但是，這些農(nóng)藥的物理、化學(xué)性質(zhì)的不同，使得通用檢測方法的開發(fā)遇到了一些困難。而快速、動態(tài)的儀器使得采用快速、簡便的樣品制備及檢測的多元方法成為可能。本文介紹了已在Eurofins蘇州實驗室應(yīng)用的*新分析方法，在一個分析過程中可以檢測上百個化合物。另外，現(xiàn)代多元分析方法的局限性也表明，由于化合物的化學(xué)、物理性質(zhì)差異以及儀器設(shè)備的局限，還無法實現(xiàn)對所有可能的分析物進行檢測。

自公元前2500年，人類開始使用農(nóng)藥來保護作物。*早的農(nóng)藥是4500年前在Sumeria使用的硫。15世紀(jì)，有毒化學(xué)品如砷、汞和鉛被用來除掉作物中的害蟲。17世紀(jì)，從煙葉中提取出來的硫酸煙精被用作殺蟲劑。19世紀(jì)，出現(xiàn)了兩個天然殺蟲劑，一個是由菊花中提取出的除蟲菊，另一個是從熱帶蔬菜根中提取出的魚藤酮。

1939年，德國化學(xué)家Paul Müller發(fā)現(xiàn)了DDT是非常有效的殺蟲劑，標(biāo)志著現(xiàn)代殺蟲劑的開始使用。很快，這種殺蟲劑便風(fēng)靡全球。

但人們并不愿意看到農(nóng)藥在食品中的殘留，對于其毒性的關(guān)注，有關(guān)農(nóng)藥殘留的分析很早就開始了。*早的官方農(nóng)藥檢測實驗室于21世紀(jì)50年代在英國建立，在隨后的幾十年中，歐洲其它國家也相繼建立了農(nóng)藥檢測實驗室。*初是采用生物學(xué)檢測，用果蠅與殺蟲劑相接觸。當(dāng)果蠅暴露在殺蟲劑環(huán)境中，提高殺蟲劑劑量，就可以觀察到果蠅中毒和死亡的現(xiàn)象。

起初研發(fā)出的是單殘留的測定方法，即一個方法只能一次分析一種農(nóng)藥。而太多活性物質(zhì)的存在，激發(fā)了人們?nèi)ラ_發(fā)一個適合的多元方法，同時檢測大量被篩選的化合物。值得一提的**個方法是由化學(xué)家P.A. Mill于1960年代開發(fā)的。**德國的官方方法頒布于1968年，即采用薄層色譜法半定量地同時測定6個有機氯農(nóng)藥。通過在紫外光下觀察硅膠板上的斑點大小及強弱來判斷化合物濃度的大小。

后來，隨著配有電子捕獲（ECD）檢測器和氫火焰（FID）檢測器的氣相色譜儀的出現(xiàn)，在上世紀(jì)60年代后期和70年代初期，很多測定多種農(nóng)藥殘留的方法被開發(fā)出來。但由于這些檢測器的選擇性不是足夠好，因此需要花費大量的精力和時間進行樣品的凈化與分離，還需要采用大量的柱色譜技術(shù)來處理樣品，以使樣品可以適合*終的儀器檢測。此外，這些方法還存在一個問題即不能檢測大多數(shù)的極性物質(zhì)。因此，新方法開發(fā)的關(guān)鍵就在于對更大極性的物質(zhì)如有機磷和有機氮化合物的涵蓋。其中一個方法是采用丙酮提取，然后用液-液萃取技術(shù)將水除掉，通過在水層中加入氯化鈉，顯著提高在萃取過程中極性化合物的收率。

這一方法成為當(dāng)時的官方方法，在美國頒布于AOAC 985.22，德國為DFG S-19，并在全世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。對于提取得到的物質(zhì)，采用凝膠滲透色譜和柱色譜可以進行進一步的分離純化，得到干凈的待測樣品。*早采用配有ECD 和FPD檢測器的氣相色譜儀對很多有機氯和有機磷農(nóng)藥進行檢測，隨著質(zhì)譜方法的使用，幾乎所有含氮的有機農(nóng)藥都可以被檢測。盡管這些方法已經(jīng)很陳舊了，但仍然在世界范圍內(nèi)廣泛地被使用。

