基于化学计量学的食品中多农药残留自动化分析方法研究

Pesticide multi-residue is one of the important problems in food safety. This project focuses on developing a method for automatic analysis of pesticide multi-residue in food samples. The project includes the establishment of mass spectral library, the development of automatic high-throughput analytical algorithm, and the automatic analysis of pesticide multi-residue in food samples. First of all, a mass spectral library of 1400 pesticides is established. The matching algorithm is improved, and the retention indices of the pesticides are used for the qualitative analysis. The differences among different instruments are also eliminated. Secondly, moving window generalized window factor analysis and moving window generalized subwindow factor analysis are proposed, and the "second-order advantage" methods are developed for the analysis of complex food samples. Finally, the automated methods are applied to the analysis of pesticide multi-residue in animal-derived and plant-derived foods. These methods are based on chemometrics, which are different from the conventional analytical method, and have certain innovativeness with widely prospect in application.

多农药残留问题是食品安全中的重大问题之一。本项目旨在应用化学计量学手段建立食品中多农药残留的自动化高通量分析方法。研究内容包括农药残留专用质谱库的建立、自动化高通量解析算法的建立以及食品中多农药残留的自动化分析三部分。首先针对食品中1400种农药残留建立标准质谱库，对匹配度算法进行改进并结合保留指数对质谱相似的农药进行准确定性分析，同时研究不同仪器间质谱差异产生因素并对其进行消除与控制；其次建立移动广义窗口因子分析与移动广义子窗口因子分析算法，并针对复杂食品样品信号，建立具有“二阶优势”的解析算法，实现对完整农药GC/MS和HPLC/MS数据的自动化计算；最后将新建立的自动化分析方法应用于动物和植物源性食品中多农药残留的快速分析。该方法不同于以往基于实验手段所建立的分析方法，而是应用化学计量学手段，为食品中的多农药残留检测提供了更高效的自动化分析方法，具有较好的创新性与应用前景。

多农药残留问题是食品安全中的重大问题之一。本项目应用化学计量学手段建立了食品中多农药残留的自动化高通量分析方法。主要从以下几个方面展开了研究：.1）农药残留专用质谱库的建立。1-1）基于NIST和SDBS数据库，确定了299种食品中常见农药的质谱并建立了标准质谱库。数据库中包含化合物种类、中文名称、英文名称以及CAS号等信息。此外，我们将所建立的标准质谱库进行了软件化；1-2）开发了农药残留质谱库匹配软件，将目标农药物质可视化。.2）自动化高通量解析算法的建立。2-1）将移动窗口与目标转换因子分析结合，建立了移动窗口目标转换因子分析算法；考察了移动窗口目标转换因子分析算法修订质谱库的可行性。结果表明：实验得到的质谱图与计算得到的转换质谱图更为相似，而与质谱库中质谱图存在较大差异；2-2）结合移动窗口目标转换因子分析和非负免疫算法，建立了一种多农药残留色谱信号高通量解析方法；2-3）提出了改进移动窗口目标转换因子分析算法，实现了多农药残留的自动化检测；2-4）提出了线性规划算法并对其软件化，建立了一种更加准确的多农药残留色谱信号解析方法；2-5）基于改进算法开发了多农药残留自动化检测软件。.3）食品中多农药残留的自动化分析。3-1）针对易受到农药残留污染的植物源食品（韭菜、韭花、韭黄以及空心菜等），基于建立的自动化算法，针对此类食品中的多种农药残留的气相色谱质谱数据，对其中的多种农药残留进行了自动化高通量分析；3-2）通过改变实验条件，实现了对实际样品中多农药残留的快速同时检测。