优化QuEChERS-GC-MS法测定茶叶中农药残留

收稿日期：2024-05-20

基金项目：2022年临沧市科技创新人才项目

作者简介：杨" 延（1989-），女，云南临沧，硕士，讲师，研究方向：食品生物技术；

查银娟（1987-），女，云南临沧，本科，中学一级教师，研究方向：食品生物技术；

毛芷艺（2001-），女，云南宣威，本科，讲师，研究方向：食品安全检测技术。

摘要：目的：建立优化的QuEChERS-GC-MS测定茶叶中农药残留的快速检测法。方法：通过优化提取过程中茶样粒度大小、提取剂种类及纯化过程中PSA、GCB、MgSO4、NaCl用量，改进茶样前处理方法，最终以乙腈为提取剂，将过20目筛的干燥茶样与提取剂涡旋震荡混匀后超声提取30min，提取液离心，所得上清液（1mL）经优化后的QuEChERS法（PSA50mg、GCB10mg、MgSO4150mg、NaCl40mg）净化后离心，将上清液注入GC-MS联用仪中进一步检测分析。结果：方法的RSD值在1.34%-4.97%之间，加标回收率在63.3%-131.3%之间，检测限在0.036-2.811μg/kg之间，检测农药的标准曲线线性相关性均良好，R2均大于0.99。结论：优化后QuEChERS-GC-MS法线性相关性良好，准确度和精密度符合一般检测要求，适合于茶叶中多种农药残留的检测分析。

关键词：QuEChERS；GC-MS；茶叶；农药残留

中图分类号：TS201.4" " "文献标识码：" A" " " 文章编号：2095-7734（2024）03-0014-06

QuEChERS（Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、

Safe）技术，中文全称分散固体萃取技术，是国际上近年来新发展起来的一种新型样品前处理技术，该技术因具有快速、简单、廉价、高效、耐用、安全的优点，[1-2]仅需几步就可完成对待测样品的前处理，故一经发布，便被世界各国科研人员认同。目前，QuEChERS已被广泛应用于多种农产品的农残检测前处理，如朱洁灵等[3]应用改良的QuEChERS-GC-TQT/MS法对大米当中的16种有机磷农药残留情况进行了测定分析，叶江雷等[4]QuEChERS-GC-MS法对茶叶中的47种农药进行了测定分析，李萍萍等[5]QuEChERS-GC-MS法对无核荔枝中的19种农药进行了测定分析，均获得了回收率高、重复性好、灵敏度高的良好实验效果。本论文通过优化提取过程中茶样粒度大小、提取剂种类及纯化过程中PSA、GCB、MgSO4、NaCl添加量，改进茶样前处理方法，最终将离心所得上清液注入GC-MS联用仪中进行进一步检测分析，以期建立优化的QuEChERS-GC-MS测定茶叶中农药残留的快速检测法。

1材料与方法

1.1材料与试剂

" 茶样：凤庆九号滇红工夫红茶

" 试剂：乙酸乙酯、乙腈、丙酮、正己烷均为色谱纯，均购自西陇化工股份有限公司；分散固相萃取所用的填料中，PSA和GCB填料购自美国Agilent公司，硫酸镁和氯化钠均为国产分析纯；各种农药标准品购自美国Sigma公司和德国Dr Ehrenstorfer公司。

1.2仪器与设备

" 890GC-5975MSD气相色谱-质谱仪（美国Agilent公司）、GL-861涡旋振荡仪（海门市其林贝尔仪器公司）、AS30600ADT超声波清洗器（天津奥特塞恩斯公司）、TGL-50WS高速大容量离心机（金坛市天竞实验仪器厂）、TDL-60C低速台式离心机（上海安亭科学仪器厂）。

1.3方法

1.3.1样品的制备

" 用粉碎机将干燥茶样磨碎，选择不同筛孔大小的筛子将粉碎之后的茶样进行过筛处理，所得粉碎茶样于室温下密封保存。

1.3.2样品的提取

1.3.2.1粉碎茶样粒度大小的选择试验

" 分别取过20目、30目、40目、50目筛的粉碎茶样，每份2.00g，分别将其置于带盖塑料离心管内，往管内移入10mL超纯水浸润，分别往不同管内移入8mL乙腈和160mgNaCl，涡旋震荡混合后超声提取30min。超声结束后，5000r/min离心5min。

1.3.2.2提取试剂的选择试验

" 取4份过20 目筛的粉碎茶样，每份2.00g，分别将其置于带盖塑料离心管内，往管内移入10mL超纯水浸润，往不同管内分别移入8mL乙酸乙酯、乙腈、丙酮、正己烷和160mgNaCl，涡旋震荡混合后超声提取30min。超声结束后，5000r/min离心5min。

