GC-MS/MS同时检测圆葱、辣根中122种农药残留

夏 鸣，蒋 施，徐宜宏

（1.沈阳航空航天大学，辽宁沈阳110136；

2.沈阳出入境检验检疫局，辽宁沈阳110016）

目前，食品中的农药残留的危害引起了相关领域科学工作者的广泛关注[1]。国内外有很多研究者报道了蔬菜中农药残留的分析方法[2-11]。而其中葱、蒜类蔬菜由于富含多种有机硫化合物，基质背景复杂是较难分析的样品[12]。而与葱、蒜类似的圆葱、辣根中多农药残留的分析检测更是未见报道。圆葱中含有丙硫醚、甲硫醚和丙烯基硫醚等含硫化合物，辣根也含有烯丙基硫氰酸等含硫的有机酸化合物[13-14]，这些含硫化合物在进行农药多残留分析时会产生强烈的干扰。怎样依靠样品前处理技术去除这些干扰是这类研究中的一个技术难点。近年来，QuEChERS（Quick，Easy，Cheap，Effective，Ruggedand Safe）方法由于与传统方法相比具有高质量、快速、简便、污染小、价格低廉等特点，在农药多残留分析的前处理方面得到了广泛应用[15-18]。改进并优化QuEChERS方法，以降低基质对检测的干扰、提高复杂基质蔬菜中农药残留同时检测的效率，是一项非常有意义的工作。蔬菜中农药残留的检测通常采用气相色谱电子捕获检测器（GC-ECD）和火焰光度检测器（GC-FPD），气相色谱质谱联用（GC-MS/SIM）等技术。但是复杂基质中的含硫物质对前两种仪器检测的干扰相当大[19-20]。气相色谱三重四极串联质谱仪（GC-MS/MS）可有效消除选择离子扫描（SIM）中存在的离子信息少，定性不准的问题，大幅度提高残留分析，特别是复杂基质中的残留物分析的准确性。本研究通过优化前处理实验条件，以气相色谱三重四极串联质谱仪（GC-MS/MS）为检测手段，对圆葱、辣根中有机磷、有机氯、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、氨基甲酸酯类等122种农药残留实现了定性定量同步快速检测。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

乙酸乙酯、正己烷、乙腈、冰乙酸、醋酸钠 分析纯；无水硫酸镁、无水硫酸钠 上海国药集团，650℃下烘4h；122种农药标准品 天津环保所和北京路桥公司。

450GC/320MS/MS型气相色谱三重四级杆串联质谱仪 美国瓦里安公司；全自动凝胶渗透色谱 美国J2公司；SY-114型快速真空蒸发系统 美国Labconco公司；涡旋混合仪 海门市麒麟医用仪器厂；YP2001N型电子天平 上海精密科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品预处理 提取：准确称取粉碎匀浆后样品20.0g，置于具塞锥形瓶中，加入5mL蒸馏水，40mL乙酸乙酯（重蒸）-乙腈（正己烷饱和）（15∶85）混合溶液，加入5.0g醋酸钠，1%的冰乙酸，超声40min。提取液过滤至塑料压塞离心管中，加入5.0g无水硫酸镁涡混、离心，取上清液移至另一塑料压塞离心管中，待净化。

净化：向塑料压塞离心管中加入0.3g PSA粉末，0.3g的石墨化炭黑，5.0g无水硫酸镁，涡混、离心（4000r/min）5min，上清液经无水硫酸镁柱滤至快速浓缩瓶中，于40℃真空快速浓缩至近干。1.0mL色谱纯乙酸乙酯定容、涡混，离心，上清液过0.45μm微孔滤膜，供气相色谱-串联质谱仪测定。

1.2.2 仪器条件色谱柱 VF-5 MS（30m×0.25mm×0.25μm）；气化室温度260℃；柱流速1.0mL/min；不分流进样；分流阀开启时间0.75min；流量模式恒流；进样量1.0μL；载气：氦气，纯度99.999%；程序升温条件：初始温度50℃保持4min，以15℃/min升温到190℃后，再以5℃/min升温到240℃，之后以10℃/min升温到280℃，保持15min。

