UPLC-MS/MS法同时检测番茄与黄瓜中的24种杀虫剂

2017-12-27蒋建功周秀玲张现霞

分析测试学报 2017年12期

蒋建功，李红,张薇，周秀玲,张现霞,慕卫,*

(1.山东农业大学植物保护学院农药毒理与应用技术省级重点实验室，山东泰安 271018；2.山东农业大学农药环境毒理研究中心，山东泰安 271018；3.农业部农药检定所，北京 100125)

蒋建功1，李红1,张薇3，周秀玲2,张现霞2,慕卫1,2*

建立了超高效液相色谱-串联质谱检测番茄和黄瓜中24种杀虫剂残留的分析方法。样品用乙腈提取，经QuEChERS方法净化，高速离心，过滤膜后以超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)检测。结果表明：在0.1～50 μg/L质量浓度范围内，24种杀虫剂线性良好，相关系数(r2)大于0.99；在0.002、0.01、0.1、1.0 mg/kg 4个加标水平下，24种杀虫剂在番茄和黄瓜中的平均回收率为70.3%～110%，相对标准偏差(RSD)小于15%；方法的定量下限(LOQ)为0.05～5 μg/kg，检出限(LOD)为0.01～1.82 μg/kg。方法的定量下限和检出限均符合检测要求。该方法具有高灵敏度、高准确度和高效率的优点，适用于番茄和黄瓜中24种杀虫剂的同时检测。

QuEChERS；超高效液相色谱-串联质谱；杀虫剂；番茄；黄瓜；残留

随着生活水平的不断提高，人们越来越重视食品安全，而黄瓜和番茄作为日常生活必不可少的蔬菜，其农药残留问题受到广泛的关注[1-2]。近几年，随着色谱-质谱联用技术的飞速发展，农药多残留检测技术正向着绿色、简便、快速、高灵敏度、低成本的方向发展[3-4]。因此，建立一种样品前处理简便、快速、基质干扰小、高通量，且灵敏度高、定量准确的多残留检测方法具有重要的实际意义[5]。

目前蔬菜中农药多残留的检测方法主要有液相色谱法(HPLC)[6-7]、气相色谱法(GC)[8]、液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)[9]、气相色谱-质谱法(GC-MS)[10-11]等。QuEChERS方法因具有操作简单快速和成本低的优点，已成为国内实验室普遍使用的前处理方法。UPLC-MS/MS法具有灵敏、快速、高通量、定量定性准确、可有效避免假阳性结果[12-13]等优点，适用于基质复杂的痕量化合物检测。本文选择番茄和黄瓜上施用频率较高或使用潜力较大的24种杀虫剂为研究对象，其中部分农药按我国最新发布的 GB 2763-2016《食品中农药最大残留限量》[2]要求，在黄瓜和番茄中的最大残留限量(MRL)分别为0.1～1.0 mg/kg和0.02～1.0 mg/kg，如吡虫啉、溴氰虫酰胺和噻唑膦在黄瓜中的MRL为1.0、0.2、0.2 mg/kg，在番茄中为1.0、0.2、0.05 mg/kg，而部分新药剂尚无相应数据。本研究建立的QuEChERS/UPLC-MS/MS方法操作简单、可靠，灵敏度高，能够满足黄瓜和番茄样品中此24种杀虫剂的检测需要。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

ACQUITY UPLC-H-Class Xevo-TQS(Masslynx 4.1系统)配电喷雾离子源(ESI)(美国Waters公司)；百分之一电子天平(上海光正医疗仪器有限公司)；万分之一天平(北京赛多利亚科学仪器有限公司)；瓶口分液器(德国Dispensette公司)；移液器(德国Eppendorf公司)；旋涡振荡器(德国Irmsci公司)；离心机(上海安亭科学仪器厂)；HC-2517高速离心机(安徽中科中佳仪器有限公司)；样品匀质机(九阳科技有限公司)等。

24种杀虫剂标准品(含量均在98%以上，中国标准物质中心)；氯化钠(天津市凯通化学试剂有限公司)；甲醇、乙腈(色谱纯，天津市科密欧化学试剂有限公司)；无水硫酸镁(上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；2 mL QuEChERS净化离心管(含50 mg PSA,150 mg无水硫酸钠，7.5 mg GCB)购于天津艾洁尔有限公司。

1.2 标准溶液配制

准确称取一定量24种杀虫剂标准品，用甲醇稀释配成100 mg/L混标储备母液，混标储备溶液用空白基质提取液(番茄和黄瓜)稀释成0.1～50 μg/L的系列基质标准品溶液。

