摘要

  草甘膦（Glyphosate）作為全球應用最廣泛的廣譜滅生性除草劑，其殘留檢測一直是食品安全、環境監測和消費品安全領域的重要課題。由于草甘膦具有極性強、無紫外吸收、難揮發、在常規C18反相柱上幾乎無保留等特點，其色譜分離面臨獨特的技術挑戰。近年來，隨著多項國家標準的陸續發布與更新，針對不同基質和檢測需求的專用色譜柱技術取得了顯著進展。本文系統梳理了現行主要國家標準中草甘膦檢測的色譜柱選型要求，深入分析了陰離子交換柱、季銨化聚乙烯醇柱、C18衍生化柱以及親水作用色譜柱等不同類型專用色譜柱的技術原理、性能特點與應用場景，并對各標準的色譜柱選用邏輯進行對比，以期為檢測機構、科研人員及生產企業提供系統性的技術參考。

一、引言

  草甘膦，化學名稱為N-(磷酸甲基)甘氨酸（C?H?NO?P），是一種內吸傳導型廣譜滅生性除草劑，通過抑制烯醇丙酮基莽草素磷酸合成酶，干擾植物蛋白質合成而使植物死亡。自1974年商業化以來，草甘膦已成為全球農業生產中使用量最大的除草劑品種。然而，其廣泛使用帶來的殘留問題日益受到關注。《生活飲用水衛生標準》（GB 5749-2022）規定草甘膦的限值為0.7 mg/L，各類植物源性食品、紡織品及水環境中的草甘膦殘留檢測也成為監管的重點。

  草甘膦的色譜檢測長期面臨三大技術瓶頸：其一，草甘膦極性極強，易溶于水而難溶于有機溶劑，在常規C18反相色譜柱上幾乎沒有保留，導致色譜分離困難；其二，草甘膦分子結構中缺乏發色團和熒光基團，無法直接通過紫外或熒光檢測器進行檢測，必須依賴衍生化處理；其三，草甘膦與金屬離子易形成配合物，在流路金屬材質存在時易導致峰形拖尾和靈敏度下降。

  近年來，隨著液相色譜-質譜聯用技術（LC-MS/MS）、離子色譜技術和專用色譜柱技術的快速發展，上述技術難題逐步得到突破。特別是2026年3月起實施的GB 23200.122-2026等新國標，對色譜柱提出了明確的“指定"要求，標志著草甘膦檢測從“通用柱嘗試"走向“專用柱標準化"的新階段。

二、草甘膦檢測的技術難點與色譜柱選型邏輯

2.1 草甘膦的理化性質與色譜行為

  草甘膦的極性極強，在常規C18反相色譜柱上保留時間極短甚至完全不保留。文獻研究表明，草甘膦和其主要代謝產物氨甲基膦酸（AMPA）在C18柱上無法獲得有效保留，采用高效液相色譜-質譜法測定時極易受到干擾。這一特性決定了傳統反相色譜柱難以直接用于草甘膦的分離。

2.2 檢測方法路徑的選擇

針對草甘膦的特點，當前國內外主流檢測方法可分為三大技術路徑：

路徑一：柱前/柱后衍生結合反相色譜法。 通過對草甘膦進行衍生化反應（如使用FMOC-Cl、OPA等衍生劑），將其轉化為具有紫外吸收或熒光特性的衍生產物，再利用常規C18反相柱進行分離檢測。GB/T 44836-2024（紡織品檢測）即采用這一思路。

路徑二：離子交換色譜法。 利用草甘膦分子中的磷酸基團在特定pH條件下帶負電荷的特性，采用陰離子交換色譜柱直接分離，結合柱后衍生或電導檢測。GB/T 5750.9-2023（生活飲用水）中的離子色譜法屬于這一路徑。

路徑三：新型極性固定相直接分析（無衍生化）。 采用季銨化聚乙烯醇等新型極性固定相，在堿性流動相條件下直接分離草甘膦及其代謝物，結合LC-MS/MS進行檢測。GB 23200.122-2026（植物源性食品）代表著這一前沿方向。

