QuEChERS结合气相色谱-质谱法测定农产品中 杀螨剂和拟除虫菊酯农药残留

彭晓俊， 梁优珍， 梁伟华, 伍长春

(新会出入境检验检疫局，广东江门 529100)

新会陈皮是广东新会所产的大红柑的干果皮，为新会的特色农产品。陈皮有广陈皮、川陈皮、福建陈皮等，但以广陈皮为上品，而广陈皮中又以新会陈皮为正品。拟除虫菊酯类农药具有高效、广谱、低残留，对人低毒等特点，但因其广泛使用引起的毒性效应不断增强，由此产生的健康风险问题日益受到人们的关注[1 - 2]。目前，农产品中拟除虫菊酯类农药残留的检测方法较多[4 - 10]。2003年，Anastassiades等[11]建立了QuEChERS(Quick，Easy，Cheap，Effective，Rugged，Safe)样品前处理方法。QuEChERS法可以根据样品基质和待测物的特性，选择合适的有机提取溶剂和净化填料，具有快捷、简便、高效、环保等优点，QuEChERS方法结合气相色谱测定农药残留已有报道[12 - 17]，但尚未见应用于新会陈皮及其制品中农药残留的分析。

本研究采用QuEChERS法提取，改性多壁碳纳米管(MWNTs)净化，气相色谱-质谱法(GC-MS)测定，建立了新会陈皮及其制品中多种拟除虫菊酯类农药残留快速、准确、简便的分析方法，为新会陈皮及其制品的安全监督提供可靠的检测手段。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

QP 2010 Ultar气相色谱-质谱联用仪(日本，岛津公司)；H-800-1透射电子显微镜(日本，日立公司)；Nexus 670傅立叶变换红外光谱扫描仪(美国，Thermo公司)；LAB DANCER 涡旋混合器(德国，IKA公司)；DN-12W 氮吹仪(上海比郎公司)；50 mm×0.22 μm聚四氟乙烯微孔滤膜(美国，蜜理博公司)。

三氯杀螨醇、联苯菊酯、甲氰菊酯、三氟氯氰菊酯、氯菊酯、氯氰菊酯、氟氰戊菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯9 种农药标准品(1 mL，100 μg/mL，农业部环境保护科研检测所)；正己烷、乙腈、乙酸乙酯均为色谱纯(德国，默克公司)；MWNTs填料(纯度>95%，直径10～20 nm，长度300～800 nm，深圳纳米港有限公司)；Florisil填料(80～100 目，上海博势公司)；PSA填料(平均粒度45 μm，孔体积0.8 m3/g，山东奥秘公司)；硅胶(60～100 目，青岛海洋化工)。实验用水为Milli-Q(美国Millipore公司)超纯水。

1.2 GC-MS条件

色谱柱：Shimadzu Rtx-1701毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；载气：高纯氦气(纯度>99.999%)；柱流速：1.0 mL/min；进样量：1.0 μL；进样口温度：275 ℃；进样方式：程序升温不分流进样；升温程序：初始50 ℃，保持1 min；以15 ℃/min升温至200 ℃，保持8 min；再以5 ℃/min升温至275 ℃，保持12 min。质谱条件：接口温度：275 ℃；离子源温度：200 ℃；电子轰击能：70 eV；溶剂延迟：15.5 min；采集方式：选择离子扫描；扫描间隔：0.3 s。其他质谱条件见表1。

表1 9种农药残留测定方法的质谱条件Table 1 MS Conditions of 9 pesticides

1.3 MWNTs改性

称取50 g MWNTs于500 mL的烧瓶中，加入50 mL浓H2SO4，超声30 min，再向烧瓶中加入30 mL浓HNO3，超声30 min，静置，用吸管吸除上层混酸清液，然后加入1 000 mL超纯水稀释，稀释液过0.22 μm 的聚四氟乙烯微孔滤膜，水洗至滤液的pH值为7，所得黑色固体经真空烘箱50 ℃干燥，即得被氧化的改性MWNTs。

1.4 样品处理

1.4.1提取称取粉碎的新会柑、陈皮酱、陈皮梅、新会陈皮、陈皮普洱茶样品各2.00 g，置于50 mL具塞离心管中，加入2 mL水(新会陈皮、陈皮普洱茶加入4 mL水)，振荡1 min，超声5 min，加入5 mL乙酸乙酯-正己烷(1∶1，V/V)，超声5 min，3 000 r/min离心5 min，吸取上层清液，再加入3 mL 乙酸乙酯-正己烷混合溶剂重复提取(新会陈皮、陈皮普洱茶再加入5 mL乙酸乙酯-正己烷)，合并上清液，混匀。

