QuEChERS GC-MS/MS法快速筛查大米中酰胺类除草剂

邵林，李福敏*，杨艳华，刘晓云，李涛，杨丽芬

1. 大理州食品检验检测院（大理 671000）；2. 昆明学院（昆明 650214）；3. 云南中检检验检测技术有限公司（大理 671000）

酰胺类除草剂是一类新型、高效的触杀型农药，因其具有杀草广谱、效果突出、易降解等优点，目前成为世界上应用较广的除草剂之一[1-2]。在稻田杂草防治方面，酰胺类除草剂具有重要作用，若存在滥用乱用情况，则会造成大米中一定量的残留，危害食用者的健康[3]。因此，建立一种选择性好、灵敏度高，可以高效、快速、同时检测大米中酰胺类除草剂多残留的方法，对分析工作十分重要。

目前，国内外关于酰胺类除草剂检测常用的方法有液相色谱法[4]、气相色谱法[5-6]、气相色谱-质谱法[7-8]和液相色谱-串联质谱法[2,9]等。测定大米中酰胺类除草剂残留量时，由于样品中杂质的影响，可能出现假阳性或定量不准确的现象。QuEChERS方法[10]作为一种快速、简单、便宜、有效、可靠和安全的样品前处理方法，在食品中农药残留分析方面应用广泛。目前，应用QuEChERS方法结合气相色谱串联质谱法同时检测大米中多种酰胺类除草剂的研究鲜有报道。

此次试验建立了一种优化的QuEChERS前处理，结合气相色谱串联质谱法同时测定大米中11种酰胺类除草剂残留量的方法。该方法快速、高效、选择性好、灵敏度和准确度高，适用于大米中酰胺类除草剂多农药残留的分析。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

7890B/7000C气相色谱串联质谱仪（美国Agilent公司）；移液器（德国Brand公司）；SB-800DTD超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司）；QUINTIX-1CN电子天平（感量0.000 1 g，德国Sartorius公司）；IKA VORTEX 2混匀器（德国IKA公司）；TGL 1650高速冷冻离心机（湖南沪康离心机有限公司）。

1.2 试剂与材料

大米（市购）。丙酮（色谱纯，德国Merck公司）；氯化钠和无水硫酸镁（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；PSA填料（40~60 μm）、C18填料（50 μm）：天津博纳艾杰尔公司；乙草胺、甲草胺、异丙甲草胺、二甲戊乐灵、丁草胺、氟酰胺、丙草胺、苯噻酰草胺标准品（100 μg/mL，农业部环境保护科研监测所）；吡氟酰草胺、灭锈胺标准品（100 μg/mL，坛墨质检-国家标准物质中心）；戊草丹标准品（100 μg/mL，德国Dr. Ehrensorfer）。

1.3 试验方法

1.3.1 标准溶液配制

单一农药标准储备液：取0.1 mL 100 μg/mL农药标准溶液，各转移至10 mL容量瓶中，用丙酮定容，配成质量浓度为1.0 μg/mL的单一农药标准储备液，于-4 ℃冰箱中避光保存。

混合农药标准储备液：取0.1 mL 100 μg/mL农药标准溶液，于10 mL的同一容量瓶中，用丙酮定容，配成质量浓度均为1.0 μg/mL的混合农药标准储备液，于-4 ℃冰箱中避光保存。

混合农药基质标准储备液：取0.1 mL 100 μg/mL农药标准溶液，于10 mL的同一容量瓶中，用大米空白基质溶液定容，配成质量浓度均为1.0 μg/mL的混合农药大米基质标准储备液，于-4 ℃冰箱中避光保存。

系列标准工作液（现用现配）：取混合农药标准储备液，用丙酮定容，配成质量浓度分别为25.0，40.0，50.0，75.0，100.0和200.0 μg/kg的系列标准工作液。

