改良QuEChERS-GC-TQT/MS法测定大米中16种有机磷农药残留

朱洁灵，周瑞铮，张树权，莫淑梅，沈昌莹

东莞市食品药品检验所（东莞 523808）

大米是日常饮食的主食之一，含有蛋白质，脂肪，维生素B1、维生素A、维生素E及多种矿物质，为人体健康发育提供营养与能量保障。大米是稻谷经砻谷、碾米等工序后制成的成品。水稻种植过程中由于受环境温湿度的影响，杂草与病虫害较多，而农户为保证水稻产量，常选择施用农药以除去杂草和减轻病虫害，但农药的不合理使用会导致农作物被污染，进而污染环境，影响大米的食用安全[1]。随着农药的广泛使用、超量使用甚至滥用引发的食品安全、环境污染等诸多问题，引起社会公众的高度关注和政府的高度重视[2]。有机磷农药因其高效、广谱、半衰期短而被广泛应用于农业生产[3]。

农药残留的测定方法主要有气相色谱法[4-6]、液相色谱法[7-8]、气相色谱串联质谱法[9-12]和液相色谱串联质谱法[13]。相较于气相法、液相法依赖保留时间定性，气质法和液质法通过保留时间与离子丰度比相结合对目标化合物定性更为准确。常用的提取方式有超声提取[14]、振荡提取[15]和加压流体萃取[16-17]，前处理净化方式主要有固相小柱净化[18]、凝胶渗透色谱[19]和QuECHERS法[20]。试验通过加压流体萃取与QcECHERS法相结合，不仅简化试验过程，还提高提取效率，建立大米中有机磷农药气相色谱串联质谱（GCMS）的测定方法，为开展大米中有机磷农药残留日常检测工作提供依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂耗材

MS1003TS天平（可精确至0.001 g，美国梅特勒）；HPFE-06S高通量加压流体萃取仪[睿科集团（厦门）股份有限公司]；RV 10 Auto旋转蒸发仪（德国IKA集团）；Evatros TCS氮吹仪（GOOHUNG）；TRACE1300气相色谱仪（配有氢火焰离子化检测器和火焰分光光度检测器，赛默飞世尔科技有限公司）；TSQ8000三重四极杆串联气质联用[配有离子源（EI）及Chromelon7数据处理系统，赛默飞世尔科技有限公司]。

QuEChERS净化管（400 mg PSA，400 mg C18，1 200 mg无水MgSO4，50/p，岛津公司）；丙酮（色谱纯，广州化学试剂厂）；乙腈（色谱纯，德国默克公司）；二氯甲烷（色谱纯，天津科密欧公司）；乙酸乙酯（色谱纯，德国默克公司）；无水硫酸钠（优级纯，天津科密欧公司）；石英砂（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；硅藻土（上海阿拉丁）；试验用水均为超纯水（18.2 MΩ·cm）。

1.2 标准品

标准品：吡唑硫磷（1 000.5 μg/mL）、甲基内吸磷（1 001.7 μg/mL）、硫线磷（100.5 μg/mL）、丁基嘧啶磷（1 000 μg/mL）、敌 磷（100.0 μg/mL）、甲基对氧磷（100.0 μg/mL）、安硫磷（100.0 μg/mL）、氧异柳磷（1 000.5 μg/mL）、甲伴磷砜（100.2 μg/mL）、稻丰散（100.0 μg/mL）、碘硫磷（100.1 μg/mL）、 唑磷（999.1 μg/mL）、硫环磷（100.4 μg/mL）、倍硫磷亚砜（1 003.3 μg/mL）、敌瘟磷（100.4 μg/mL）、苯线磷砜（1 001.8 μg/mL），均购自北京曼哈格生物科技。

1.3 标准溶液的制备

分别准确移取吡唑硫磷、甲基内吸磷、丁基嘧啶磷、氧异柳磷、 唑磷、倍硫磷亚砜、苯线磷砜各0.1 mL，硫线磷、敌 磷、甲基对氧磷、安硫磷、甲拌磷砜、稻丰散、碘硫磷、硫环磷、敌瘟磷，各1 mL，用丙酮定容于同一10 mL容量瓶中，配制成10 μg/mL的混合标准溶液。用阴性基质液分别稀释成质量浓度为0.01，0.02，0.05，0.10，0.20，0.50和1.00 μg/mL标准工作溶液。所有标准溶液均于4 ℃避光保存。

