QuEChERS气相色谱测定草莓中5种农药残留的净化剂组合优化

许亦峰 王和寿 蔡振辉

摘 要：为建立草莓中5种农药残留QuEChERS气相色谱检测方法。用乙腈对草莓中的农药进行提取，选取适量的乙二胺N丙基硅烷（PSA）、无水硫酸镁、石墨炭黑（GCB）进行分散固相萃取，净化液过滤膜后上GCECD检测，利用SPSS statistics version 19软件进行正交试验设计及方差分析。结果表明：最优的净化组合为A3B3C2，即乙二胺N丙基硅烷（PSA）125 mg、石墨炭黑（GCB）50 mg、无水硫酸镁250 mg，腐霉利、咪鲜胺、百菌清、毒死蜱、氟氯氰菊酯回收率分别为96.5%、94.8%、97.6%、99.1%、97.9%。通过优化QuECHERS气相色谱测定的净化剂组合，该检测方法适用于草莓中腐霉利等5种农药残留的检测。

关键词：草莓;农药残留;QuEChERS;正交试验;气相色谱

Abstract： In order to establish a method for the determination of 5 kinds of pesticide residues in strawberries by QuEChERSgas chromatography， the acetonitrile was used to extract the pesticide from strawberries， and the appropriate amount of ethylenediaminenpropylsilane （PSA）， anhydrous magnesium sulfate， and graphitized carbon black （GCB） were selected for the dispersive solidphase extraction. GCECD detection was conducted on the filtering membrane of the purification solution. The orthogonal test design and variance analysis were conducted by using the software of SPSS statistics version 19. The results showed that the optimal purification combination was A3B3C2， that was， ethylaminenpropylsilane （PSA） 125 mg， graphite carbon black （GCB） 50 mg， and anhydrous magnesium sulfate 250 mg， and the recoveries of procymidone， prochloraz， chlorothalonil， chlorpyrifos and cyfluthrin were 96.5%， 94.8%， 97.6%， 99.1% and 97.9%， respectively. The method was suitable for the detection of 5 kinds of pesticide residues such as procymidone in strawberries by optimizing the combination of purification agent measured by QuEChERSgas chromatography.

Key words： Strawberry; Pesticide residues; QuEChERS; Orthogonal test; Gas chromatography

草莓营养价值非常丰富，被誉为“水果皇后”，含有丰富的维生素C、维生素E、维生素PP、维生素B2、胡萝卜素、天冬氨酸、草莓胺、果胶、叶酸、钙、鞣花酸与花青素等营养物质，维生素C是苹果的11.7倍、葡萄的10倍、柑橘的2～3倍[1]，苹果酸、柠檬酸、维生素B1、胡萝卜素以及磷含量也比苹果高3～4倍[2]。

草莓是宁德地区比较有代表性的农产品之一，但是在日常监测中发现草莓农残经常超标，例如腐霉利、咪鲜胺、百菌清、毒死蜱、氟氯氰菊酯等农药是草莓种植过程中常用的农药。QuEChERS方法是一种简便、快捷、经济的检测方法，已广泛应用于农残检测工作中[3]。为进一步提高QuEChERS方法的准确度和可靠性，本试验利用正交试验对QuEChERS检测方法中净化剂的组合进行优化，并确定各因素对回收率的显著性水平，最终得出草莓最佳净化剂组合，从而提高农产品日常监管的精确度。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

1.1.1 仪器 岛津GC2010plus（日本岛津）;氮吹仪NEVAP 111（美国Organomation）;PL602E百分之一分析天平（德國梅特勒）;KQ500E数据超声波清洗器（昆山舒美）;MILLIPORE DirectQ 5超纯水机（法国默克）、VortexGenie 2涡旋振荡器（美国SI）。

