食品农药残留的高效液相色谱-质谱联用检测方法优化策略

摘 要：本研究分析了食品农药残留检测中高效液相色谱-质谱联用技术面临的主要挑战，包括检测灵敏度不足、定量准确性受限及复杂基质干扰等问题。通过优化样品前处理方法、改进色谱分离条件、创新质谱检测参数等策略，提出了基质固相分散萃取与同位素内标法相结合的分析方案，有助于提高农药残留检测的灵敏度和准确度。

关键词：液相色谱-质谱联用；农药残留；基质效应

Optimization Strategy of High Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Method for Detection of Pesticide Residues in Food

HUANG Fang， YANG Chaobo， WEI Xuefei， LI Changda

（Pan’an County Food and Drug Inspection Center， Jinhua 322300， China）

Abstract： This study analyses the main challenges faced by high performance liquid chromatography-mass spectrometry in the detection of pesticide residues in food， including insufficient sensitivity， limited quantitative accuracy and complex matrix interference. By optimizing sample pretreatment method， improving chromatographic separation conditions and innovating mass spectrometry detection parameters， an analytical scheme combining matrix solid phase dispersion extraction and isotope internal standard method was proposed， which was helpful to improve the sensitivity and accuracy of agricultural residue detection.

Keywords： liquid chromatography-mass spectrometry; pesticide residues; matrix effect

近年来，随着农药在农业生产中的广泛使用，食品中农药残留问题日益突出，已成为影响食品安全的重要因素之一。《中华人民共和国食品安全法》明确要求加强食品农药残留监管。高效液相色谱-质谱联用技术以其灵敏、准确、高通量等优势成为检测农药残留的首选方法，但也面临着灵敏度不足、基质干扰等问题，急需优化改进。本文综述食品农药残留检测的现状，并重点探讨液质联用方法优化策略，以期为食品安全监管提供技术支撑。

1 食品农药残留的分类及特点

按照化学结构可将农药分为有机氯、有机磷、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯等多个类别，各类农药在食品基质中的残留行为具有明显差异。有机氯农药如六六六、滴滴涕等具有脂溶性强、难降解等特点，容易在动物性食品中富集，如在猪肉、鱼肉等样品中常检出较高残留。有机磷农药残留普遍存在于蔬菜、水果等植物性食品中，如在西红柿、苹果等样品中频繁检出，这类农药多数水溶性较好，更易通过根系吸收而残留于可食部位。拟除虫菊酯类农药如氯氰菊酯常用于防治蔬菜及茶叶的虫害，因而在莴笋、白菜等绿叶蔬菜及茶叶中的残留引人关注。氨基甲酸酯类农药以其对哺乳动物低毒、在农作物体内易降解等优点在农业生产中得到广泛使用，然而其在果蔬表面的残留不容忽视，如在黄瓜、圣女果等果蔬中屡有检出。

2 高效液相色谱-质谱联用检测方法的基本原理

高效液相色谱-质谱联用技术是通过色谱与质谱的有机结合实现对食品中农药残留的精准检测。①待测样品经过提取、净化等前处理后，由高效液相色谱系统进行分离。农药残留物随着流动相在色谱柱中与固定相发生多次分配，根据各农药组分与固定相的亲和力差异实现分离。例如，用C18柱分离茶叶中的多菌灵、氯氰菊酯等农药残留时，优化流动相体系可获得理想分离效果[1]。②分离后的农药残留物被电喷雾电离源电离，在高电压作用下雾化形成带电荷的离子，再经由毛细管进入质量分析器。三重四极杆质谱仪可对离子进行两级质量分析，通过母离子和子离子的选择反应监测模式，提高农药残留检测的特异性。例如，在蜂蜜中检测氯虫苯甲酰胺残留时，选择母离子m/z 222与子离子m/z 126作为特征离子对，可准确鉴别并定量该农药成分。质谱检测器的信号响应与农药残留量呈正相关，通过内标法或基质匹配标准曲线法可实现农药残留的精确定量。