1.4.2净化上清液吹干，残留物用2 mL乙酸乙酯-正己烷混合溶剂溶解后，将其转移至装有200 mg MWNTs的离心管中，振荡1 min，3 000 r/min离心5 min，净化后的上清液过0.22 μm有机相滤膜，待上机测定。

2 结果与讨论

2.1 MWNTs表面改性与表征

本研究将MWNTs与浓H2SO4混合，超声，以除去其表面吸附的金属催化剂微粒，之后加入浓HNO3超声，通过混酸的强氧化反应，提高反应效率，最后加入超纯水终止氧化反应，氧化改性前后的透射电镜(TEM)照片见图1。由图可见，氧化改性后所得MWNTs分散均匀，有一定的长径比,长度分布均匀，说明本研究所采用的氧化改性方法效果好。氧化前后MWNTs红外光谱检测见图2。由图2可见，氧化后的MWNTs在3 414 cm-1处出现较宽吸收峰，该吸收峰是由羟基伸缩振动所引起的，在1 704 cm-1处的吸收峰是羧基中的羰基伸缩振动引起的，这些结果可以说明强酸氧化后MWNTs的表面产生了羟基和羧基的官能基团。

图1 未经氧化(A)及混酸氧化后(B)所得MWNTs的透射电镜(TEM)图Fig.1 TEM images of MWNTs of raw untreated(A) and treated with a mixture acid by oxidation(B)

图2 未经氧化(a)及混酸氧化后(b)所得MWNTs红外(IR)光谱谱图Fig.2 Infrared spectrum of MWNTs of raw untreated(a) and treated with a mixture acid by oxidation(b)

2.2 提取溶剂的选择

杀螨剂和拟除虫菊酯农药化学结构和理化性质差异大，将目标化合物从样品中有效提取是多残留分析必须解决的首要问题。本研究在用有机溶剂提取前，先以水浸泡以提高样品的浸润性和减少极性干扰杂质。杀螨剂和拟除虫菊酯农药极性与溶解性存在差异，依据“相似相溶”原则，以三氯杀螨醇、甲氰菊酯和顺式氰戊菊酯作为考察物，以回收率作为考察指标，在新会陈皮空白添加25 μg/kg混标，考察乙腈、乙酸乙酯、正己烷和不同配比的乙酸乙酯-正己烷等萃取体系的提取效率。结果发现，乙腈作为提取溶剂时，亲脂性化合物如蜡质物、脂肪等不被提取，但其毒性较强且沸点高以致浓缩困难；正己烷极性低，提取效率差、亲酯性杂质干扰大；不同配比的乙酸乙酯-正己烷对所有目标物均有较好的提取效果，且乙酸乙酯-正己烷混合液的提取效率高，乙酸乙酯-正己烷体系毒性较小，提取液便于浓缩，因此，实验选用乙酸乙酯-正己烷(1∶1，V/V)作为提取溶剂。

2.3 超声时间的优化

实验考察了超声时间分别为2、5、10、15 min时对提取效率的影响。结果显示，随着超声时间的延长，目标化合物的回收率增大，超声5 min时，目标化合物回收率达到最高，因此选择超声时间为5 min。

2.4 净化填料的选择

新会陈皮及其制品基质复杂，为了消除杂质干扰，本研究对MWNTs、Florisil、PSA、硅胶等4种填料的净化作用进行了比较。新会陈皮、陈皮普洱茶中添加100 μg/kg的提取液，分别用MWNTs、Florisil、PSA和硅胶填料净化，以三氯杀螨醇、甲氰菊酯和顺式氰戊菊酯的回收率作为考察指标。实验表明，Florisil虽能有效吸附极性化合物，但净化液呈浅黄色、浅绿色或绿色；PSA能有效去除提取液中的有机酸、脂肪酸、糖类，但去除生物碱、色素、维生素、黄酮化合物等的作用不大；用Florisil和PSA做净化填料，杂质对目标化合物有干扰；硅胶对蛋白质、脂肪、维生素等杂质有较高的吸附量，但也能牢固吸附目标化合物，3种农药回收率低；MWNTs可有效除去样品中的水溶性和脂溶性杂质，净化液几乎无色，杂质背景对目标农药检测无影响且回收率较好。此外，MWNTs能在广泛的pH值范围内保持稳定，保证了净化效果及方法的通用性。本研究采用MWNTs对提取液进行净化。

图3 填料用量对3 种农药回收率的影响Fig.3 Effect of packing amount on the recovery of three pesticides

考察了MWNTs填料用量分别为0.1、0.2、0.4、0.8 g时对杀螨剂和拟除虫菊酯农药回收率的影响。相对于其他化合物，杀螨剂和拟除虫菊酯农药含π电子少，随着填料用量增加，杂质与填料能形成更强的π-π吸附而减少了对目标化合物的干扰，农残回收率增大，当填料用量为0.2 g时回收率最高，继续增加填料用量，目标化合物回收率没有明显变化(图3)，因此，选择填料的最佳用量为0.2 g。

