QuEChERS 气相色谱/质谱法测定柚子皮中氟虫腈及其代谢物的残留量

王娜

（广东产品质量监督检验研究院，广东广州 510670）

氟虫腈是由法国罗纳-普朗克公司于1981 年研制出的一款全新苯基吡唑类农药[1]，它具备高活性、杀虫谱广等优点，主要利用胃毒、触杀和内吸作用来控制害虫（螟虫、蚜虫、跳蚤、虱和蟑螂等）的神经系统传导系统从而取得显著杀伤效应，因此，被广泛应用在蔬菜、水果等种植业，以及畜牧业领域。在化学环境方面，氟虫腈能在强酸性和中等环境中稳定出现，但在碱性环境和日照条件下也会引起分解，产生各种代谢物质：氟甲腈（MB46513）、氟虫腈砜（MB41136）和氟虫腈亚砜（MB45950）等。有关研究人员指出，氟虫腈代谢产物毒性更强，会使水体中的鱼类、虾等高度中毒，再经由食物链传染至体内进而损害肝脏和甲状腺功能[2,3]。氟虫腈已被全球健康机构定名为“对人体有中等毒害”化学物质[4]。近年来，部分发达国家也发生了食物中氟虫腈浓度超标事故，在中国和欧洲均已明确限制将氟虫腈广泛应用于家畜养殖业中，对氟虫腈及其代谢产物的监督管理也日益趋严，因此，建立更为有效的检验手段有着很大的实际意义。

柚子皮作为一个药食相适宜的食物，不仅营养丰富，而且含有大量的维他命、多种矿物质、胡萝卜素、枳实和糖类等营养素，还具备了食疗的功效，如健胃、化痰、润肺、消食等功效，能促使创伤痊愈，对脑血管病变，如脑血栓、中风等也有较好的防治效果。

目前，氟虫腈及其代谢物质的检验技术一般有气相色谱法[5-8]、气相色谱/质谱联用法[9-15]和液相色谱/质谱联用法[16-19]，大部分所面向的范围为蔬菜、水果、动物脏器以及自然水体等，但对于柚子皮中氟虫腈及其代谢物质的检验技术，尚未见报道。本文通过优化改进后的QuEChERS 前处理技术，构建了同时检测柚子皮中氟虫腈及其代谢物氟甲腈、氟虫腈砜、氟虫腈亚砜残留的方法。

1 实验部分

1.1 仪器与材料

气相色谱-三重四极杆串联质谱仪：8900B-7000D，配EI 源，安捷伦技术公司；电子天平：JJ500，常熟市双杰测试技术公司；离心机：5804R，赛默飞世尔技术公司；氮吹仪：M64，北京莱伯泰科仪器设备集团有限公司。

氟虫腈、氟甲腈、氟虫腈砜和氟虫腈亚砜的标准物质：均是100 mg·L-1，农业部环保科研监测所；磷酸三苯酯：1 000 mg·L-1，上海安谱实验科技股份有限公司；乙腈：HPLC 级，北京安谱实验科技股份有限公司；乙酸：优级纯，广州化学试剂厂；N-丙基乙二胺（PSA）、石墨化碳黑（GCB）、十八烷基硅烷（C18）：安捷伦科技有限公司；无水硫酸镁（MgSO4）：分析纯，广州化学试剂厂；0.22 μm 有机滤膜：天津津腾实验技术有限公司；QuEChERS 萃取的盐包：内含6 g 无水硫酸镁（MgSO4）和1.5 g 无水乙酸钠（NaAc），安捷伦科技有限公司。

1.2 标准溶液及试剂配制

氟虫腈及其代谢产物标准工作液：用乙腈稀释氟虫腈、氟甲腈、氟虫腈砜和氟虫腈亚砜标准物质，配制成浓度为1.0 mg/L 的标准工作液。

磷酸三苯酯标准工作液：用乙腈稀释磷酸三苯酯标准物质，配制成浓度为1.0 mg/L 的标准工作液。

1%酸化乙腈溶液：先取10 mL 乙酸加入1 L 容量瓶中，然后加入乙腈溶液稀释至刻度。

氟虫腈及其代谢产物系列标准溶液的配制：用乙腈逐级稀释氟虫腈及其代谢产物标准工作液，质量浓度分别为10 μg/L、20 μg/L、50 μg/L、100 μg/L、200 μg/L。

