QuEChERS-气相色谱三重四极杆串联质谱法测定蔬菜中25种农药残留

2023-06-08赵婉珍

食品安全导刊 2023年13期

赵婉珍，田曦

（兰州职业技术学院，甘肃兰州 730070）

农药在预防病虫害和提升农作物产量等方面有重要作用，但由于不规范的使用及毒性研究的深入，人们不断发现农药残留会对人体产生危害。食品安全国家标准对农药残留限量进行了明确规定，通过一定的方法对蔬菜中的农药残留进行检测，以保障消费者安全。

蔬菜中的农药残留检测方法有酶抑制法、液相色谱法等，特别是气相色谱串联质谱法（Gas Chromatography-Tandem Mass Spectrometry，GCMS/MS），有着气相色谱的高效分离和质谱的精准分析，灵敏度高、抗干扰能力强，其可进行复杂化合物的准确鉴定[1]，是目前大型分析检测机构检测农药残留最常用的方法。在使用GC-MS/MS检测前，需要对样品进行前处理，主要步骤有提取和净化，决定着检测的准确性和重复性。在处理过程中，要尽可能多的将检测目标物提取出来，并且除去杂质的影响，消除基质效应。QuEChERS法的最大优势在于操作十分简单，样品回收率高，具有较高的准确性，而且价格低廉，适合不同类型的样品处理[2]。因此，利用QuEChERS技术进行蔬菜样品的前处理，对于色谱分离以及质谱检测等开展具体的筛选工作，最终找出一种能一次检测多种农药的方法是十分有意义的。本次研究使用QuEChERS前处理方法，建立了GC-MS/MS同时检测25种常见农药残留的分析方法。该方法具有迅速、简单和高效的特点，同时能够满足对多种农药残留的筛查和定量等需求，为农药残留的快速检测提供技术支持，具有广泛的应用前景。

1 材料与方法

1.1 材料及耗材

芹菜、白菜、卷心菜、辣椒、葱、香菜、花菜、西蓝花、黄瓜和生菜，均购自本市大型超市。

农药标准品中，高效氯氟氰菊酯和甲拌磷购自Sigma-Aldrich；甲胺磷、乙酰甲胺磷、氧乐果、久效磷、乐果、毒死蜱、三唑酮、二甲戊灵、对硫磷、甲基异柳磷、甲拌磷亚砜、水胺硫磷、甲拌磷砜、腐霉利、三唑醇、杀扑磷、丙溴磷、己唑醇、三唑磷、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、苯醚甲环唑、溴氰菊酯均购自Dr.Ehrenstorfer；乙酸乙酯和乙腈，均为HPLC级，购自国药集团；硫酸镁、氯化钠、柠檬酸钠、柠檬酸氢二钠、PSA、GCB均购自Agela。

1.2 仪器设备

Agilent 8890B/7000D三重四极杆气相质谱联用仪，美国Agilent公司；德国Sigma 3-18KS台式高速冷冻离心机；WIND EVA M型氮气吹干仪，德国ChemTron公司；WIGGENS D-130精度匀浆器；WIGGENS Vortex 3000-Elite微型涡旋混合仪；JA2003电子精密天平，上海舜宇恒平。

1.3 实验方法

1.3.1 空白基质的准备

取10 g芹菜样品于50 mL试管中，向其中加入10 mL乙腈，并依次加入4 g硫酸镁、1 g氯化钠、1 g柠檬酸钠、0.5 g柠檬酸氢二钠以及陶瓷均质子，将试管放置在振荡器中，振荡1 min，在4 200 r·min-1转速下超高速离心5 min。取6 mL上清液加入净化管中，在净化管中加入900 mg硫酸镁、150 mg PSA和15 mg GCB，涡旋混合1 min，在4 200 r·min-1转速下超高速离心5 min，所得到的上清液即为空白基质。

1.3.2 标准溶液的配制

（1）标准储备液配制。准确称取适量各农药标准品，用丙酮溶解并定容至10.00 mL，得到标准储备液浓度为1 000 μg·mL-1。

（2）混合标准溶液配制。分别吸取不同农药标准储备液各0.1 mL至同一容量瓶内，用乙酸乙酯稀释定容至10.00 mL，得到混合标准溶液浓度为10 μg·mL-1。

（3）基质标准工作液的配制。准确吸取一定量的混合标准溶液，用乙酸乙酯逐级稀释成浓度分别为0.01 μg·mL-1、0.02 μg·mL-1、0.05 μg·mL-1、0.10 μg·mL-1和0.20 μg·mL-1的标准工作液，将1.3.1配制好的空白基质吸取2 mL用氮气吹干，加入内标溶液，再加入上述相应浓度标准工作液1 mL复溶，过有机滤膜，每个浓度做6个平行，得到浓度分别为0.01 μg·mL-1、0.02 μg·mL-1、0.05 μg·mL-1、0.10 μg·mL-1和0.20 μg·mL-1的基质混合标准工作液。

