QuEChERS-GC-MSMS法测定大米中20种农药残留

孙玉玉，孙浩，*，董振霖，高术杰，杜茂

（1.大连工业大学食品学院，辽宁大连116034；2.辽宁出入境检验检疫局，辽宁大连116001；3.江西省食品发酵研究所，江西宜春336000；4.河北省石家庄市鹿泉区农产品综合质检站，河北石家庄050200）

QuEChERS-GC-MSMS法测定大米中20种农药残留

孙玉玉1，孙浩1，*，董振霖2，高术杰3，杜茂4

（1.大连工业大学食品学院，辽宁大连116034；2.辽宁出入境检验检疫局，辽宁大连116001；3.江西省食品发酵研究所，江西宜春336000；4.河北省石家庄市鹿泉区农产品综合质检站，河北石家庄050200）

建立一种简便、快速、灵敏可同时测定大米中20种农药残留的分析方法。采用乙腈溶液提取大米样品中的农药，经QuEchERs方法净化，采用气相色谱分离，多反应监测（MRM）模式进行测定。通过保留时间、选择离子及其相对丰度定性，外标法定量。结果表明，20种农药的线性范围为0.01μg/mL～0.2μg/m L，线性相关系数大于0.99，大多数农药的加标回收率在70%～120%之间，相对标准偏差小于20%。

气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）；大米；QuEChERS；农药残留

食品中的农药残留已经成为人们越来越关注的现象，因为根本没有办法在农牧业生产过程不使用农药。农药在防治病虫害，去除杂草，控制人畜传染病，提高农产品的产量和质量等方面起着积极作用，但随着农药的大量及不合理的使用，食品中的农药残留对人类健康造成的负面影响也日益显露出来[1]。

大米是人类的主要粮食之一，在人们食品消费中占有很大的比例。为了保证水稻的产量，延长大米的贮存时间，在其生长以及储藏过程中施用大量的化学农药，不仅造成环境污染而且直接影响大米的食用安全，威胁人们的健康[2]。随着人们对食品安全意识的提高，大米中农药残留的检测越来越引起人们的关注。国内外对大米的农残检测方法研究很多[3-6]，但对多品种农药残留检测方法的研究却很少。

2003年Anastassiades和Lehotay[7]开发出了一种新的，主要应用于果蔬样品前处理的方法，这种方法由于其快速（quick）、简单（easy）、廉价（cheap）、高效（effective）、耐用（rugged）、安全（safe），所以被命名为QuEChERS。2005年到2007年Lehotay等[8-9]又对该方法进行了改进，使该方法不仅适用于水果蔬菜的前处理，也开拓了在粮谷等含油量较高食品的前处理中的应用。

本论文的研究内容主要是，采用乙腈溶液提取大米样品中的农药，经QuEchERs方法净化，通过气相色谱分离，多反应监测（MRM）模式进行测定，通过保留时间、选择离子及其相对丰度定性，外标法定量，来建立一种简便、快速、灵敏可同时测定大米中20种农药残留的分析方法。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 药品与试剂

农药标准品：克草敌、氟丙嘧草酯、氯甲酰草胺、溴丁酰草胺、二丙烯草胺、苯胺灵、九氯、六氯苯，购于德国Dr.Ehrenstorfer GmbH公司。环庚草醚、酞菌酯、氯酞酸甲酯、灭藻醌、毒草胺、乳氟禾草灵、炔苯酰草胺、二甲草胺、四溴菊酯、莠灭净、扑灭津、戊环唑，购于美国Sigma-Aldrich Laborchemikalien GmbH公司。农药标准品纯度均大于98%。

乙腈、丙酮（色谱纯）：美国Fisher公司；乙二胺-N-丙基硅烷（PSA）粉末（BONDESIL-PSA，40 UM）：美国瓦里安公司；C18粉末（Octadecyl，40μm）：美国J.T. Baker公司；无水硫酸镁、NaCl（分析纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司。无水硫酸镁在650℃下灼烧4 h，冷却至120℃后，置干燥器中备用。