2.3 專用色譜柱的核心設計要求

綜合上述技術路徑，草甘膦專用色譜柱的設計必須滿足以下核心要求：

（1）對極性化合物具有足夠的保留能力，能實現草甘膦與基質干擾物的有效分離；
（2）具有良好的峰形對稱性，拖尾因子控制在可接受范圍內；
（3）與堿性流動相具有良好的兼容性（pH耐受范圍通常需達到9以上）；

（4）在LC-MS/MS聯用場景下，需保證低柱流失和良好的質譜兼容性。

三、主要國家標準中的色譜柱要求

3.1 GB 23200.122-2026：植物源性食品檢測的里程碑

  GB 23200.122-2026《食品安全國家標準 植物源性食品中草甘膦等4種農藥及其代謝物殘留量的測定 液相色譜-質譜聯用法》于2026年3月1日正式實施。該標準在色譜柱選擇上做出了里程碑式的明確規定：必須使用“季銨化聚乙烯醇陰離子分析柱"。

  這一規定的核心變化在于，并非任何親水色譜柱都能滿足合規要求，而是對固定相的化學結構——季銨化聚乙烯醇（季銨鍵合相）——提出了明確要求。標準所要求的色譜柱應具備以下技術特征：分離模式為陰離子交換；pH范圍3-12；耐壓上限20MPa；溫度上限60℃；兼容0-100%甲醇、乙腈、丙酮等有機溶劑。

  在檢測原理上，采用該專用柱配合堿性流動相（pH約9），可直接實現草甘膦及其代謝物的一針進樣、同時檢測，無需繁瑣的衍生化步驟，靈敏度可達1 ng/mL。這一技術路徑的突破不僅大幅提升了檢測效率，也消除了衍生化操作帶來的重現性風險。

  典型應用案例方面，廣州信譜徠科學儀器有限公司開發的SimpSil P-SAX草甘膦專用柱（季銨化聚乙烯醇陰離子分析柱）是適配該標準的代表性產品之一，其采用季銨化聚乙烯醇為固定相基質，能夠有效解決草甘膦測定中無保留、不出峰、峰形差、出峰不穩定、殘留等各種難題。

3.2 GB/T 20684-2017與GB/T 20686-2017：草甘膦原藥及制劑的檢測

  GB/T 20684-2017《草甘膦水劑》和GB/T 20686-2017《草甘膦可溶粉（粒）劑》是草甘膦原藥及其制劑產品含量測定的重要依據。這兩項標準采用高效液相色譜-紫外法（HPLC-UV）進行測定，色譜柱選用常規C18柱（4.6×250 mm, 5 μm），流動相為磷酸二氫鉀緩沖液（pH 1.9）與甲醇的混合體系，檢測波長195 nm。

  在實際應用中，采用強陰離子交換（SAX）柱也能很好地滿足GB/T 20686-2017的檢測要求。

  值得注意的是，原藥及制劑檢測與殘留檢測不同：前者為高濃度主成分分析，對色譜柱的靈敏度要求相對較低，但要求色譜柱具有較好的線性和耐用性。C18柱與SAX柱均能勝任，選型時需根據實驗室條件靈活選擇。

3.3 GB/T 5750.9-2023：生活飲用水中草甘膦的檢測

  GB/T 5750.9-2023《生活飲用水標準檢驗方法 農藥指標》于2023年10月1日起實施，其中包含草甘膦的檢測方法。該標準的重要創新在于納入了草甘膦的離子色譜檢測方法，由河北省疾病預防控制中心研制，填補了國內空白。

  該方法采用陰離子交換色譜法分離水樣中的草甘膦，經柱后衍生后用熒光檢測器檢測。色譜柱選用陰離子交換柱，以KOH為淋洗液進行梯度洗脫，采用抑制電導法檢測。柱后衍生反應過程為：先用次氯酸鹽溶液將草甘膦氧化為氨基乙酸；然后氨基乙酸與鄰苯二甲醛（OPA）和2-巰基乙醇（MERC）的混合液反應，形成強熒光的異吲哚產物，由熒光檢測器定量。

