姜黄中农药残留量检测的前处理方法研究与优化

关键词：姜黄，农药残留，前处理，QuECHERS法，方法优化

DOI编码：10.3969/j.issn.1674-5698.2024.10.022

0 引言

姜黄，又名郁金、宝鼎香，为一种姜科植物的干燥根茎。姜黄的药用价值、食用价值高，市场前景广阔，肇庆市高要区多地均有规模种植，并多次入选广东省“粤字号”农业品牌，畅销海外。随着肇庆地区工、农业的发展，周边环境包括土壤、湖泊的污染已不容忽视，由于姜黄的主要食用为根茎部位，容易在生长过程中，通过土壤水质吸收农药残留。因农残检测样品时涉及到的农药类型多、含量低，样品基体复杂，因此前处理技术在进行农药残留分析时尤为关键[1]。

近年来不断出现一些新型前处理技术，主要有固相萃取法（SPE）、凝胶渗透色谱（GPC）、微波萃取法（MAE）、QuECHERS 法等，不同的前处理方法各有利弊，现阶段主流的两种前处理方法主要有，固相萃取法（SPE）和QuECHERS法。固相萃取法（SPE）净化相对彻底，基质效应小，但溶剂使用量大；QuECHERS法，操作简单便捷，检测成本低，但净化粗糙，基质效应大[2，3]。

本研究通过目前主流的前处理方法QuECHERS法基础上，对其进行调整优化，通过比较不同参数的净化效果；同时，优化气相色谱-质谱联仪的参数条件，建立一种准确有效、简单快捷、经济环保的农残检测方法。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器

Trace1300-ISQ气相色谱质谱联用仪（美国赛默飞科技有限公司），AL204电子天平（梅特勒-托利多仪器公司），AS2060B超声波清洗仪〔美瑞泰克科技（天津）有限公司〕，IKA涡旋混匀器〔艾卡（广州）仪器设备有限公司〕，CT15RT台式高速冷冻离心机（Hitachi日立公司），MPEva_DM36全自动氮吹仪〔睿莱博仪器（广州）有限公司〕。

1.1.2 试剂

农残标准品：标准样品由上海安谱科技有限公司购得，邻苯基苯酚、六氯苯、七氟聚酯、甲基毒死蜱、异丙草胺、甲基嘧啶磷、毒死蜱、丁苯吗啉、联苯菊酯、氧化氯丹、反式氯丹、丙酯杀螨醇、灭蚁灵、哒螨灵、氯苯胺灵、丁特硫磷、氯唑磷、杀螟硫磷、氯酞酸甲酯、三唑酮、水胺硫磷、顺式氯丹、丙草胺（批号2102053）、噻嗪酮、抑草蓬、甲氰菊酯、氟氰戊菊酯、甲基对硫磷、灭草环、马拉硫磷、环氧七氯B。实验试剂：乙腈，正己烷，异辛烷，乙酸乙酯，硫酸镁，氯化钠，柠檬酸钠，柠檬酸二钠，冰乙酸，净化剂CNW（MgSO4；PSA；GCB；C18）。 姜黄样品由肇庆宏志达农副产品有限公司提供试验样品，并对样品切片、粉碎、研磨处理。

1.1.3 试剂配制

标准贮备液：取适量的上述1.1.2的标准溶液，用正己烷、乙酸乙酯等溶剂稀释到10.0mg/L；标准工作液：取适量标准储备液，并对其进行分组，用姜黄空白基质提取液配制成0.05mg/L、0.10mg/L、0.20mg/L、0.25mg/L、0.40mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、2.5mg/L、3.0mg/L的系列标准工作液。

2 实验方法

2.1 样品前处理

样品提取：称取2g已经粉碎研磨后的试样（精确至0.01g），于50mL离心管中，加入10mL超纯水超声混匀，静置，加入20mL乙腈-冰乙酸（99：1），匀浆提取1min，后放入冰箱中冷冻5min，加入6g硫酸镁，1.5g乙酸钠，剧烈振摇1min，后再匀浆提取1min，4200r/min离心。

样品净化：取上层清液8mL，置于含600mg硫酸镁，300mgPSA、300mgGCB、200mgC18的离心管中，涡旋混匀1min，42 0 0 r/min离心，准确吸取2mL上层清液于试管中，洗脱液浓缩至近干，并用乙酸乙酯定容至1mL，期间加入内标环氧七氯B，混匀，上机测定。

2.2 仪器方法和条件

色谱柱：D B - 5 M S 石英毛细管柱，3 0 m×0 . 2 5m m×0 . 2 5μm；升温程序：10 0℃（保持1min）→2 0℃/min 2 4 0℃（保持3min）→10℃/min 3 0 0℃（保持8min）；温度：进样口：2 50℃；四极杆：2 5 0℃；离子源：3 0 0℃；进样：进样量1. 0μL；进样体积：1. 0μL；不分流，流速：1m L /min；载气：高纯氦气。

3 结果与分析

3.1 样品提取优化

将姜黄研磨成粉末状态，根据农残的特性，按相似相容原则使用丙酮、（1：1）丙酮正己烷、二氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯，4%乙酸乙腈作为姜黄的提取溶剂，对姜黄中农药残留量进行提取实验，根据提取效果色素含量、脂肪含量、蛋白含量、基质干扰等进行比较，研究发现乙腈（1%冰乙酸）提取的提取效果最好，因为乙腈对不同极性范围的农药残留都具有比较好的提前效果，有较好的水溶性，而加入1%的冰乙酸，主要作用是用来调节pH，使部分中性条件下容易降解的农药，如：水胺硫磷、杀螟硫磷不易降解。

