QuEChERS-气相色谱-三重四极杆质谱法测定不同基质中氟虫腈及其3种代谢物残留量

陈 浩

（常德市食品检验所，湖南常德 415000）

氟虫腈，商品名为锐劲特，是一种苯基吡唑类、广谱性的杀虫剂，对害虫以胃毒作用为主，活性高，应用范围广，可用于水稻、蔬菜、茶叶、果树等农作物的害虫防治。氟虫腈原药能对人体的神经系统、消化系统和循环系统产生毒副作用[1]。氟虫腈在环境中经过物理化学变化，主要会产生氟甲腈、氟虫腈砜以及氟虫腈硫醚3种代谢物[2]，有研究表明其代谢物比氟虫腈原药更加稳定[3]，且毒性更大[4-5]。因此，对氟虫腈及其代谢物的检测非常有必要。国家安全标准《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》（GB 2763—2021）中，对氟虫腈的检测也是以氟虫腈、氟甲腈、氟虫腈砜和氟虫腈硫醚之和来计算[6]。

现行的国家标准中针对氟虫腈的相关检测方法主要有以下几种。①液相色谱-质谱/质谱法。GB 23200.34—2016[7]中采用该方法检测氟虫腈，但前处理复杂，且不检测其他3种代谢物；GB 23200.115—2018[8]规定了氟虫腈及其3种代谢物的检测方法，但只针对蛋类样品。②气相色谱-质谱法。SN/T 1982—2007[9]中有关气相色谱-质谱法配备的离子源为负化学源，普及率较低，且标准中也未检测3种代谢物；GB 23200.8—2016[10]使用该方法检测农药，但前处理过柱净化比较烦琐、耗时较长，并且未检测3种代谢物。③气相色谱-质谱/质谱法。GB 23200.113—2018[11]中也仅检测氟虫腈，未检测其代谢物。此外，还有文献中也有用气相色谱-电子捕获检测法[12-13]、液相色谱法[14]等方法来检测氟虫腈及其3种代谢物，但这些检测方法大多需要经萃取、过固相萃取小柱净化等，前处理过程较为烦琐。也有文献使用传统的QuEChERS技术作为前处理方法，结合相关检测方法来测定蔬菜、水果和茶叶中的氟虫腈及其代谢物的报道[15-17]，但尚未见使用气相色谱-三重四极杆质谱仪同时检测大米、茶叶、油麦菜和柑橘4种不同种类基质中氟虫腈及其代谢物的报道。本文使用改良后的QuEChERS进行样品前处理，可根据不同基质灵活选用提取净化材料，能简单快捷地完成对氟虫腈及其代谢物的准确定量分析。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

乙腈（HPLC级），美国Supelco公司；乙酸乙酯（HPLC级），美国Honewell公司；丙酮（HPLC级），德国默克公司；正己烷（HPLC级），西班牙Scharlau公司；氯化钠（分析纯）、无水硫酸镁（分析纯），国药集团化学试剂有限公司；乙二胺-N-丙基硅烷（PSA，40～60 μm）、十八烷基硅烷键合硅胶（C18，40～60 μm）、石墨化炭黑（GCB，120～400目），自博纳艾杰尔科技有限公司；陶瓷均质子，安捷伦公司；微孔滤膜（有机相，0.22 μm×13.00 mm），津腾实验设备有限公司；氟虫腈、氟甲腈、氟虫腈砜、氟虫腈硫醚标准物质和内标环氧七氯B，农业农村部环境保护科研监测所（天津），浓度均为1 000 μg·mL-1。

1.2 仪器与设备

气相色谱-三重四极杆质谱联用仪（7890B-7000D），美国安捷伦公司；高速冷冻离心机（Heraeus Multifuge X1R），美国赛默飞公司；高速振荡机（EYELA CM-100），上海爱郎仪器有限公司；氮吹浓缩装置（TTL-DCⅡ型），北京同泰联科技发展有限公司；涡旋混匀器（MS3 control），德国IKA公司；电子天平（BCA2241-10CN），赛多利斯科学仪器有限公司。

1.3 样品提取及净化

（1）提取。称取大米5.00 g、茶叶2.00 g，放入50 mL离心管中，加入10 mL水，涡旋混匀，静置30 min后再加入乙腈10.0 mL，涡旋混匀1 min；分别称取油麦菜、沃柑10.00 g，放入50 mL离心管中，加入乙腈10.0 mL，涡旋混匀1 min。所有样品加入2 g氯化钠，涡旋混匀1 min，加入6 g无水硫酸镁，再放入一个陶瓷均质子，立即剧烈振摇混匀1 min，以5 000 r·min-1离心5 min。

