金银花中有机磷农药残留分析及其冲泡过程迁移模型研究

李建勋， 王玉珍， 卢 嘉， 徐 迪， 单吉浩， 范 蓓

(中国农业科学院 农产品加工研究所， 北京 100193)

金银花(Lonicerajaponica)又名忍冬花，是忍冬科多年生植物忍冬的干燥花蕾或带初开的花[1]，药食两用，为常用大宗中药材。金银花中主要化学成分有色素、有机酸类、挥发油类、黄酮类等和微量元素，其性寒、味甘，具有清热解毒、消炎去肿等功效[2]，常用于温病发热，热毒痈疡和肿瘤等症，近年来研究发现其对治疗肺痨也有显著效果[3-4]。此外，金银花作为一种茶饮料颇受消费者喜爱，除了可以直接泡茶饮用之外，还开发出多种茶饮品，如王老吉、和其正等。

金银花在种植过程中经常遭受病虫害导致产量和品质的下降，茶农会通过喷洒大量农药治理病虫害[5-7]。有机磷农药具有杀虫效率高、范围广、价格低廉的特点，其消费量居各类农药首位，其中对硫磷、倍硫磷、特丁硫磷、治螟磷、丙溴磷和灭线磷等有机磷农药在金银花种植过程中使用较为频繁，残留现象常常发生[8-9]。顾炎等[10]通过对市售金银花样品检测发现，60份金银花样品中有23份样品检出有机磷农药，超标农药达11种；郑双双等[11]发现金银花样品受到有机磷农药污染严重，不合格率达60%，有机磷农药残留已经成为影响金银花质量安全的严重问题之一。目前，人们已养成用开水冲泡金银花直接饮用茶汤的习惯，而金银花中残留的农药会通过冲泡迁移入茶汤中而被人体直接吸收，Cao等[12]研究发现有机磷农药在茶叶冲泡过程中的迁移率从0.7%(毒死蜱)到90.1%(甲胺磷)不等。不同有机磷农药因具有不同的理化性质，冲泡过程中具有不同的迁移能力，从而对人体健康的影响也不尽相同。因此确定农药从金银花到茶汤中的迁移率并建立迁移预测模型具有重要意义。

研究通过QuEChERS-GC-MS/MS快速测定金银花和茶汤中6种有机磷农药(对硫磷、倍硫磷、特丁硫磷、治螟磷、丙溴磷和灭线磷)残留，优化了净化剂填料组合，并深入研究金银花在冲泡过程中农药的迁移规律，建立迁移预测模型，旨在为我国制定金银花中有机磷农药最大残留限量标准提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

有机磷农药(对硫磷、倍硫磷、特丁硫磷、治螟磷、丙溴磷和灭线磷)标准品，天津阿尔塔科技有限公司；乙腈、乙酸铵、乙酸乙酯，均为色谱纯，国药集团化学试剂北京有限公司；乙二胺-N-丙基硅烷化硅胶(PSA)、多壁碳纳米管(MWCNTs)(ID:5～10 nm, OD:10～20 nm, Length: 10～30 μm)，北京华威锐科化工有限公司；氯化钠、无水硫酸镁，均为分析纯，北京鹏彩精细化工有限公司。实验用水为经Milli- Q型净化系统过滤的超纯水。

1.2 仪器与设备

7890A- 7000C型气相色谱- 串联质谱仪，美国安捷伦科技有限公司；LYNX6000型高速冷冻离心机，赛默飞世尔科技(中国)有限公司；PX2242H型精密天平，奥豪斯仪器(上海)有限公司；Vortex- Genie 2型涡旋混合器，美国Scientific公司；3K15型离心机，美国Sigma公司；Milli- Q型纯水仪，美国Millipore 公司。

1.3 实验方法

1.3.1标准溶液的配制

分别准确称取10 mg有机磷农药标准品于10 mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度，得到1 000 μg/mL的标准储备液；用储备液配制质量浓度为10 μg/mL的混合标准中间液，均于-18 ℃冰箱保存待用。用空白基质溶液将混合标准中间液逐级稀释成 1 000、500、200、100、50、10、5、1 μg/L 的基质匹配标准工作溶液，现配现用。

1.3.2金银花污染样品制备

采用室内制备污染金银花样品的方式，取新购置的金银花样品500 g，均匀平铺，用喷壶将10 mL质量浓度为2 μg/mL的6种有机磷农药混合标准溶液均匀地喷洒在金银花表面，静置20 min晾干后，将样品粉碎，置于密封袋混匀，于4 ℃冰箱内冷藏备用。

1.3.3金银花茶汤制备

取3.0 g制备好的金银花放入250 mL烧杯中，加入150 mL沸水浸泡10 min，过滤后冷却，得到第一批茶汤样品。然后重复冲泡2次，分别获得第二批和第三批茶汤样品，使用3批茶汤的农药残留量之和计算农药迁移率(transfer rate，TR)。

