GC-MS/MS结合QuEChERS法测定韭菜中多种农药残留

洪泽淳，陈思敏，郑悦珊，刘莹莹，李南，熊含鸿*

广东省食品检验所（广州 510435）

韭菜在中国是一种普遍食用的蔬菜，在蔬菜生产和供应中占有重要位置，其生长周期短，生产过程中病虫害较多，各种农药的使用不可避免[1]。韭菜中的农药多残留检测一直是农残分析领域关注的难点问题，因为韭菜中含大量有机硫化合物和辛辣物质，会在样品粉碎时释放大量烯丙基甲基二硫醚、二甲基二硫醚和二丙烯基三硫醚等挥发性成分[2-3]，这些化合物与有机磷农药性质相似，在气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）、气相色谱-火焰光度检测器（GCFPD）和气相色谱-质谱检测器（GC-MS）上会产生很强的响应[4]，加上韭菜提取液中色素含量较高，基质背景非常复杂，会严重干扰对韭菜中残留农药的定性、定量分析。

农药多残留的检测方法很多，有气相色谱（GC）法[5]、液相色谱（LC）法[6]、气相色谱-质谱（GC-MS）法[7]、液相色谱-质谱（LC-MS）法[8]，与其他方法相比，气相色谱-质谱联用（GC-MS/MS）法具有气相色谱的高分离效能，又具有质谱（二级质谱）可鉴定化合物结构的特点，选择性强、灵敏度高，能有效地降低基质干扰，为化合物的测定提供准确丰富的结构信息，特别适用于背景干扰严重、定性困难的样品分析，可同时快速测定样品中多种残留农药及其衍生物[9-12]。QuEChERS（quick，easy，cheap，effective，rugged，safe）是近年来发展起来的一种前处理技术，具有分析速度快、操作简单、回收率较高和价格低廉的优点，被广泛应用于农残检测[13-15]。通过改进的QuEChERS前处理方法结合GC-MS/MS技术分析韭菜中多种农药残留，充分发挥二者快速准确的特点，既简化样品的前处理，又有效避免基质干扰，能进行准确定性定量，适合大批量韭菜样品中多种农药残留的快速检测。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

GCMS-TQ8040三重四极杆型气相色谱质谱联用仪（日本岛津公司）；Reeko AutoEVA-60型氮吹仪（睿科仪器有限公司）；IKA T25数显型均质机（艾卡（广州）仪器设备有限公司）；Multi-Tube Vortexer多管漩涡混合仪（上海安谱实验科技股份有限公司）；Thermo ST8型离心机（赛默飞世尔科技公司）。

乙腈（色谱纯，德国Merck公司）；乙酸乙酯（色谱纯，美国霍尼韦尔公司）；丙酮（色谱纯）、无水硫酸镁（分析纯）、氯化钠（分析纯）（广州化学试剂厂）；石墨化炭黑（GCB）粉末、N-丙基乙二胺（PSA）粉末、C18粉末（日本岛津公司）；萃取盐包（主要成分为4 g硫酸镁、1 g氯化钠、1 g柠檬酸钠、0.5 g柠檬酸氢二钠，日本岛津公司）；试验用水为超纯水（德国Merck公司）。

韭菜样品（市售）。

1.2 标准溶液的配制

标准溶液：灭多威、敌敌畏、异丙威、治螟磷、甲拌磷、乐果、克百威、地虫硫磷、甲基毒死蜱、3-羟基克百威、甲霜灵、马拉硫磷、毒死蜱、水胺硫磷、甲基异柳磷、噻菌灵、α-硫丹、苯线磷、丙溴磷、β-硫丹、联苯菊酯、氯氟氰菊酯，质量浓度均为100 μg/mL，购于农业部环境保护科研监测所。

标准工作溶液：22种农药标准溶液用丙酮稀释配制成5.0 μg/mL的混合标准溶液，使用时以乙酸乙酯稀释至一定浓度进行气相色谱及质谱条件的优化，用空白样品基质稀释混合标准溶液，制备成0，5，10，20，50和100 μg/L的基质混合标准工作溶液。

内标溶液：准确称取3.5 mg环氧七氯于100 mL容量瓶中，用甲苯定容至刻度，得到5.0 μg/mL的内标溶液。

1.3 样品前处理

提取：样品经粉碎匀浆后，称取10 g（精确至0.01 g）于50 mL塑料离心管中，加入10 mL乙腈、萃取盐包（4 g硫酸镁、1 g氯化钠、1 g柠檬酸钠、0.5 g柠檬酸氢二钠）和1颗陶瓷均质子，盖上离心管盖，漩涡混合振荡3 min后按8 000 r/min离心5 min，上层乙腈层待净化。