1.3 样品前处理

分别准确称取已匀浆的番茄和黄瓜样品10.0 g(精确至0.01 g)于50 mL 离心管中，加入20 mL乙腈、2 g无水硫酸镁和4 g氯化钠，旋涡振荡3 min；在转速4 000 r/min下离心2 min，取上清液1.5 mL，转入2 mL QuEChERS净化离心管中，旋涡振荡2 min，以12 000 r/min离心2 min，取上清液过0.22 μm有机滤膜，待测。

1.4 分析条件

1.4.1色谱条件色谱柱：Waters Acquity UPLC®BEH C18色谱柱(2.1 mm×100 mm，1.7 μm)，流动相：A为0.1%甲酸水，B为甲醇；梯度洗脱程序:0～2 min,90%～40% A;2～8 min,40%～2% A;8～10 min，2% A;10～10.01 min,2%～90% A;10.01～12 min,90% A;流速：0.3 mL/min；柱温：35 ℃；进样体积：2 μL。

1.4.2质谱条件离子源：电喷雾正离子模式(ESI+)；毛细管电压3.0 kV；脱溶剂温度400 ℃；离子源温度150 ℃；碰撞气：氩气，压力0.2 kPa；多反应监测模式(MRM)。

2 结果与讨论

2.1 分析条件的优化

为避免24种杀虫剂共流出导致检测灵敏度降低，本研究选用填料和粒径相同的50 mm和100 mm的色谱柱进行梯度洗脱试验，结果表明在使用Waters Acquity UPLC®BEH C18(2.1 mm×100 mm，1.7 μm)色谱柱时24种杀虫剂基本可以分离；再依据各目标物的极性强弱，优化梯度洗脱程序，最终确定的梯度洗脱条件如“1.4.1”所示。24种杀虫剂的总离子流色谱图见图1。

图1 24种杀虫剂的总离子流色谱图Fig.1 Total ion flow chromatogram of 24 insecticides the peak numbers denoted were the same as those in Table 1

将待测的24种杀虫剂分成3组，分别对各目标物进行手动质谱方法调谐，用于调谐的标准溶液质量浓度为500 μg/L。分别对各目标物的母离子和子离子进行优化以获得最佳的锥孔电压和碰撞能，每个化合物选取两对离子对进行监测，以灵敏度高的离子对作为定量离子对，另1对辅助定性。24种杀虫剂在MRM模式下的检测条件见表1。与GB/T 20769-2008方法相比，吡虫啉、异丙威、噻虫啉、茚虫威、噻虫胺、噻虫嗪、毒死蜱、啶虫脒、辛硫磷和哒螨灵的保留时间均显著提前。

表1 24种杀虫剂的质谱(MRM)检测条件Table 1 Detection conditions for 24 insecticides by mass spectrometry(MRM)

2.2 净化剂GCB用量优化

使用乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)作为净化剂，对待测样品中的金属离子、脂肪酸、糖类及少量脂溶性色素具有良好的吸附作用。但PSA对番茄和黄瓜中的色素基本没有净化效果，而GCB则对各种色素均具有较强的吸附能力[20-21]，能够有效去除番茄和黄瓜中的多种色素。但由于GCB的六元环结构对具有平面或对称结构的农药有很强的吸附能力，导致此类农药的回收率较低。因此，需优化净化剂中的GCB 用量。

本研究考察了GCB用量分别为5、7.5、10、20、25 mg时对24种杀虫剂在番茄和黄瓜中回收率的影响，其中24种杀虫剂在番茄中的回收率见图2。结果表明，GCB用量为5～7.5 mg 时，24种杀虫剂在番茄和黄瓜中的回收率均在70%～110%之间，符合残留检测要求，同时为提高净化效果，避免对仪器造成污染，最终选择GCB用量为7.5 mg。

图2 24种杀虫剂在番茄中不同GCB使用量时的回收率Fig.2 Recovery of 24 insecticides at different GCB levels in tomatoes

2.3 基质标准曲线、定量下限与检出限

番茄和黄瓜中的农药检测存在较强的基质效应[14-19]，故本研究直接选用基质标准曲线进行定量，按“1.3”所述前处理方法将两者的空白基质溶液作为溶剂分别依次稀释成0.1、0.5、1、5、10、50 μg/L的基质标准溶液。按“1.4”分析条件进样检测，以质量浓度(x,μg/L)为横坐标，对应的峰面积(y)为纵坐标绘制24种杀虫剂的基质标准曲线，结果见表2。

