革新性的QuEChERS方法.docx

如何对越来越复杂的样品基质进行痕量分析及其样品前处理已成为业界一个大的挑战现在，为了满足全球日益增长的人口需要，食物产量得到很大的提升，这也导致了多种有毒 农药的使用农药的施放有时会显得“宁可错过，不可放过”，即使可能农产品本身不需要， 也会被施放，所以对于这些农药的痕量检测，检测工作者必须不断改善其检测技术因此， 关于多类农药的农残分析方法就得到了重视，特别在我们的食物供应频频出现污染事件的这 段时间传统的样品处理技术经历了液固萃取、液液萃取、固相萃取几个阶段在2003年，根据 这些萃取的经验，美国农业部的化学家发明了一个在各种水果、蔬菜中有效分离痕量农残的 方法配合液质、气质的高灵敏性、选择性，QuEChERS （quick、easy、cheap、effective、 rugged and safe，见右图）技术得到了长足的发展水溶液中的固体样品加盐后经过乙腈萃取，接着通过液固萃取（也就是分散基质萃取）去除 乙腈中存在的大部分干扰物，萃取液就能直接进行质谱分析现在QuEChERS已经成为了全球检测水果、蔬菜中农残时的标准样品处理方法除此以 外，其应用也涉及到越来越多的不同领域，比如肉类、血液样品、酒、甚至土壤中抗生素、 药物、滥用药、还有其他污染物的检测。

下面是采访的内容：主要的改良Q： QuEChERS最早在2003年面世从开发到现在，你们觉得该方法中三个最大的改良 分别是什么呢？A：在QuEChERS的构思阶段，我们对大范围的代表性农药、样品进行了多次的实验去 评估每次提取、净化步骤最初的2003年的QuEChERS版本对于被测物及其基质来说是不错 的，甚至优于当前的版本当我们在对不同样品中上百种农药进行方法验证时，我们发现大 概有10种农药的回收很容易受PH的影响，而过程中使用PH=5的缓冲液是不错的解决方法, 因此在之后的方法中我们也注意缓冲液的使用这是方法的第一个改良（不足的地方是缓冲 液的使用也会导致一些杂质的增多，因此我们宁愿叫这个做方法的调整）其次，C18填料与PSA的一起添加能明显地改善某些样品的净化效果，特别是那 些富含油脂的样品，比如橄榄油，而其这并不会造成被测物的损失°Lehotay对没能统一 C18 在与EN 15662的使用感到十分遗憾：A0AC官方方法中没有提及可以添加C18，相反欧盟标 准方法EN 15662却可以有化学家采取冷冻的方法去降低脂类的干扰，这同时也能除去一 些在之前萃取中带入的杂质，但是相比之下，C18无疑是更快、更容易的，而且去脂效果与 冷冻法相当。

最后，叶绿素、类胡萝卜素这类杂质的去除可以加入如CEN标准方法156627所述 的少量石墨化碳黑或者加入美国UCT公司的ChloroFiltr®吸附剂，这会对某些平面结构的 农药造成25％左右的损失另外需要再补充的就是，有时遇到含有较多油脂的谷物时，可 以提高PSA的用量主要的困难Q：在QuEChERS方法的开发时遇到过的三个最大的困难（setbacks）是什么呢A：我们并不认为在开发这个方法时遇到过什么大的挫折现在销售QuEChERS产品的供应商 正持续增多（见右图）QuEChERS自从在第四届欧洲农残专题讨论会公布后反响巨大并从此得到很大的发展比如，Anastassiades把QuEChERS方法与欧洲沿用了 15〜20年的方法进行比较得出前者能节省 95%的溶剂（10ml Vs 535ml），95%的耗材成本，还有90%的时间只要你查看欧洲参加 的每年对水果、蔬菜进行的农药检测报告，你就会发现在2009年130〜150个参加的实验室 中有接近有 40%是使用 QuEChERS 方法的对于私人实验室，由于他们更加考虑成本， QuEChERS的采用率会高至接近70%QuEChERS方法使用中的最大困难恰恰来自于其优势：灵活性强。

