檢測食品中殘留物的新儀器和耗材進展

　　前幾年曾寫了《食品檢測實驗室儀器的配置》、《食品檢測實驗室氣相色譜-質譜聯用儀的選型》和《食品檢測實驗室液相色譜-質譜聯用儀的選型》博客，為食品檢測實驗室的硬件建設提供了一點參考意見。近幾年與食品殘留有害物檢測相關的分析儀器、樣品前處理設備和凈化用耗材（主要是固相萃取柱SPE）都有許多改進和創新。所以，將了解到的近年一些新儀器設備（包括性能的提升）和耗材做一些介紹，供大家在購置儀器選型及建立分析方法選擇耗材時參考。

　　一、分析儀器

　　談到新分析儀器，個人感覺應首推賽默飛的Q-Exactive（臺式四級桿 -Orbitrap，簡稱Q-E）組合質譜儀。與傳統的LTQ-Orbitrap相比，主要有三個變化：

　　（1）分辨率提高，從原來的100,000提高到140,000。

　　（2）靈敏度提高，這是傅里葉變換質譜的特性，靈敏度隨分辨率的提高而提高。公司的宣傳冊上標明500fg利血平信噪比S/N>100:1。過去LTQ-Orbitrap不標這個指標，所以我們實驗室根據實際檢測工作自己做了一下靈敏度，即：柱上2pg磺胺二甲嘧啶S/N>20:1。（具體測試方法見我以前的博客《如何自建方法測試Orbitrap整機靈敏度》）。這次我們實驗室的Q-E安裝好后，我們用柱上2pg克倫特羅（瘦肉精）標準品做了做個對比，其結果是，LTQ-Orbitrap得到的S/N為13，而Q-E的S/N為281，靈敏度確實提高了不少。

　　（3）儀器體積小了，變成臺式的了，導致價格下來了，更多的實驗室可以買了。

　　（4）儀器采用220V供電，與原來LTQ-Orbitrap的380V相比，對實驗室環境要求也降低了。由于Q-E一級為四極質譜，可以提取母離子，所以這套儀器的檢測靈敏度與三重四極桿質譜很接近，不僅可以用于現在檢測限量要求最低的（0.05μg/kg）鹽酸克倫特羅（正離子方式檢測）和（0.1μg/kg）氯霉素（負離子方式檢測），而且有三重四極桿無法比擬的高分辨率和高質量精度，定性更準確，定量也可以滿足分析方法學要求。由于具有高質量精度性能，可以根據被測物的分子式計算得到準確分子量，而且一般無需對每一個被測物進行儀器優化，所以，若不是要求準確定量的話，沒有標準品也能對被測物進行定性篩查檢測。三重四極桿質譜則做不到。實驗室有條件時可以考慮。有一點本人認為是缺憾，就是原來Orbitrap分子渦輪泵采用水冷，而Q-E改成了風冷。看似安裝時簡單了，但要求實驗室的環境溫度更低了。這一方面對實驗室環境提出了更高要求，另一方面，夏季操作人員在里面很不舒服。

賽默飛Q-Exactive（臺式四級桿 -Orbitrap）組合質譜儀

　　其他儀器公司則推出了升級型號的GC-MS、GC-MS/MS、LC-MS/MS等聯用儀。總的來說儀器的靈敏度越來越高，功能也越來越多（包括應用軟件），操作也越來越簡單。值得一提的是新推出的小型臺式氣相色譜-飛行時間質譜儀（GC-TOF-MS），其體積與小型臺式四極桿質譜儀相當，據公司資料介紹新儀器的全掃描靈敏度與四極桿質譜儀的選擇離子（SIM）檢測方式相當，這是因為新型TOF具有更快的掃描速度，解卷積效果更好，可以更好地排除基質干擾，從而得到較高的信噪比。另外，對離子源的設計做了改進，使離子利用率提高，也使得信噪比提高。

小型臺式氣相色譜-飛行時間質譜儀（GC-TOF-MS）

　　做質譜的人都知道，選擇SIM方式檢測殘留物其實是無奈之舉，它丟失了許多信息，使定性的準確度降低，若在接近SIM靈敏度的前提下得到被測物的全譜質譜圖，對于準確定性還是很有用的。只是這些質譜公司都是小公司，在國內儀器占有率低，相關實際應用較少，在國內的應用支持也不夠，對客戶來說心里多少有些不踏實的感覺。高分辨的GC-TOF-MS在靈敏度和分辨率指標上也有大幅提高，雖然不能用于像二噁英這類法規檢測，但用于二噁英初篩和其它有害物殘留檢測還是可以的，與磁質譜相比，其操作簡單，運行成本也低。但也同樣面臨前述的問題，儀器的綜合性能還有待考察。