氟虫腈及其代谢产物基质系列标准溶液配制方法：取阴性柚子皮样品，取1.0 mL 试样萃取液，各5 份，经氮气吹干，依次加入氟虫腈及其代谢产物的标准溶液各1.0 mL，再添加50 μL 磷酸三苯酯的标准工作液，混匀，形成质量浓度分别为10 μg/L、20 μg/L、50 μg/L、100 μg/L、200 μg/L 的基质标准溶液系列。

1.3 实验条件

色谱条件：HP-5MS 毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气：高纯氦；载气流速：氦气，1.0 mL/min；进样方式：不分流；进样温度：280℃；进样量：1.0 μL；升温程序：80℃保持1 min，20℃/min 升温到180℃，保持5 min，再以60℃/min 升温到230℃，最后以40℃/min升温到300℃，保持5 min。

质谱条件：电子轰击（EI）离子源；电子能量70 eV；接口温度280℃；离子源温度280℃；四极杆工作温度150℃；碰撞气：高纯氮气（≥99.999%）；数据采集模式：多反应监测模式（MRM）。

1.4 实验方法

提取：称取粉碎后的柚子皮样品3 g，加入15 mL 去离子水充分浸润30 min，再加入15 mL 1%酸化乙腈涡旋5 min充分混匀，之后加入QuEChERS 萃取盐包涡旋提取10 min，以10 000 r/min 离心5 min，取9 mL 上清液于另一50 mL离心管内。

净化方法：向离心管中加入150 mg PSA、50 mg C18、150 mg GCB 和750 mg 无水硫酸镁，在涡旋5 min 后以10 000 r/min 离心5 min，取5 mL 上清液经氮吹浓缩至近干，后用乙腈定容至1 mL，涡旋混匀后过0.22 μm 有机滤膜至进样小瓶中，加50 μL 磷酸三苯酯标准工作液，待GC-MS/MS分析。

2 结果与分析

2.1 质谱条件优化

在多反应监测模式（MRM）下对氟虫腈及其代谢物的质谱参数加以优化，详细信息如表1 所示。

表1 氟虫腈及其代谢物质谱参数

2.2 前处理条件优化

本文主要通过采用QuEChERS 法对柚子皮中氟虫腈及其代谢物等进行萃取，对提取溶剂的选择和净化、纯化等方面进行优化。

2.2.1 提取溶剂的选择

由于氟虫腈及其代谢物在不同的有机溶剂中有着不同的溶解度[20,21]，本研究选取了乙腈、1%酸化乙腈、乙酸乙酯、甲醇和丙酮为提取溶剂。给阴性柚子皮样品中加入了氟虫腈及其代谢物的混合标准溶液，水平为10 μg·kg-1，按照1.4 节中方法进行前处理，结果如图1 所示。在采用甲醇和丙酮为萃取溶剂时，4 种化合物的回收率在26.8%～45.6%；使用乙酸乙酯为提取溶剂时，4 种物质的回收率约在78.2%～86.4%，且萃取液比其他几种溶剂的颜色更深，或许是由于乙酸乙酯对色素和油脂类物质具有更强的萃取能力；使用乙腈为提取溶剂时，4 种化合物平均提取率为79.2%～82.5%；而使用1%酸化乙腈为提取溶剂时，回收率均可达到80.0%以上，这是因为氟甲腈、氟虫腈、氟虫腈砜及氟虫腈亚砜的酸度系数（pKa）分别为-4.15±0.20、-5.86±0.20、-8.12±0.20 和-4.16±0.20，易溶于酸性溶剂，然而乙腈的极性强，具有沉淀样品中蛋白质作用，能够降低脂类、色素及其他杂质的溶出，从而降低了基质对目标物的影响。结合以上情况，本实验选用1%酸化乙腈作为提取溶液。