对于上百种样品、上 百种农药而言，方法进行或多或少的变化都能得到较高的回收率有人曾经说过“分析方法 就像是牙刷，每个人都情愿只用自己的一个”我们已看到在原来方法的基础上已出现了多种 调整，也包括在文献中提及的两个针对性较强的QuEChERS官方方法检测中方法的调整是 必须的，但是现在许多时候，它给人的印象往往好像只是仅仅为了标新立异地写一篇文章， 一篇报告，而这些调整往往使得方法变得更加耗时、更易受影响、更花钱我们是这样克服这种方法改良上分歧的：当时Anastassiades想用柠檬酸缓冲液（相 对低的缓冲容量），Lehotay却想用醋酸缓冲液（较高浓度，拥有更大的缓冲容量）我们都 有各自的理由，最后两个方法也都被许多实验室在不同的食物上进行了充分的验证其他一个来自方法灵活性的困难是其能适应不同的样品大小、不同的进样体积、不同 的溶剂因此，供应商根据全球不同实验室的要求设计了一大堆不同的产品过多的规格可 供选择导致分析时容易产生混乱或许所有多种类农残分析方法中最大的困难就是对于某种农药（比如克菌丹，敌菌丹 灭菌丹和百菌清）不能得到高的、持续稳定的回收酸性环境能减少这类农残的损失，但是 这些被测物却容易在非酸性的样品中发生降解，这情况发生时有时样品还没被进行萃取。

不 幸的是，这类化学物并不适用于液质分析，而其气相分析也存在问题在气质分析时，必须 严格控制好相关条件才能得到高质量的检测结果，而这在日常检测中是不大可能的因此， QuEChERS被一些人批评还不够完美在一些原创的QuEChERS论文中，通过使用被测物保护 剂（analy te pro tec tants简称APs）,可以减少这类麻烦出现方法的统一Q：你们之前都是用最先的方法进行检测的，然而当你们发展了自己各自一套后，你们的这 些改良却又导致了另外两个不同的提取步骤因此现在，就变成有三个标准方法了：最早的、 AOAC官方方法（Lehotay与其同事参与开发的）、CEN标准方法EN 15662 （Anastassiades 与其同事参与开发的），除此以外还有许多差不多的改良方法有没有打算统一一下，使得 用户能有一个通用的方法呢？（以上所提到的三个方法请参见下图）A：就Lehotay所知，AOAC也赞成去开发一个通用的QuEChERS方法，这样如今通行的两个 官方方法就能合并成为一个适应于各种各样食品的方法这里面涉及到液固提取时醋酸缓冲 液的使用以及基质萃取的净化（包括一次性的吸管萃取一一美国DPX实验室的产品）。

基质 分散萃取中每毫升提取液加入50mg PSA，50mgC18,（加上150mg干燥剂无水硫酸镁）对于 谷物类样品，每或5g样品，添加10ml水进行提取时，更倾向于使用150mg的PSA这个方 案仍然需要AOAC去编写与评估适用范围的扩大Q：虽然QuEChERS刚开始时是针对水果、蔬菜中多农残提取的一个方法，但是现在它已被采 用在越来越多领域（比如，兽药，多环芳烃与抗生素）检测越来越多的不同样品（比如血浆、 肉、土壤）这些方法许并没有像你们以前那样小心地做过室间测试，你们觉得这是否过火 了呢？A：我们很开心QuEChERS能被扩展使用于不同的领域根据方法在工作中的使用效果，要具 体问题具体分析，这取决于是否有科学依据，而与QuEChERS自身无关在所有新开发的方 法中，大家必须要注意评估其效果以及有效性从一开始，我们并没有对QuEChERS进行专利控制，首先因为我们觉得化学方法或是基 质萃取是不能进行专利控制的（毕竟，在使用毛细管前Tswett已用吸附剂进行色谱分离）， 其次，只要冷静想想，我们都认为如果不对此进行插手，QuEChERS方法会使用到更多的领 域我们以及我们的团队都没有从QuEChERS的商品化中得到利益。