1.3.3样品的净化

" 移取1.3.2步骤提取获得的上清液1mL，将其置于含50mgPSA、10mg GCB、150mgMgSO4和40mgNaCl的塑料离心管中，涡旋振荡2min，5000r/min离心5min。

1.3.4样品的测定

将1.3.3步骤获得的离心上清液经0.22μm滤膜过滤后注入气相色谱质谱联用仪中进行检测分析。色谱条件为色谱柱：DB-5柱（30m×250μm×0.25μm）；升温程序：50℃保持1min，25℃/min升到125℃，10℃/min升高升到295℃，保持10min；载气：恒压57kPa；进样量：1μL，不分流进样。质谱条件为离子源70eV；离子源温度150℃，接口温度280℃。

2结果与分析

2.1提取过程优化

2.1.1样品规模及粉碎茶样粒度大小的选择

" QuEChERS法在研发之初主要是针对果蔬等含水量相对较高的样品设计的，一般样品称取量为10g，而对于茶叶等含水量较低的样品来说，其取样量可适当减少，一般取样量为2-5g。[6]本研究的取样量为2 g，这使得更小样品规模的检测成为了可能。研究显示，适宜的粒度大小对于QuEChERS法的可行性及有效性具有重要影响，对于干燥的茶样，其粒度大小在20-50目之间提取效果较好。[4，6]本实验将干燥茶样磨碎后，选择20-50目之间不同筛孔大小的筛子将粉碎茶样进行过筛处理，实验结果如图1所示。由图1可知，粒度大小在20目时，农药的回收率相对较高，但与其余粒度大小的回收率差别并不显著（P＜0.5），本研究最终选取茶样粒度大小为20目。

2.1.2提取试剂的选择

研究显示，QuEChERS法常用的提取剂主要有乙酸乙酯、乙腈、丙酮和正己烷等，与乙酸乙酯、丙酮和正己烷相比，选用乙腈作为提取剂时，所得提取液的共萃物相对较少，同时往提取液中添加氯化钠、硫酸铜等盐类后，则可利用所发生的盐析反应，将乙腈与水分离开，故目前乙腈是QuEChERS法较常选用的提取剂。然而，少数农药在乙腈的作用下容易降解。[6]本研究为了探讨不同提取剂的提取效果优劣程度，分别以乙酸乙酯、乙腈、丙酮和正己烷作为提取剂，最终对比分析不同提取剂对应的农药回收率（结果见图2）。由图2可知，以丙酮作为提取剂的农药回收率相对较高，但与乙腈作为提取剂的农药回收率差别较小。此外，乙腈提取液的颜色相对较浅，表明提取液中萃取的脂类及色素等非极性杂质较少，后续的净化难度相对较小，操作更为简便。故综合考虑，本研究选取乙腈作为茶样中待测农药的提取剂。

2.2净化过程优化

" QuEChERS法常用的吸附剂有PSA（N-丙基乙二胺）和ODSC18，此外，根据所测样品的性质不同，也可将GCB（石墨化炭黑）氧化铝粉、氨丙基粉等与之配合或单独使用。[7]本实验以PSA配合GCB作为吸附剂，同时为了减少提取液中的共萃物，往提取液中添加氯化钠、硫酸镁等盐类，通过发生的盐析反应，促使提取液（乙腈）与水分离开。通过优化纯化过程中的PSA、GCB、MgSO4、NaCl添加量，以期改进茶样的前处理方法。

2.2.1 PSA的用量

PSA是一种弱阴离子交换吸附剂，能有效去除脂肪酸、碳水化合物、酚类和少量色素。[8]本研究为了考察PSA的净化效果，添加不同质量的PSA，看其对方法回收率的影响，结果如图3所示。

由图3可知，PSA添加量为50mg时，各农药的回收率相对较高，参照原始的QuEChERS方法的用量，将PSA的用量定为1mL提取液使用50mgPSA净化。

2.2.2 GCB的用量

GCB表面具有特殊的六元环结构，其对称的、平面的芳香结构农药具有很强的选择性吸附和保留作用，常被用来净化色素含量较高的复杂基质，因其对农药有保留作用，它的用量得在去除色素和保证回收率之间进行优化选择。[6，9]本研究在保持其他净化剂数量不变的情况下，改变GCB的数量为10、15、20、25mg，方法回收率见图4。

由图4可知，每种农药的回收率在60%～120%之间，随着GCB用量的增加，各种回收率逐渐降低，当GCB用量在10mg时，每种农药的回收率最高，在71%～120%之间，基本符合农药残留检测的要求。虽然当GCB的数量在15、20、25mg时提取液中的色素能很好地去除，但以回收率为首要考虑因素，GCB的用量定为1mL提取液使用10mgGCB。

