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实验室分析方法--气相色谱固相萃取技术-QuEChERS法

2022.1.27
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zhaoqisun

致力于为分析测试行业奉献终身

QuEChERS 意指Quick,Easy,Cheap,  Effective, Rugged and Safe,即能满足“快速高效,容易操作,价格低廉,适用面广,而且安全”等要求的样品预处理技术。这本应是普遍适用于任何样品预处理方法的策略或要求,但当下已经成为专有名词,意指一种用于蔬菜、水果等含水量大的食品中多种农药残留物定量和定性分析的样品预处理技术。相对于其他样品预处理手段,这种技术面世时间较短(发明于2003年),但已在食品农残分析领域获得了极为广泛的应用,其主要原因有二。其一,方法操作简单,易于实施;既不需要特殊仪器,也不需要经验丰富的实验人员进行大量实验参数的优化。虽然方法仍以人工操作为主,尚未实现自动化,但在绝大多数情况下,只需几步操作,就可以实现多种样品基质中数百种化合物定性、定量分析的预处理,完成气相色谱或液相色谱上样前的准备工作。其二,该法普适性非常强,可以用于任何含水量高的食品样品基质中的偏极性农药残留物,针对同一个样品基质又能同时提取数百种农药残留,回收率和重现性均令人满意。加之同传统方法相比,能节约90%以上的溶剂、耗材成本和样品处理时间,特别适用于食品安全实验室等检测机构进行大批量样品农残筛查常规分析。有鉴于此,目前已开发出数个关于 QuEChERS样品预处理方法的标准方法,如AOAC方法2007.01和欧盟标准方法EN15662等,亦有多家公司推出不同规格的商品化 QuEChERS试剂盒,用户可根据具体选用的 QuEChERS方法(如早期方法、AOAC方法或EN方法),待测化合物组成,样品基质类型(是否含有油脂、蜡,或色素),和样品体积,来选择适当的缓冲盐和分散固相萃取剂,以达到有效的样品预处理结果。


 QuEChERS方法其实是结合了液-液萃取和分散式固相萃取两种方式来实现对基质中目标化合物的提取和分离的,其典型操作步骤如下:


①样品粉碎均质化。此步对于采集有代表性的样品、提高萃取效率和增加分析精度都非常重要。


②定量称取样品(通常为10~15g),加入乙腈,加入内标,剧烈振摇萃取30s到1min。如有必要,还需加入无水缓冲盐来调节基质pH值,以提高样品回收率和降低基质干扰,常用的无水缓冲盐包括无水硫酸镁、氯化钠、乙酸钠、柠檬酸钠和柠檬酸氢二钠或它们的组合,每份样品中通常添加数克。


③在萃取液中加入固体微粒吸附剂(分散固相萃取剂),用以除去乙腈萃取液中的共萃物。最为常见的萃取剂是乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)和C18,亦可添加石墨化炭黑用于去除色素和甾醇。此外,还可加入少量无水硫酸镁进一步去除残留水分。


在商品化 QuEChERS试剂盒中,缓冲盐和固体微粒吸附剂已事先定量密封在无水包装中,使用起来非常方便。如不使用商品化试剂盒也可根据实验室的条件和样品性质,用SPE方法代替分散固相萃取法进行此步处理,但相应的,会增加预处理的耗材和时间成本。


④过滤样品,上样分析。

需要注意,虽然 QuEChERS方法本身并不需要或要求过度细致地优化实验参数,但如果目标化合物的种类较少或性质比较单一,也可以考虑根据实际情况对预处理方法进行微调,以实现更好的处理结果。最常影响提取效果的因素包括提取液的pH值、缓冲容量及分散固相萃取剂的种类。例如,沙蚕毒素类农药需在较低pH值条件下进行提取;对于富含油脂的样品,可以考虑提高PSA的用量或加入少量C18;而石墨化炭黑不能用于平面结构的农药测定等。此外,正是因为 QuEChERS方法对很多偏极性化合物都有较好的提取效果,经过此法处理的样品相对来说可能较“脏”,会含有较多非目标化合物组分,上样分析时最好考虑选择性较高的检测器,对气相色谱来说,除了质谱或串联质谱以外,FPD、NPD、ELCD、ECD、XSD等检测器都可选用。


经过十几年的发展,QuEChERS方法热度不减。近年来的主要发展方向包括:


①方法统一化。国际官方方法认证机构希望能开发通用的 QuEChERS方法,将同一方法(包括固定的操作条件和实验参数)应用于更多种类样品的分析中,作为国标方法或是国际统一认证的方法。


②更为广泛的应用范围,包括更多种类的样品基质,如血浆、肉类、酒和土壤样品等更多的待测物类别,如抗生素、药物、滥用药、污染物等;以及更多的应用领域,如环境检测、医学、法医检测等。必须根据样品基质的性质和基质与目标化合物之间结合力的强度对 QuEChERS方法进行改进和充分验证,以正确评估方法的有效性。


③方法的自动化,目前典型的 QuEChERS方法还是以手动操作为主,但如需进一步增加样品分析的通量,或是提高某些和基质结合力更强样品的提取率,可能需要考虑发展自动化振摇装置来代替手动提取。



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