为了“保护” QuEChERS，我们所做的就是对国际官方方法的验证以及认证机构（AOAC 与CEN）进行支持AOAC方法与CEN标准方法EN15622都是经过验证的方法，其调整后的版 本只要经过充分的验证，适合用于还是能得以接受的 然而，我们注意到在某些方法的开发以及次数有限的验证试验中，加标样品虽然均能得到好 的稳定的回收率，但是，对于现实中某些基质与分析物之间作用强烈的样品或者常规分析中 出现的仪器维护问题都可能导致例外的出现比如，首先值得我们怀疑的就是QuEChERS在 土壤分析中的应用，由于这时需要用到更强的提取环境一一加压萃取（PLE）或者索氏提取 而不是手摇式的萃取，这样才能克服土壤－沉淀物的强烈吸附力许多食品中并不会有这么 强的作用力，所以手摇式萃取已有令人满意的回收率其他用途Q： QuEChERS起先被设计用于痕量农残分析，用这技术的实验室以农药实验室为主，这类 实验室都非常熟悉代表性样品的采集以及数据统计但是现在QuEChERS已被许多非农药实 验室用于各种各样的样品作痕量分析这类实验室往往缺乏像之前农残分析师那样的经验丰 富的专业人士，所以你们认为QuEChERS方法会因为过程中样品采集不具代表性而出现负面 评价吗？毕竟，分析结果的好坏与你所分析的样品是密不可分的。

A：不错，非但是QuEChERS，其实所有检测方法使用时我们都要考虑其对样品的要求无 论是在我们最早的论文，还是以后的论文、报告中我们一再强调样品的采集以及均质化是QuEChERS的步骤中密不可分的一环，因为也有利于得到更小的样品颗粒大小以及之后的摇 动萃取（shaking extraction）可以夸张点说，用于粉碎样品的，市值5000美元的粉碎机 要远比30，0000美元的液质重要自动化Q：农药实验室现在面临着样品量越来越多的问题，QuEChERS过程的自动化也渐渐显得重 要在通常的试验中，QuEChERS仍然主要是由人手操作，比如手摇萃取和样品操作等你 们对其以后的自动化是怎么看的呢？A：从我们看来，QuEChERS面临的问题不是使其更快更简单，而是使其更便捷，自动化往往 会使得样品处理更花时间与精力，甚至还有更高的花费一个化学工程师手工处理一批样品 往往也会比一个普通人在自动处理机上上样、卸样要快幸运的是，当每次只需震摇管子1min时，我们每人还是足以同时应付6〜10个提取用的离心管（50ml）的然而，实验室 的化学工程师们最容易抱怨的其中一个问题还是他们不大喜欢震摇这个步骤（尽管我们建议 可以想像着边听音乐边做QuEChERS之舞。

另外，一部分人的震摇力度也会比一般人弱所以，在QuEChERS的萃取过程中能有一台强力的震摇机的确会是一个好帮手，特别是对于 一些有能力的实验室来说Anastassiades现在正研究食品类样品中农残萃取时，萃取环境 的影响因素在大部分情况下，1分钟的萃取对此已经足够，但是在某些情况下，增大萃取 时间会显著提高萃取的回收比如，对于一些农残已扩散到蜡质层结构的样品蜡质的颗粒 样品明显需要更长的萃取时间才能让被包裹的农残浸泡出来得以提取自动化的震摇装置这 时就显得有必要了然而，基质萃取这个步骤就不需要这种强度的萃取，它只要经过30秒的震摇，因此这也不 必自动化半自动的DPX装置能同时处理20个样品，其处理量基本与手动操作相当如果 在此用到自动化装置虽然理论上会减少时间，但是维护成本、仪器停机时间这些因素会与之 抵消，这样就显得优势不明显了现在样品预处理中已越来越接受QuEChERS――简单的操作步骤、一次就能检测上百种农残我们觉得运算软件处理数据后得到的结果，如果这没有经过专人审核，还是不大信得过残 留化学物分析现在还并不需要像诊断或药物测试（clinical and pharma tes ts）那样一次处理那么多的样品量，但是如果QuEChERS得以用与大批量检测，这时自动化就显得十分重要了。

Gerstel（美、英、德）正与DPX等实验室合作去使得QuEChERS能自动化操作。