優化QuEChERS樣品處理

圖1.  PDX凈化技術示意圖。

農產品中的農藥殘留物可以借助于QuEChERS方法快速、簡易、便宜、有效、安全地加以分析。本文報道了Gerstel公司應用化學家采用一次性自動移液管萃取技術（DPX），優化了從QuEChERS方法萃取的農藥殘留物的GC/MS檢測。

關于在農業經濟中贊成和反對使用農藥的問題，經常引發爭辯，而采取適當的措施來保護消費者免受農藥使用不當帶來的后果則獲得普遍的認同。因此，農產品分析早就成為農藥殘留分析的一個領域。姑且暫不考慮個別非法使用農藥的情況，單就大量允許使用的農藥而言，就要求在液相色譜（LC）、氣相色譜（GC）的基礎上聯合質譜分析（MS）構成有效和廣泛適用的分析方法。這些方法允許在一次分析過程中能夠測定大范圍內的多種農殘。但是如果沒有有效的、自動化的、合適的樣品處理方法，那么即使是最好的分離技術也不可能提供靈敏和可靠的結果。

圖2.  采用DPX凈化技術前后的菠菜和橙子樣品抽提物。

以QuEChERS-抽提液為基礎

在選擇農產品中農藥殘留物分析方法時，核心所在就是選擇了在幾年前由化學和動物營養研究局（CVUA）在斯圖加特所開發的QuEChERS方法。這一首字母縮略詞在這里是由一系列定語組成的：Quick快速、Easy簡易、Cheap便宜、Effective有效、Rugged牢靠和Safe安全。簡而言之，QuEChERS方法涉及一種用于測定不含脂肪物料中農藥的快速、經濟和易于自動化方法。CVUA驗證性試驗表明：采用這一方法對于數量龐大的農藥測定實現了高的回收率（萃取回收率）和低的結果波動。該法特點在于少的溶劑消耗、少許的手工操作和寬闊范圍內測定農藥。CVUA在其主頁中報告說：“高樣品流通量（30min完成8個樣品）和低廉的費用（大約每個樣品制備僅耗費1歐元）顯著提高了這一方法在農藥殘留物監控方面的效率。”

唯一美中不足的是：“按照QuEChERS方法制備的水果和蔬菜的抽提物中通常都含有高含量的難揮發組分，這可能對GC分析產生負面影響。”Gerstel公司分析部門負責人Carlos Gil先生說道。如果將抽提物直接注射進樣到PTV進樣器中，必然會出現沉積現象，在數次進針之后可能影響到信號強度。作為補救措施只能是對GC系統進行維護，被迫更換襯墊。Gil先生指出：“如果不具有自動的襯墊更換裝置的話，這種維護非常麻煩和費時”。現在有一種有效的變通方法，借助于一次性自動移液管萃取技術（DPX）來對抽提物進行凈化。

圖3.  菠菜抽提物的色譜圖：（A）采用DPX凈化前，（B）采用DPX凈化后。

一次性移液管萃取技術

一次性自動移液管萃取技術（DPX）是一種新的固相萃取技術，與傳統的固相萃取技術（SPE）不同之處在于，其吸附劑不再裝填于管筒之中，而是采用一種一次性的移液管。吸附劑就位于這種DPX移液管的尖端，它不是緊密裝填的，而是松散放置和自由活動的。在本文菠菜和橙子樣品的檢測實例中，還裝入了石墨碳（炭黑）（DPX-Qg尖管）。這可以除去樣品中的植物色素和游離酸。在管的下端置有網格而在管的上端設有塑料蓋構成屏障，借以防止吸附劑流失。DPX管上端的屏障允許液體進樣注射器的針管穿透，起到傳輸連接器的作用。這樣就使得借助于全自動化DPX管工作的多用途進樣器（MPS）的注射針，能夠自由運動。

圖4.  菠菜抽提物的色譜圖：混有200 ppb 標準農藥溶液，經過DPX凈化后。

DPX的操作非常簡單，多用途進樣器從DPX托盤上自動取出1支DPX注射器。根據不同的應用情況將吸附劑用適當的溶劑進行條件化。溶劑可以從儲液瓶中抽取上來，或者從上面注射下去。樣品為有關的QuEChERS抽提液（500μl抽提液，內加不同濃度的有機氯和有機磷標準混合物各20、50、100和125μg/L）。抽取一定體積量的樣品，依照順序用移液管尖端加以攪拌。操作時注意不得與微量注射器的針體接觸。Carlos Gil指出，沒有發現交叉污染和拖延效應，在分散型的SPE技術中可能出現的干擾和流速快慢問題，對于DPX的抽提效率不會產生影響。注射器從樣品小瓶中抽離出來，然后吸入空氣加至所取的樣品溶液中，通過空氣的鼓泡作用進行混合，由此可以加速溶質以及基體在吸附劑上的富集過程。對于QuEChERS萃取來說，這種混亂的氣流可使吸附劑在樣品中形成懸浮物，從而與基體組成和干擾物質產生最佳接觸，達到有效萃取。Gil先生說：“可以明顯看到抽提物的褪色”。這種萃取過程在最佳條件下可于2min內完成，并且只需使用比其它SPE技術少得多的吸附劑。然后將凈化后的抽提液自動吸液至另一新的進樣瓶，棄掉該移液管尖。Gil先生表示：“一旦第一個樣品注射進入GC系統，便立即進入下一個樣品準備過程。分析和樣品制備在時間上互相嵌套，從而保證了系統運行的最大利用率和最高的生產效率。”

圖5.  所用的分析系統。

結果用數據說話

DPX 的效率除了可以通過抽提物的明顯褪色（見圖2）看出之外，還能通過所記載的測量結果加以證實（見圖3，4）。Gil 解釋說：“根據我們在自己的工作中所應用的有機氯和有機磷農藥的良好回收率，確證了結果的可靠性。”兩種樣品測得的標準偏差（n=3）均低于10%，不僅是20ppb 或者200ppb濃度范圍。Gil及其同事對于橙子樣品測得的平均回收率為119%，對于菠菜樣品回收率為91%。專家稱：“我們的工作為進行GC/MS分析之前采用DPX技術來凈化QuEChERS抽提液的實用性提供了證據。所使用的DPX尖嘴能夠有效地除去基體干擾，實現更好的分析重現性，并且通過減少非揮發性物質在進樣器中的沉積而減少了對儀器的維護需求。整個過程，包括從樣品制備、樣品凈化，到進針注射，整個分析過程可以全自動和方便地進行。”