2.2.3 MgSO4、NaCl的用量

茶叶为干性样品，提取前先用水浸泡震荡30min，可以提高溶剂的提取效率。加入NaCl可以使水和乙腈分层，而后加入MgSO4去除样品水分，可提高样品的回收率，但MgSO4的加入量不宜过多，且需在NaCl之后加入，防止MgSO4直接遇水结块直接将目标化合物包裹，影响农药的提取效率，因此MgSO4在净化阶段加入。参考美国官方分析方法AOAC2007.1用量为每1mL提取液使用150mg，以确保净化液在进入色谱柱时不带有任何水分。[10]MgSO4和NaCl发生的反应有利于提高极性农药的回收率，NaCl添加得越多乙腈和水分离得越彻底，然而，NaCl过多会降低回收率。本文针对此问题选用部分农药对NaCl用量进行测定，分别添加10、20、30、40、50mgNaCl进行测定，结果如图5所示。

" 由图5可知，随着氯化钠用量的增加，回收率也逐渐增加且变化较为明显，但用量为40mg和50mg时回收率区别不大，考虑到氯化钠用量不宜过多，本文氯化钠用量添加40mg。

3.3测定结果分析

3.3.1线性相关性分析

" 以峰面积为纵坐标（Y），标准工作液浓度为横坐标（X），绘制标准曲线，结果如下表所示。

由表1可知，各种农药的相关系数在99.84%-99.99%之间，其线性关系良好，呈正相关。

3.3.2加标回收率和精密度实验结果分析

在不含目标农药的空白茶叶粉碎样品中添加0.05mg/kg水平的农药进行加标回收率试验，对加标样品做6次平行测定，以3倍标准偏差为检出限，得到加标回收率、相对标准偏差以及定量限如表2所示。

由表2可知，各农药组分6次平行测定的相对标准偏差在1.34%-4.97%之间，精密度符合实际测定要求，加标回收率在63.3%-131.3%之间，大部分在70%-120%之间，准确度符合分析要求，且可以看出各农药六次测试农药残留量均在国家标准定量限内，该茶叶农药残留符合标准。

4结论

茶叶基质复杂，茶样前处理是农残检测分析过程中的一个关键步骤，需通过多种提取、纯化技术除杂，才可降低干扰。目前，普遍采用的前处理法多数需旋转蒸发浓缩或氮吹后上机检测，存在损耗率高和耗时长的问题。本研究建立了优化的QuEChERS-GC-MS测定茶叶中农药残留的快速检测法，该方法通过优化提取过程中茶样粒度大小、提取剂种类及纯化过程中PSA、GCB、MgSO4、NaCl用量，改进茶样前处理方法。经过优化后，茶样适宜粒度大小为20目，最佳提取剂为乙腈，PSA适宜添加量为50mg、GCB适宜添加量为10mg、MgSO4适宜添加量为150mg、NaCl适宜添加量为40mg。优化后方法的RSD值在1.34%-4.97%之间，加标回收率在63.3%-131.3%之间，检测限在0.036-2.811μg/kg之间，检测农药标准曲线线性相关性均良好，R2均大于0.99。此外，优化后的QuEChERS法对样品的前处理耗时较短，一般在30min以内。综上可得出结论，优化后的试验方法加标回收率、相对标准偏差、最低检出浓度等方面基本符合目前我国茶叶农残MRL要求，适合茶叶中多种农药残留的批量检测分析。

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Optimized QuEChERS-GC-MS Method for the Determination of Pesticide Residues in Tea

YANG Yan，ZHA Yinjuan，MAO Zhiyi

（West Yunnan University， Lincang 677000，Yunnan， Linxiang District No.1 Middle School，

Lincang 677000，Yunnan， China）

Abstract： Objective： To establish an optimized QuEChERS-GC-MS rapid detection method for pesticide residues in tea. Method： By optimizing the particle size of tea sample， the type of extraction agent during the extraction process， and the amount of PSA， GCB， MgSO4 and NaCl used in the purification process， the pre-treatment method of the tea sample was improved. Finally， acetonitrile was used as the extraction agent， and the dried tea sample sieved through a 20 mesh sieve was mixed with the extraction agent by vortex shaking and ultrasonic extraction for 30 minutes. The extraction solution was centrifuged， and the resulting supernatant （1 mL） was purified by the optimized QuEChERS method （PSA50 mg， GCB10 mg， MgSO4150 mg， NaCl40 mg） and centrifuged. The supernatant was injected into a GC-MS analyzer for further detection and analysis. Result： The RSD value of the method ranged from 1.34% to 4.97%， the spiked recovery rate was between 63.3% and 131.3%， and the detection limit was between 0.036 and 2.811 μ g/kg. The linear correlation of the standard curves for pesticide detection was good， and R2 was greater than 0.99. Conclusion： The optimized QuEChERS-GC-MS method has good linear correlation， accuracy and precision meet the general detection requirements， and is suitable for the detection and analysis of various pesticide residues in tea.

Key words： QuEChERS; GC-MS; tea; pesticide residue