2.5 基质效应

本实验对新会柑、陈皮梅、新会陈皮和陈皮普洱茶的基质效应进行了研究。样品基质效应采用标准曲线测定法，即配制2 组标准曲线，第1 组、第2 组分别是用纯有机溶剂、基质空白提取液配制成浓度分别为0.010、0.020、0.050、0.10、0.40、1.0 μg/mL的混合标准溶液，按照“2.7”的方法，分别绘制有机溶剂标准曲线和基质匹配标准曲线，采用基质匹配标准曲线斜率和有机溶剂标准曲线斜率之比(K)来评价基质效应：若K值介于0.9～1.1之间，基质效应不明显，K大于1.1时为基质增强效应，小于0.9则是基质抑制效应。结果表明：新会柑、陈皮梅、新会陈皮和陈皮普洱茶作为基质，计算得出9 种农药标准曲线比值K值在0.9236～1.0866之间，表明基质效应对定量结果的影响可以忽略。

2.6 质谱条件优化

本实验首先配制9 种农药的混合标准溶液，通过全扫描方式得到总离子流图，再根据每种农药在PESTEI、NIST谱库中的碎片离子质荷比和丰度比信息，对每一种农药标准物质进行质谱解析确认，通过实验选择6 个时间段进行选择离子方式检测，每种农药分别选择1 个定量离子外标法定量，2 个定性离子和丰度比为定性依据，质谱参数见表1。

2.7 线性范围与检出限

分别配制三氯杀螨醇、联苯菊酯、甲氰菊酯、三氟氯氰菊酯、氯菊酯、氯氰菊酯、氟氰戊菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯0.010、0.020、0.050、0.10、0.40、1.0 μg/mL系列浓度混合标准溶液。在优化的色谱和质谱条件下，以定量离子色谱峰面积(y)为纵坐标，质量浓度为横坐标(x)作标准曲线，对建立方法的性能进行了评价，结果如表2。0.01 μg/mL混合标准溶液的总离子流色谱图见图4。9 种杀螨剂和拟除虫菊酯农药在0.010～1.0 μg/mL范围内呈良好的线性关系，相关系数为0.9840～0.9977。以信噪比(S/N=3)计算检出限(LOD)。

图4 0.01 μg/mL混合标准溶液(A)、新会陈皮(B)、陈皮普洱茶(C)和陈皮普洱茶添加0.02 μg/mL水平标准品(D)的总离子流色谱图Fig.4 TIC chromatograms of 0.01 μg/mL mixed standard solution(A),a xinhui dried orange peel(B),a peer pu’er tea(C) and a peer pu’er tea spiked with 0.02 μg/mL standards(D) Peaks:1.Dicofol; 2.Bifenthrin; 3.Fenpropathion; 4.Cyhalothrin; 5.Permethrin; 6.Cypermethrin;7.Flucythrinate; 8.Fenvalerate; 9.Deltamethrin.

2.8 回收率和精密度

为了评价方法的适用性，在上述最优条件下，在阴性新会柑、新会陈皮、陈皮普洱茶样品中分别添加0.010、0.020和0.10 mg/kg混合标准液，每个浓度水平重复6 次测定，考察方法精密度，结果见表2。从表2看出，目标化合物的加标回收率为76.7%～107%，相对标准偏差(RSD)为3.1%～9.5%。方法的准确度高、稳定性好，满足痕量分析的要求。

表2 方法的线性方程、相关系数、检出限、平均回收率及相对标准偏差(n=6)Table 2 Linear equations,correlation coefficients(r),detection limits(DLs),mean recoveries and RSDs of the method(n=6)

2.9 实际样品分析

在上述最优条件下将所建立的方法对新会柑、陈皮酱、陈皮梅、新会陈皮、陈皮普洱茶等送检100批次样品进行检测，采用实验室空白、空白加标和平行样进行质量控制，其中2 份陈皮普洱茶中检出三氯杀螨醇含量，分别为0.048、0.027 mg/kg，其余样品均未检出杀螨剂和拟除虫菊酯农药。

3 结论

本文以改性MWNTs作为净化填料，将QuEChERS法与GC-MS结合应用于新会柑、陈皮酱、陈皮梅、新会陈皮、陈皮普洱茶等农产品中杀螨剂和拟除虫菊酯农药的同时检测。该方法简便快速，能够满足国内外的残留限量要求，应用于实际样品的检测，得到满意的结果，符合农药残留分析从繁琐的传统方法向快速、简便的方法发展趋势，具有一定的实际应用参考价值。