1.1.2 主要仪器

气相色谱-串联质谱仪（GC-MS/MS）：美国Thermo公司，配电子轰击源（EI）；均质机（T25 digital ULTRATURRAX）：德国IKA公司；电子天平（AE260）：瑞士梅特勒公司；旋转蒸发器（R215-PROV-V700）：英国BIBBY公司；离心机（Z-323k）：德国赫默公司；手掌型离心机（Sigma1-14）：德国Sigma公司。

1.2 实验方法

1.2.1 气相色谱-串联质谱条件

色谱柱：DB-5MS石英毛细管柱，30m×0.25mm（内径），膜厚0.25μm；载气：氦气，纯度≥99.995%，1.0mL/min；色谱柱温度：70℃保持1min，以15℃/min上升至230℃，再以30℃/min上升至280℃，保持10 min；进样口温度：250℃；气相色谱-串联质谱接口温度：250℃；进样量：1μL；进样方式：无分流进样，1.0min后开阀；电离方式：EI；电离能量：70 eV；测定方式：多反应监测方式（MRM）；监测离子（m/z）：监测离子分组见表1；溶剂延迟：3min。

1.2.2 标准溶液配制

标准储备液的配制：准确称取20种农药标准品各10mg（精确至0.1mg）分别置于10m L容量瓶中，用丙酮溶解并定容至刻度，配成质量浓度为1 000μg/mL的农药标准储备液，避光4℃冷藏保存。

混合标准储备液的配制：各取250μL上述1000μg/m L单标准储备液于10mL容量瓶中，用丙酮定容至刻度，即配制成质量浓度为2.5μg/mL的混合标准储备液，避光4℃冷藏保存。使用时用丙酮稀释混合工作储备液至一定浓度进行试验条件的优化。

混合基质标准工作溶液的配制：农药残留通过仪器检测的响应信号强弱与其存在的基质种类有关，采用气相色谱分离检测的农药往往表现为基质增强效应[10]。为避免基质效应，配制基质标准工作液作为定量依据。用空白样品基质作为溶剂，配制成浓度分别为0.01、0.025、0.05、0.1μg/mL和0.2μg/mL的混合基质标准工作溶液，制备标准工作曲线。

1.2.3 提取

称取10.0 g（精确至0.1g）磨碎的大米（过20目筛）至50 m L离心管中，加入10 m L高纯水，浸泡30 min后加入15mL乙腈、4 g无水MgSO4和1 g NaCl，手摇3min，离心（4 000 r/min，5min）。

1.2.4 净化

在2mL离心管中加入50mg PSA、50mg C18粉末和150mg无水MgSO4，精确取出上述提取液1mL（乙腈层）加入至离心管中，振荡混合1 min后离心（4 000 r/min，5min），取上清液至自动进样瓶中，供GC-MS/MS检测。

2 结果与分析

2.1 QuEChERS前处理方法的优化

2.1.1 样品的提取

由于同时检测的农药品种较多，极性差异较大，而且部分农药在大米样品中能与脂类物质结合，不易分离，提取溶剂需渗入组织内部才能得到良好的提取效果，因而对样品的前处理要求较高。大米为干样品，提取前需加入水使其充分浸润，以保证提取剂与样品充分接触。乙腈、丙酮和乙酸乙酯均是常用的分析农药的提取剂，但丙酮和乙酸乙酯提取的共萃物中油脂含量较高，不利于净化。乙腈提取色素和基质中的蜡质、脂肪等非极性成分的能力相对较小，而且更容易通过盐析作用除去样品中的水分，故本方法采用乙腈作为提取溶剂。提取时加入氯化钠，有利于提取体系中水与乙腈的分层；加入无水硫酸镁可进一步除水，而且无水硫酸镁吸水的同时放热，使提取体系的温度升高更利于农药萃取。

2.1.2 样品的净化

样品净化加入PSA能够吸附许多极性基质成分，如脂肪酸、亲脂性色素和糖类等，对农药残留物无吸附作用；C18材料的硅胶上接有十八烷基，有较高的相覆盖率和碳含量，对非极性物质有较高的容量，可吸附油脂和其它一些非极性的杂质，同时C18对各种农药化合物几乎没有吸附。脱水剂选择无水硫酸镁和氯化钠，其原理是通过盐析加速水相与有机相的分层。