3 食品农药残留的高效液相色谱-质谱联用检测方法现存问题

3.1 色谱-质谱联用灵敏度不足

高效液相色谱-质谱联用技术凭借其优异的分离与鉴定能力，在食品农药残留检测领域得到广泛应用。然而，随着消费者对食品安全的日益重视，现行检测方法的灵敏度局限性逐渐凸显。以蔬菜水果中百菌清残留检测为例，由于其在样品中的含量通常在μg·kg-1甚至ng·kg-1水平，常规液质联用方法的检出限难以满足检测需求。即便采用选择性更强的三重四极杆质谱，基质背景干扰仍会显著抑制目标物的电离效率，导致灵敏度不足。这一问题在复杂基质样品如蜂蜜、茶叶等农药残留检测项目中尤为突出。此外，为适应不同极性农药的分析需求，液相色谱常采用含甲醇或乙腈的流动相，进样量受柱容量限制难以提高，也在一定程度上制约了检测灵敏度的进一步提升。

3.2 检测限与定量准确性受限

随着农药残留限量标准的日趋严格，现有高效液相色谱-质谱联用方法的检测限与定量准确性逐渐难以满足食品安全监管要求。以有机磷农药毒死蜱在茶叶中的残留检测为例[2]，由于基质中含有大量与目标物的理化性质相近的多酚类干扰物质，即便采用选择性强的多反应监测模式，仍难以在复杂背景下实现痕量毒死蜱的灵敏检测与准确定量。液质联用的定量分析多采用外标法，即用系列已知浓度的标准溶液绘制工作曲线，通过内插法计算样品中农药残留含量。然而，茶汤基质对毒死蜱电离效率的抑制作用明显与标准溶液基底不同，导致定量结果出现较大偏差。虽然基质匹配标准曲线可在一定程度上削弱基质效应，但配制过程烦琐耗时。与此同时，在痕量分析中，仪器响应的微小波动都可能引起测定结果的较大偏差，进而影响定量准确度。对于具有热敏性的农药组分，进样口的高温条件可能导致其降解，进一步加剧定量偏差。

3.3 复杂基质干扰显著

高效液相色谱-质谱联用技术虽已成为食品农药残留检测的主流方法，但复杂基质的干扰效应仍是限制其性能发挥的关键瓶颈。以含糖量高的水果制品为例，果糖、葡萄糖等小分子糖类易与农药残留发生共洗脱，导致基质背景复杂，严重干扰目标物的电离过程[3]。即便采用选择性强的多反应监测扫描方式，仍难以完全消除基质干扰，造成农药残留检测灵敏度下降。对于含脂肪较高的肉制品基质，油脂类物质易引起离子源污染，导致质谱信号漂移，影响定量重现性。此外，肉制品中普遍存在大量嘌呤核苷酸，易与残留农药组分在质谱中发生反应，形成质荷比相近的干扰离子，加大定性定量偏差。即便采用高温排除等手段去除共洗脱杂质，仍难以彻底消除其影响。

4 食品农药残留的高效液相色谱-质谱联用检测方法优化策略

4.1 提升检测灵敏度的技术改进

为提升食品农药残留检测的灵敏度，可从样品前处理、色谱分离和质谱检测等环节进行系统优化。①在样品前处理阶段，采用基质固相分散萃取可有效富集低含量农药残留，同时去除脂肪、色素等干扰物质。如将均质化的果蔬样品与C18填料混合，利用疏水作用吸附疏水性农药，再用乙腈洗脱，获得高纯度萃取液，可增加进样量。②液相色谱分离中，可采用小粒径填料（如1.8 μm）色谱柱，缩短分析时间的同时提高柱效，配合优化梯度洗脱程序，可在不影响分离度的前提下显著提升灵敏度。③针对电喷雾电离效率易受基质抑制的问题，选择合适的电离模式至关重要。以茶叶中毒死蜱检测为例，负离子模式下分子离子[M-H]-的丰度明显高于正离子[M+H]+，且碎裂规律更利于定性定量分析，因而负离子方式更有利于灵敏检测[4]。④优化喷雾电压、烘干气温和气流等参数，可最大限度减少基质抑制效应，提高离子化效率。三重四极杆质谱仪可在多反应监测模式下设置多个特征离子对，如毒死蜱选择m/z 313/148、m/z 313/118等多个子离子，提高检测专属性，可有效区分基质干扰物质，从而提高灵敏度与准确度。此外，借助同位素内标物可校正基质效应导致的信号波动，有助于提高定量可靠性。

综上，通过优化样品前处理、液相色谱参数和质谱检测条件，可有效提升食品中痕量农药残留的检出能力。系统地识别并消除各环节的不利因素，从而建立灵敏、准确、可靠的高效液相色谱-质谱联用检测方法，为食品安全监管提供强有力的技术支撑。