表2 24种杀虫剂的基质标准曲线、定量下限和检出限Table 2 Matrix standard curves,quantitation limits and detection limits of 24 insecticides

按照“1.3”前处理方法和“1.4”分析条件实际进样检测，获得24种杀虫剂在番茄和黄瓜中的定量下限(LOQ)和检出限(LOD)。以信噪比S/N≥10估算仪器的定量下限，S/N≥3估算仪器的检出限,24种杀虫剂的LOQs和LODs分别在0.05～5 μg/kg和0.01～1.82 μg/kg之间(见表2)。与GB/T 20769-2008相比，吡虫啉、茚虫威、噻虫胺、噻虫嗪、毒死蜱、啶虫脒、辛硫磷和哒螨灵的检出限较低。我国最新发布的 GB 2763-2016《食品中农药最大残留限量》中规定，此24种杀虫剂在黄瓜和番茄中的最大残留限量分别为0.1～1 mg/kg和0.02～1 mg/kg，考虑到24种杀虫剂的残留限量较高以及UPLC-MS/MS的高准确度和灵敏度，本方法能够满足黄瓜和番茄中此24种农药的残留检测要求。

2.4 准确度与精密度

分别向番茄和黄瓜空白样品中添加0.002、0.01、0.1、1.0 mg/kg 4个浓度水平的24种杀虫剂的混合标准溶液，每个浓度水平重复5次，计算加标回收率和相对标准偏差(RSD)，结果见表3。24种杀虫剂在番茄中的加标回收率为70.3%～104%，RSD为1.2%～14.9%；在黄瓜中的加标回收率为72.6%～109%，RSD为1.1%～14.5%。

表3 24种杀虫剂的加标回收率和相对标准偏差Table 3 Recoveries and relative standard deviations of the 24 insecticides

2.5 实际样品的检测

采用本方法对市售20份黄瓜和番茄样品进行了检测。其中1份黄瓜样品检出异丙威，含量为9.1 μg/kg；1份番茄样品检出毒死蜱，含量为17 μg/kg，两种农药的检出量均未超出GB 2763-2016中规定的MRL值。结果表明该方法可用于黄瓜和番茄中24种杀虫剂的检测。

3 结论

本文在QuEChERS前处理方法基础上，建立了UPLC-MS/MS快速检测番茄和黄瓜中24种杀虫剂残留的分析方法。该方法具有良好的灵敏度、准确度和精密度，且线性良好，适用于番茄和黄瓜中农药多残留的日常快速检测，具有较大的实际应用价值。

[1] Ye X Z,Wang X L,Dong X J,Zhao Y S.J.ZhejiangAgric.Sci.(叶雪珠,王小骊,董秀金,赵燕申.浙江农业学报),2004,16(5):289-291.

[2] GB 2763-2016.National Food Safety Standard-Maximum Residue Limits for Pesticides in Food.Beijing:China Agriculture Press(食品中农药最大残留限量标准.中华人民共和国国家标准).

[3] Zhong W K,Hao J,Fan Y B,Wang J.Chin.J.Anal.Chem.(仲维科,郝戬,樊耀波,王健.分析化学),2000,28(7):904-910.

[4] Pan X B,Yi X H,Shi Y Y,Zhao S Z,Sheng Y G,Deng X J,Zhu J,Ding Z P.Chin.J.Anal.Chem.(潘孝博,伊雄海,时逸吟,赵善贞,盛永刚,邓晓军,朱坚,丁卓平.分析化学),2016,44(7):1125-1132.

[5] Liu Y W,Dong Y W,Sun B L,Fan Z N,Bai W,Wang Y N,Huang J L,Wang Q J.FoodSci.(刘亚伟,董一威,孙宝利,范中南,白薇,王亚男,黄金丽,汪群杰.食品科学),2009,30(9):285-289.

[6] Hao J Y,Luo X L,Tang Z G,Wang D J.J.Instrum.Anal.(郝家勇，罗小玲，唐宗贵，王东健．分析测试学报)，2010，29(11):1169-1172．

[7] Hou R Y,Bian H Z,Zhao X X,Hu Y F,Su T,Wang X H,Wan X C.J.Instrum.Anal.(侯如燕,卞红正,赵秀霞,胡祎芳,苏婷,王孝辉,宛晓春.分析测试学报),2011,30(1):58-63.

[8] Li S S,Li J T,Li C A,Dai Z.Chin.J.HealthLab.Technol.(李四生,李家涛,李昌安,戴震.中国卫生检验杂志),2009,19(2):318-320.