1.1.2 试剂 农残标准样品：腐霉利、咪鲜胺、百菌清、毒死蜱、氟氯氰菊酯纯度均≥95%，浓度均为100 μg·mg-1，均购自于农业农村部环境保护科研监测所。

混合标准溶液的配制：将上述5种农残标准样品用正己烷稀释，并配制成约10 ug·mL-1的中间储存液，用时再用正己烷稀释到需要的工作浓度。

乙腈（色谱纯）、氯化钠（AR级）、无水硫酸镁（AR级）、乙二胺N丙基硅烷（PSA）、石墨炭黑（GCB），均购置于上海安谱科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 正交试验设计 在QuEChERS农残检测方法中，常用于净化的材料主要有PSA、无水硫酸镁、GCB（石墨炭黑）以及C18[4]。其中PSA的作用是能够将提取液中许多极性基质的成分进行吸附，例如糖类、脂肪酸、有机酸和极性亲脂性色素等，无水硫酸镁的作用是除去提取液中多余的水分，GCB（石墨炭黑）则能够将提取液中的胡萝卜素、叶绿素等色素类杂志去除，C18可以将提取液中非极性物质吸附[5]。由于本试验材料为草莓，非极性物质极少，不作为本次试验因素。

在不考虑各因素的交互作用情况下，选定PSA、GCB、无水硫酸镁作为A、B、C 3个因素，对每个因素取不同的4个水平（表1），以农残的加标回收率作为考察指标，选用L16（43）正交表选择最优的净化组合。

1.2.2 样品前处理 称取5 g草莓阴性样品于50 mL离心管中，根据草莓样品量按照0.1 mg·kg-1加标量加入农药混合标准品，然后加入20 mL乙腈，充分漩涡振荡，置于30℃水中超声30 min，加入5 g氯化钠，充分涡旋振荡，于4000 r·min-1下离心3 min;取5 mL上清液加入至预先装有所选净化剂的离心管中，涡旋振荡1 min，于4000 r·min-1下离心3 min;取1 mL上清液过膜，上机测定。

1.3 检测条件

色谱柱：SHRtx5 （30 m×0.25 mm×0.25 μm）;进样口温度280℃;检测器温度300℃;载气量1 mL·min-1;进样量1 μL;进样方式：分流进样，分流比10∶1;升温程序：初始温度80℃保持2 min，以20℃·min-1升至200℃，保持3 min，再以3℃·min-1升至250℃，保持4 min，以20℃·min-1升至280℃，保持3 min。

1.4 数据处理

运用SPSS statistics version 19软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 检测条件优化

结合5种农药在气相色谱仪中的分离效果，不断对检测器温度、进样口温度、载气流速以及柱温箱升温程序进行优化。最终选用SHRtx5 （30 m×0.25 mm×0.25 μm）石英毛细管柱，利用1.3中的检测条件，5种农药能够得到较好的分离效果，色谱图见图1。

2.2 利用正交试验选择最佳净化组合

净化组合正交试验结果见表2，每个试验组重复3次。

表3方差分析结果表明：因素A（PSA）P=0.004<0.05，因素B（GCB）P=0.033<0.05，两个因素差异显著，具有统计学意义，说明因素A和B对腐霉利回收试验结果作用显著。而因素C（无水硫酸镁）P=0.781>0.05，说明因素C对于该试验结果作用不显著。

从表4分析得到因素A（PSA）在水平3（125 mg）时腐霉利的回收率最高，为87.5%。而且其与水平1（75 mg）、水平2（100 mg）、水平4（150 mg）的P值分别为0.001、0.019、0.016，均小于0.05，差异显著，所以因素A（PSA）选择水平3。因素B（GCB）在水平3（添加量为50 mg）时回收率最高，为82.7%。多重比较分析可以发现，因素B（GCB）在水平3时，与添加水平1（30 mg）、4（60 mg）的P值分别为0.016、0.027，都小于0.05，具有显著差异。与添加水平2（40 mg）的P值为0.071 9，大于0.05，不具有显著性差异。但是本次试验最优组合的选择取决于试验结果的取值方向，即回收率越高越好，所以因素B选择水平3。因素C（无水硫酸镁）对于试验结果作用不显著，且各水平之间差异不显著。根据最优组合的选择取决于试验结果的取值方向原则，从表6可以看出在水平2（250 mg）时，腐霉利回收率最高，为78.9%，所以因素C（无水硫酸镁）选择水平2（250 mg）。综合上述分析可得，腐霉利最优的净化组合为A3B3C2，即PSA为125 mg、GCB为50 mg、无水硫酸镁250 mg。

