GC-MS/MS和GC-Q-TOF/MS对蔬菜中农药残留快速筛查确证

朱正伟，张亚珍，陈锂，江丰，余婷婷，王会霞

1.湖北省食品质量安全监督检验研究院（武汉 430070）；2.湖北省食品质量安全检测工程技术研究中心（武汉 430070）

目前我国从事农业生产的人员并未严格按照良好农业规范的要求使用农药，使得部分农产品农药残留量超过限量要求，严重影响到消费者的健康。近几年诸如“毒豇豆”“毒韭菜”等农药残留超标的食品安全事故频发，这对检验机构风险防控能力提出了更高的要求。

农药残留的检测主要有气相色谱（GC）法[3-5]、气相色谱-质谱联用（GC-MS）法[6-8]、气相色谱-串联质谱联（GC-MS/MS）法[9-11]、气相色谱-飞行时间质谱（GC-TOF）法[12-14]、液相色谱（LC）法[15-18]、液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）法[19-21]、液相色谱-飞行时间质谱（LC-TOF）法[22-23]、酶抑制法[24-25]等技术。GC-MS/MS由于具有高通量、灵敏度高、重复性好等优势而成为农药残留分析中最常用的技术[26]，但在高通量筛查时，仅采用2～3个离子对定性，容易出现假阳性。GC-Q-TOF/MS由于采集方式是全扫描且提供精确质量数，质谱裂解信息丰富，具有优异的定性能力，目前已应用于司法鉴定[27]、食品成分分析[28-29]、生物代谢[30-32]、环境监测[33]等领域，但其线性范围窄，定量能力和灵敏度较GC-MS/MS差[12-14]。

针对目前监督抽检蔬菜检验项目靶向性差、工作费时费力的问题，采用QuEChERS方法前处理，利用分析保护剂取代种类繁多的蔬菜基质，研究了分析保护剂和基质对农药回收率的影响，并利用GC-MS/MS和GC-QTOF/MS相互联动对11类常食用的蔬菜中农药残留进行了快速筛查确证研究。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

蔬菜，市售；陶瓷均质子，月旭科技（上海）股份有限公司；无水硫酸镁、氯化钠、柠檬酸钠、柠檬酸氢二钠，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司；乙腈，色谱纯，美国Fisher Scientific公司；PSA吸附剂（N-丙基乙二胺）、石墨化炭黑吸附剂（GCB），天津博纳艾杰尔科技有限公司；L-古洛糖酸内酯（纯度≥97%）、D-山梨醇（纯度≥ 99.5%），上海麦克林生化科技有限公司；敌敌畏、乙酰甲胺磷、氧乐果、灭线磷、硫线磷、久效磷、甲拌磷、甲基乙拌磷、地虫硫磷、百菌清、七氯、马拉硫磷、毒死蜱、对硫磷、三唑醇、抑霉唑、噁霜灵、三唑磷、亚胺硫磷、甲氰菊酯、恶唑禾草灵、氯氰菊酯、氰戊菊酯标准溶液，质量浓度均为100 μg/mL，农业部环境保护科研监测所。

1.2 主要仪器与设备

7890B-7000D气相色谱-三重四极杆质谱仪（GCMS/MS），安捷伦科技有限公司（美国），配有EI源和反吹系统；7890B-7200气相色谱-四极杆-飞行时间质谱仪（GC-Q-TOF/MS），安捷伦科技有限公司（美国），配有EI源和反吹系统；MSA125P分析天平（Sartorius公司，德国）；Allegra 6412冷冻离心机（贝克曼库尔特公司，美国）；2600T超声波清洗器（上海安谱科学仪器有限公司，中国）；T25均质器（IKA公司，德国）。

1.3 分析保护剂溶液和标准溶液的配制

L-古洛糖酸内酯储备液（50 mg/mL）：称取500 mg L-古洛糖酸内酯于10 mL容量瓶中，加入4 mL水，用乙腈定容后超声溶解。

D-山梨醇储备液（50 mg/mL）：称取500 mg山梨醇于10 mL容量瓶中，加入5 mL水后，乙腈定容后超声溶解。

分析物保护剂溶液：分别移取4 mL L-古洛糖酸内酯储备液和2 mL D-山梨醇储备液于10 mL容量瓶中，用乙腈定容后，摇匀后置于4 ℃避光贮藏。

23种农药混合标准溶液的配制：准确移取1 mL 100 μg/mL的农药标准溶液于10 mL容量瓶中，用丙酮定容后摇匀，然后从每种单一农药标准溶液中准确移取0.80 mL于20 mL容量瓶中，用丙酮定容，摇匀后置于4 ℃避光贮藏。

1.4 样品的前处理

蔬菜样品取样部位参照GB 2763—2019附录A[34]进行切碎、匀浆。参照EN 15662[35]对样品进行前处理。称取10 g（精确至0.01 g）蔬菜样品于50 mL离心管中，加入1颗陶瓷均质子、10 mL乙腈、4 g无水硫酸镁、1 g氯化钠、1 g柠檬酸钠和0.5 g柠檬酸氢二钠立即振摇1 min，然后以3 000 r/min离心1 min；取6 mL上层乙腈溶液于含有900 mg无水硫酸镁、150 mg PSA、45 mg GCB（芹菜、豆角、韭菜添加）的离心管中，立即涡旋30 s，再以3 000 r/min离心1 min，上清液过0.22 μm滤膜后取1 mL于进样小瓶中，添加10 μL分析物保护剂溶液后进GC-MS/MS和GC-Q-TOF/MS分析。

1.5 标准工作溶液的配制

基质匹配标准工作溶液的配制：称取若干份10 g匀浆后的蔬菜基质，按1.4的方法提取、净化、离心后，合并上清液并混匀得到基质提取液；分别移取10，20，50，100和200 μL农药混合标准溶液于1 mL容量瓶中，用上述基质提取液定容得到质量浓度分别为0.01，0.02，0.05，0.1和0.2 μg/mL的基质匹配标准溶液。

