在相应的浓度范围内线性关系良好，方法定量限为0.3～3.5 μg/kg，满足粮谷中16种真菌毒素残留的定性和定量分析。

4 非法添加物

尹华等[41]报道火锅料样品通过QuEChERS法处理后，上清液比较纯净，无明显的基质干扰，高效液相色谱-串联质谱法检测灵敏度和回收率高，建立QuEChERS-高效液相色谱-串联质谱法测定火锅调料中的吗啡、可待因、罂粟碱、蒂巴因、那可丁5种生物碱含量的方法。赵浩军等[42]建立灵敏度高，准确度和重复性好，可适用于豆芽中违法添加6-苄基腺嘌呤和4-氯苯氧乙酸的检测的QuEChERS-超高效液相色谱-串联质谱法分析方法。以乙腈为提取溶剂，氯化钠盐析分层，C18填料萃取净化，采用电喷雾负离子扫描模式，多反应监测，外标法定量。陈林等[43]将一种新型吸附剂EMR-Lipid应用到QuEChERS方法中，结合液相色谱-串联质谱法建立辣椒制品中14种非法添加工业染料同时快速分析方法，显著提高方法的检测效率。

曾广丰等[44]利用QuEChERS/HPLC-Q-TOF/MS建立凉茶中非法添加物的非靶向筛查方法。通过添加8种化合物作为质控化合物，优化QuEChERS方法对凉茶样品的前处理条件。采用软件对数据进行处理，无需对照标准品，通过对目标化合物母离子的精确质量数、同位素比例等信息进行比对，并结合二级碎片谱图与结构匹配技术即可同时筛查和确认凉茶中的多种非法添加物残留。

胡胜杰等[45]以5种典型保健食品基质（口服液、片剂、膏剂、丸剂、胶囊）为研究对象，采用QuEChERS方法与LC-MS/MS技术，通过优化前处理步骤，同时对质谱条件、提取溶剂、净化剂组合等进行考察与优化，并对基质效应进行评价。建立同时检测保健食品中50种减肥、安眠、降血糖、降血压、降血脂、消炎镇痛、抗疲劳类非食用添加药物的快速分析方法。该方法前处理简便、重现性好、适用性强，为打击保健品行业的非法添加行为、填补检测技术空白及保健食品突破国际贸易壁垒提供可靠的技术储备。

5 其他

盛华栋等[46]报道果蔬中高氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐的UPLC-MS/MS分析方法。通过优化QuEChERS前处理方法，采用GCB和C18固相吸附剂净化基质，基质匹配的标样进行定量测定，同时应用于实际样品检测。该方法快速便捷、灵敏可靠、回收率稳定，适用于果蔬中高氯酸盐、氯酸盐和溴酸盐的残留分析。杨姝丽等[47]通过QuEChERS方法结合液相色谱-高分辨质谱法，能够有效净化贝类样品基质中的各种杂质，快速测定贝类中6种亲脂性贝类毒素。方法快速简单、灵敏度高，回收率、精密度均能满足贝类中亲脂性贝类毒素的限量要求。孙晓杰等[48]采用正己烷-丙酮提取，采用改进的QuEChERS技术、EMR-Lipid净化粉及浓H2SO4氧化净化，实现贝类样品中低溴代及高溴代联苯醚的同时快速定性和定量分析。李雨琦等[49]以0.5%甲酸-乙腈溶液作为提取溶液，采用PSA和C18作为吸附材料，通过优化样品与溶剂的比例，对海水鱼样品中9有机磷阻燃剂进行快速提取与净化，结合GC-MS/MS，建立海水鱼体中9种有机磷阻燃剂的检测方法。

易守福等[50]用乙酸乙酯对样品进行超声提取，提取液经含无水MgSO4、N-丙基乙二胺和C18填料的QuEChERS试剂盒净化后，可直接进行GC-MS测定，建立同时检测食品包装材料中20种光引发剂含量的GC-MS方法。高梦婕等[51]采用1%乙酸乙腈溶液提取，QuEChERS方法净化，建立QuEChERS法结合高效液相色谱-串联质谱分析保健食品中12 种双酚类化合物的方法，并应用于实际样品的定性分析和定量检测。

6 结语与展望

随着GC-MS/MS、LC-MS/MS、GC-Q-TOF/MS和LC-Q-TOF/MS等大型分析设备迅速发展，食品等复杂体系的分离分析更多地依赖样品的前处理技术的发展。QuEChERS技术已取得一系列发展：分析目标对象从最初的果蔬的农药残留，到之后的动物源食品的兽药残留、真菌毒素污染物、非法添加物，甚至其他复杂的食品体系；分析测试的参数数量从个别，到之后数个，甚至后来的数百个参数的同时检测；分析从最初的常规GC、LC设备，到之后的GC-MS/MS、LCMS/MS大型设备，甚至后来的GC-Q-TOF/MS和LC-QTOF/MS等高端设备；分析从最初的用标准物质进行靶向的定量分析，到现在的无需标准物质的非靶向定性筛查和定量分析。QuEChERS方法是灵活的技术体系，可根据分析对象基质成分、理化性质等方面考虑，从提取溶剂、缓冲液、吸附剂等因素不断改进。通过简单、快速、廉价、灵活的QuEChERS技术不断优化和改进从而应对更有挑战的样品体系，新的改良QuEChERS技术在食品安全、环境监测、生物医药等方面有望拥有更加广阔的应用前景。