  該離子色譜法的突出優勢在于：操作簡便快捷，樣品無需復雜前處理，不需要有機試劑，離子色譜儀普及率高，便于基層推廣應用；同時可實現草甘膦及其代謝產物氨甲基膦酸的同時測定，靈敏度高，準確度高。

3.4 GB/T 44836-2024：紡織品中草甘膦及其鹽的測定

  GB/T 44836-2024《紡織品 草甘膦及其鹽的測定》于2024年11月28日發布，2025年6月1日起正式實施，適用于各類紡織材料（包括天然纖維、合成纖維及其混紡產品）中草甘膦及草甘膦鹽的含量測定。

  該標準的技術路線為柱前衍生-液相色譜-串聯質譜法（LC-MS/MS）。樣品經水超聲提取后，與芴甲氧羰酰氯（FMOC-Cl）在硼酸鹽緩沖液中進行衍生反應（室溫2小時），將草甘膦轉化為具有良好色譜行為的FMOC衍生物，再采用C18色譜柱（2.1×50 mm, 1.8 μm）進行UPLC分離，內標法定量。色譜條件為：流動相A為乙腈，流動相B為5 mmol/L氨水溶液，流速0.3 mL/min，柱溫40℃，進樣量5 μL。

  該方案選用C18柱而非離子交換柱，主要基于以下考量：經過FMOC-Cl衍生后，草甘膦的極性已大幅降低，在C18反相柱上可獲得良好的保留和分離；同時紡織品基質復雜，C18柱與質譜檢測的兼容性更優，有利于獲得穩定的定量結果。

3.5 GB/T 5750-2023離子色譜法的延伸應用

  除柱后衍生-熒光檢測方案外，GB/T 5750.9-2023中還包含了草甘膦的離子色譜-質譜聯用（IC-MS）方法。由于草甘膦和氨甲基膦酸親水性極強、不易揮發，采用氣相色譜-串聯質譜法（GC-MS/MS）測定時必須進行衍生，但衍生法操作條件苛刻、重現性差。而離子色譜-質譜聯用法可同時測定草甘膦及其代謝物，兼顧了離子色譜的高分離能力和質譜的高選擇性。

四、不同類型草甘膦專用色譜柱的技術解析

4.1 季銨化聚乙烯醇陰離子分析柱

  季銨化聚乙烯醇（Quaternary Ammonium Polyvinyl Alcohol）色譜柱是以聚乙烯醇為基質，鍵合季銨基官能團的陰離子交換色譜柱，是GB 23200.122-2026標準明確指定的色譜柱類型。

技術原理：在堿性流動相（pH約9）條件下，草甘膦分子中的磷酸基團解離為帶負電荷的磷酸根離子，與固定相表面的季銨陽離子之間發生靜電吸引作用，從而實現保留和分離。聚乙烯醇基質的親水性提供了良好的極性化合物分離能力，而季銨基的高密度鍵合保證了足夠的離子交換容量。

技術優勢：無需衍生化即可直接分離草甘膦，前處理步驟大幅簡化；對草甘膦、草銨膦及其代謝物均具有良好的保留能力和峰形；兼容0-100%有機溶劑，方法開發靈活。

典型產品：SimpSil P-SAX草甘膦專用柱等。其中SimpSil P-SAX草甘膦專用柱是以高交聯度的季銨化聚乙烯醇為基質，經特有的表面修飾技術，鍵合陰離子交換官能團而成的高性能色譜柱，在LC-ESI-MS條件下可實現草甘膦等含磷氨基酸類除草劑的快速、穩定分析。

4.2 強陰離子交換柱（SAX）

SAX（Strong Anion Exchange）柱鍵合季銨基官能團，在寬pH范圍內均保持正電荷，是一種強陰離子交換劑。SAX柱在草甘膦原藥及其制劑含量測定中應用廣泛。

