气相色谱-串联三重四极杆质谱法测定甘蔗中苯酰胺类农药残留

曾秋霞，黄敏兴*，郑冰仪，高裕锋，程巧云，杨李胜，刘志鹏

(1广东省科学院生物与医学工程研究所，广东 广州 510316；2中国轻工业甘蔗制糖工程技术研究中心，广东 广州 510316)

0 引言

甘蔗作为全球主要的糖料作物，是食糖生产的重要原料[1]。甘蔗的生长过程中容易受到病虫草害的影响[2]，从而降低甘蔗的产量和质量，直接影响食糖生产的经济效益[3]。为了提高甘蔗的产量和质量，使用除草剂、杀菌剂等农药成为防治病虫草害的重要手段，其中苯酰胺类农药是普遍施用的农药之一。苯酰胺类农药是具有酰胺结构的芳香类化合物，用途较广，特别是苯酰胺类除草剂和杀菌剂，因其具有选择性好、高效低毒且价格低廉等优点，在国内外获得广泛应用[4]。虽然施用苯酰胺类农药对甘蔗的种植增收起到了非常重要的作用，但是错用、滥用农药所引发的农药残留超标问题会严重影响甘蔗及其制品的质量安全，残留在甘蔗中的农药通过食物链富集和传递进入人体，对人类健康造成潜在威胁[5-6]。因此，建立甘蔗中苯酰胺类农药残留的检测方法，对加强甘蔗中苯酰胺类农药残留的监测具有重要意义。

目前关于酰胺类除草剂和杀菌剂的检测方法较多，有气相色谱法[7]、气相色谱质谱法[8]、液相色谱质谱法[9]等，但是同时测定多种苯酰胺类农药残留的方法较少，杨晓凤等[10]应用凝胶渗透色谱净化-气相色谱-串联质谱法测定大豆中23种酰胺类除草剂残留量，而利用气相色谱-串联三重四极杆质谱法测定甘蔗中苯酰胺类农药残留则鲜见报道。气相色谱-串联三重四极杆质谱法选择性高，定性定量准确，能有效降低背景噪音和基质干扰，被广泛应用于复杂样品的农药残留检测[11]。甘蔗中富含蔗糖、果糖、色素等，基质复杂，基体干扰大，利用QuEChERS技术能有效去除杂质干扰，且前处理过程简单，成本低廉。

鉴于此，本文应用QuEChERS法结合气相色谱-串联三重四极杆质谱技术同时测定甘蔗中22种苯酰胺类农药残留，为甘蔗中苯酰胺类农药残留的检测提供技术支撑，也为甘蔗中苯酰胺类农药残留的监测提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 仪器和试剂

Agilent 7890B/7000D型气相色谱三重四极杆串联质谱仪（配备EI源）（美国Agilent公司）；Sorvall ST4 Plus型离心机（赛默飞世尔科技公司）；AutoEva-20plus E054型自动氮吹仪（睿科集团股份有限公司）；Multi Reax型涡旋振荡器（德国Heidolph公司）；S22H型超声波清洗机（昆山市超声仪器有限公司）；JE3002GE/02型电子天平（梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司）。

22种苯酰胺类农药标准溶液（1000 mg/L，农业部环境保护科研监测所）；乙腈、丙酮、乙酸乙酯（色谱纯，Sigma-Aldrich公司）；氯化钠、无水MgSO4（分析纯，广州化学试剂厂）；N-丙基乙二胺(PSA)、C18、石墨化碳黑(GCB，天津博纳艾杰尔科技公司)；0.22 μm有机相滤膜（彼西络科技(广州)有限公司）

1.2 标准溶液配制

分别准确吸取22种苯酰胺类标准溶液1000 mg/L各0.1 mL，用丙酮稀释并定容10 mL，配制成质量浓度为10 mg/L的混合标准储备液，于4℃条件下保存。取上述混合储备液逐级稀释，用乙酸乙酯定容，分别配制成5、10、50、100、500 μg/L的混合标准系列工作液。

1.3 样品前处理

准确称取粉碎均匀的甘蔗样品10.00 g于50 mL离心管中，加入20 mL乙腈，涡旋5 min，充分提取后，加入5 g氯化钠，再涡旋2 min，以4500 r/min离心5 min，移取8 mL上层有机相于净化管中（含有30 mg无水MgSO4与不同比例的PSA、C18、GCB），涡旋混匀2 min，以4500 r/min离心5 min，用移液枪准确移取4 mL上清液于10 mL刻度管中，氮吹至近干，用2 mL乙酸乙酯复溶，涡旋超声5 min，过有机滤膜，上机测试。

1.4 色谱和质谱条件

色谱条件：色谱柱：Agilent HP-5MS Ultra Inert(30 m×250 μm×0.25 μm)；升温程序：起始温度40℃，保持1 min，以40℃/min升温至120℃，然后以5℃/min升温至240℃，再以12℃/min升温至300℃保持3 min；进样口温度280℃；辅助加热器温度：280℃；载气：高纯度氦气；载气流速：1.2 mL/min；不分流进样，进样量1 μL。

质谱条件：离子源:电子轰击电离源(EI)；电子能量70 eV，离子源温度280℃；四极杆温度：150℃；淬灭气：氦气；碰撞气：氮气；溶剂延迟3 min；选择动态多反应监测(dMRM)扫描模式。22种苯酰胺类农药质谱参数见表1。