净化：吸取6 mL乙腈层溶液加到内含885 mg无水硫酸镁、150 mg PSA及15 mg GCB的15 mL塑料离心管中。漩涡混合振荡3 min后按8 000 r/min离心5 min，准确吸取2 mL上清液，于40 ℃水浴氮吹至近干，加入20 μL内标溶液，用乙酸乙酯定容至1 mL，过0.22 μm滤膜后，上机测定。

1.4 仪器条件

1.4.1 色谱条件

VF-1701色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度250 ℃；载气，He；线速度47.2 cm/s；总流量30.0 mL/min；色谱柱流量1.69 mL/min；色谱柱温度50 ℃；温度程序：50 ℃（保持1 min），25 ℃/min升至125 ℃（保持0 min），以10 ℃/min升至300 ℃（保持1 min）；进样模式，不分流；进样量1.0 μL。

1.4.2 质谱条件

离子源采用EI源，70 eV；离子源温度200 ℃；接口温度250 ℃；溶剂延迟1.5 min；CID气，氩气；检测器电压（相对于调谐结果）0.60 kV；数据采集模式采用多反应监测（MRM）。

2 结果与讨论

2.1 质谱条件的优化

选择常用的22种农药（有机磷、有机氯、菊酯类、氨基甲酸酯类等）进行方法学的研究考察。在全扫描模式下进行扫描，获得各化合物的保留时间和特征母离子，再进行子离子扫描，选择丰度较高、质荷比较大、特征性强的离子作为子离子，同时优化各化合物的碰撞能量。按照各化合物的出峰时间窗口特点及需要监测离子的出峰顺序，分时段分别监测，同时控制每个时间段内监测的离子数目和驻留时间，确保目标化合物在设定的扫描时间窗口出峰，且具有足够的数据采集点。22种农药的保留时间、定量定性的离子对以及碰撞电压参数如表1所示。

表1 22种农药的保留时间和质谱参数

?

2.2 提取溶剂的选择

由于农药品种多，结构差异大且极性范围广，选择萃取溶剂时应综合考虑提取溶剂的性质需与目标化合物相符，且目标化合物在其中有良好的可溶性和稳定性。在农药多残留分析中，常用的提取溶剂有丙酮、乙腈和乙酸乙酯。丙酮的水溶性强，作为提取溶剂时，分层效果不明显，难以实现有机溶剂与水完全分离，盐析效果不如乙腈。乙腈的通用性较强，对多数农药均具有较高的提取效率，且乙腈极性较大，对基质中的一些非极性的杂质如油脂、蜡质和叶绿素等提取较少，在去除杂质方面效果较好。乙酸乙酯对农药的提取效率高，但容易将一些非极性亲脂性的杂质提取出来，与乙腈相比杂质较多，干扰较大[16-18]。综合考虑，选择乙腈作为提取溶剂。

2.3 净化条件的优化

农药残留检测中常用的净化剂有PSA、GCB和C18。PSA材料的有效成分为其表面键合的氨基，它对于样品中的金属离子、糖类、脂肪酸和亲脂性色素等极性物质具有良好的净化作用，但对色素的净化能力不理想。对于色素含量大的韭菜样品，如果不能在净化过程中去除干净，将会造成严重的基质干扰。GCB净化色素的能力较好，但由于其表面的六元环结构会吸附一些平面及对称结构的农药，导致这些组分的回收率差，因此需要根据样品色素含量对GCB的用量进行优化，使其既能起到净化作用，又不降低农药的回收率。C18具有强疏水性，对于样品中的色素和脂类等非极性杂质有吸附作用。净化步骤中使用无水硫酸镁除掉有机提取液中多余水分，从而保护仪器[1,19-20]。通过查阅相关文献资料，试验选择韭菜阴性样品进行加标回收率比较，加标量为50 μg/kg，分别考察4组净化剂（配比见表2）对22种目标农药回收率的影响，结果见图1。

表2 净化条件

从图1可以看出，在4种净化条件下，22种农药的平均回收率（即b值）均大于81%。根据试验观察，C18和GCB可显著降低韭菜乙腈提取液颜色深度，较澄清透明，平均回收率均高于未添加的第1组。在4种净化条件下，回收率60%~120%的农药个数占总数（即a值）的50%~100%，其中，第4组最高，为100%，且其平均回收率为94.2%，明显优于另外3种方法，整体萃取效率高，因此，从节约成本、提高净化效果综合考虑，采用第4组作为最佳净化条件。