高分辨氣相色譜-飛行時間質譜儀（GC-TOF-MS）

　　現在食品中檢測的農殘項目越來越多，多殘留檢測是一個趨勢。為適應多殘留檢測，特別是復雜基質中的多殘留檢測，前些年許多公司推出了GC-MS/MS聯用儀，用二級MS排除由于選擇離子增多而帶來的干擾，提高檢測的準確性。近年又有多家公司推出商品化的二維/全二維氣相色譜-質譜聯用儀，同樣也可以滿足多農殘檢測需求。前者是靠二級質譜對被測物進行進一步確證，后者則是靠二維色譜先將干擾物盡可能的分開，得到更純的被測物質譜圖而提高匹配度。二者有著很好的互補關系。價格二者也差不多，若實驗室有條件的話，可以考慮各置一套。就農殘檢測而言，實際上還是目標物檢測，在我們實驗室實際使用感覺，全二維氣相色譜-質譜聯用儀，四極質譜比飛行時間質譜的穩定性更好，而且價格也便宜，體積小，可以優先考慮。

二維氣相色譜-質譜聯用儀

全二維氣相色譜-飛行時間質譜聯用儀

全二維氣相色譜-四級桿質譜聯用儀

　　快速檢測儀有一款偏振熒光儀，過去歐盟主要用于病毒檢測，近年推廣應用于食品中毒素分析，而且還可以開發用于獸殘檢測，是一款可以向基層推廣的檢測儀器。較過去檢測真菌毒素用的熒光儀相比，偏振熒光儀檢出限更低，最主要是可以做定量檢測。這種儀器在歐洲已經開始使用。國內由于沒有比較強的儀器代理公司推廣此技術，而這類儀器公司都比較小，無力自己到中國來開拓市場，使用還很鮮見。另外，該儀器的推廣使用還需有較多的試劑盒支持，目前國外已有的試劑盒不完全適合我國的檢測項目。這類儀器要在國內推廣，目前可能還受制于沒有對應的檢測方法標準。

偏振熒光分析儀

　　近年拉曼光譜儀性能也在不斷提高，體積越做越小，靈敏度越來越高，操作也很便捷，可以不用前處理做無損檢測，所以，現在多將其用于生產線上在線檢測和現場檢測。雖然應用其檢測食品中的殘留物也有報道，而像獸殘這類檢出限要求很低的項目還無法使用，更多的還是用于檢測一些常規項目，而且檢測新項目開發往往需要專業人員來完成。

　　液相色譜-原子熒光聯用儀（LC-AFS）是我國獨有的分析儀器，用于元素形態分析，如不同價態的砷（As）、汞（Hg）、錫（Sn）等。過去形態分析都是用LC-ICP-MS，雖然檢測靈敏度高，但這類儀器都是進口，成本高，不易向基層推廣。LC-AFS檢測靈敏度不及LC-ICP-MS，但也可以滿足目前國內標準的限量要求，儀器價格要比LC-ICP-MS低很多，易于在國內基層推廣。我們實驗室與大學合作對現有的一套LC-AFS進行了初步改進，檢測靈敏度至少能提高一個數量級。這類儀器要想在國內推廣使用，自身還有一些技術問題亟待解決，性能穩定性還有待進一步提高。

液相色譜-原子熒光聯用儀（LC-AFS）

　　二、樣品前處理設備

　　食品中殘留分析方法中前處理耗時占60%以上，同樣最終結果的誤差60%以上也來自前處理。所以，要想提高整個分析方法的效率和精度，首先應該考慮挖掘前處理的潛力。因此，近年前處理設備的多功能、自動化，也是分析儀器發展的一大亮點。

　　早些年，前處理設備多是單一功能，如：自動萃取儀、自動固相萃取儀、凝膠滲透色譜儀、濃縮儀和自動定量濃縮儀等。這些設備曾經也能較好地滿足實驗室檢測工作。但隨著檢測樣品量的不斷增加，這些設備越來越顯得不適用了。比如自動固相萃取儀，一個典型的操作為：活化—平衡—上樣—淋洗—洗脫，平均一個周期15分鐘，理論上一天最多處理96個樣品。若不著急還行，但現在樣品量大，項目多，檢驗又有嚴格的時間限制（檢驗流程），這就還不如簡易的固相萃取裝置了，一次24個樣品，30多分鐘就完了。所以現在大部分實驗室的自動固相萃取儀都睡覺了，不是不好用，是有點不適合當前工作。

　　近年多家儀器公司推出了樣品前處理平臺，可以根據實驗的要求進行組合，將提取、凈化（包括凝膠滲透色譜和固相萃取）、衍生、濃縮（包括定量濃縮）、定量復溶等操作單元組合在一起，完成一個完整的分析前處理全過程。這個平臺的處理效率比過去一個一個獨立單元高多了，因為它的每一步操作都是平行進行的，處理的樣品是交叉進行的，而且還可以組合多通道。搭建這個平臺費用較高，比較適合檢測樣品量大、項目多、時間又要求緊、人員少的實驗室。