添加分析保护剂溶剂的标准工作溶液的配制：分别移取10，20，50，100和200 μL农药混合标准溶液于1 mL容量瓶中，用丙酮定容并加入10 μL分析保护剂溶液，得到质量浓度分别为0.01，0.02，0.05，0.1和0.2 μg/mL的添加分析保护剂溶剂的标准工作溶液。

1.6 试验条件

1.6.1 色谱条件

进样口温度280 ℃；色谱柱：HP-5MS石英毛细管柱（2根15 m×250 μm×0.25 μm串联）；柱温升温程序：初始温度60 ℃保持1 min，以40 ℃/min升温至120 ℃，再以5 ℃/min升温至310 ℃；柱流速：色谱柱1，1.0 mL/min；色谱柱2，1.2 mL/min；载气，氦气（纯度99.999%）；进样量1 μL；进样方式，不分流进样。

1.6.2 GC-MS/MS质谱条件

电子轰击（EI）离子源；电子能量70 eV；离子源温度300 ℃；传输线温度280 ℃；离子化方式，电子轰击模式（EI）；质谱检测模式，多离子反应监测模式（MRM）；离子对及其碰撞能量参考GB 23200.113—2018[36]；溶剂延迟5 min。

1.6.3 GC-Q-TOF/MS质谱条件

电子轰击（EI）离子源；电子能量70 eV；离子源温度300 ℃；传输线温度280 ℃；离子化方式，电子轰击模式（EI）；数据采集方式，TOF-Scan全扫描；质量扫描范围m/z50～550，采集速率5 spectra/s；溶剂延迟5 min。

1.7 数据处理

数据采集后，利用Mass Hunter软件处理数据；根据式（1）计算回收率。

式中：R为农药的回收率，%；C为样品中待测农药的测定浓度，μg/mL；V为定容体积，mL；m为称样质量，g；X0为加标基质中待测物的含量，mg/kg；C0为加标液的质量浓度，μg/mL；V0为加标体积，mL。

2 结果与分析

2.1 分析保护剂和基质对农药回收率的影响

在农药残留分析中，需选用同种阴性基质作标准工作曲线，费事费力。试验选取芹菜、番茄、白菜、茄子、辣椒、土豆、韭菜常见的7种基质，按1.5配制成不同的基质标准工作溶液，连同添加分析保护剂溶剂的标准工作溶液进GC-MS/MS分析，并比较了23种农药在加标水平为0.05 mg/kg时基质匹配标准曲线和添加分析保护剂的标准曲线对回收率的影响，结果见表1。

从结果可以看出，添加分析保护剂作标准曲线计算得到的回收率比基质匹配标准曲线得到的回收率有所提高，特别是对于乙酰甲胺磷和氧乐果活性强的农药，添加分析保护剂标准曲线计算的回收率变大，这可能是由于系统的活性位点比较多，利用基质作标准曲线时，基质难以掩蔽活性位点，从而使活性较强的农药被吸附，而分析保护剂本身是多羟基的化合物，能优先被对活性位点吸附，改善被测农药的峰形，使农药的回收率变大[37-40]，所以分析保护剂能较好地取代基质进行农药残留的分析检测。

表1 分析保护剂和基质对23种农药回收率的影响

2.2 GC-MS/MS和GC-QTOF相互联动对实际样品进行筛查确证

选取消费者日常食用量较大的芹菜、韭菜、普通白菜、茄子等11类蔬菜样品为筛查对象，共计224个样品，其品种分布如图1所示。

样品按1.4方法处理，经GC-MS/MS和GC-Q-TOF/MS分析发现，11类蔬菜均检出了农药，共计124个样品检出了农药，农药检出率为55.3%；累计检出农药56种，检出频次最多的10种农药及频次如图2所示，蔬菜中检出农药的数量和样品的检出率如图3所示。

由图3可知，除大白菜、花椰菜、茄子、土豆的检出率低于50%以外，其他的类别的检出率均高于50%；从筛出的农药数量来看，芹菜检出的农药种类最多，高达38种；韭菜、辣椒、普通白菜检出农药的种数也超过了10种，其检出农药的种类及其频次如图4所示。

图1 224个蔬菜样品种类的分布情况

图2 检出最多的10种农药及频次

图3 11类蔬菜样品中检出农药的种数和检出率

图4 不同蔬菜样品中检出农药的种类及其频次

不难发现，超范围使用农药现象仍比较严重，其中8种辣椒、27种芹菜、9种韭菜、5种茄子、1种番茄、5种菠菜、13种普通白菜、3种花椰菜、1种大白菜、1种土豆农药无最大残留限量。由于无法判定，未纳入食品监督抽检项目之列，存在较大的食品安全隐患。对于有最大残留限量的农药，在抽检项目制定的过程中可以将其列为抽检项目，提高靶向性。11类蔬菜检出农药中有最大残留限量和无最大残留限量的农药清单如表2所示。

表2 11类蔬菜中有最大残留限量的农药和无最大残留限量的农药清单

接表2

3 结论

试验对比了分析保护剂和基质对农药回收率的影响，结果表明分析保护剂能提高农药检测的灵敏度，可替代基质成分制备匹配标准工作溶液进行农药分析，减少检测的工作量；利用GC-MS/MS和GC-QTOF/MS相互联动对11类224个蔬菜样品进行了筛查确证，结果发现农药检出率高达55.3%，超范围使用农药的问题严重，需要加强关注；同时得到了11类蔬菜中需要重点关注的农药清单，为日常监督抽检项目的制定提供了理论依据和实践基础。