气相色谱-四极杆飞行时间质谱-内标法测定果蔬中79种农药残留

江改青，黄孟丽，李雪银，邢梦珂，张博文，孙小杰

（南京市食品药品监督检验院，江苏南京 211100）

农药作为重要的农业生产资料，在病虫害防控、保证农业可持续发展方面发挥着至关重要的作用。但因其不合理使用，导致农产品中农药残留超标，也带来了环境污染、生态破坏、食品安全等众多问题，影响人体健康[1-3]。随着生活水平的不断提高，水果蔬菜需求量的日益增长，果蔬中的农药残留问题越来越受到关注[3]。近年来，多品种农药的混合使用和滥用致使农产品中多农药残留现象比较突出[4]。因此，如何解决农药残留问题、探究农产品中多农药残留检测技术已成为当务之急。

目前，农药残留的检测方法主要有气相色谱法、气相色谱-质谱联用法、气相色谱-四极杆飞行时间质谱法（Gas Chromatography-Quadrupole-Time-Of-Flight Mass Spectrometry，GC-Q-TOF/MS）、 液 相色谱法、液相色谱-质谱联用法、液相色谱-飞行时间质谱法和酶抑制法等[5-8]。当前，GC-Q-TOF/MS作为典型的高分辨技术，因其具有质量精确度更高、通量更大、全质量数采集和数据库匹配检索等优势，定性确证能力更强，在多农药残留检测领域的应用越来越广[8-11]。采集方式是全扫描，可提供精确质量数，质谱裂解信息丰富，具有优异的定性能力。目前，该方法已被应用于食品成分分析[12]、生物代谢[13]、环境监测[14]等领域。

对于农药残留检测，常用的样品前处理方法有液液萃取法[15]、固相萃取法[16-17]、凝胶渗透色谱法[18]和QuEChERS法[19]等。其中QuEChERS方法是一种简单、快速的农药残留预处理技术，其原理是利用吸附剂填料与基质中的杂质相互作用，吸附杂质，从而达到除杂净化的目的，相对于其他前处理方法，具有快速、方便、便宜、高效和耐用等优点。本研究通过建立多农残个人化合物数据库与谱库（Personal Compound Database and Spectrum Library，PCDL），结合GB 23220.113—2018中的QuEChERS前处理方法，采用GC-Q-TOF/MS全扫描对372批水果蔬菜样品进行多农残高通量筛查，并对检出项目进行定量分析，从而为水果蔬菜中多农药残留的检测提供方法参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试剂：乙酸乙酯，乙腈（色谱纯，美国AOE公司），QuEChERS材料包（美国安捷伦公司）。

429 种农药残留混标（质量浓度均为 10 μg·mL-1，购自First Standard公司），置于-18 ℃保存；79种农药标准品（质量浓度均为1 000 μg·mL-1，购自First Standard公司）。用乙酸乙酯将各农药配制成浓度为100 μg·mL-1的标准储备液，置于-18 ℃保存；内标环氧七氯 B（质量浓度均为 100 μg·mL-1，购自 First Standard公司），用乙酸乙酯环氧七氯B配制成浓度为5 μg·mL-1的标准储备液，置于-18 ℃保存。

1.2 仪器与设备

仪器：气相色谱-四极杆飞行时间质谱仪7890B-7250（GC-Q-TOF/MS，美国Agilent公司）；氮吹仪（Organomation公司）；离心机（安徽中科中佳科学仪器有限公司）；电子天平（德国赛多利斯公司）；涡旋混合器（美国Thermo公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 QuEChERS前处理

准确称取10.0 g均质试样于50 mL塑料离心管中，加入10.0 mL乙腈，振荡3 min，4.0 g无水硫酸镁，1.0 g氯化钠，1.0 g柠檬酸钠，0.5 g柠檬酸氢二钠及1颗陶瓷均质子，盖上离心管盖，剧烈振荡1 min后4 200 r·min-1离心5 min。吸取6.0 mL上清液加到内含900.0 mg硫酸镁及150 mg N-丙基乙二胺（PSA）的15.0 mL塑料离心管中；对于颜色较深的试样，15 mL塑料离心管中加入900.0 mg硫酸镁、150.0 mg PSA及15.0 mg石墨化碳黑（GCB），涡旋混匀1 min。4 200 r·min-1离心5 min，准确吸取2.0 mL上清液于10.0 mL试管中，40 ℃水浴中氮气吹至近干。加入20.0 μL的内标溶液，加入1.0 mL乙酸乙酯复溶，过微孔滤膜，用于GC-Q-TOF/MS测定。

1.3.2 混合标准溶液制备

样品前处理实验时将79种农药残留混标稀释成0 μg·mL-1、0.01 μg·mL-1、0.05 μg·mL-1、0.10 μg·mL-1、0.20 μg·mL-1、0.50 μg·mL-1、1.00 μg·mL-1和 2.00 μg·mL-1的标准工作溶液系列浓度。

1.3.3 仪器条件

（1）色谱条件。色谱柱选用HP-5MS UI毛细管柱（15 m×0.25 mm×0.25 µm）；进样口温度：280 ℃；升温程序：60 ℃保持1 min，以40 ℃·min-1升温至120 ℃，以5 ℃·min-1升温至310 ℃；载气：氦气，流速1 mL·min-1；不分流进样；进样量：1.0 µL。