在21世紀(jì)80年代，人們投入了大量的精力來進一步開發(fā)上述的官方方法，但是，其中一些方法主要的劣勢仍無法被克服。主要包括以下幾方面：

溶劑消耗量大；

樣品凈化過程過于復(fù)雜、耗時；

水溶性物質(zhì)常常在樣品凈化過程中丟失；

新型的農(nóng)藥不適合用氣相色譜（GC）分析-或GC檢測無法滿足要求。

而且，食物常常容易變質(zhì)，在檢測報告出來很久之前食品常常已經(jīng)被消耗掉了，故耗時長的檢測過程不太會被采用。

此時，一個巨大的飛躍是成功地將液相色譜和質(zhì)譜技術(shù)聯(lián)用。自從21世紀(jì)90年代開始，這種方便的實驗技術(shù)便被應(yīng)用到日常分析中；使用選擇性和靈敏度高的質(zhì)譜（MS）檢測農(nóng)藥并不只局限在氣相色譜方法中。此外，串聯(lián)的質(zhì)譜（MS/MS）的應(yīng)用開啟了檢測器靈敏度的新紀(jì)元。使用3個質(zhì)量連續(xù)的質(zhì)譜儀，用于定性和定量的特定離子（碎片離子）即可被測定。高掃描速率使得一次運行可進行多種化合物的測定成為可能。就在*近，這種方法被認(rèn)為是歐洲農(nóng)藥殘留測定的標(biāo)準(zhǔn)方法。

*新的方法不僅把LC和MS/MS連用起來；串聯(lián)質(zhì)譜還與GC相結(jié)合，使用這種復(fù)雜的色譜技術(shù)來進行日常的農(nóng)藥分析。

農(nóng)藥分析的需求和設(shè)想

對于實驗室來說，農(nóng)藥分析所面臨的挑戰(zhàn)是非常大的。以下列出了幾點主要要求：

可檢測的物質(zhì)范圍寬（越多越好）；

*低定量限（LOQ）要低，需符合官方所規(guī)定的*大殘留要求；

檢測周期短及快速的服務(wù)；

消費者可以負擔(dān)的檢測費用；

環(huán)境方面：溶劑及化學(xué)品消耗少，少用或避免使用有毒化學(xué)物質(zhì)；

高質(zhì)量分析（準(zhǔn)確度及精密度），沒有用戶愿意接受錯誤的結(jié)果；

可適用于不同類型的樣品。

在過去的幾十年中，無數(shù)的方法被開發(fā)出來卻又消失了，其原因就是忽視了以上所述的要求。接下來，我會闡明在實驗室中如何實現(xiàn)上述要求。

簡便的樣品制備

由于食物基質(zhì)非常復(fù)雜，無法用一種通用的方法來凈化。而干擾檢測的一些成分又必須要在凈化過程中去掉，如果儀器足夠好的話，可以將樣品進行稀釋，使得基質(zhì)效應(yīng)被抑制或者不影響檢測。對于基質(zhì)效應(yīng)不強的待測物，現(xiàn)代的多元方法可采用簡單、快速的凈化步驟，但在基質(zhì)效應(yīng)很強的情況下，樣品純化過程就不得不延長。

如今，實驗室已不再使用大型的柱色譜純化手段。在一個快速有效的提取步驟之后，凈化過程被縮減到*小，有時完全被省略或者使用小的更易于操作的固相萃取(SPE)柱來完成。

*小化

傳統(tǒng)方法的樣品使用量約100g，為了提取完全，需消耗大量的溶劑。之后，提取液需要被濃縮，再進行下一步樣品的凈化。而現(xiàn)代方法大大減少了樣品的用量，并保持很小的溶劑/樣品量比值，溶劑的使用量和樣品提取液濃縮的步驟也大大減少。實驗人員只需要處理小量的樣品和溶劑，速度更快，更簡便且更**，并達到保護環(huán)境的目的。

自動化

如今日常的實驗室作業(yè)就像工廠一樣，大量樣品被收集起來然后同時平行地被處理，實驗人員可以專注于他正在處理的一批樣品來維持一個高質(zhì)量的操作。另外，數(shù)據(jù)分析是整個過程中的關(guān)鍵點。使用多元分析方法后，許多化合物包括樣品的活性成分在不同的濃度水平被檢出，許多色譜圖要被分析處理。為保持對大量信息的匯總，迫切需要一個正確的定性和定量方法。