2.2 基质效应的确定

气相色谱-质谱方法开发和确证过程中需要对基质效应作出评价。本文通过配置标准工作曲线和基质匹配校正曲线，以峰面积为纵坐标，质量浓度为横坐标作图，以基质匹配校正曲线与标准曲线的斜率的比值来考察各种农药化合物的基质效应。一般认为，基质匹配校正曲线斜率与标准曲线斜率的比值在85%～115%之间不存在基质效应[11]。实验结果表明，二丙烯草胺、莠灭净和环庚草醚的基质匹配校正曲线斜率与标准曲线斜率的比值大于115%，而克草敌、氯酞酸甲酯、氯甲酰草胺、乳氟禾草灵、氟丙嘧草酯、和四溴菊酯的基质匹配校正曲线斜率与标准曲线斜率的比值小于85%，存在基质效应。因此本文选用基质匹配标准溶液校准方法来准确定量。

2.3 质谱条件的优化

三重四极杆质谱条件的优化主要包括选择母离子、子离子、碰撞能量、扫描时间等几个方面[12]。通过查找仪器公司农药库中的多反应监测条件，得到部分农药的多反应监测条件。其他未找到监测条件的农药，进行20种混合农药标准储备液（2.5μg/mL）全扫描，根据全扫描质谱图中的碎片离子选择丰度相对较高、分子质量较大的碎片离子作为母离子，然后对每个母离子进行碰撞能优化，同时根据其子离子扫描质谱图，选取最佳的定性和定量离子对。每种农药的离子对和碰撞能，优化后见表1。

2.4 方法学验证

2.4.1 线性关系

在确定的实验条件下，用阴性样品空白溶液与混 合农药标准储备液配制成浓度分别为0.01、0.025、0.05、0.1μg/mL和0.2μg/mL的农药基质标准溶液，以峰面积（y）对相应的20种不同农药的质量浓度（x，μg/mL）做标准曲线，得到线性范围和线性相关系数。结果表明：所测定的20种混合农药的质量浓度与对应的峰面积呈现良好的线性关系，相关系数（r2）均大于0.99，具体数据见表2。

表1 多反应监测模式下20种农药的保留时间、监测离子对、碰撞能量和混合标准溶液的浓度Table1 Retention time，monitoring ion pairsand collision energiesand the concentration ofm ixed standard solution of 20 pesticidesundermultiple reactionmonitoring（MRM）mode

表2 多反应监测模式下20种农药的线性范围、线性相关系数、平均回收率和相对标准偏差（n=6）Table2 Linear ranges，correlation coefficients（r2），spiked recoveries and RSDs of 20 pesticides under multiple reaction monitoring（MRM）mode（n=6）

2.4.2 方法的检出限及定量限

检出限（LOD）和定量限（LOQ）采用向空白样品中逐级降低加标浓度的方法来确定[13]。以3倍信噪比（S/ N=3）对应的目标物浓度作为检出限，以10倍信噪比（S/N=10）对应的目标物浓度作为定量限。20种农药中，除二丙烯草胺和四溴菊酯的LOQ为10μg/kg外，其他18种农药的LOQ均小于5μg/kg。满足美国、欧盟、“日本肯定列表”及有关国家对这20种农药最高残留限量（MRLs）要求和方法检测灵敏度的要求。

2.4.3 方法的准确度、精密度

添加浓度为2.5μg/mL的20种农药混合标准储备液至阴性大米样品中，添加3个水平，浓度分别为0.01、0.05mg/kg和0.2mg/kg。每个水平重复6次，求平均值。

实验表明：当添加浓度为0.01mg/kg时，20种农药在大米样品中的回收率为86.7%～136.7%，相对标准偏差（RSD）≤16.4%。当添加浓度为0.05mg/kg时，20种农药在大米样品中的回收率为67.7%～121.0%，相对标准偏差（RSD）≤14.9%。当添加浓度为0.2mg/kg时，20种农药在大米样品中的回收率为76.0%～124.8%，相对标准偏差（RSD）≤7.4%。方法的回收率和相对标准偏差满足多农药残留检测中的准确度和精密度的要求。

3 结论

采用QuEChERS-气相色谱-串联质谱检测方法可以对大米中多种农药残留同时进行检测。20种农药的线性范围为0.01μg/mL～0.2μg/mL，线性相关系数大于0.99，大多数农药的加标回收率在70%～120%之间，相对标准偏差小于20%。因此该方法具有灵敏度高、操作简单快捷，重现性好且回收率高的特点，适用于大米中多组分农药残留的定量检测与定性确证。