以同样的统计分析方法分析得到其他农药最优的净化组合均为A3B3C2，即为L16（43）正交试验表中第14种组合，腐霉利、咪鲜胺、百菌清、毒死蜱、氟氯氰菊酯回收率分别为96.5%、94.8%、97.6%、99.1%、97.9%。

2.3 方法的适用性

取草莓阴性样品，往样品中分別加入0.01、0.05、0.1 mg·kg-1的农药，进行加标回收试验。样品按照1.2.2方法进行处理，净化剂组合为PSA为125 mg、GCB为50 mg、无水硫酸镁250 mg，每个水平平行测定6次。5种农药的加标回收率和相对标准偏差结果见表5。

从表5可以看出，3个浓度的加标回收率均在80%～100%，RSD<15%，符合国家相关标准[6]。

3 讨论与结论

本试验结果发现乙二胺N丙基硅烷（PSA）添加量在75～125 mg，回收率随着PSA的增加而增加，而当添加量达150 mg时，农残的回收率有不同层次的降低，这说明当PSA过量添加时，除了吸附杂质外同时也会吸附目标农残，降低回收率[7-8];石墨炭黑（GCB）添加量超过50 mg后，不同农残回收率出现不同层次的降低，这是因为GCB对具有平面结构的非极性化合物有将强的吸附能力[9];无水硫酸镁对于回收率没有显著的影响，但是如果待测液的水分没有充分进行脱水，会使得ECD检测器的信号迅速达到饱和，直接影响检测器的灵敏度，而且还对色谱柱中的固定相造成损伤[10-11]。

QuEChERS方法是一种简便、快速、经济、可靠的检测方法，可以加快实际的农残检测工作进度[12]。近年来，研究人员对该方法不断进行优化，也做了大量的研究。王连珠等[13]在考察乙腈和乙酸乙腈两种体系下，吸附剂对农残的吸附情况时发现，在加入250 mg PSA  12 h后，以乙腈为介质的体系中甲胺磷、氧乐果、内吸磷砜、甲基毒死蜱、杀虫畏、丙溴磷较乙酸乙腈下降了50%，从而得出用乙腈体系进行前处理时，样品净化后需及时与吸附剂分离，否则一定时间内部分目标农残将被PSA所吸附;Lehotay等[14]采用QuEChERS方法对莴苣中229种农残进行回收，净化体系为PSA 300 mg、无水硫酸镁1.8 g，待测液经GC/LCMS检测，结果表明206种农残回收率在90%～110%，而磺草灵、哒草快、三氯杀螨醇、福美双、百菌清回收率小于50%，表明PSA对于这些农残的吸附能力较强;Nguyen等[15]运用QuEChERS方法对大米中109中农药残留进行检测，以0.5%乙酸乙腈进行提取，加入50 mg PSA 、20 mg GCB 、300 mg无水硫酸镁，待测液经GC/MS检测，结果发现QuEChERS方法较于传统方法，提高了对于热不稳定农残的回收率，所有农残的加标回收均在80%～115%。

本试验利用正交试验优化QuEChERS方法中的净化剂组合，最终选出最佳的净化剂组合A3B3C2，即乙二胺N丙基硅烷（PSA）125 mg、石墨炭黑（GCB）50 mg、无水硫酸镁250 mg，腐霉利、咪鲜胺、百菌清、毒死蜱、氟氯氰菊酯回收率分别为96.5%、94.8%、97.6%、99.1%、97.9%。在3个水平的加标试验中，各农残的回收率均在80%～100%，RSD小于15%，符合国家相关标准，表明该方法适用于草莓中腐霉利、咪鲜胺、百菌清、毒死蜱、氟氯氰菊酯5种农药残留的检测。本试验选择的样品及农药种类较少，在今后的研究中，将不断扩大研究的样品及农药种类，继续对QuEChERS方法进行调整优化，不断提高检测工作的效率和准确性。

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（责任编辑：柯文辉）