影响农残提取的主要因素为样品粉碎度、含水率、离心转速、时间、提取次数、温度、冲洗体积、分散萃取盐的种类和用量等。本项目拟采用影响因素参数试验，分别对当下主流的几种方法进行微波萃取、超声萃取、固相萃取（SPE）、QuECHERS试验，确定出最大提取量的最佳参数。

研究人员研究发现，通过对空白基质样品加入1mL 单标物质浓度为0.20mg/ L的杀螟硫磷，直接上机测试，测试发现其中固相萃取，固相萃取（SPE）重复提取次数为3次，提取温度为4 0℃，加入盐5g时，提取的效果最好，回收率为97.3%；QuECHER S法重复提取次数为2次，提取温度为40℃，无水硫酸镁为6g，醋酸钠为1.5g时，次之，而微波萃取、超声萃取均不如前两种。但前处理过程中，固相萃取提取时使用的总量为150mL乙腈，使用了大量的有机溶剂，在净化和蒸发浓缩过程，耗时过长，操作复杂，而QuECHERS法具有操作简单便捷，使用的溶剂少，对环境友好，检测成本低的优势，研究人员主要使用了QuECHERS法进行了优化。通过调整两种盐试剂的配比，加入6g硫酸镁，1.5g乙酸钠，在乙酸钠作用下能与水分离；加入硫酸镁，可以吸收水份，增加农残在有机相的溶解，过多过少的盐对目标物和水分离效果均不理想。

加入10mL水超声混匀，使姜黄粉被水更好地浸润，能够使农药残留在液体介质里更好地提取，同时可以提高乙腈的提取效率；因无水硫酸镁吸水放出热量，一方面升温能够提高萃取速率，但另一方面升温容易使部分低沸点的农残挥发或分解，所以放置冰箱内冷冻降低温度，增加手动振摇时间，提高提取效率。

3.2 样品净化优化

姜黄中含有姜黄素、姜黄油、生物碱、甾醇类化合物等一种或多种物质，在样品净化过程中，因添加了10mL水，虽然溶液中的提取效率提升了，但姜黄中的其他物质随着水的加入均被更多地提取出来了。若提取液中大量存在这些物质，将会引起基质效应，影响仪器检测的准确性，因而研究人员采用了通过调整QuECHERS法中净化材料的配比进行试验：PSA（100、200、300、400、600mg）、C18（10 0、20 0、30 0、40 0、60 0mg）、GCB（60、80、10 0、20 0、30 0mg）等影响因素参数试验，通过加标回收率确定最优的参数。研究发现当硫酸镁为600mg，PSA为300mg、GCB为300mg、C18为20 0mg，姜黄空白基质溶液的色素和姜黄油等物质能够刚好被吸附褪去，适量提高P SA和GCB的含量以除去色素、生物碱、多糖类物质，C18主要是用来除去固醇类和脂肪酸类物质，通过对空白基质样品加入1mL单标物质浓度为0.20mg/L的杀螟硫磷，直接上机测试，发现样品的回收率能达到95.2%，有较好的样品回收率。通过氮吹浓缩至近干，尽管乙腈溶液的膨胀系数大，极性大，对分子涂膜柱不利，但它对不同极性范围的农残都有很好的提取效果，尤其是加入1%冰乙酸之后，而浓缩近干这一步骤，恰好能够除去样品提取过程中的乙腈（1%冰乙酸），因此，加入C18，同时提高了PSA，GCB的含量，同时加入了环氧七氯B，能够更好地除去姜黄样品中的色素、生物碱多糖等的基质干扰。

3.3 仪器条件优化

仪器的稳定性、精密度和重现性都会影响分析结果的准确性，因此使用优化好的气相质谱仪的流速、柱温、进样口温度、检测器温度。研究人员首先使用了浓度为1μg/mL的混合标准溶液，运用Scan在定量离子50～550（m/z）范围内进行全扫描，选择丰度高及质量数高的特征离子作为母离子，详见表1，然后通过对比仪器数据库中MD9BEzFKDmHjWVwVPT4ROg==的离子丰度，确认15种农残的定量离子（m/z）以及定性离子。

3.4 方法的线性范围

将混合标准溶液用姜黄基质空白稀释至适当浓度进行测定，以浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，通过计算，得出15种农药的线性回归方程。得到标准曲线，见表1。结果表明，15种农药在0.05～3.0mg/L线性范围内，其相关系数均大于0.995，待测标准溶液浓度与对应的峰面积呈现良好的线性关系。

3.5 方法的准确度和精密度

准确度以回收率来标示，将15种农残划分成3组进行测定，重复测定3次为计算精密度，按不同组别，向空白姜黄的样品添加标准物质：其中①组加标量为0.0200mg/kg；②组加标量为0.0400mg/kg；③组加标量为0.100mg/kg，回收率和精密度见表1。结果表明农残数据按照不同的浓度添加量，回收率范围均在80%～120%之内，精密度均小于5%。

4 结论

综上结果表明，此方法对姜黄中农残的前处理具有较高的准确度和较好的重现性优点，可有针对性地用于姜黄中多种农药残留的分析测定。