图1 5 种提取溶剂对氟虫腈及其代谢物回收率的影响

为了获得更好的萃取效果，对1%酸化乙腈的萃取体积进行了进一步优化，分别考察了体积为10 mL、15 mL 和20 mL 对氟虫腈及其代谢物的萃取功效。实验结果表明，体积为10 mL 时，回收率范围在81.4%～82.9%；体积为15 mL 时，回收率范围在85.9%～91.8%；体积为20 mL 时，回收率范围在84.2%～90.4%。在回收率相当的情况下，为节省试剂，可以采用15 mL 作为本实验的萃取体积。

2.2.2 净化条件的优化

QuEChERS 方法净化中，PSA、GCB 和C18都是常用的空气净化材料[15]，功能又各有优点和不同，其中：PSA 主要作用是去除基质中糖类、色素和脂肪酸；C18主要作用是去除基质中脂肪；GCB 则主要去除基质中的色素等。本文根据柚子皮特性选取以PSA、GCB 和C18为三因素，选取50 mg、100 mg、150 mg 3 个添加水平，并以正交实验法进行优化，从表2 中数据可以得出，氟虫腈及其代谢物均会产生基质增强现象，由于4 种化合物性质较近，正交实验结果呈趋同性。其中C18量的增加对4 种化合物的回收率均没有显著影响，所以从经济方面考虑C18加入量为50 mg；而PSA 和GCB 则对净化起主要作用，随着用量的增加，目标物的回收率降低，就意味着基质增强效应减弱，因此在加入150 mg 后4 种化合物的回收率也会有明显的降低，所以PSA 和GCB 加入量均为150 mg。综上，本研究净化材料添加量为：GCB 150 mg、PSA 150 mg 和C1850 mg。

表2 正交实验结果

2.3 基质效应

样品基质中的其他成分也会对目标化合物的响应造成一定影响，称为基质效应，分为基质增强和基质减弱[12]。一般通过目标化合物在空白基质中和溶剂中的响应值比（K）来评价其效果，若K值＞1.1，则认为是基质增强；若K值＜0.9，则认为是基质减弱；若K值在0.9～1.1 之间，则认为基质效应可以忽略。

选取阴性柚子皮样品按照1.4 节中方法进行前处理得到空白基质溶液。分别用空白机制溶液和乙腈溶液稀释氟虫腈及其代谢产物标准工作液配成浓度为20 μg/L 的标准溶液，比较2种标准溶液的响应值如表3 所示。可以看出净化后的K值仍然＞1.1，具有显著的基质增强作用，因此必须通过采用基质匹配标准溶液对氟虫腈及其代谢物进行精确定量。

表3 基质效应实验

2.4 标准曲线、检出限和定量限

对1.2节中质量浓度为10 μg/L、20 μg/L、50 μg/L、100 μg/L、200 μg/L 的基质标准溶液系列进行测定，以氟虫腈及其代谢物的质量浓度（x）为横坐标，以对应的峰面积（y）为纵坐标绘制标准工作曲线，4 种化合物的线性关系良好，相关系数R2＞0.995，分别用3 倍和10 倍信噪比（S/N）确定出检出限（LOD）以及定量限（LOQ）值，如表4 所示。

表4 氟虫腈及其代谢物基质标曲线性参数、检出限（LOD）及定量限（LOQ）

2.5 精密度和加标回收

往空白柚子皮样品中分别添加5 μg·kg-1、10 μg·kg-1、20 μg·kg-1的氟虫腈及其代谢物混合标准储备溶液配制成低、中、高三个含量样品，并按照1.4 节中的方法进行了加标回收率实验，结果如表5 所示，氟虫腈及其代谢物的加标回收率为81.7%～89.1%，相对标准偏差为4.0%～7.3%。

表5 柚子皮中氟虫腈及其代谢物的平均回收率以及相对标准偏差（n=6）

3 结束语

本文通过建立QuEChERS 前处理技术，结合GC-MS/MS检测技术对柚子皮中氟虫腈及其代谢物残留量进行了分析。探讨了提取溶剂的选择和基质效应，通过正交实验进行了净化条件的优化。经方法学验证，氟虫腈及其代谢物的线性相关系数均＞0.995，检出限和定量限依次是1 μg·kg-1和3 μg·kg-1，加标回收率为81.7%～89.1%，相对标准偏差为4.0%～7.3%，表明该方法能够满足柚子皮中氟虫腈及其代谢物氟甲腈、氟虫腈砜、氟虫腈亚砜的定量分析。