自動化的例子：

使用樣品分離設(shè)備會有利于鹽類混合物樣品的制備；

樣品濃縮過程可以通過不同體積的平行蒸發(fā)系統(tǒng)來加速；

分析模塊軟件可以把所有樣品/化合物的原始數(shù)據(jù)放入一個文件內(nèi)。所有有用的數(shù)據(jù)信息都可以一次被分析。實驗人員可以從定性鑒定、線性、回收率及定量這些數(shù)據(jù)來立即判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

質(zhì)量保證

一個廣泛被認(rèn)可的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)性文件DG-SANCO（健康和消費者總署）描述了方法驗證和分析質(zhì)量控制的要求，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。主要的目標(biāo)是保證分析結(jié)果的質(zhì)量和可比性，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免假陽性及假陰性。好的實驗室大都采用這一方法，一方面可驗證其農(nóng)藥的分析方法，另一方面可進行日常的樣品定性和定量檢測。

化合物的圖譜

農(nóng)藥分析實驗室在提供源源不斷的化合物目錄方面互相競爭，超過500種的目錄也并不少見。能夠搜集這么多化合物目錄的主要原因是得益于強大的質(zhì)譜分析，這種檢測器不僅提供了選擇性也提供了高靈敏度。傳統(tǒng)的檢測器在某一保留時間處只產(chǎn)生一個信號，但對于定性的鑒別還需要進行另外的分析過程。此外，對于正確的定量分析而言，首先，分析方法必須保證所有化合物均被有效分離。憑借質(zhì)譜分析，保留時間和被測量的質(zhì)量數(shù)（或者碎片離子）可以實現(xiàn)被分析物的定性。另外，化合物的完全分離并不是定量的先決條件，一個無干擾的質(zhì)量數(shù)足夠用于定量?？焖賿呙璧馁|(zhì)譜儀器能夠在一次運行中同時檢測幾百個不同的化合物，幾毫秒的保留時間也正適合于在這樣高靈敏度的前提下將所測定的分析物記錄下來。

農(nóng)藥分析的局限性

但現(xiàn)在還不可能建立一個方法能一次分析上千個化合物，在分析方法上仍存在一些無法逾越的障礙。

化學(xué)和物理特性

不同種農(nóng)藥化合物有著非常不一樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在還不能找到一個合適的提取和凈化方法既能夠得到所有的活性化合物，又有滿意的回收率。多元方法經(jīng)常是提取效率和凈化效果的折中，并使得所有待檢測的化合物得到令人滿意的準(zhǔn)確度、精密度。

基質(zhì)效應(yīng)

在樣品提取時，隨被分析物一起被提取出來的共提取物常常會干擾我們的分析。通常大部分的共提取物會在樣品制備過程中被除掉或者被稀釋，但是剩余的部分仍會對被分析物的信號形成干擾（抑制/增強），并造成錯誤的結(jié)果。通過加入內(nèi)標(biāo)物（同位素標(biāo)記物質(zhì)）可以校正共提取物的影響，但是這種方法在多元方法中的使用很有限。

儀器設(shè)備的局限

一方面有色譜部分的局限，另一方面測量時間也是一個限制因素。所有的化合物都需要在一個合理的時間內(nèi)以合理的色譜峰形順序被洗脫出來，由于每一個色譜峰的色譜行為均不同，因此，這對農(nóng)藥分析來說并不容易。另外，許多離子和碎片離子需要在同一時間被一一測量。通過減少對被測量離子（碎片離子）的掃描時間，被記錄下來的化合物峰的數(shù)量也會增加。然而，如果掃描時間太短了，靈敏度就會大大降低。

總結(jié)和預(yù)測

農(nóng)藥分析在近50年里經(jīng)歷了飛速發(fā)展。現(xiàn)代樣品制備技術(shù)和精密儀器的使用使得一次運行分析幾百種活性物質(zhì)成為可能。由于*新儀器所具有的高靈敏度，大部分農(nóng)藥的*低定量限（LOQ）可以達到10 ppb。對于快速分析方法，樣品的凈化更易于掌握，對于基質(zhì)效應(yīng)比較強的樣品，則需要另外的純化處理。如今所采用的方法檢測周期都較短，所以24h快速的服務(wù)也變得可能。

在儀器開發(fā)方面，靈敏度的提高更加重要，尤其是當(dāng)更多GC-MS/MS儀器投入使用時。由于檢測靈敏度的提高，樣品液會被進一步稀釋，這樣基質(zhì)效應(yīng)的影響則會被減少。掃描速度更快的質(zhì)譜儀可以對更多的化合物進行定性鑒定，農(nóng)藥分析的化合物目錄也因此會變得更長。