基质系列标准工作液（现用现配）：取混合农药基质标准储备液，用大米空白基质溶液定容，配成质量浓度分别为25.0，40.0，50.0，75.0，100.0和200.0 μg/kg的基质系列标准工作液。

1.3.2 样品处理

称取2 g（精确至0.000 1 g）粉末状大米样品，置于50 mL塑料离心管中。加入10 mL丙酮、0.5 g NaCl，涡旋1 min，超声提取5 min，以8 000 r/min离心5 min，取1.5 mL上清液于5 mL塑料离心管（装有100 mg PSA、80 mg C18及225 mg无水硫酸镁）中，涡旋0.5 min，以8 000 r/min离心5 min；上清液经0.22 μm有机滤膜过滤，供GC-MS/MS分析。

1.3.3 气相色谱-质谱条件

DB-5ms UI毛细管色谱柱（30 m×250 μm×0.25 μm）；进样口温度250 ℃；进样量1 μL；不分流进样；载气为高纯He（纯度≥99.999%），载气流速1.0 mL/min；碰撞气为高纯N2（纯度≥99.999%）；EI离子源，离子源温度300 ℃；电离能量70 eV；辅助加热器温度280 ℃；溶剂延迟9.0 min；升温程序：初始温度80 ℃（保持1 min），再以10 ℃/min升温到260 ℃（保持10 min）；多反应监测模式MRM。

2 结果与分析

2.1 质谱条件的优化

在m/z50~420的范围内，对0.4 μg/mL单一及混合农药标准溶液进行MS1全扫描，依据得到的色谱图及其质谱图，结合软件NIST标准库检索，确定各化合物的保留时间，选择质荷比较大且丰度较高的特征离子作为母离子。再采用产物离子扫描模式，在碰撞电压为10，15，20和30 eV条件下各进行一次碰撞，比较不同碰撞能量下得到的谱图，选取丰度较高且干扰较小的两个特征离子为子离子，其中丰度较高的为定量离子，另一为定性离子，建立MRM方法。利用仪器自带的“设计实验助手”软件在2~40 eV碰撞电压范围内，优化定性定量离子的碰撞能量，然后利用“分析实验助手”软件确定定性定量离子的最佳碰撞能量，对建立的MRM方法优化。优化的MRM方法测得农药的保留时间、定性定量离子及其碰撞能量见表1，混合标准溶液的谱图见图1。

表1 11种酰胺类除草剂的质谱参数

图1 11种酰胺类除草剂的总离子流（TIC）色谱图

2.2 提取溶剂的选择

农药残留分析中常用的提取溶剂有正己烷、乙腈、丙酮等。正己烷极性较弱，对极性较大农药的提取不利；乙腈是QuEChERS法普遍使用的提取溶剂，但乙腈提取后不能直接进样，否则会对毛细管色谱柱造成较大的损害，因此用乙腈提取时经常需要采取氮吹浓缩、旋转蒸发等方式置换溶剂后才能上机分析。由于大米基质相对简单，故选择丙酮为提取溶剂，不仅简化了实验流程，还避免了农药在浓缩、换相过程中的损失。

2.3 超声提取时间优化

考察了不同超声时间（5，10，15和20 min）对提取效果的影响。结果表明：提取效果受超声时间的影响不明显。为了提高试验效率，超声时间选择5 min。

2.4 净化剂种类与用量的选择

为避免大米中淀粉、蛋白质和脂肪等物质对分析造成干扰，选择净化剂PSA、C18对样品进行净化处理，同时采用单因素试验，通过分析11种酰胺类除草剂的回收率确定净化剂的最佳用量。为了防止样品中可能存在的水分对毛细管色谱柱固定相造成损伤，参考方法AOAC 2007.01[3]，在净化剂里加入225 mg无水MgSO4。