4.2 优化定量分析的精度与可靠性

针对茶叶、蔬菜、水果等食品中农药残留定量分析精度不足的问题，可从基质效应补偿、定量方式优化等方面入手，提出切实可行的分析方法改进策略。①传统外标法由于忽略了复杂基质对残留农药电离效率的抑制作用，导致定量结果偏低。基质匹配标准曲线虽可校正此效应，但需要制备与样品基质背景一致的标准溶液，操作烦琐且耗时费力。而采用同位素内标法，即在样品前处理阶段添加与目标农药结构相似但质量数不同的同位素标记物作为内标，可有效校正基质效应导致的信号波动，获得准确可靠的定量结果。例如，在分析花椰菜中多菌灵残留时，选用氘代多菌灵作内标，可补偿基质中半纤维素、果胶等物质引起的离子化抑制，显著提高检测灵敏度与重现性[5]。②对于极易受基质干扰的农药残留物如有机磷类，可优化流动相组成，采用甲酸铵等添加剂改善电离环境，提高分析物离子响应，削弱基质干扰。以草莓中毒死蜱检测为例，在流动相中添加0.01%三氟乙酸和5 mmol·L-1醋酸铵，可使毒死蜱的电离效率提高1.5倍，检出限降低至原来的1/4。③质谱采集参数的优化对于提高定量精确度同样至关重要。例如，在分析鱼肉中有机氯农药时，适当增大二级碎裂电压并提高碰撞气流速，可改善农药母离子向子离子转化的效率，获得稳定可重现的特征峰。

4.3 减少基质干扰的预处理方法

针对茶叶、蜂蜜、肉制品等食品基质中复杂成分对农药残留分析造成的显著干扰，急需开发有针对性的样品预处理新方法，以从源头上降低基质效应。①对于富含脂肪的肉制品，在提取残留农药时应着重去除油脂及类脂物质，避免其对液质联用系统造成污染和干扰。可采用低温萃取结合冷冻离心的方式，利用脂肪在低温下凝固的特性，使残留农药与脂肪有效分离，从而提高提取效率。此外，选用适宜的萃取剂如乙腈，可最大限度溶解残留农药，同时减少脂溶性干扰物的萃出。②对于茶叶、蔬菜等植物源性基质，应重点考虑如何去除色素、多酚等极性杂质。创新性地采用模压吸附剂如分子印迹聚合物，可选择性富集目标农药分子，削弱茶多酚等极性物质的竞争吸附，从而提高净化效果。蜂蜜等高糖基质易引起严重的基质效应，采用水-甲醇稀释可显著降低糖类物质浓度，减少其对农药残留电离的抑制作用。③净化过程中，可巧妙利用农药与干扰物在相近介质中极性、溶解度的微小差异，通过优化萃取剂配比，实现残留农药的选择性分离，去除共萃杂质。例如，在提取蜂蜜中的甲维盐时，采用乙腈-石油醚萃取体系，利用甲维盐与糖类在两相中分配系数的差异，使残留农药选择性分配入有机相，有效避免糖类干扰。

5 结语

本文系统探讨了食品农药残留液质联用检测方法的优化策略，提出了基质固相分散萃取、同位素内标法定量以及新型吸附剂净化等创新方案，为提升农药残留检测的灵敏度和准确度提供了可行路径。未来研究应着重开发智能化样品前处理技术，探索新型色谱分离模式，研制专属性强的分子印迹材料，并将人工智能技术引入农药残留检测的全过程质量控制，以期建立更高效、更可靠的检测新方法。

参考文献

[1]刘欠，吴绮莉，潘春秀.微波灰化-高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法测定茶叶中的铬酸铅[J].中国无机分析化学，2024，14（3）：267-275.

[2]王吉河，孙花，张妍.有机磷农药毒死蜱对有机氯农药三唑酮在气相色谱-双ECD上响应的影响[J].甘肃农业，2021（11）：81-82.

[3]汪淑雪，王艳玲.基于适配体检测水果及其制品中棒曲霉素的研究进展[J].食品安全质量检测学报，2024，15（12）：102-112.

[4]尹鹏，郭桂义，代金霞，等.超高效液相色谱-串联质谱法测定茶叶中毒死蜱及其主要代谢物残留[J].分析化学，2019，47（2）：306-314.

[5]牛巍.菠菜农药残留风险评估探究[J].农业技术与装备，2024（9）：50-52.

作者简介：黄芳（1973—），女，浙江磐安人，本科，工程师。研究方向：食品检测。