[9] Zhan X P,Chen J B,Ma L,Huang L Q,Zhao L,Yu S H.J.Instrum.Anal.(占绣萍，陈建波，马琳，黄兰淇，赵莉，余淑红.分析测试学报),2016,35(4):476-481.

[10] Abdulra'Uf L B,Tan G H.FoodChem.,2015,177(267):267.

[11] Hu M H,Zhu H F,Ma L F.J.Instrum.Anal.(胡美华,朱惠芳,马丽芳.分析测试学报),2016,35(5):569-573.

[12] Lehotay S J,De KA,Hiemstra M,Van B P.J.AOACInt.,2005,88(2)：595-614.

[13] Chen X H,Li X P,Jin M C.Chin.J.HealthLab.Technol.(陈晓红,李小平,金米聪.中国卫生检验杂志),2006,16(9):1041-1043.

[14] Sun X,Qi L,Qin T T,Wang M L.Chin.J.Chromatogr.(孙欣,齐莉,秦廷亭,王明林.色谱),2014,32(11):1260-1265.

[15] Zhou H,Kang C A,He J,Liu X L.Chin.J.HealthLab.Technol．(周鸿,康长安,何娟,刘小玲.中国卫生检验杂志),2009,19(6):1259-1261.

[16] Li R，Chu D K，Zhang P J，Gao Y Q，Huang S Y.J.Instrum.Anal.(李蓉,褚大可，张朋杰，高永清，黄思允.分析测试学报),2015,34(5):502-511.

[17] Gan J N,Cheng X M,Mo X J,He J A,Wu C M.J.Instrum.Anal.(甘静妮,程雪梅,莫晓君,何建安,吴春梅.分析测试学报),2016,35(12):1528-1534.

[18] Cheng P,Tang H M,Yang S X,Wang L.ModernAgrochemicals(程朴,唐慧敏,杨淑娴,王磊.现代农药),2009,8(3):36-37.

[19] Hao L L,Jian Q,Liao M,Shi T Z,Jiang X J,Hua R M.Chin.J.Pes.Sci.(郝露露,简秋,廖敏,史陶中,江晓杰,花日茂.农药学学报),2012,14(4):429-434.

[20] Lambropoulou D A,Albanis T A.Anal.Bioanal.Chem.,2007,389(6):1663-1683.

[21] Koesukwiwat U,Sanguankaew K,Leepipatpiboon N.Anal.Chim.Acta,2008,626(1):10.

Simultaneous Determination of 24 Insecticides in Cucumber and Tomato by Ultra Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

JIANG Jian-gong1,LI Hong1,ZHANG Wei3,ZHOU Xiu-ling2,ZHANG Xian-xia2,MU Wei1,2 *

(1.Key Laboratory of Pesticide Toxicology & Application Technique,College of Plant Protection,Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,China;2.Research Center of Pesticide Environmental Toxicology,Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,China；3.Ministry of Agriculture Pesticide Laboratory,Beijing 100125,China)

An analytical method was developed for the simultaneous determination of 24 insecticide residues in cucumber and tomato by ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry(UPLC-MS/MS).The samples were firstly extracted with acetonitrile,then purified by QuEChERS method and centrifuged at a high speed,finally filtered with a 0.22 μm membrane filter before UPLC-MS/MS determination.The results indicated that there were good linear relationships for 24 kinds of insecticides in the concentration range of 0.1-50 μg/L with the linear correlation coefficients(r2) more than 0.99.The average recoveries for the target compounds at four spiked levels of 0.002,0.01,0.1,1.0 mg/kg were in the range of 70.3%-110% with the relative standard deviations less than 15%.The limits of quantitation(LOQs) and the limits of detection(LODs) of the method were in the ranges of 0.05-5 μg/kg and 0.01-1.82 μg/kg,respectively,which could meet the detection requirements.This method is suitable for the simultaneous detection on 24 insecticides in cucumber and tomato with the advantages of high sensitivity,accuracy and efficiency.

QuEChERS;ultra performance liquid chromatography tandem mass spectrometry;insecticide；tomato；cucumber；residues

2017-07-19；

2017-08-27

国家重点研发计划(2016YFD0200500)

慕卫，教授，研究方向：农药毒理学，Tel:0538-8242611，E-mail:muwei@sdau.edu.cn

10.3969/j.issn.1004-4957.2017.12.011

O657.63；O657.7

1004-4957(2017)12-1481-06