QuEChERS方法与农药残留分析

本书由多年从事农药残留分析教学与科研工作的国内专家学者共同撰写而成。全书系统介绍了QuEChERS方法的初创、验证、改进、扩展、全球推广、标准化和自动化等方面的研究思想、开发历程、相关评价及应用。另外，本书还结合农药残留分析领域的新趋势、新方法与新技术，详细阐述了近年来QuEChERS方法在食品和农产品基质中的多残留分析，以及与高分辨质谱技术联用的高通量检测等方面的最新研究进展，并采用大量科研实例进行了具体分析。本书力图涵盖QuEChERS方法在农药残留分析中的基本理论、方法技术、研究思想及最新进展，同时包含了部分农产品中兽药、毒素、环境污染物等相关领域的应用研究。
该书可供农药生产、分析测试、进出口检验、食品安全等行业的科研与管理人员参考使用，也可作为高等院校农药学、农产品安全、食品科学、检验检疫和环境安全等专业本科生和研究生课程的教材或参考书。

韩丽君，女，1972年生，中国农业大学教授，博士，博士生导师，多年来一直从事农药学方面的科研工作，主要研究工作涉及农药分析化学、农药残留分析和环境毒理、农药酶免疫分析、农药多残留及环境污染物的高通量分析、食品与农产品中的农药残留与风险评估、杀菌剂及植物激活剂对农作物代谢组的影响等研究领域，近年来曾多次赴美国加州大学Davis分校和美国农业部东部研究中心（USDA-ERRC）进行学术访问和交流合作。 主持和参加各种科研项目共100余项，主持“十三五”国家重点研发项目子课题“农田有毒有害化学污染源头防控技术研究”，参加“农药残留样本储存稳定性研究”等国家自然基金项目，主持北京市自然科学基金“基于代谢组学和诱导抗病的靶向丙酮酸激酶类杀菌剂创制”等研究项目，主持或参加“农药安全性评价GLP体系建设研究”、“有机化学品污染农田和农产品质量安全综合防治技术方案”等农业农村部专项研究项目6项、行业标准制定修订项目8项，主持农业农村部农药残留与风险评估研究项目40余项。 在本研究领域参与《农药分析化学》、《农药分析化学实验》、《仪器分析化学实验》、《有机化学实验》、《高分子导论》等课程的教学工作，指导硕士、博士研究生30余名，主编“大国三农”农药学专业教材《农药分析化学》，副主编或参编《农药残留分析原理与方法》、《农药质量与残留实用检测技术》、《FAO/WHO农药产品标准手册》等专业教材或专著8部。发表学术论文100余篇，其中SCI收录论文50余篇，授权发明专利4项，并成功转让专利技术1项。获得“中国商业联合会科学技术奖-全国商业科技进步奖”一等奖，“中国分析测试协会科学技术奖”二等奖、农药学学报2019-2022年度“优秀审稿专家”等荣誉，并指导三名本科生获得“第三届全国大学生化学实验创新设计大赛华北赛区”二等奖。本人还为其它10余种国际专业期刊审稿120余篇，多年来积极参加国际学术活动， 2019年在比利时举行的IUPAC 2019- The 14th IUPAC International Congress of Crop Protection Chemistry国际会议上，受邀成为专题讨论特邀嘉宾。近年来带领课题组在杀菌剂及植物免疫激活剂对农作物代谢组的影响等研究领域取得了丰硕的研究成果，基本建立了完整的作物代谢组研究体系，相关研究成果发表在高水平专业期刊并受到了同行业的关注。