1.4 样品溶液的制备

1.4.1 加速溶剂萃取

称取4 g（精确至0.001 g）试样于烧杯中，加入1 g硅藻土，搅拌混匀后，倒入34 mL萃取釜中，提取溶剂为丙酮-二氯甲烷（体积比1∶1），在10 MPa压力和80 ℃炉温条件下，加热5 min，静态萃取5 min，循环1次。用60%储罐容量的溶剂冲洗萃取池，并用氮气吹扫120 s。萃取液经无水硫酸钠柱脱水后，于旋转蒸发仪中40 ℃蒸发近干。加入丙酮并定容至10 mL，待净化。

1.4.2 QuEChERS净化

准确吸取8 mL上述溶液于含有400 mg PSA、400 mg C18、1 200 mg无水MgSO4的净化管中，涡旋0.5 min，按8 000 r/min离心5 min，准确吸取5 mL上清液加入到10 mL刻度离心管中，于40 ℃氮吹近干，准确加入1.00 mL丙酮，涡旋0.5 min，用微孔滤膜过滤，待测。

1.4.3 空白基质溶液的制备

称取4.00 g阴性样品，按上述步骤操作，用于配制基质混合标准溶液。

1.5 仪器工作条件

1.5.1 高通量流体萃取仪参数

表1 高通量流体萃取仪参数

1.5.2 色谱条件

色谱柱DB-5MS毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；进样口温度280 ℃；进样方式为不分流进样；载气为氦气（纯度99.999 9%）；恒定流速模式，柱流速1.2 mL/min；进样体积1 μL。程序升温：初始柱温40 ℃，保持1 min，以40 ℃/min升至120 ℃，以5 ℃/min升至240 ℃，以12 ℃/min升至300 ℃保持6 min，总分析时间38 min。

1.5.3 质谱条件

离子源为EI源，离子源温度280 ℃，溶剂延迟时间3 min，传输线温度280 ℃，四极杆温度150 ℃，扫描方式为多反应监测模式（MRM），具体检测离子对条件如表2所示。

表2 质谱参数

2 结果与讨论

2.1 试验条件优化

2.1.1 提取溶剂的选择

在大米样品中加入50 μg/kg的有机磷混合标准溶液，比较丙酮、乙腈、丙酮-二氯甲烷（体积比1∶1）这3种溶剂对16种有机磷农药提取效率的影响。如图1所示，丙酮的提取效率一般，16种有机磷农药加标回收率在75.4%～86.1%之间，原因是单一溶剂对于复杂样品提取不完全，损耗大。乙腈在高温加压下提取效率较差，加标回收率在64.2%～79.2%之间。丙酮-二氯甲烷（体积比1∶1）提取效率最好，16种有机磷农药的回收率为79.4%～103.8%，对于大米类含脂肪的样品建议选用脂溶性较好的试剂进行提取，能提高提取效率。结果表明，应选丙酮-二氯甲烷（体积比1∶1）作为提取溶剂。

图1 不同提取溶剂对16种有机磷农药加标回收率的影响

2.1.2 提取方式与QuEChERS吸附剂的选择

有机磷试验常用的提取方式有超声提取、振荡提取和加压流体萃取。经过对比分析，选用加压流体萃取作为试验样品的提取方式，整个萃取过程通过升高温度和增加压力，使目标物质的溶解度增大，同时提高溶质的扩散效率，确保提取充分。然而，高效提取的同时也会带来更多的杂质，为提高除杂效率，后续提取液会经过净化处理。研究发现含有GCB、C18、PSA、无水MgSO4的净化管能有效去除大部分杂质。GCB在除去提取液色素的同时，对平面结构农药有较强吸附能力，会使农药提取效率降低。PSA能除去有机酸、脂肪酸和糖类等干扰物质，C18可有效去除油脂，无水MgSO4作为吸水剂能起到凝结和沉降作用，能有效去除水溶性杂质，提高净化效率。对于富含淀粉、蛋白质和脂肪的大米，适合用PSA、C18、无水MgSO4这3种吸附剂除去杂质。