1.3.4样品前处理

金银花样品前处理：参照林涛等[13]方法，准确称取(2.0±0.1)g金银花于50 mL离心管中，加入10 mL水和10 mL乙腈，涡旋振荡1 min后，加入1 g氯化钠和4 g无水硫酸镁，涡旋振荡1 min，于5 000 r/min离心5 min，取1 mL上清液于含有10 mg MWCNTs、15 mg PSA、150 mg 无水硫酸镁的2 mL离心管中，涡旋振荡2 min，于12 000 r/min离心1 min，取上清液过0.22 μm滤膜，进GC-MS/MS分析。

茶汤样品前处理：准确量取10 mL冲泡制得的茶汤样品直接加入10 mL乙酸乙酯进行提取，其余步骤同金银花提取步骤。

1.3.5仪器条件设定

色谱条件：Rxi-5MS色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。升温程序：40 ℃保持1 min，以40 ℃/min升温至120 ℃，再以5 ℃/min升温至240 ℃，最后以12 ℃/min升温至300 ℃，保持6 min。载气：氦气，流速1.0 mL/min。进样体积：1 μL。

质谱条件：电子轰击离子源(EI)，离子源温度280 ℃，传输线温度280 ℃，溶剂延迟时间3 min，采集模式为多反应监测(MRM)模式；每种目标物选择丰度较高的2个碎片离子分别作为定量和定性离子，并优化每个目标物的最佳碰撞能(CE)，以获得检测的最佳灵敏度。6种有机磷农药的理化性质(水溶解度(Ws)和正辛醇- 水分配系数(Kow))及具体质谱参数见表1。

表1 6种有机磷农药的理化性质和质谱参数

*为定量离子。

1.4 数据处理

采用SPSS 22.0以及Excel软件进行数据处理及分析，Origin 8.6软件进行图表的绘制。

2 结果与分析

2.1 净化剂填料配比选择

金银花基质复杂，含有色素、生物碱、有机酸等有机成分[14-18]，大大增加了对目标物提取净化和分析检测的难度。PSA能够清除金银花中的极性亲脂性色素、脂肪酸和糖类等极性成分，而MWCNTs比表面积大，具有中空结构，故吸附性能优良，目前广泛应用于各类食品中的农药残留检测[19-21]。

实验参照Wang等[22]的实验方案并做出一定的改进。使用的净化填料种类为无水硫酸镁、PSA、MWCNTs，对3种填料的4种不同配比进行优化，具体方案为：(1)10 mg MWCNTs、15 mg PSA、150 mg无水硫酸镁；(2)20 mg MWCNTs、30 mg PSA、150 mg无水硫酸镁;(3)50 mg MWCNTs、150 mg无水硫酸镁；(4)30 mg MWCNTs、45 mg PSA、150 mg无水硫酸镁。尽可能使填料更多地吸附有机杂质而将待检测的目标化合物保留在提取液中，每组进行6次平行实验，结果如图1。采用方案(3)或(4)时，倍硫磷和丙溴磷的回收效果均明显低于方案(1)和(2)，且精密度较差；采用方案(1)或(2)时，6种有机磷农药回收率均≥85%，且相对标准偏差(RSD)≤4.96%，回收率和精密度均令人满意；综合比较方案(1)和方案(2)，秉承节约资源、降低成本的理念，填料方案(1)为较佳选择。

图1 不同净化剂组合下6种有机磷农药的回收率Fig.1 Recoveries of 6 organophosphorus pesticides under different combinations of purification fillers

2.2 验证结果分析

2.2.1线性范围与定量限分析

每种有机磷农药在金银花和茶汤中受到的基质效应根据其在各基质匹配标准溶液和溶剂标准溶液中的响应比值来计算，添加质量浓度为50 μg/L，结果见表2。不同有机磷农药在金银花和茶汤中受到了不同程度的基质效应，均表现为基质增强效应，因此需要采用基质匹配标准曲线对目标物进行准确定量。配制 1、5、10、50、100、200、500、1 000 μg/kg的金银花基质匹配标准工作溶液和1、5、10、50、100、200、500、1 000 μg/L的茶汤基质匹配标准工作溶液，以信噪比(S/N=10)为定量限，按1.3.5中的质谱条件进样分析，绘制标准曲线。6种有机磷农药在金银花与茶汤中的线性范围与定量限见表2。由表2可知，在金银花和茶汤中，倍硫磷、特丁硫磷、丙溴磷、治螟磷和灭线磷分别在1～1 000 μg/kg和1～1 000 μg/L均具有良好的线性关系，R2>0.991；在茶汤中，对硫磷在10～1 000 μg/L呈现较好的线性关系，这是由于对硫磷在茶汤中定量限较高，为10 μg/L；而其他农药在茶汤中定量限均为1 μg/L。说明该方法具有较高的灵敏度。

2.2.2准确度和精密度分析

按照QuEChERS方法对金银花和茶汤进行加标回收实验，金银花选取1、10、50、100 μg/kg四个水平，而茶汤选取1、8、40、80 μg/L四个水平，分别以回收率和相对标准偏差评价方法的准确度和精密度，每组平行实验6次，结果见表3。由表3可知，6种有机磷农药在4个添加水平的回收率介于65.6%～110.3%，且RSD≤18.26%，方法准确度和精密度良好，可以应用于实际样品中目标化合物检测。图2为金银花和茶汤中6种有机磷农药的MRM色谱，其中金银花中农药添加水平为10 μg/kg，茶汤中添加水平为8 μg/L。