[1] 高桂枝,王圣巍,王俏,等.残留农药污染危害及其防治[J].延安大学学报:自然科学版,2002,21(1):52-55

[2]赵祥梅,董英,王和生,等.QuEChERS-气-质联用法检测大米中12种农药残留物[J].中国食品学报,2010,10(2):214-219

[3] 李少霞,黄伟雄,吕芬,等.粮谷类食品中联苯菊酯的气相色谱检测[J].农药,2012,51(8):599-602.

[4]刘芃岩,刘庆学,马育松,等.大米中多种残留农药的固相萃取-气相色谱-质谱分析[J].色谱,2006,24(3):228-234

[5]李樱,储晓刚,仲维科,等.凝胶渗透色谱-气相色谱同时测定糙米中拟除虫菊酯、有机氯农药和多氯联苯的残留量[J].色谱,2004, 5(22):515-519

[6] Mastovska K,Dorweiler K J,et al.Pesticide multiresidue analysis in cereal grains using modified QuEChERS method combined with automated direct sample introduction GC-TOFMS and UPLC-MS/MS techniques[J].J Agric Food Chem,2010,58:5959-5972

[7] Anastassiades M,Lehotay S J.Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and“dispersive solid-phase extraction”for the determination of pesticide residues in produce[J].J AOAC Int,2003,86(2):412-431

[8]Lehotay S J,Katerina M.Evaluation of two fast and easy methods for pesticide residue analysis in fatty food matrixes[J].J AOAC Int, 2005,88(2):630-638

[9]Lehotay SJ.Determination of pesticide residues in foods by acetonitrile extraction and partitioning with magnesium sulfate:collaborative study[J].J AOAC Int,2007,90(2):485-520

[10]易盛国,侯雪,韩梅,等.气相色谱-串联质谱法检测蔬菜农药残留基质效应与基质分类的研究[J].西南农业学报,2012,25(2): 537-543

[11]刘正才,杨方,余孔捷,等.液相色谱-电喷雾串联质谱法同时检测鸡组织中5种抗病毒类药物的残留量[J].色谱,2012,30(12): 1253-1259

[12]马智玲,赵文,李凌云,等.气相色谱-三重四极杆串联质谱法快速测定蔬菜水果中129种农药的残留量[J].色谱,2013,31(3): 228-239

[13]陈达捷,张志刚,周昱,等.串联固相萃取-液相色谱-串联质谱法测定食品中嘧啶胺类杀菌剂残留[J].色谱,2012,30(9):896～902

Determination of 20 Kinds of Pesticide Residues in Rice by QuEChERS-Gas Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

SUN Yu-yu1，SUN Hao1，*，DONG Zhen-lin2，GAO Shu-jie3，DU Mao4
（1.Food College-Dalian Polytechnic University，DaLian，116034，Liaoning，China；2.Liaoning Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Dalian 116001，Liaoning，China；3.Jiangxi Research Institute of Food Fermentation，Yichun 336000，China；4.Luquan Agricultural Comprehensive Quality Inspection Station of Hebei Shijiazhuang，Shijiazhuang 050200，Hebei，China）

A simple，rapid and sensitive analytical method was developed to simultaneously determine multiple pesticide residues in rice.The residues in the samples were extracted by acetonitrile，cleaned up by developed QuEchERsmethod，and then analyzed by using GC-MS/MS in multiple reactions monitoring （MRM）mode. The pesticides were identified with retention time，selected ions and their relative abundances，and they were quantified based on extract of spiking standards in a blank sample.The results indicated that the linear range was between 0.01μg/mL and 0.2μg/mL of each pesticide，the linear correlation coefficients were greater than 0.99.The average recoveries of most pesticides were from 70%to120%and the RSDs of the20 pesticides were less than 20%.

gas chromatography-tandem mass spectrometry（GC-MS/MS）；rice；QuEChERS；pesticide residue

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.03.031

2013-12-18

孙玉玉（1990—），女（汉），硕士在读，主要从事农残检测方面的研究。

*通信作者：孙浩（1965—），男，副教授。