QuEChERS方法应用研究进展

摘要QuEChERS方法快速、简单、便宜、高效、安全，被认为是很可靠的分析方法，在农药残留分析方面取得了重大进展。QuEChERS方法可有效分析其他化合物，包括各种复杂基质中的药物、真菌毒素等。概述了QuEChERS方法起源及研究过程，及其在农药、药物、毒素等领域的应用及优化，为QuEChERS方法应用发展提供参考。

关键词QuEChERS；食品；提取；农药；药物；毒素；应用

中图分类号S-3 文献标识码A文章编号0517-6611（2023）24-0009-10

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.24.003

Research Progress in the Application of the QuEChERS Method

SHAO Li1，WANG Xiao1，ZHANG Wei2 et al

（1.Zaozhuang Custom， Zaozhuang，Shandong 277100;2. Dongying Custom， Dongying，Shandong  257000）

AbstractThe  QuEChERS method is fast， simple， inexpensive， efficient， and safe， and is widely regarded as a reliable analytical method， making significant progress in pesticide residue analysis. The QuEChERS method can effectively analyze other compounds， including drugs and fungal toxins in various complex matrices. This paper provides an overview of the origin and research process of the QuEChERS method， as well as its application and optimization in fields such as pesticides， drugs， toxins， etc.， providing reference for the application and development of the QuEChERS method.

Key wordsQuEChERS;Food;Extraction;Pesticide;Drug;Toxin;Application

2003年，米开朗基罗、阿纳斯塔西亚德斯等发明了使用乙腈溶剂进行萃取、分配，使用“分散固相萃取”的快速、简便的多农药残留检测法，即QuEChERS法。QuEChERS法因其固有优势引起了各官方实验室的广泛关注，并且在该方法的基础上进行了各种改良和优化。但2003年引入的QuEChERS方法并不是全新的，固相萃取/分配已应用于提取多种分析物和多种基质，吸附剂也在分散固相萃取（d-SPE）步骤中被用于样品净化。然而，该方法中提取溶剂、盐和吸附剂的独特组合对于不同化合物的提取非常灵活、有效，QuEChERS方法应用灵活性表明，该方法经过优化仍然可以得到高回收率，目前已成为水果和蔬菜中农药分析的标准样品制备程序。同时，由于该方法具有“绿色化学”的固有优势，迅速扩展到从环境、农产品和生物基质中提取不同组分的化合物。基于此，概述了QuEChERS方法起源及研究过程，及其在农药、药物、毒素等领域的应用及优化，为QuEChERS方法应用发展提供参考。

1QuEChERS方法的起源及研究过程

最初QuEChERS方法用于水果和蔬菜中多类农药残留的研究［1］，采用磷酸三苯酯（TPP）作为内标，GC-MS进行样品分析。样品均质化后，首先对其进行溶剂萃取/分离，然后通过d-SPE消除食品提取物中可能存在的干扰化合物净化提取物。

1.1样本称样和制备

QuEChERS方法中，研究者首先考虑样本称样量和样品制备的重要性。选取一部分样本进行代表性测试对于确保获得重要结果至关重要。同样，样品经过适当粉碎制备以获得最大化表面积，确保在摇动萃取过程中得到更好的提取效率。因此，根据之前的文献中的经验和证据，选择了称取10 g 样品，不同代表性的样品称样量通常为10～15 g。

1.2

QuEChERS方法对提取和净化的评估为了获得最大程度的简便性、快速性、高选择性、高回收率，对样品构成、提取溶剂、样品/溶剂比、萃取过程的类型和时间（混合或摇动）、萃取温度、添加非极性助溶剂/盐、净化剂这些条件进行了评估。