1.3.3 仪器色谱条件

色谱柱：DB-5ms（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；进样口温度：280 ℃；离子源温度：280 ℃；电子轰击源：70 eV；传输线温度：280 ℃；进样量：1 µL；程序升温：起始温度40 ℃保持1 min，40 ℃·min-1升温至120 ℃，再以5 ℃·min-1升温至240 ℃，再以12 ℃·min-1升温至300 ℃，保持6 min；气体流速：氦气（He）1.0 mL·min-1；采用动态多反应监测模式。

2 结果与分析

2.1 色谱柱的选择

DB-5ms在分析检测中具备极佳的信噪比，可以提供更完整的质谱图信息，对于大部分的弱极性农药有很好的分离效果。例如，司露露等[3]采用DB-5ms色谱柱建立了供港蔬菜中118种农药残留的检测方法；曾广丰等[4]采用DB-5ms色谱柱建立了快速筛查凉茶中的农药残留的方法；周玉春等[5]利用DB-5ms色谱柱比较了不同蔬菜中氟虫氰及其代谢物的检测方法。本实验测定的25种常见农药极性均为弱极性，所以用DB-5ms色谱柱也更加适合。

2.2 GC-MS/MS条件的优化

本研究采用气相色谱-三重四极杆气相质谱联用仪对蔬菜中常见的农药进行检测，质谱参数参考国标[6]。在全扫描模式方式下得到25种常见农药标准物质的总离子流图（图1），具体项目与定量离子见表1。

表1 25种农药GC-MS/MS多反应监测模式下的检测参数

图1 25种农药混合标准溶液总离子流图

2.3 提取液的选择

在前处理过程中，合适的提取液使整个方法的准确性和可靠性升高。在选择提取液时，要考虑溶剂的极性、农药的特性和基质的性质。一般实验室常用的提取液有丙酮、甲醇、乙酸乙酯和乙腈，其中丙酮极性较强，能溶解多种农药，但与水互溶，在提取过程中很容易将基质中的油脂和色素提取出来[7]，给后续净化带来困难。甲醇与丙酮类似，提取出的杂质较多。乙腈提取效果佳，对脂肪和色素等非极性物质的提取能力弱，对农药提取的干扰性小[8]，而且容易通过盐析作用与水相分离，有利于后续净化操作，并且相对于乙酸乙酯、乙腈提取后的杂质更少[9]，故本实验选择乙腈作为提取液。

2.4 净化条件的选择

在前处理过程中，加入硫酸镁和氯化钠作为脱水剂，这是因为这两种化合物可以通过盐析机制减少农药在水中的溶解度，从而提高农药的含量，最终促进水相和有机相的分离，降低水的含量。具体来说，硫酸镁和氯化钠的比例为4∶1。此外，加入柠檬酸钠和柠檬酸氢钠缓冲盐可以稳定pH，从而实现优化实验的目的。在净化过程中，需要使用吸附剂。常用的填料有很多种，其中PSA（N-丙基乙二胺）是一种极性吸附剂，对大部分基质都有着良好的净化效果，能够去除与之相关的极性基质。而C18（十八烷基硅胶键合相）则对非极性组分有着优秀的吸附效果。此外，GCB（石墨炭黑）通常用于去除色素，但使用GCB，有些含有平面结构的农药会有所损失[10-11]，而且过量使用会导致部分农药的回收率偏低[8]。基于检测对象蔬菜的特性及实验室以往方法经验，本实验选用150 mg PSA和15 mg GCB作为净化材料。

2.5 方法学验证

2.5.1 标准曲线和检出限

将配制好的浓度为0.01 μg·mL-1、0.02 μg·mL-1、0.05 μg·mL-1、0.10 μg·mL-1、0.20 μg·mL-1的基质混合标准工作液按照预设的实验条件进行进样检测。将峰面积作为纵坐标（Y），将质量浓度作为横坐标（X，μg·mL-1），并制作标准曲线。由表2可知，在质量浓度为0.01～0.20 μg·mL-1，25种农药的线性关系良好，相关系数都大于0.996。以3倍信噪比计算检出限，以10倍信噪比计算定量限，结果显示，25种农药的检出限为0.003～0.008 mg·kg-1，定量限为0.005～0.015 mg·kg-1，表明本实验方法具有较高的灵敏度。

表2 25种农药回归方程、相关系数、检出限和定量限

2.5.2 回收率和精密度

为检测方法的准确性，用空白基质进行加标回收试验，加标水平分别为0.01 mg·kg-1、0.04 mg·kg-1、0.10 mg·kg-1，每个水平做6组平行，按照前述方法进行回收率及相对标准偏差检测。由表3可知，25种农药的平均回收率在78.5%～106.8%，相对标准偏差在1.1%～9.8%。可见，精密度和准确度能够满足分析要求[12]。