（2）质谱条件。气相色谱与质谱接口温度：280 ℃；离子源稳定：230 ℃；电子轰击源（EI）：70 eV；数据采集方式：TOF SCAN全扫描；质量扫描范围：m/z50～600；溶剂延迟：3.75 min。

1.3.4 数据采集和数据分析

数据采集通过Agilent MassHunter Workstation软件完成，数据分析通过Qualitative Anglysis 10.1和MassHunter PCDL Manager（B.08.00）建立化合物数据库和谱图库、Unknowns Analysis进行定性分析、Quantitative Anglysis进行定量分析。采用建立好的PCDL库对GC-Q-TOF/MS采集的数据进行检索匹配定性分析，特征离子的检索匹配参数：保留时间最大偏差0.25 min，精确质量最大偏差50×10-6（50 ppm），化合物检出判定条件为至少2个特征离子检出，综合得分＞60分。

2 结果与分析

2.1 样品前处理的优化

以芹菜基质中加入0.075 mg·kg-1目标化合物的回收率为指标，分别考察了甲醇、乙腈和含0.1%（v/v）甲酸的乙腈溶液对79种化合物提取效率的影响。结果表明，采用甲醇提取时，共提物的色素较多，回收率为52.1%～78.2%；用含0.1%（v/v）甲酸的乙腈提取时，目标化合物的回收率为0%～105.2%；用乙腈提取时，79种化合物的回收率为60.9%～109.0%，提取效果最佳。因此，本实验选择含乙腈溶液作为提取溶剂。

2.2 数据库的建立

采用GC-Q-TOF/MS对429种农药残留进行分析，得到特征离子精确质量数、保留时间等信息，将化合物的名称、分子式、CAS号、保留时间和特征离子精确质量数等信息，导入MassHunter PCDL Manager软件，建立PCDL库。将建成的PCDL库对372批水果蔬菜样品进行定性分析，特征离子的检索匹配参数为保留时间最大偏差0.25 min，精确质量最大偏差50×10-6（50 ppm），化合物检出判定条件为至少2个特征离子检出，综合得分＞60分，共筛查出79种农药残留。建立基质标准工作溶液对79种农药残留进行定量分析，79种农药残留的化合物的名称、保留时间、定量离子和定性离子精确质量数见表1。

表1 79种农药残留化合物保留时间、碎片质谱参数及定量限

（续表1）

（续表1）

2.3 样品基质效应的考察

采用气相色谱-质谱法时，基质效应主要由与分析物共流出的组分所致，可表现为基质增强和基质抑制效应。本实验考察了11种典型基质（芹菜、菠菜、茄子、青菜、韭菜、豇豆、苹果、梨、桃、橙子和葡萄）的基质效应，比较目标物在纯试剂和基质液中的峰面积，得到基质响应相对强度（ME）=（基质标准样品的峰面积/试剂标准样品的峰面积）×100%。ME＞120%，表现为基质增强效应；80%＜ME＜120%，基质效应不明显；ME＜70%，表现为基质抑制效应[20]。11种基质中，79种农药中29.27%的农药ME＞120%，表现为基质增强效应。14.63%的农药80%＜ME＜120%，表现为基质效应不明显，其余表现为基质抑制效应，为了定量准确，本实验采用空白基质匹配溶液对样品进行定量检测。

2.4 方法的线性范围、相关系数、定量限、回收率及精密度

配制空白基质标准溶液，以目标物峰面积与内标物峰面积比为纵坐标，目标物浓度与内标物浓度为横坐标，绘制标准曲线，各目标化合物在0～2.0 μg·mL-1线性关系良好，相关系数R均大于0.99。在基质空白样品中添加标准溶液，以S/N≥10确定方法的定量限。结果表明，在多个基质中，79种化合物定量限在0.01～0.05 mg·kg-1，具体见表1。

考察方法的准确性，在芹菜空白基质中做0.025 mg·kg-1、0.075 mg·kg-1、0.250 mg·kg-13 个 水平的加标回收率试验，在上述仪器条件下测定，每个添加水平做6个平行试验，79种化合物在3个添加水平下的平均回收率分别为62.93%～114.07%、73.11%～117.63%、72.39%～113.94%，相对标准偏差（RSD）为1.2%～16.0%（n=6），说明方法整体精确度和精密度良好。

3 结论

本研究首先利用GC-Q-TOF/MS结合MassHunter、PCDL软件建立429种农药的谱库。为进一步验证该方法的准确性，在空白芹菜基质中添加0.025 mg·kg-1、0.075 mg·kg-1、0.250 mg·kg-13 个浓度水平下，方法的平均回收率62.93%～117.63%，相对标准偏差1.2%～16.0%，满足方法学要求。随后采用该方法，针对372批水果蔬菜样品，经QuEChERS前处理方法进行萃取净化后，结合GC-Q-TOF/MS进行分析和PCDL谱库全离子筛查模式检索，以保留时间、特征离子精确质量数等作为定性依据进行定性筛查，共筛查出79种农药残留。对于筛查出的79种农药残留，利用空白基质建立各农药残留的基质标曲，并进行定量分析，79种农药残留在0～2.00 μg·mL-1线性范围内，相关系数R＞0.99，定量限为0.01～0.05 mg·kg-1。