图1 4种不同净化条件的对比

2.4 基质效应的考察

气相色谱-质谱的基质效应主要来自气相色谱，以基质增强效应为主，通常采用加入同位素内标、配制基质匹配标准曲线的方法减小其对定性定量分析的影响[16,21]。但因同位素内标价格昂贵、同位素标记物种类有限、方法涉及农药品种较多，所以试验采用比对溶剂配标准溶液和基质匹配标准溶液的信号差异的方法来考察基质效应。对每种目标化合物，用50 μg/L的基质匹配标准溶液与相同浓度溶剂配制标准溶液的峰面积比例差异考察基质效应，结果见表3。

表3 22种农药在基质提取液中的基质效应

由表3可知，基质效应对22种农药的响应信号既有抑制作用也有增强作用，其中17种农药有基质增强效应，只有灭多威、敌敌畏、3-羟基克百威、α-硫丹和β-硫丹5种农药表现出基质抑制作用。因此，采用基质匹配标准溶液作校准曲线来消除基质效应。

2.5 方法学验证

2.5.1 线性范围及检出限

采用韭菜空白基质提取液作为标准溶液的稀释液，绘制22种农药的基质基质混合标准工作曲线，在已优化好的仪器条件下进行测定，在MRM模式下采集的22种农药标准溶液总离子流图见图2。以目标化合物浓度（X）为横坐标，定量离子峰面积（Y）为纵坐标建立标准曲线，以10倍信噪比（S/N）计算定量限（LOQ），如表4所示。结果表明，22种农药在5~100 μg/L范围内均呈现良好线性关系，相关系数（R2）在0.995 73~0.999 91之间。根据GB 2763—2019[22]的规定，韭菜中各种农药残留的限量均不低于10 μg/kg，22种农药的定量限均在10 μg/kg范围内，满足相关食品安全国家标准中对韭菜中农药残留限量及分析方法的要求。

图2 22种农药混合标准溶液在MRM模式下总离子流色谱图

表4 22种农药的线性方程、相关系数和定量限

2.5.2 加标样品的回收率和精密度

在韭菜阴性样品中，添加0.01，0.04和0.07 mg/kg这3个水平的混合标准溶液，同时制备平行样品，按照1.3进行样品前处理和测定后进行加标回收率和精密度计算，结果见表5。22种农药在3个加标水平下的平均回收率为61.3%~115.8%，相对标准偏差（SRSD）为1.5%~9.4%，说明试验方法准确可靠。

表5 样品中3个水平加标下22种农药的回收率（n=3）和精密度（n=7）

2.5.3 实际样品的测定

应用试验所建立的方法对市售的60份韭菜样品进行检测，共检出农药残留7种，其中，8份样品检出氯氟氰菊酯，质量分数范围为0.020~1.20 mg/kg；5份样品检出毒死蜱，质量分数范围为0.024~0.21 mg/kg；2份样品检出敌敌畏，质量分数分别为0.014和0.030 mg/kg；2份样品检出克百威，质量分数分别为0.012和0.013 mg/kg；1份样品检出水胺硫磷，质量分数为0.28 mg/kg；1份样品检出乐果，质量分数为0.036 mg/kg；1份样品检出灭多威，质量分数为0.013 mg/kg。其余样品均未检出上述22种农药残留。

3 结论

试验建立气相色谱三重四极杆串联质谱法（GCMS/MS）同时测定韭菜中22种农药残留的方法。韭菜匀浆经乙腈提取，以QuEChERS法为前处理技术，优化MgSO4、PSA、GCB用量，在质谱MRM模式下检测，基质内标法定量。结果表明，22种农药在5~100 μg/L的范围内线性关系良好，相关系数为0.995 73~0.999 91，加标回收率在61.3%~115.8%之间，相对标准偏差小于10%，定量限为0.003~0.01 mg/kg。该方法具有前处理溶剂用量少、操作简单、重复性好、效率高等特点，易于批量操作，且GC-MS/MS在定性定量方面具有优势，能够有效地避免杂质的干扰，同时筛查多种农药残留，降低分析成本。通过韭菜阴性样品加标，方法获得较高回收率，满足日常的农药残留痕量分析工作，且成功用于实际样品分析，表明试验方法准确可靠，适用于韭菜中多种农药的同时快速测定。