2.1.3 温度的选择

研究氮吹温度对农药回收率的影响，如图2所示，氮吹温度40 ℃时，农药的回收率最高。试验对比可知，氮吹温度60 ℃时，16种有机磷农药的回收率为75.9%～96.4%。氮吹温度50 ℃时，16种有机磷农药的回收率为79.3%～95.8%。氮吹温度40 ℃时，16种有机磷农药的回收率为81.9%～103.2%。结果表明，氮吹温度不易过高，硫线磷、甲基对氧磷、丁基嘧啶磷、唑磷、倍硫磷亚砜、苯线磷砜和敌 磷这7种有机磷农药在高温下氮吹后复溶回收率明显降低。

图2 不同氮吹温度对16种有机磷农药加标回收率的影响

2.1.4 复溶试剂的选择

研究不同复溶试剂对回收率的影响，结果如图3所示。结果发现丙酮作为复溶试剂时，16种农药的回收率较稳定。经过对比分析，乙酸乙酯作复溶试剂时，回收率为76.8%～110.2%。乙腈作复溶试剂时，回收率为30.6%～56.5%。丙酮作复溶试剂时，回收率为79.9%～98.8%。结果表明，复溶试剂为丙酮时，16种农药的回收率较高且较稳定。

图3 不同复溶试剂对16种有机磷农药加标回收率的影响

2.2 色质谱条件优化

2.2.1 色谱柱的选择

选择DB-5MS的毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）作为分离色谱柱，通过程序升温分离16种待测组分。从图4可以看出，16种有机磷农药皆有出峰且峰型良好，满足定性定量要求。因此，选择DB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）毛细管柱作为分离色谱柱。

图4 16种有机磷农药气质总离子流图

2.2.2 定性及定量离子的选择

定量和定性离子的选择应考虑：与基质干扰离子不同，具有良好的特性、高质量数、高对称性和良好的再现性。为提高检测方法的灵敏度，采用MRM模式进行测定，通过单极质谱全离子扫描，确认升温程序和各农药组分保留时间，在第一阶段全扫描质谱结果中选择2～3个响应高的母体离子，诱导母体离子碰撞和解离产生离子碎片。通过选择不受基质干扰的子离子，组成一对定性离子和一对定量离子，优化每个离子对的碰撞解离电压，按出峰顺序分时段分别检测。

2.3 方法学验证

2.3.1 标准曲线

分别准确吸取适量有机磷农药混合物标准储备液（10 μg/mL），用阴性基质液稀释配制成0.01，0.02，0.05，0.10，0.20，0.50和1.00 μg/mL的标准工作液，按选定的色谱、质谱条件，经 MRM模式扫描监测，以定量离子峰面积对质量浓度作标准曲线，16种农药的线性方程和相关系数见表3。结果表明，各农药在0.01～1 μg/mL质量浓度范围内线性良好。

2.3.2 方法检出限与定量限

以基线3倍噪音为检出限，若取样量为4 g，各农药检出限为2.94～6.83 μg/kg，定量限为11.44～14.37 μg/kg。检出限与定量限数据见表3。

表3 16种有机磷农药的线性方程、相关系数（R2）和检出限、定量限

2.3.3 方法精密度及回收率

称取4 g试样，分别添加7.5，15和100 μg/kg 3个质量分数水平，每个水平进行6次平行测定，各农药的平均回收率为78.8%～103.8%，相对标准偏差（SRSD）为1.32%～7.78%，16种有机磷农药的回收率和精密度情况见表4。

表4 16种有机磷农药的回收率和精密度（n=6）

2.4 样品测定结果

对10份抽检大米进行检测，16种农药在样品中均为未检出，说明市售大米品质比较有保障。

3 结论

建立加速溶剂萃取、结合QuECHERS净化测定大米中16种有机磷农药残留的气相色谱/三重四极杆串联质谱法。甲基内吸磷等16种有机磷农药在大米中检出限为2.94～6.83 μg/kg；加标水平为7.5，15和100 μg/kg时，平均回收率为78.8%～103.8%，相对标准偏差为1.32%～7.78%。该方法提取效率高，净化效果好，回收率高，准确灵敏，可用于大米中有机磷农药残留的检测工作。