技術原理：與季銨化聚乙烯醇柱類似，SAX柱利用季銨基與草甘膦磷酸根之間的離子交換作用實現分離。不同之處在于SAX柱通常以硅膠為基質，鍵合—N?(CH?)?基團；而季銨化聚乙烯醇柱以聚合物為基質，親水性更優。

適用場景：SAX柱特別適用于高濃度草甘膦樣品的分析，如原藥、水劑、可溶性粉劑等。在酸性流動相條件下（如pH 1.9），草甘膦以分子形式存在，其保留機制可能涉及疏水作用、離子排斥等多種相互作用。

4.3 C18衍生化柱技術

C18反相色譜柱是最常見的色譜柱類型，在柱前衍生或柱后衍生法檢測草甘膦中扮演重要角色。

技術原理：草甘膦本身在C18柱上幾乎無保留，但經衍生化反應后（如FMOC-Cl柱前衍生或OPA柱后衍生），衍生產物的極性顯著降低，可在C18柱上獲得良好保留和分離。以GB/T 44836-2024為例，草甘膦經FMOC-Cl衍生后，在C18（1.8 μm）超高效柱上實現了快速分離，色譜峰形尖銳、分離度良好。

技術特點：C18柱技術成熟、品種豐富、成本相對較低，且與LC-MS/MS具有良好的兼容性。但需注意，衍生化操作增加了樣品前處理的復雜度和時間成本，且衍生效率可能受到樣品基質的影響。

4.4 親水作用色譜柱（HILIC）

HILIC（Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography）是介于正相和反相之間的分離模式，特別適用于極性化合物的分離。

技術原理：HILIC柱使用極性固定相（如硅膠、二醇基、氨基等），配合高比例有機溶劑（通常≥70%乙腈）的流動相，通過親水分配、氫鍵和偶極相互作用實現對極性化合物的保留。草甘膦等極性農藥在HILIC模式下可獲得良好保留。

4.5 混合模式色譜柱

混合模式色譜柱在同一固定相上集成了兩種或兩種以上的分離機制（如反相/離子交換、HILIC/離子交換等）。HILIC/離子交換柱通過HILIC與離子交換機制的協同作用，可同時分離草甘膦及其生產中間體和雜質。混合模式柱結合了反相和陰離子交換兩種分離模式，對疏水、親水、酸性、堿性和中性農藥均可適用。

混合模式色譜柱在復雜基質樣品分析中具有獨特優勢，但方法開發相對復雜，成本也較高。

五、不同標準色譜柱選型的對比分析

5.1 各標準色譜柱選型對比匯總

5.2 選型邏輯分析

從上述對比可以看出，色譜柱的選型與檢測目標、基質特性、檢測技術和標準要求密切相關：

當檢測基質復雜（如植物源性食品、茶葉等）且對靈敏度要求極高時，LC-MS/MS是首選檢測技術，配合季銨化聚乙烯醇陰離子分析柱可實現無需衍生的直接分析，既避免了衍生化的不確定性，又獲得了質譜檢測的高選擇性和高靈敏度。GB 23200.122-2026正是這一技術路徑的代表。

當檢測對象為原藥或制劑（高濃度樣品）時，常規HPLC-UV法即可滿足要求，C18柱和SAX柱均可勝任，選型主要考慮實驗室的現有條件和成本因素。

當檢測基質為水樣時，離子色譜法具有天然優勢——無需有機試劑、操作簡便、可實現自動化。GB/T 5750.9-2023中的離子色譜法采用陰離子交換柱與抑制電導或柱后衍生-熒光檢測相結合，是水樣草甘膦檢測的高效方案。

當檢測基質為紡織品等復雜消費品時，C18柱與柱前衍生-LC-MS/MS的組合方案較為成熟，衍生化步驟雖然增加了一定操作量，但可獲得優異的分離度和靈敏度。

六、色譜柱選型與應用建議

6.1 按應用場景推薦

植物源性食品中草甘膦殘留檢測：建議優先選擇GB 23200.122-2026規定的季銨化聚乙烯醇陰離子分析柱，配合LC-MS/MS系統。選型時關注色譜柱的pH耐受范圍（建議3-12）、與100%有機溶劑的兼容性等參數。

