磁性石墨烯分散固相萃取测定水果中多种农药的残留量

赵广西，刘志梅

（1.秦皇岛市食品药品检验中心，河北秦皇岛 066000；2.秦皇岛市食品化妆品稽查支队，河北秦皇岛 066000）

农药因能有效防治病虫杂草、调节作物生长而成为重要的农业生产资料，但长期滥用农药，不但污染环境，而且威胁人体健康。为了准确对农药用量进行监控和评价，各个国家和组织制定了农药最大残留限量标准。我国《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》（GB 2763—2019）包含483种农药的7 107项限量指标。但农药性质不同，食品种类多样，对检测造成极大的困难，因此建立简便、低成本、高灵敏度的检测方法非常重要。

检测过程中，前处理十分重要，时间约占60%。固相萃取法较为常用，但操作烦琐，且不适用于检测复杂样品。磁性石墨烯有着绝佳的电学、光学、力学和磁学性质[1-4]以及较大的比表面积[5]，因此石墨烯分散固相萃取成为当前研究热点[6-8]。

本研究将磁性石墨烯分散固相萃取与超高效液相色谱-质谱联用技术结合，建立了水果中6种农药残留的测定方法，考察不同的条件对磁性石墨烯分散固相萃取效率的影响。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

LC-20A液相色谱仪（日本岛津公司）、AB5500三重四级杆质谱（美国AB公司）、Waters UPLC BEH C18-T3色谱柱（150 mm ×2.1 mm，1.7 μm）、氮吹仪（上海安谱公司）、台式高速冷冻离心机（上海安谱公司）。

甲醇（色谱纯，迪马公司），乙腈（色谱纯，迪马公司），甲酸（分析纯，国药试剂公司），实验用水（美国Millipore公司超纯水装置制备），抗蚜威、吡虫啉、速灭威、扑灭津、丙草胺以及异丙威均来自坛墨质检标准物质中心。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理方法

称5.0 g样品，加2.0 g无水硫酸钠和10 mL乙腈磷酸溶液（100∶1），匀浆后在-4 ℃下，8 000 r/min离心15 min，取上清液于旋蒸瓶。重复后合并，45 ℃旋蒸到近干。加2 mL乙腈超声溶解，再加3 mL乙腈饱和正己烷，涡旋后将上清液转至离心管中，4 000 r/min离心5 min，将上清液转移到盛有20 mg Fe3O4试管中，振荡8 min，管底放磁铁聚集石墨烯，弃去上层清液，加5 mL丙酮涡旋，将上清液转到新试管。重复2次，收集洗脱液氮气吹干，加1 mL流动相溶解。

1.2.2 色谱条件

Waters UPLC BEH C18柱（150 mm ×2.1 mm， 1.7 μm）分离，以0.1%甲酸水溶液（流动相A），0.1%甲酸甲醇溶液（流动相B）梯度洗脱，流速0.35 mL/min，柱温40.0 ℃，在多反应监测模式（MRM）下采用正离子扫描模式进行定量分析。

梯度洗脱程序：0～2.0 min，10%B；2.0～9.0 min，90%B；9.0～10.0 min，20% B；10.0～12.0 min，10%B。

1.2.3 质谱条件

抗蚜威保留时间3.22 min，离子对239/72、239/182；吡虫啉保留时间3.67 min，离子对256/175、256/209；速灭威保留5.27 min，离子对166/94、166/109；异丙威保留6.86 min，离子对194/95、194/137；扑灭津保留7.42 min，离子对229/188、229/146；丙草胺保留7.91 min，离子对312/176、312/252。

2 结果与分析

2.1 吸附剂用量

磁性石墨烯的用量是影响效率的重要因素。为研究不同用量对萃取效率影响，设定吸附剂为5 mg、10 mg、15 mg、20 mg和35 mg。结果表明用量在0～20 mg，回收率增加，当用量超过20 mg，回收率略有减低，因此选择石墨烯用量为20 mg。

2.2 样液pH

样液pH值对萃取效率有着重要影响，对吸附剂表面的电荷种类、密度及目标物存在状态有着重要影响，实验要求分析物以电中性存在，避免吸附剂表面存在的电荷对吸附过程的影响。实验研究pH分别为2.0、4.5、7.0、8.0及10.0时对萃取效率影响。结果表明当pH在6.0～8.0时效率最高。可能是目标物在强酸或强碱性下易分解，并且此条件下吸附剂也较稳定，因此选择pH为8.0。

图1 抗蚜威、吡虫啉、速灭威、异丙威、扑灭津和丙草胺的UPLC-MS/MS色谱图

2.3 离子强度的确定

盐浓度也是影响萃取效率的重要因素。实验对0%、2%、4%、5%及10%的NaCl系列浓度进行研究，结果表明NaCl的浓度为2%时萃取效率最高，继续增大反而降低。可能是随着NaCl浓度的增高，溶液的离子强度也随之增加，从而影响了待测物在溶液和萃取剂间的分配系数，使有机物的溶解度降低，有利于目标物析出；而浓度过高，则粘滞阻力影响溶质传质速度，目标物的扩散系数和萃取能力下降，因此选择NaCl加2%。

2.4 解吸条件的选择

目标物的洗脱对回收率的影响十分显著。比较乙腈、乙醇、丙酮、乙酸乙酯4种有机溶剂的解吸效果。结果表明，丙酮最好，乙腈其次，两者的解吸效果明显好于乙醇和乙酸乙酯，因此选取丙酮作为解吸剂。

分别使用2 mL、4 mL、5 mL、8 mL及10 mL丙酮进行洗脱实验，发现在2～5 mL时回收率增加，5 mL时回收率最大，继续增加略有降低。这应是随着萃取量的增加，杂质也增加，影响洗脱效率，因此选择5 mL作为洗脱体积。

2.5 方法学考察

6种农残的相关系数在0.995～0.998，有良好的线性关系。以信噪比10倍为定量限，结果表明，6种农药的定量限为2.5～5.5 μg/kg。取葡萄作为基质，在0.01 mg/kg、0.05 mg/kg和0.50 mg/kg 3个添加水平下，每个浓度6份样品，回收率范围为85%～106%，相对标准偏差为4.6%～8.2%。

3 结论

实验探索了以磁性石墨烯为吸附剂，建立分散固相萃取-液相色谱-串联质谱法测定水果中多种农药残留量的方法。对石墨烯用量、pH、离子强度以及解吸条件进行了优化。结果表明，磁性石墨烯作为固相萃取吸附剂，有良好的富集能力和负载量。本方法具有良好的线性关系，回收率高，定量限满足需求。据此推断，石墨烯经过不断推广改良之后，将应用于更多复杂基质的处理中，具有好的发展前景。