（2）净化。准确吸取上清液6.0 mL于15 mL净化管中（净化管1：预先加入800 mg无水硫酸镁、200 mg PSA、200 mg C18用于大米和柑橘；净化管2：预先加入800 mg无水硫酸镁、200 mg PSA、200 mg C18和200 mg GCB用于茶叶和油麦菜），涡旋混匀1 min后以5 000 r·min-1离心5 min。准确吸取上清液2.0 mL于10 mL试管中，在40 ℃水浴中氮吹浓缩至20～50 μL[18]，加入20 μL的内标溶液，加入1.0 mL乙酸乙酯，涡旋混匀1 min，过微孔滤膜，用于测定。

1.4 标准溶液的配制

（1）内标溶液的配制。用乙酸乙酯将环氧七氯B逐级稀释至5 mg·L-1，于0 ℃保存备用。

（2）标准储备溶液的配制。用乙酸乙酯将氟虫腈、氟甲腈、氟虫腈砜、氟虫腈硫醚逐级稀释至5 mg·L-1，于-18 ℃低温保存。再配制成1 mg·L-1的混合标准溶液，于0 ℃保存备用。

（3）基质匹配标准溶液。用乙酸乙酯将一定量的混合标准溶液逐级稀释成浓度为0.005 mg·L-1、0.010 mg·L-1、0.050 mg·L-1、0.100 mg·L-1、0.500 mg·L-1和0.800 mg·L-1的混合标准工作溶液，空白基质溶液氮吹浓缩至近干，加入内标溶液20 μL，再加入上述浓度混合标准工作液各1 mL复溶，过有机滤膜，得到基质混合标准工作液。

1.5 仪器条件

1.5.1 气相色谱条件

色谱柱HP-5msU（I30 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气为高纯氦气（99.999%）；载气流速设置为1.0 mL·min-1；进样口温度：280 ℃；柱温箱升温程序：初始温度为40 ℃，保持1 min，然后以40 ℃·min-1升温至120 ℃，以5 ℃·min-1升温至240 ℃，最后以12 ℃·min-1升温至300 ℃，保持6 min。进样量为1 μL，不分流进样。

1.5.2 质谱条件

离子源：电子轰击源EI；离子源电离能量：70 eV；离子源温度：280 ℃；传输线温度：280 ℃；溶剂延迟3 min。扫描模式为多反应监测模式。

2 结果与分析

2.1 质谱参数的确定

采用全扫描模式分别对氟虫腈、氟甲腈、氟虫腈砜和氟虫腈硫醚进行全扫描，找到各自的母离子，再进行二级质谱扫描，确定各自的定量离子和定性离子，最后在MRM模式下对选择的离子对和碰撞电压进行优化，建立MRM方法并进行后续分析。氟虫腈及其3种代谢物在该条件下的质谱参数见表1。

表1 氟虫腈及其3种代谢物的保留时间、离子对及碰撞电压

2.2 提取溶剂的选择

在农产品的农药残留检测中，丙酮、正己烷、乙酸乙酯和乙腈等有机试剂是最常用的提取溶剂。本试验使用的基质包括大米、茶叶、柑橘以及颜色较深的油麦菜，在对比丙酮、正己烷、乙酸乙酯、乙腈及乙腈-醋酸（1%醋酸）5种提取溶剂对氟虫腈及其3种代谢物的提取效果时发现，正己烷和乙酸乙酯在4种不同基质中的提取回收率均最低（不足60%），在茶叶和油麦菜中的回收率不到50%，这可能是这两种基质在提取后杂质较多，颜色仍然较深，导致回收率不高。使用丙酮作为提取溶剂时，氟虫腈及其3种代谢物在4种基质中的回收率超过82%，但在加入氯化钠后，丙酮与水分层不明显。使用乙腈和乙腈-醋酸作为提取溶剂时，在4种基质中的回收率差别不大，都能超过88%，但在油麦菜和柑橘中，乙腈-醋酸对氟虫腈和氟虫腈砜的提取率略低于乙腈。因此，本试验最终使用乙腈作为提取溶剂。