2.4.1 不同PSA用量对回收率的影响

无水MgSO4用量均为225 mg，C18用量均为80 mg时，分别向1.5 mL提取液中加入40，60，80，100和120 mg PSA，其回收率结果见图2。11种酰胺类除草剂的回收率均大于80%，随PSA用量增加，回收率先增大后减小，当PSA用量为100 mg时，回收率达到最大值。因此，PSA用量选择100 mg。

图2 不同PSA用量对回收率的影响

2.4.2 不同C18用量对回收率的影响

无水MgSO4用量均为225 mg，PSA用量均为100 mg时，分别向1.5 mL提取液中加入40，60，80，100和120 mg C18，其回收率结果见图3。11种酰胺类除草剂的回收率均大于80%，随C18用量增加，回收率先增大后减小，当C18用量为80 mg时，回收率达到最大值。因此，C18用量选择80 mg。

图3 不同C18用量对回收率的影响

通过试验优化，净化剂的用量为：每1.5 mL提取液中加入100 mg PSA、80 mg C18及225 mg无水MgSO4。

2.5 基质效应

为尽可能规避基质效应对定量分析结果的准确性造成不良影响，通过分析25.0~200.0 μg/kg浓度范围的基质系列标准工作液和丙酮溶剂系列标准工作液，建立相应的校准曲线。利用公式“[（基质匹配校准曲线斜率/溶剂校准曲线斜率）-1]×100%”[11]计算基质效应。结果显示：多数酰胺类除草剂基质效应明显，苯噻酰草胺基质效应最为明显，高达83.1%，结果见表2。为抵消基质效应的影响、提高分析的准确性，采用基质匹配校准曲线对样品进行定量分析。

2.6 线性范围、检出限与定量限

在优化的试验条件下，对大米基质系列标准工作液进行分析。结果显示：在25.0~200.0 μg/kg范围内，11种酰胺类除草剂线性关系良好，相关系数（r）为0.997 1~0.999 7。以信噪比S/N≥3为检出限（LOD）、信噪比S/N≥10为定量限（LOQ），11种酰胺类除草剂的LODs为0.15~5.0 μg/kg，LOQs为0.25~20.0 μg/kg，结果见表2。说明该方法适用于大米中酰胺类除草剂残留的分析。

2.7 回收率与精密度

在空白大米样品中，分别添加25.0，50.0和200.0 μg/kg的酰胺类除草剂农药，按该方法提取净化分析，每一添加量做6个平行，测定方法的加标回收率。结果显示：在3个不同添加量下，酰胺类除草剂的平均加标回收率分别为81.5%~112.7%，104.4%~112.8%和98.3%~105.9%，相对标准偏差（RSD）分别为1.1%~5.3%，0.5%~2.8%和0.2%~2.1%，结果见表2。该方法的准确度与精密度较好，可用于实际大米样品中酰胺类除草剂残留的准确定量。

2.8 实际样品测定

应用该方法对当地市售的20例大米样品进行分析。样品中检出戊草丹和丁草胺2种除草剂，其中：3批样品中检出戊草丹，含量分别为87.13，21.02和79.16 μg/kg；1批样品中检出丁草胺，含量为20.79 μg/kg，检出的丁草胺含量低于GB 2763—2019《食品安全国家标准 食品中农药最大残留量》[12]规定的大米中丁草胺最大残留限量为0.5 mg/kg的要求。

3 结论

试验应用丙酮提取，PSA、C18、无水MgSO4净化，GC-MS/MS检测，建立大米中11种酰胺类除草剂残留的分析方法。其检出限为0.15~5.0 μg/kg，定量限为0.25~20.0 μg/kg。方法的加标回收率和精密度均满足GB/T 27404—2008《实验室质量控制规范 食品理化检测》[13]的规定。与传统QuEChERS对比，该方法用丙酮作为提取溶剂，简化了试验流程，同时避免了农药在浓缩、换相过程中的损失，提高了工作效率。该方法具有简单、快速、成本低、准确度和灵敏度高等优点，可作为大米中酰胺类除草剂残留的检测方法。