表2 6种有机磷农药在金银花和茶汤中的线性方程和基质效应

表3 6种有机磷农药在金银花与茶汤中的回收率

2.3 金银花浸泡过程农药迁移模型分析

2.3.1农药迁移率实验结果

实验采用了人们日常饮茶常用的冲泡方式，以1.3.3节方法研究6种有机磷农药在金银花冲泡过程中的迁移规律。为消除制备污染样品时农药分布不均匀的情况，在喷洒后粉碎混匀。由于农药会挥发，因此需在冲泡实验前测定其原始含量，平行实验6次。6种农药对硫磷、倍硫磷、特丁硫磷、治螟磷、丙溴磷和灭线磷在冲泡过程前的原始含量分别为95.94、70.34、64.53、129.11、70.34、162.11 μg/kg，冲泡3次的迁移率结果见表4。结果表明，在第一、二、三批冲泡过程中，6种农药的迁移率分别介于14.0%～49.8%、5.7%～21.8%和4.7%～21.4%，且随着冲泡次数增加，迁移率逐渐降低。6种农药经过3批冲泡后总迁移率在25.1%～84.6%，其中对硫磷、倍硫磷、治螟磷和灭线磷的总迁移率都大于60%；并且在第一批冲泡过程中，对硫磷和灭线磷从金银花向茶汤迁移的比率均较高，在45%以上，也就是近一半的农药迁移到茶汤中；特丁硫磷和丙溴磷3批次总迁移率均低于30%。由此可见，在日常金银花冲泡过程中，残留农药会以一定比例迁移至茶汤中，尤其是有机磷这种水溶性较高的农药，迁移率相对较高，对常饮用金银花茶汤的人群的身体健康产生潜在的威胁。

图2 6种有机磷农药在金银花和茶汤中的MRM色谱Fig.2 MRM chromatogram of 6 organophosphorus pesticides in honeysuckle and tea infusion

表4 6种有机磷农药在茶汤中的迁移率

2.3.2农药迁移模型的建立

金银花中农药迁移入茶汤中取决于水溶解度(Ws)[23]、正辛醇- 水分配系数(Kow)[22-28]和金银花的特性[29]，迁移率还与金银花中农药的残留量、冲泡温度、冲泡时间、冲泡次数等有着密切关系。本研究参考Wang等[22]的泡茶方式，使用100 ℃沸水冲泡金银花粉碎样品15 min，冲泡3次计算其总迁移率。6种有机磷农药的Ws及Kow的对数值见表1，根据表1可以看出这6种有机磷农药极性分布广，建立的模型适用性较强。通过分析农药迁移率与Kow及Ws之间的关系，建立了金银花冲泡过程中有机磷农药的迁移模型，如图3。通过分析lg Kow、lg Ws与lg TR之间的线性关系，发现lg Kow与6种农药迁移率的关联性较显著，且呈负相关，通过Origin 8.6拟合出线性方程lg TR=-0.536 2 lg Kow+3.915 2(lg Kow>3)，R2=0.914，见图3(a)；研究也证实了lg Ws与6种农药迁移率未表现出明显的关联性，见图3(b)。但需要指出由于本研究6种农药的lg Kow均大于3，因此本预测模型只适用于lg Kow>3的有机磷农药，有一定的范围要求。该迁移预测模型可以对有机磷农药的潜在迁移率进行预测，从而更科学地评价金银花的饮用风险。

图3 6种有机磷农药正辛醇- 水分配系数、水溶解度与迁移率的关系Fig.3 Relationship between Kow, Ws and transfer rate of 6 organophosphorus pesticides

通过农药迁移模型的建立，还可为日常饮茶者提供一些建议，在保证金银花营养品质和风味的前提下，弃去第一批短时间冲泡的茶汤，再进行第二、三批泡茶饮用，从而显著降低茶汤中的农药残留，达到“洗茶”的目的，有效降低对人类健康的威胁。

3 结 论

建立了QuEChERS-GC-MS/MS法快速测定金银花和茶汤中6种有机磷农药残留的方法。通过优选MWCNTs、PSA和无水硫酸镁的填料组合，有效去除了金银花基质中的杂质，具有较好的准确性和精密度。该方法操作简单、灵敏度高，适合金银花中6种有机磷农药残留的快速检测。研究了金银花在冲泡过程中6种有机磷农药的迁移规律，建立了迁移模型lg TR=-0.536 2lg Kow+3.915 2(lg Kow>3)。模型表明农药的迁移率与正辛醇-水分配系数具有显著关联性，与水溶解度无明显关联性。本研究以期为我国制定金银花中有机磷农药残留最大残留限量标准提供理论依据，并为建立其他茶饮料(如咖啡、可可、菊花、玫瑰和香草等)的有机磷农药迁移模型提供一定的参考。