2.3 净化方法的优化

QuEChERS净化管中常见的吸附剂包含PSA、GCB、C18，选择不同配方的吸附剂可以处理不同的样品。实际操作中发现，使用传统净化管时，经过净化后的油麦菜样品颜色呈墨绿色，对色素的净化效果不理想。为探讨GCB的添加量对茶叶和油麦菜的净化效果，本文设置GCB添加量为100 mg、200 mg、300 mg 3个梯度，每个梯度6个平行样，考察其对氟虫腈及其代3种谢物回收率的影响。结果发现，当GCB添加量为100 mg时，溶液颜色仍然较深，氟虫腈及其3种代谢物的回收率都在86.2%以上；当GCB添加量为200 mg时，溶液颜色变得较浅，回收率都超过88.3%；当GCB添加量为300 mg时，溶液颜色最浅，但回收率都小于70.6%。说明GCB的添加量是影响净化效果和回收率的关键因素，添加量小时，净化效果差，有杂质干扰，但过量添加GCB也会对氟虫腈及其代谢物有一定的吸附作用，导致其回收率降低。因此，本试验最终选择使用含800 mg无水硫酸镁、200 mg PSA、200 mg C18用于大米和柑橘的净化，用含800 mg无水硫酸镁、200 mg PSA、200 mg C18和200 mg GCB用于茶叶和油麦菜的净化。

2.4 基质效应

基质效应（Matrix Effect，ME）是指样品基质成分对分析方法准确性的干扰[19]，是影响农药残留准确定量的一个重要原因[20]。本试验使用基质匹配标准曲线的斜率和溶剂配制标准曲线斜率的比值来表示基质效应（ME），ME＞1表示基质增强效应，ME＜1表示基质抑制效应，ME值越接近1表示基质效应越小[21]。由表2可以看出，氟虫腈及其3种代谢物在4种不同基质中均存在不同程度的基质效应，且都为基质增强效应，因此本试验使用基质标准溶液进行定量分析。

表2 氟虫腈及其3种代谢物在4种基质中的标准曲线、线性相关系数、基质效应和定量限表

2.5 线性关系与定量限

氟虫腈及其3种代谢物在6个不同质量浓度（0.005 mg·L-1、0.001 mg·L-1、0.050 mg·L-1、0.100 mg·L-1、0.500 mg·L-1和0.800 mg·L-1）下，进样分析所得的定量离子峰面积与相对应浓度之间的线性关系如表2所示，在0.005～0.800 mg·L-1，4种基质中氟虫腈及其3种代谢物都具有良好线性关系（R2＞0.996）。方法定量限以10倍信噪比（S/N=10）计算，氟虫腈及其3种代谢物在大米、茶叶中的定量限均为1.0 μg·kg-1，在油麦菜、柑橘中的定量限均为0.5 μg·kg-1。

2.6 回收率与精密度

取空白的4种基质样品，向其中添加一定浓度的氟虫腈及其3种代谢物的标准品，添加水平分别为0.01 mg·kg-1、0.05 mg·kg-1和0.10 mg·kg-1，每个添加水平设置6个平行，按照1.3试验方法进行处理，平均回收率及相对标准偏差结果如表3所示。在3个添加水平下，氟虫腈及其3种代谢物的平均回收率在88.3%～102.5%，相对标准偏差在2.6%～7.7%。大米和柑橘中氟虫腈及其3种代谢物的平均回收率相对较高，分别在93.1%～99.2%和94.8%～102.5%。茶叶和油麦菜中氟虫腈及其3种代谢物的平均回收率相对较低，分别在88.3%～92.7%和90.1%～93.6%。这可能是由于净化过程中加入的GCB对氟虫腈及其代谢物有一定的吸附作用。不同添加水平对氟虫腈及其3种代谢物的回收率影响不明显。

表3 氟虫腈及其3种代谢物在4种基质中的加标回收率和相对标准偏差（n=6）

3 结论

本文在传统的QuEChERS前处理基础上对净化吸附剂进行了改良，建立了使用GC-MS/MS同时检测大米、茶叶、油麦菜和柑橘4种不同种类基质中氟虫腈及其3种代谢物的检测方法。该方法平均回收率在88.3%～102.5%，相对标准偏差在2.6%～7.7%，氟虫腈及其3种代谢物在大米、茶叶中的方法定量限为1.0 μg·kg-1，在油麦菜、柑橘中的定量限为0.5 μg·kg-1，相关系数（R2）均超过0.996。本方法前处理简单、结果稳定可靠，可用于大米、茶叶及蔬菜水果中氟虫腈及其3种代谢物的检测。