表1 22种苯酰胺类农药质谱参数

2 结果与讨论

2.1 色谱和质谱条件的优化

根据苯酰胺类农药属于弱极性化合物的特性，选择HP-5MS毛细管色谱柱，通过优化色谱柱程序升温条件，实现22种苯酰胺农药的有效分离。在全扫描模式下定性确定22种苯酰胺类农药的保留时间和特征离子，选择丰度高、质量数大的特征离子作为母离子；再用产物离子扫描模式获得子离子；最后在动态多反应监测模式(dMRM)下进行碰撞能量的优化，获得最佳碰撞能量。质谱具体参数见表1，22种苯酰胺类农药混合标准溶液的色谱图见图1。

图1 22种苯酰胺农药混合标准溶液(500 μg/L)TIC总离子流图

2.2 提取溶剂的选择

甘蔗样品中含有大量的粗纤维，进行粉碎均质后能增大甘蔗样品与有机溶剂的接触面积，从而提高甘蔗中的农药提取率，直接用乙腈进行提取是检测甘蔗农药残留常用的方法，乙腈极性相对适中，对各种农药组分均有较好的溶解度，同时其他共萃物相对较少，适合多种农药残留的提取。

2.3 净化方法的优化

甘蔗中含丰富的糖分、有机酸、色素等物质，基质复杂，容易对目标物造成干扰，降低仪器分析的灵敏度和准确度，因此考虑采用QuEChERS法对甘蔗提取液进行净化，其中PSA、C18、GCB是常用的净化剂填料。PSA能去除有机酸、色素和糖类等杂质，C18能去除基质中的非极性物质和色素，GCB有较强的吸附能力，能去除疏水性化合物。加入无水MgSO4的目的是除去提取液中的水分，防止对色谱柱造成损害。本文选择PSA用量为100、200、300 mg，C18用量为20、50、100 mg，GCB用量为10、30、50 mg进行3因素3水平的正交实验，通过调整3种填料的用量以找到最优的净化条件，结果如表2所示。结果表明，当样品加标水平为50 μg/L，PSA用量为200 mg，C18为100 mg，GCB为10 mg时有21种苯酰胺类农药能达到回收率范围在80%～110%之间的要求，其中呋菌胺因其分子结构的特殊性，部分被GCB吸附，导致回收率偏低，为76.5%，但仍能满足农药残留检测要求。因此，当PSA用量为200 mg，C18为100 mg，GCB为10 mg为最优组合。

表2 净化剂填料的正交实验设计及结果

2.4 基质效应

基质效应是指样品中的非待测组分可能对待测组分的产生干扰，影响分析结果的准确性[12]。李敏等[13]通过样品基质中添加相同含量分析物得到的响应值与纯溶剂中的分析响应值比值确定基质效应的大小，若目标物基质效应在100%～120%之间则基质效应弱，120%～150%则基质效应中等，＞150%则为基质增强效应。通过实验发现，22种苯酰胺类农药在甘蔗中的基质效应均＞150%，表现为强基质效应，基质效应不可忽略，因此选择用甘蔗空白样品基质配制标准曲线进行定量，以减小基质效应的影响。具体苯酰胺农药的基质效应见表3。

表3 22种苯酰胺农药的基质效应

2.5 线性关系、检出限与定量限

用阴性基质甘蔗样品基质溶液配制标准工作曲线，以标准物质的浓度为横坐标，各组分的峰面积为纵坐标，求得线性方程和相关系数r2。具体结果见表4。结果表明，22种苯酰胺类农药标准曲线5～500 μg/L的相关系数r2在0.9993～0.9999之间，线性良好。用信噪比S/N=3计算检出限，信噪比S/N=10计算定量限，则22种苯酰胺农药的检出限范围在0.1～3.8 μg/kg之间，定量限范围在0.4～12.5 μg/kg之间。

表4 22种苯酰胺农药检测的线性方程、相关系数、检出限和定量限

2.6 回收率和精密度

选取阴性基质甘蔗样品添加水平分别为10、50、500 μg/kg进行回收率试验，每个加标水平平行测定6次，重复测定3天。22种苯酰胺农药的平均回收率和相对标准偏差结果见表5。由表5可知，平均加标回收率范围在71.7%～104.0%之间，日内精密度相对标准偏差(RSD)(n=6)在0%～6.7%之间，日间精密度相对标准偏差(RSD)(n=3)在4.7%～9.0%之间，满足甘蔗中22种苯酰胺类农药残留的检测要求。

表5 甘蔗中22种苯酰胺农药的平均回收率和相对标准偏差

2.7 实际样品测定

根据本试验方法，分别对20个不同批次的甘蔗样品进行22种苯酰胺类农药测定，经测定，在20个批次甘蔗样品中，有2个批次的甘蔗样品检出苯霜灵，含量分别为5.9、9.3 μg/kg，有1个批次的甘蔗样品检出氟噻草胺，含量为8.7 μg/kg。其余17个批次甘蔗样品均未检出。

3 结论

应用QuEChERS前处理技术结合气相色谱-串联三重四极杆质谱法(GC-MS/MS)，建立了检测甘蔗样品22种苯酰胺类农药残留的分析方法。22种苯酰胺类农药在5～500 μg/L范围内线性良好(r2＞0.999)，检出限在0.1～3.8 μg/kg之间，定量限在0.4～12.5 μg/kg之间。在样品中添加22种苯酰胺类农药标准溶液，分别进行3水平(10、50、500 μg/kg)添加回收实验，加标回收率范围在71.7%～104.0%之间，日内精密度相对标准偏差(RSD)(n=6)在0%～6.7%之间，日间精密度相对标准偏差(RSD)(n=3)在4.7%～9.0%之间。该方法简单高效，准确度和精密度高，适用于大批量甘蔗样品中22种苯酰胺类农药残留的检测。