近日，中国标准化研究院农业食品标准化研究所（以下简称“农食所”）研究人员在国际食品顶级期刊《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》（SCI影响因子11.208）发表题为“Research progress of applications for nano-materials in improved QuEChERS method”的文章。我院农食所兰韬副研究员为通讯作者，我院与佳木斯大学联合培养学生周奇为第一作者。文章得到了国家市场监督管理总局科技计划和我院院长基金的大力支持。文章也得到了中国农业大学潘灿平教授团队的指导。

　　QuEChERS（快速、简便、廉价、有效、坚固、安全）是由美国农业部Anastassiades教授及其团队于2003年发明的一种快速的样品前处理技术。主要用于检测复杂基质中的痕量物质。该技术因与传统预处理方法相比使用的化学试剂少、操作简便并且花费时间少，符合当前环境友好型分析化学的发展趋势。此外，QuEChERS方法具有非凡的灵活性，它可以根据不同分析物的性质和特定的实验室条件来进行修改。随着QuEChERS方法应用领域和分析对象的不断扩大，在复杂基质背景和多组分高通量分析中，传统净化材料特异性差、净化效率不足等问题逐渐暴露出来。因此，需要寻找新的净化材料来解决这些问题，促进QuEChERS方法的持续发展。最近的研究表明，各种不同的纳米材料即多壁碳纳米管（MWCNTs）、磁性纳米粒子（MNPs）、金属有机框架结构（MOFs）、共价有机框架结构（COFs）、石墨烯（GO）、LAPS、葫芦脲（CBs）和碳纳米笼（CNCs），由于其独特的物理和化学性质，包括大表面积、独特结构、高反应性、强选择性和有效的吸附能力等，具有优异的吸附能力。它们的出现使QuEChERS方法在检测领域得到了更广泛的应用，提高了复杂底物的纯化效率，有效地消除了干扰。但对于这些纳米材料在QuEChERS中的应用的优缺点分析还较为缺乏，对于如何筛选这些纳米材料以及组合缺乏基础研究。本文旨在通过对这些纳米材料物理化学性质、应用案例以及一些新涌现的改进型QuEChERS净化柱进行分析，确定各自合适的应用场景，并为构建合适的QuEChERS净化剂组合提供指导意见，。

　　MWCNTs及其衍生物、MNPs、MOFs、COFs、GO均具有优良的表面积和孔径结构，因此在农产品农药残留检测中得到了广泛的应用。现有研究表明无论是单独作为净化剂还是与其他纳米材料结合成复合材料使用，上述材料均展现出出色的净化能力。以此建立的方法具有简单、快速、灵敏等特点，可用于复杂基质样品中农药的定量分析。

　　对于基质复杂、脂肪含量过高的样品，EMR-Lipid和LPAS的出现极大地解决了这一难题，它们可以在保留分析物的同时去除脂肪、蛋白质、糖类等成分，现已成为高脂肪样品农药残留检测的理想选择，以它们为净化材料优化的方法具有很好的回收率和更低的LOQ。目前被广泛的应用于动植物源性食品中多种药物残留的快速、高效检测。

　　HLB材料主要用于预处理液体样品，它优秀的吸附性能在各种应用中均得到了验证。将其作为净化材料在前处理过程中不需要活化、平衡和洗脱等复杂的操作程序，这样可大大缩短了样品制备时间。因此，所开发的方法具有快速、简单、灵敏和准确的特点。

　　CBs和CNCs是较为新型的材料，在过去的几年被广泛的讨论和研究。近年来研究人员发现，由于二者具有独特的结构可以很好的应用于污染物分析和去除。除废水中染料和重金属外，也可应于中药中活性成分的检测。并且相对于其他的材料来说它们的热稳定性和化学稳定性更好。但目前针对于污染物吸附方向的研究尚未完全成熟，仍有很大的发展空间，相信在不久的将来，它们会成为具有广阔前景的净化剂。

　　样品种类和基质复杂程度的增加也给予QuEChERS技术不断改进的机会，研究人员针对于前处理过程复杂和净化不充分的情况，对QuEChERS技术进行改进。Sin-QuEChERS Nano、Multi-plug filtration cleanup (m-PFC）、Magnetic solid phase extraction (MSPE)是目前多种农药残留分析的热门方法。

　　Sin-QuEChERS Nano是将提取和纯化结合到一个步骤中，大大缩短了实验时间。并且它可以根据具体的样品基质，使用不同的净化材料填充固定柱管，这一操作显著提高了纯化能力并减少了试剂消耗。特别适合于具有复杂基质的的大量样本。目前它已作为一种商品被广泛应用于农药残留分析，特别是在中国市场的农产品农药残留分析中。

　　m-PFC在实验过程中可有效地吸附干扰物而不是目标物质，无需活化、平衡、浸出、洗脱和离心等步骤，与传统的QuEChERS相比，节省了一半的时间。相关实验表明其对有机酸、糖、脂类、类固醇、维生素具有良好的去除能力。

　　磁性固相萃取(MSPE)技术也是目前使用较多的方法，在环境监测、食品安全、药物分析等各个领域均得到了广泛的关注。对于该方法来说，寻找到一个吸附容量高、选择性和稳定性好并且低毒性的磁性吸附剂是改进MSPE技术的一个重要途径。

　　目前，QuEChERS方法和纳米材料的使用已经有效地应用于各个领域，与此同时越来越复杂的基质和农药痕量残留也成为了研究人员在前处理领域必须要去攻克的难题。为了跟上相关行业的发展趋势，传统的QuEChERS方法必须要进行更新和改进。本文介绍了各种常用QuEChERS纳米净化材料的优缺点，以及未来研究中需要解决的挑战性方面。通过比较应用和当前技术发展，本文提出可以利用人工智能（AI）筛选合适的净化剂组合，并进行虚拟模拟实验来验证该方法的可靠性，这样可以加快新产品的开发，降低创新成本。本文还建议设计更智能的预处理设备，以提高样品预处理过程的便利性和自动化程度，并减少人为误差。

　　本文的发表有力展示了我院在食品农产品标准化基础科研方面的实践与成效。农食所将努力夯实面向需求和未来应用的基础研究，从“检测方法开发-标准和标准物质研制-农产品质量安全保障”等方面突破，促进我国农产品行业高质量发展。

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　　https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10408398.2023.2225613?src=

　　本文作者：

　　兰韬 | 中国标准化研究农业食品标准化研究所 副研究员

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