自動固相萃取儀

　　國內的博納艾杰爾公司推出了一款自動固相萃取儀，一次上樣可處理24個樣品，該系統最大的特點是全封閉，有效地降低了溶劑揮發，對操作者身體是一個很好的保護。

　　前處理裝置與分析儀器聯用也是近年儀器發展的一個趨勢，這類的商品儀器也越來越多。其中凝膠色譜-氣相色譜-質譜（GPC-GC-MS）是比較早推出，且已成熟的一款商品機，比較適合植物源產品中殘留農藥的檢測，相關的食品中多種農藥殘留檢測分析論文及檢測方法也已有很多。使用時需要注意的一個問題是，由于采用GPC微柱，柱負載受到一定的限制。為彌補這一不足，操作時可稍做一些改動：（1）減少取樣量，因為GPC-GC-MS的進樣量（200μL）比傳統GC-MS（1μL）大的多，所以，可以換算一下，適當的減少取樣量；（2）樣品提取時加一些基質分散劑（如QuEChERS方法），先吸附除去一些油脂和色素等干擾雜質，這樣既不會增加多少前處理操作時間，又可減少柱負載，得到較好的凈化和色譜分離效果。

凝膠色譜-氣相色譜-質譜聯用儀

　　在線固相萃取（Solid Phase Extraction, SPE）與液相色譜-質譜儀（LC-MS）聯用近年也有幾家儀器公司推出了商品化機型。SPE與LC-MS聯用有兩種模式（詳見我上一篇博客“應用多維色譜-質譜聯用技術建立食品中殘留物檢測新平臺”）。這兩種模式各有特點，近年國內已有多個食品檢測實驗室都開始使用，并且用于檢測的項目也越來越多，慢慢被相關檢測人員所接受和認可，成為繼GPC-GC-MS后又一成熟的商品機型。在使用時，將離線凈化方法轉換為在線凈化方法時，無論哪種模式的都有一個條件再優化的過程，這一過程還是要花費實驗室人員一些精力和時間的，但方法建立好了以后就比較高效、輕松了。

（在線固相萃取-液相色譜）-串聯質譜聯用儀

在線固相萃取（TurboFlow）-液相色譜-串聯質譜聯用儀

　　二維液相色譜-質譜/質譜（2DLC-MS/MS）與SPE-LC-MS/MS有類似的功效，前一維LC也可以視為SPE。但這種組合更適合多殘留分析（詳見我上一篇博客“應用多維色譜-質譜聯用技術建立食品中殘留物檢測新平臺”）。該技術應該說是比較成熟了，但在食品中殘留物檢測的應用則剛起步，相關文獻和方法都還很少。最近我們還應用該裝置檢測獸藥中禁用的獸藥，取得了較好的結果。大家可以關注一下該技術。

二維液相-串聯質譜聯用儀

　　還有一些非常專一的小型前處理設備。如專門用于元素檢測用的全自動消解儀，該設備無需做樣品轉移，消解——趕酸——定容“一站式”完成，效率高，還減少了對操作人員的傷害。再如專門用于食用油極性組分（地溝油的靶物質）分離的設備，該設備按照食用油中極性成分檢測國標的前處理步驟將其自動化，將過去一、兩天的處理操作，降到1小時以內即可完成，使前處理快捷、準確、簡便。專用儀器對于檢驗批次多或檢驗項目單一的實驗室而言是非常實用的。

全自動消解儀

全自動食用油極性組分分離系統

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　　三、耗材

　　食品中殘留物分析凈化是非常重要的一步。通過這一步驟不僅可以有效地去除干擾檢測的雜質，而且還常常伴隨有富集的作用，以提高檢出限。所以，凈化所用相關材料及商品化耗材的研制也一直是業內人士及相關耗材公司所為之努力。比較值得關注的有這樣一些新材料。

　　分子印跡填料的固相萃取商品化小柱終于問世了。分子印跡合成填料技術用于殘留檢測樣品凈化已有近20年歷史了。但過去由于合成工藝的問題，使之產品批次之間存在這較大差異，給實際操作造成困難，因而始終停留在研究階段，發幾篇論文，畢業幾個研究生而已。近年國外有公司推出了用于克倫特羅殘留檢測的商品化SPE小柱，終于使分子印跡技術從研究邁向了應用。但分子印跡填料還是有一些技術問題待解決，包括產品批次之間差異問題也沒有完全解決，要達到現在SPE填料商品化水平還有一段距離。

　　QuEChERS(Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe)方法近年在殘留分析中應用越來越多，已有多家推出商品化的產品。該技術目前比較適合果蔬類低脂肪食品中農殘檢測的凈化，而對于高脂肪食品的凈化效果還不甚理想。現已有公司推出了高效脫脂的吸附劑，試圖將該技術用于殘留獸藥的檢測，但我們實際應用及考評測試都未達到公司所標稱的效果，所以還需進一步考察。國外已有公司推出了基于QuEChERS技術的全自動操作平臺，但不知該平臺的擴展性如何，若擴展性不好，在國內推廣可能會受到一些影響，而且對應的檢驗標準方法少也是推廣時收制約因素。

　　總之，無論是儀器還是耗材，我感覺今后儀器及耗材公司除了注重提高產品的一般性性能指標外（如：質譜儀的靈敏度、掃描速度等，SPE的批間重現性等），會在特殊功能、獨特性能方面下功夫。對于我們使用者來說，也應該關注這方面的進展，以提高實驗室的分析效率和準確性。

　　以上一點拙見，愿與同行分享。