优化QuEChERS样品处理

图1.  PDX净化技术示意图。

农产品中的农药残留物可以借助于QuEChERS方法快速、简易、便宜、有效、安全地加以分析。本文报道了Gerstel公司应用化学家采用一次性自动移液管萃取技术（DPX），优化了从QuEChERS方法萃取的农药残留物的GC/MS检测。

关于在农业经济中赞成和反对使用农药的问题，经常引发争辩，而采取适当的措施来保护消费者免受农药使用不当带来的后果则获得普遍的认同。因此，农产品分析早就成为农药残留分析的一个领域。姑且暂不考虑个别非法使用农药的情况，单就大量允许使用的农药而言，就要求在液相色谱（LC）、气相色谱（GC）的基础上联合质谱分析（MS）构成有效和广泛适用的分析方法。这些方法允许在一次分析过程中能够测定大范围内的多种农残。但是如果没有有效的、自动化的、合适的样品处理方法，那么即使是最好的分离技术也不可能提供灵敏和可靠的结果。

图2.  采用DPX净化技术前后的菠菜和橙子样品抽提物。

以QuEChERS-抽提液为基础

在选择农产品中农药残留物分析方法时，核心所在就是选择了在几年前由化学和动物营养研究局（CVUA）在斯图加特所开发的QuEChERS方法。这一首字母缩略词在这里是由一系列定语组成的：Quick快速、Easy简易、Cheap便宜、Effective有效、Rugged牢靠和Safe安全。简而言之，QuEChERS方法涉及一种用于测定不含脂肪物料中农药的快速、经济和易于自动化方法。CVUA验证性试验表明：采用这一方法对于数量庞大的农药测定实现了高的回收率（萃取回收率）和低的结果波动。该法特点在于少的溶剂消耗、少许的手工操作和宽阔范围内测定农药。CVUA在其主页中报告说：“高样品流通量（30min完成8个样品）和低廉的费用（大约每个样品制备仅耗费1欧元）显著提高了这一方法在农药残留物监控方面的效率。”

唯一美中不足的是：“按照QuEChERS方法制备的水果和蔬菜的抽提物中通常都含有高含量的难挥发组分，这可能对GC分析产生负面影响。”Gerstel公司分析部门负责人Carlos Gil先生说道。如果将抽提物直接注射进样到PTV进样器中，必然会出现沉积现象，在数次进针之后可能影响到信号强度。作为补救措施只能是对GC系统进行维护，被迫更换衬垫。Gil先生指出：“如果不具有自动的衬垫更换装置的话，这种维护非常麻烦和费时”。现在有一种有效的变通方法，借助于一次性自动移液管萃取技术（DPX）来对抽提物进行净化。

图3.  菠菜抽提物的色谱图：（A）采用DPX净化前，（B）采用DPX净化后。

一次性移液管萃取技术

一次性自动移液管萃取技术（DPX）是一种新的固相萃取技术，与传统的固相萃取技术（SPE）不同之处在于，其吸附剂不再装填于管筒之中，而是采用一种一次性的移液管。吸附剂就位于这种DPX移液管的尖端，它不是紧密装填的，而是松散放置和自由活动的。在本文菠菜和橙子样品的检测实例中，还装入了石墨碳（炭黑）（DPX-Qg尖管）。这可以除去样品中的植物色素和游离酸。在管的下端置有网格而在管的上端设有塑料盖构成屏障，借以防止吸附剂流失。DPX管上端的屏障允许液体进样注射器的针管穿透，起到传输连接器的作用。这样就使得借助于全自动化DPX管工作的多用途进样器（MPS）的注射针，能够自由运动。

图4.  菠菜抽提物的色谱图：混有200 ppb 标准农药溶液，经过DPX净化后。

DPX的操作非常简单，多用途进样器从DPX托盘上自动取出1支DPX注射器。根据不同的应用情况将吸附剂用适当的溶剂进行条件化。溶剂可以从储液瓶中抽取上来，或者从上面注射下去。样品为有关的QuEChERS抽提液（500μl抽提液，内加不同浓度的有机氯和有机磷标准混合物各20、50、100和125μg/L）。抽取一定体积量的样品，依照顺序用移液管尖端加以搅拌。操作时注意不得与微量注射器的针体接触。Carlos Gil指出，没有发现交叉污染和拖延效应，在分散型的SPE技术中可能出现的干扰和流速快慢问题，对于DPX的抽提效率不会产生影响。注射器从样品小瓶中抽离出来，然后吸入空气加至所取的样品溶液中，通过空气的鼓泡作用进行混合，由此可以加速溶质以及基体在吸附剂上的富集过程。对于QuEChERS萃取来说，这种混乱的气流可使吸附剂在样品中形成悬浮物，从而与基体组成和干扰物质产生最佳接触，达到有效萃取。Gil先生说：“可以明显看到抽提物的褪色”。这种萃取过程在最佳条件下可于2min内完成，并且只需使用比其它SPE技术少得多的吸附剂。然后将净化后的抽提液自动吸液至另一新的进样瓶，弃掉该移液管尖。Gil先生表示：“一旦第一个样品注射进入GC系统，便立即进入下一个样品准备过程。分析和样品制备在时间上互相嵌套，从而保证了系统运行的最大利用率和最高的生产效率。”

图5.  所用的分析系统。

结果用数据说话

DPX 的效率除了可以通过抽提物的明显褪色（见图2）看出之外，还能通过所记载的测量结果加以证实（见图3，4）。Gil 解释说：“根据我们在自己的工作中所应用的有机氯和有机磷农药的良好回收率，确证了结果的可靠性。”两种样品测得的标准偏差（n=3）均低于10%，不仅是20ppb 或者200ppb浓度范围。Gil及其同事对于橙子样品测得的平均回收率为119%，对于菠菜样品回收率为91%。专家称：“我们的工作为进行GC/MS分析之前采用DPX技术来净化QuEChERS抽提液的实用性提供了证据。所使用的DPX尖嘴能够有效地除去基体干扰，实现更好的分析重现性，并且通过减少非挥发性物质在进样器中的沉积而减少了对仪器的维护需求。整个过程，包括从样品制备、样品净化，到进针注射，整个分析过程可以全自动和方便地进行。”