1.2.1

QuEChERS方法中提取溶剂的选择。通常，最常用于农药残留的多残留分析提取溶剂有丙酮、乙腈和甲醇。乙腈比其他2种溶剂具有广泛的极性、更高容量和选择性，此外乙腈与水有适当的混溶性，可以很好地渗透到样品的水性部分中，同时还可以通过添加盐来相对容易地进行相与相之间的分离。与其他溶剂相比，使用乙腈作为溶剂，在萃取过程中亲脂性材料、蜡、脂肪和色素的提取量大大减少。研究指出，乙腈提供了后续液液净化步骤的可能性。出于这种原因，尽管有在气相色谱蒸发过程中溶剂膨胀体积较大、挥发性更低、成本更高、毒性大的缺点，乙腈仍被选择作为QuEChERS方法的萃取溶剂。

1.2.2

QuEChERS方法中盐的选择。测试表明，MgSO4、MgCl2、NaNO3、NaCl、Na2SO4、LiCl和果糖能提高极性化合物的回收率。在研究的盐中，MgSO4提供了最完全的液-液相分离，并且能够更好地与大量的水结合。MgSO4与水结合时由于水合放热反应，萃取液温度能达到40～45 ℃，该温度有利于大部分农药的提取。此外，研究了单独或组合使用MgSO4和NaCl，NaCl单独使用（或与MgSO4结合使用）尽管回收率不令人满意，但通过添加NaCl能使相分离更完全。另外，使用NaCl使共提取的基质成分减少。

1.2.3QuEChERS方法中pH的选择。研究考虑到蔬菜和水果的pH在2～7范围内，基于农业中使用的几种农药在碱性pH下不太稳定，笔者研究了当苹果汁的酸度分别为2.5、3.0、4.0、5.0、6.0和7.0时pH对回收率的影响。研究发现，在低pH条件下农药的回收率不会大大降低，并且在后续研究中使用了酸性pH。固有低pH的样品可以在不调节pH的情况下直接使用，但具有较高pH的样品应调整pH＜4，以尽量减少农药降解。此外，pH可能会影响共提取化合物的量，根据得到的结果，发现某些酸（包括脂肪酸）的量随着pH的降低而增加。因此，添加盐的量应谨慎优化以减少这种共提取物。最后，不仅是样品的pH，还有ACN相的pH也会影响农药的稳定性（PSA会增加农药提取物的pH）。

1.2.4QuEChERS方法中吸附剂、干燥剂的选择。乙腈相的净化和干燥是在d-SPE步骤中同时进行的，理想吸附剂的选择基于对所评估吸附剂（N-丙基乙基醚或PSA、GCB、中性氧化铝、强阴离子交换剂、氰丙基、氨基丙基）在乙腈提取物中去除共萃取物能力决定。PSA不保留农药，但会有效去除极性干扰物（包括脂肪酸、有机酸、糖和色素，如花青素），而GCB能有效去除色素（如叶绿素类、胡萝卜素）但对具有平面分子结构的药物显示出很强的亲和力，这明显降低了这些农药的回收率。

因此，QuEChERS的原始方法采用10 mL乙腈提取10 g样品，然后加入4 g无水MgSO4和1 g NaCl，立即通过涡旋混合以防止形成MgSO4团块。研究表明，MgSO4∶NaCl 质量比为4∶1时，在分离水相和有机相的能力方面效果最好，能保持高回收率和低干扰共萃取物。样品在5 000 r/min条件下离心5 min，然后将25 mg PSA和150 mg MgSO4添加到1 mL上清液中，涡旋振荡30 s，在6 000 r/min条件下离心10 min后，取上清液，上机GC-MS分析。

2QuEChERS方法中样品、溶剂、盐或吸附剂的量的优化

最初的QuEChERS方法被证明对各种样品中的数百种分析物都有效，尤其是食品基质中的农药残留［1-4］，为了提高方法的性能，进行了后续优化，使该方法更好应用于一些难分析物和特殊样品的分析中。这些优化大多数是基于QuEChERS基本原理，优化了提取溶剂、盐、吸附剂的配方和d-SPE步骤，这些优化都是以在不同复杂性的基质中获得分析物高回收率、避免农药降解和减少基质效应为目的。作为通用QuEChERS方法，主要进行了3种优化。