QuEChERS方法是由德国科学家Michelangelo Anastassiades和美国科学家Steven J Lehotay研究团队共同创立的一种用于农产品中残留分析的快速简便的多残留分析方法。QuEChERS方法的名称来源于六个英文单词“Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe”，由它们的首字母缩写组成，反映了该方法“快速、简便、经济、高效、可靠、安全”的特点。
相比传统的残留分析方法，QuEChERS方法采用的前处理步骤简便快速，但其开发和建立过程却非常科学、系统和严谨。在开发过程中，两位创作者综合分析了各种经典方法的优缺点，进行了对比和优化，并将该方法与当时的经典方法进行了多方面的比较和验证。随后，该方法在全球9个实验室的协同验证中完成了标准化过程，并逐步受到了农药残留研究人员的广泛关注，被LCGC期刊誉为残留分析方法的“革新性（revolution）”里程碑。
QuEChERS方法自问世以来得到了广泛的应用和扩展，不仅目标化合物的种类扩大了，涉及农药、兽药、环境污染物、农用抗生素等多种类型，涉及的基质也从最初的水果蔬菜扩展到了几乎所有的植物源性农产品、动物源性农产品、环境样品等。QuEChERS方法也从初创方法，发展成为美国、欧盟、中国等国家和组织的分析方法标准；同时在QuEChERS的基础上，各种新型的净化剂及净化技术、半自动或自动化的净化装置等也有了长足的发展；两位创始人还分别拓展开发了针对农兽药同时检测的QuEChERSER Mega方法和针对极性化合物检测的QuPPe方法。截至目前，全球已经发表了4500篇以上与QuEChERS方法相关的研究论文，并有30多家供应商销售QuEChERS相关产品，显示出QuEChERS方法的受关注程度和应用范围之广。
QuEChERS方法是一种具有先进理念的前处理技术，有着巨大的发展潜力和广泛的应用前景。近年来，不断有新的提取剂和净化剂被开发，新的检测手段也不断涌现，可以方便灵活地与QuEChERS方法配合使用。这些发展都将促进农药及其他污染物残留分析方法向自动化、高通量、更快和更准确的检测结果不断演进。
鉴于QuEChERS方法在农药残留分析中的重要作用和巨大的发展潜力，本书系统介绍了QuEChERS方法的研究开发历程和应用前景。全书包括QuEChERS方法的初创、验证、标准化、改进、扩展、自动化等方面的研究思想、开发过程和验证评价方法，此外，本书还结合食品分析领域的新趋势、新方法和新技术，介绍了QuEChERS方法在不同食品或农产品基质中的多残留高通量分析方面的应用，并通过科研实例进行了详细的分析。
全书共分九章，内容包括QuEChERS方法的初创、标准化、简化、自动化、针对农兽药同时检测的QuEChERSER Mega拓展方法、针对极性化合物检测的QuPPe方法、QuEChERS在植物源及动物源产品中的应用，以及QuEChERS与高分辨质谱技术的联用等。全书内容由韩丽君和潘灿平策划，并与四位副主编组织大家共同完成了稿件的编写和修订工作。其中，第一、二章由王祥云负责，第三、五章由乔成奎负责，第四、八章由陈维韬负责，第六、七章由李文希负责，第九章由韩丽君负责，全书初稿由韩丽君撰写，最后由韩丽君和潘灿平完成统稿和审定。
本书在筹划、编写、修改、审校过程中，得到了中国农业大学、北京市植物保护站、上海农科院农产品质量标准与检测技术研究所、浙江省农业科学院农产品质量安全与营养研究所、广西壮族自治区植保站、云南省农业科学院茶叶研究所、中国农业科学院郑州果树研究所、北京市农林科学院、中国农业科学院茶叶研究所、济南大学、河北农业大学、北京农业职业学院等单位同行的积极参与和鼎力支持。此外，在编写过程中，得到了QuEChERS方法的创始人Steven J Lehotay博士的大力支持和协助。
本书的全体编写人员在长期从事农药残留分析教学与科研工作的基础上，将QuEChERS方法从初创、发展到未来所涉及的研究方法和思想都纳入了书中，旨在为农兽药及环境污染物残留分析相关领域的专业人员提供全面系统地介绍QuEChERS方法的参考书。在此，衷心感谢在编写过程中给予帮助的专家学者与同行们。同时，谨以本书祝贺QuEChERS方法创立20年来所取得的辉煌成就，并展望更广阔的应用前景。
由于水平有限，编写过程中难免存在疏漏与不足之处，敬请批评指正。

编者
2024年2月

第一章QuEChERS原创方法1
第一节QuEChERS研发背景及发展简史1
一、研发背景1
二、发展简史2
第二节QuEChERS原创方法的研发过程4
一、QuEChERS原创方法原理及试验步骤4
二、QuEChERS原创方法的开发过程6
第三节QuEChERS原创方法的验证26
一、实验方法27
二、方法验证结果对比29
三、能力验证与实际样品试验结果对比30
四、QuEChERS方法的优点总结30
参考文献31

第二章QuEChERS方法的改进和标准化36
第一节QuEChERS方法-AOAC版本37
一、实验室协作验证实验简介37
二、协作验证实验方法37
三、分析方法的质量控制措施38
四、方法评价39
五、统计分析39
六、协作验证实验结果40
七、样品分析的不确定度43
八、QuEChERS方法的范围和适用性讨论46
九、协作验证实验总结与讨论47
第二节QuEChERS方法欧盟标准47
一、基本原理48
二、实验方法48
三、方法确证52
四、结果与讨论52
第三节QuEChERS方法中国标准54
一、国标方法GB 23200.113简介55
二、国标方法GB 23200.121简介58
参考文献61