生活飲用水中草甘膦檢測：可根據實驗室設備配置選擇不同路徑。如配備離子色譜儀，優先選擇陰離子交換柱配合抑制電導檢測；如配備常規液相色譜系統，可選擇柱后衍生-熒光檢測方案，色譜柱推薦陰離子交換柱。

草甘膦原藥及制劑含量測定：C18柱（4.6×250 mm, 5 μm）為通用選擇，SAX柱亦為良好替代。流動相推薦磷酸二氫鉀緩沖液（pH 1.9）-甲醇體系，檢測波長195 nm。

紡織品中草甘膦及其鹽的測定：按照GB/T 44836-2024規定，采用C18（2.1×50 mm, 1.8 μm）等亞2 μm顆粒的超高效柱，配合LC-MS/MS系統。

6.2 色譜柱使用與維護注意事項

（1）季銨化聚乙烯醇柱的活化：新柱使用前需進行充分活化。以SimpSil P-SAX草甘膦專用柱為例，推薦采用 80%水進行沖洗，流速一般設置為 1.0 mL/min ，沖洗色譜柱至少 5~ 10 個柱體積，然后再切換至分析流動相。注意：離子交換色譜柱的平衡時間較長，一般需要1~2 小時。

（2）堿性流動相條件下的系統兼容性：采用季銨化聚乙烯醇柱時，流動相通常在pH約9的堿性環境下運行，這有助于改善草甘膦的峰形拖尾問題，但要求液相色譜系統具備良好的耐堿性。

（3）衍生化條件的優化：采用柱前衍生法時，衍生劑的濃度、反應溫度和時間均需優化。研究表明，FMOC-Cl衍生劑濃度≥6 g/L時，目標物峰面積趨于穩定。室溫衍生2小時是較為成熟的條件，建議在渦旋混勻條件下進行以確保反應均勻。

（4）色譜柱的日常維護：季銨化聚乙烯醇柱的pH耐受范圍為3-12，溫度上限60℃，使用后應用適宜溶劑充分沖洗并妥善保存。長期使用后如出現柱效下降，可按標準再生程序進行處理。

七、結語

隨著GB 23200.122-2026等一系列國家標準的相繼實施，草甘膦檢測用色譜柱技術正朝著“專用化、標準化、簡便化"的方向快速發展。季銨化聚乙烯醇陰離子分析柱的“標準指定"，標志著草甘膦檢測從經驗型方法走向規范化方法，為食品、環境、消費品等領域提供了統一的技術標尺。

在實際工作中，檢測人員應充分理解不同國家標準對色譜柱的要求及其背后的技術邏輯，根據檢測基質、目標物濃度、實驗室設備配置等因素科學選型。同時應關注色譜柱使用與維護的關鍵細節——包括堿性流動相下的系統兼容性、PEEK材質流路對金屬吸附的規避作用、以及新柱活化與日常維護等——這些環節直接關系到檢測結果的準確性和重現性。

未來，隨著材料科學和色譜技術的持續進步，可以預見更多新型專用色譜柱將不斷涌現，進一步推動草甘膦檢測向更高靈敏度、更高通量和更環保的方向邁進。對于從事草甘膦檢測的技術人員而言，深入理解色譜柱的分離機制并掌握標準化的操作規范，將在新國標時代的檢測工作中占據主動。

參考文獻

[1] GB 23200.122-2026 食品安全國家標準 植物源性食品中草甘膦等4種農藥及其代謝物殘留量的測定 液相色譜-質譜聯用法

[2] GB/T 20684-2017 草甘膦水劑

[3] GB/T 20686-2017 草甘膦可溶粉（粒）劑

[4] GB/T 5750.9-2023 生活飲用水標準檢驗方法 農藥指標

[5] GB/T 44836-2024 紡織品 草甘膦及其鹽的測定

[6] GB 5749-2022 生活飲用水衛生標準

等等