第一，优化是为了将该方法应用到某些在提取过程中易发生离子化或降解的农药，解决该问题具体取决于基质的pH。因此，最初的无缓冲版本［1］演变为使用柠檬酸盐缓冲的2种官方方法，一种是由Anastassiades开发的缓冲能力相对较低的CEN标准方法EN15662［5］，另一种是由Lehotay［6］开发的较高浓度的醋酸盐缓冲以提供更大的缓冲强度的

美国分析化学家协会（AOAC） 官方方法2007.01。2种版本的pH都在5左右，这也是为解决提取在酸性或碱性条件下敏感的农药（如氟哌啶醇、敌百灵、吡蚜酮、百菌清）的折中方案。这些标准方法已在世界各地的许多实验室中被广泛评估并采用，但是，对于基质（如具有高脂质含量的）不建议使用缓冲，因为PSA在这种pH下导致其保留能力降低，共萃取物增加［7］。

第二，关于d-SPE净化，其他优化包括使用不同量的PSA［7］或C18与PSA一起使用以获得更清洁的提取物。使用C18对于相对脂质含量较高的样品特别有效（如谷物）［8-9］，并且不会对农药回收率产生不良影响，大量使用PSA会出现某些极性农药的回收率降低［7］的情况。因此，一些改进的方法仅使用C18去除脂肪，因为PSA不是必需的或PSA的加入降低了回收率［10］。

第三，GCB与PSA结合使用目的从绿色基质（例如生菜、菠菜或叶子）中去除叶绿素，从而减少提取物的颜色［9，11］。然而，GCB会使某些具有平面官能团的农药（如六氯苯、噻苯哒唑和特布磷）的回收率降低25%。

通过几个主要QuEChERS方法的比较表明，醋酸盐缓冲液用于提取均质后样品（15 g），通过添加干冰研磨后，加入15 mL 1% HOAc-ACN溶液和6.0 g无水MgSO4，1.5 g NaOAc，并加入150 mg无水MgSO4作为干燥剂以减少提取液含水量，50.0 mg PSA，50.0 mg C18，7.5 mg GCB净化，这些条件对于分析水果和蔬菜中的农药残留，对提取物的净化提供了最有效的样品预处理方法。对于谷物来说，2.5 g或5.0 g 样品中加入10 mL水以减弱分析物和基质之间的相互作用，提高萃取率，加入150 mg PSA，而不是50 mg［7］。

3QuEChERS方法中其他优化

3.1提取液

除了样品、溶剂、盐或吸附剂的量的简单变化之外，提取液也进行了一些优化，Gonzlez-Curbelo等［12］开发评估了3个不同版本的QuEChERS基于使用氯化铵和铵盐、甲酸盐和乙酸盐缓冲液的方法，这些盐被用于替代MgSO4和钠盐，因为MgSO4和钠盐倾向于以固体形式沉积，在MS源的表面以及可能在分析仪器内或在GC进样口衬管中导致仪器性能降低，而铵盐不构成离子源中的问题，因为其在离子源温度下容易分解，此外，铵可以增强分析物的离子化水平。这3种方法的比较验证了AOAC官方方法2007.01中的QuEChERS方法，使用甲酸缓冲液（7.5 g甲酸铵和15 mL 5%甲酸-乙腈溶液用于提取15 g水果、蔬菜样品）确保了合适的pH，以实现基质中大多数农药的高回收率。此外，对使用和不使用d-SPE净化进行了研究，没有观察到显著差异。该版本QuEChERS方法的真正目的是使用铵盐规避钠盐在MS分析中不理想的情况，此外，甲酸缓冲液用于LPGC-MS/MS、LC-MS/MS分析食品中农药的具有广泛适用性。Han等［13］也成功应用了甲酸铵缓冲液提取包括来自虾的42种不同的农药、17种环境污染物、PAHs、多氯联苯（PCBs）和阻燃剂。