第三章QuEChERS净化方法的简化63
第一节过滤瓶（Filter-vial）分散固相萃取法63
一、样品前处理过程64
二、检测方法65
三、结果与讨论66
四、方法评价与结论69
第二节m-PFC超滤净化法69
一、实验方法71
二、方法优化及评价结果71
三、总结与讨论75
第三节SinChERS一步净化法75
一、实验过程与方法75
二、SinChERS 柱填料的优化77
三、方法确证评价与结论78
第四节磁性分散固相萃取法79
一、磁性分散固相萃取法简介79
二、MDSPE用于富集和净化的实例80
三、特异性磁性吸附材料在MDSPE中的应用82
参考文献86

第四章QuEChERS方法的自动化89
第一节QuEChERS自动样品前处理系统89
一、QuEChERS自动前处理设备简介89
二、自动QuEChERS方法用于玉米中133种农药的多残留分析90
三、自动QuEChERS前处理技术用于牛乳和花生中的残留分析92
第二节QuEChERS结合ITSP自动样品前处理系统92
一、ITSP自动样品前处理系统简介92
二、QuEChERS结合ITSP自动化农药残留分析93
三、对自动化ITSP方法的讨论104
第三节基于QuEChERS的自动化m-FC及m-PFC方法105
一、自动m-FC方法用于6种代表性作物中23种农药的残留分析105
二、自动化m-PFC方法用于6种代表性作物中25种农药的残留分析110
三、自动化多通道m-PFC用于桑叶及加工茶中82种农药的残留分析115
参考文献119

第五章QuEChERS方法的扩展版QuEChERSER121
第一节QuEChERSER方法概述121
一、QuEChERSER方法的开发背景121
二、QuEChERSER方法简介122
三、QuEChERSER方法的特点和优势123
四、QuEChERSER方法总结126
第二节QuEChERSER方法应用实例126
一、QuEChERSER应用概述126
二、牛肉中的QuEChERSER-Mega多残留分析方法127
三、鲶鱼中的QuEChERSER多残留分析方法147
参考文献148

第六章极性农药的残留分析QuPPe方法151
第一节QuPPe方法简介151
第二节植物源食品QuPPe-PO方法152
一、方法简介152
二、仪器与试剂153
三、农药标准溶液与内标溶液153
四、样品前处理方法157
五、液质质检测方法166
六、方法确证结果175
七、QuPPe-PO方法结论175
第三节动物源食品QuPPe-AO方法176
一、方法简介176
二、仪器与试剂176
三、农药标准溶液与内标溶液176
四、样品前处理方法176
五、液质质检测方法180
六、方法确证结果182
七、QuPPe-AO方法结论183
参考文献183

第七章植物源农产品的农残分析QuEChERS方法185
第一节植物源农产品中农残分析方法研究历程185
第二节果蔬中农残分析的QuEChERS方法186
一、蔬菜水果基质特点186
二、提取及水分去除研究188
三、净化方法研究189
四、原创方法步骤189
五、添加回收实验结果190
六、存在问题的农药190
七、问题农药的方法改进191
第三节果蔬基质中色素的去除研究192
一、多壁碳纳米管在深色蔬菜残留分析中的应用研究193
二、采用Chlorofilter吸附剂对蔬菜基质色素的净化研究194
第四节谷物及豆类中的农残QuEChERS方法197
一、谷物中180种农药的QuEChERS方法197
二、大豆中167种农药的QuEChERS多残留分析200
第五节茶叶中的农残QuEChERS方法202
一、气相色谱-串联质谱法测定茶叶中的农药多残留203
二、液相色谱-串联质谱法测定茶叶中的农药多残留208
参考文献212

第八章动物源食品中农药多残留QuEChERS方法215
第一节脂肪含量对QuEChERS方法的影响评价215
第二节脂质净化剂的开发与应用217
一、脂质净化剂的净化效果评价方法218
二、EMR-Lipid净化剂的效果评价218
三、净化剂Z-Sep及Z-Sep+的效果评价 228
第三节肉类及鱼类多残留QuEChERS方法232
一、畜禽肉中243种残留物的QuEChERS方法232
二、鱼肉中302种化合物的QuEChERS方法239
三、QuEChERS方法在油脂类食品中的应用245
参考文献246

第九章QuEChERS与高分辨质谱250
第一节高分辨质谱技术简介250
一、高分辨质谱技术的原理与术语250
二、高分辨质谱技术的种类及特点 251
三、高分辨质谱联用技术 252
四、高分辨质谱在农药检测领域的文献分析255
五、高分辨质谱在食品农残检测中的应用255
第二节四极杆-飞行时间质谱用于农残分析257
一、GC-Q/TOF在农残分析中的应用258
二、LC-Q/TOF在农残分析中的应用263
三、GC/LC-Q-TOF联合使用案例272
第三节四极杆-静电场轨道阱质谱应用于农残分析279
一、GC-Orbitrap在农残分析中的应用280
二、HPLC-Q-Orbitrap在农残分析中的应用287
第四节高分辨质谱在其他方面的应用295
参考文献296

后记302