图1 122种农药的标准总离子流色谱图Fig.1 Total ion current chromatography of 122 pesticides in standard solution

质谱条件：一级质谱电离方式EI；电离能量70eV；离子源温度220℃；腔体温度40℃；色谱-质谱接口温度280℃；溶剂延迟时间5.0min；碰撞气：氩气，纯度99.999%；氩气压力1.8mTorr；扫描方式：多反应监测模式（MRM）；各种农药的母离子、子离子及碰撞电压等二级质谱条件见表1，总离子流色谱图见图1。

1.2.3 样品分析 参考欧盟指令2002/657/EC，每个农药选择1个母离子，2个子离子或者两个母离子及相应子离子进行定性，其中1对母离子＞子离子定量，各农药定性离子见表1。采用内标法定量测定。内标物为D-毒死蜱、D-α-六六六、D-抗蚜威、D8-顺式氯菊酯。

2 结果与分析

2.1 提取方式的优化

向20.0g匀浆后的圆葱泥中加入122种农药中具有代表性的41种农药的混合标液，制成模拟加标样品，对这41种农药前处理的方法进行优化，通过回收率的测定来确定前处理的最佳条件。通过前期的均质、超声、振荡三种提取方式的比对实验，选取超声40min条件下最终的提取方式。

2.1.1 提取溶剂的确定 向制成的模拟加标样品中分别加入40mL乙酸乙酯、丙酮、乙腈（正己烷饱和），超声提取40min，测定回收率。实验结果显示，对于大部分农药来说，用丙酮作为溶剂的提取效果最差，乙酸乙酯的提取效果总体上优于乙腈（正己烷饱和），但是有少数农药，如百菌清等，其乙腈（正己烷饱和）的提取效果比乙酸乙酯好。为了兼顾多种农药残留检测的需要，最后决定用二者的混合溶剂对样品进行提取。将其中8种在不同提取溶剂下回收率差异显著的农药列于图2。

图2 乙酸乙酯、丙酮、乙腈（正己烷饱和）分别为提取液时8种农药的回收率Fig.2 Recoveries of 8 pesticides with ethyl acetate，acetone，acetonitrile（hexane saturated）as extraction solvents respectively

2.1.2 提取溶剂比率的确定 41种模拟加标样品分别用乙酸乙酯与乙腈（正己烷饱和）的体积比为85∶15、70∶30、50∶50、30∶70、15∶85的混合溶剂进行提取，超声40min，测定回收率，取8种在不同比率混合溶剂下回收率的大小有差异的农药，列于图3。由图3可知，乙酸乙酯∶乙腈（15∶85，V∶V）的混合溶剂做提取液时回收率明显提高，所以选定此条件为最佳条件。

2.1.3 加冰醋酸量的确定 大部分农药在pH4～5之间具有良好的稳定性，因此在提取溶液中加入适量冰醋酸、醋酸钠形成缓冲盐，可以有助于提高农药的稳定性，进而提高农药的提取效率。在模拟加标样品中加入40mL乙酸乙酯∶正己烷饱和的乙腈（15∶85，V∶V）混合溶剂，加入5.0g醋酸钠，再分别加冰醋酸至0%（pH=7.5）、0.5%（pH=6.5）、1%（pH=5）、3%（pH=3.8）进行提取。同样，将在加入不同量冰醋酸下回收率的大小有较为明显差异的8种农药，列于图4。由图4可看出，加入冰醋酸后，大部分农药的回收率均有所增加，其中pH=5时1%的冰醋酸的提取效果最佳。

图3 不同比率乙酸乙酯和乙腈的混合溶剂分别作为提取液时8种农药的回收率Fig.3 Recoveries of 8 pesticides with different ethyl acetate-acetonitrile（hexane saturated）as extraction solvents

图4 加入不同比率的冰醋酸后8种农药的回收率Fig.4 Recoveries of 8 pesticides with different amounts of HOAc

2.2 QuEChERS净化条件的优化

本文采用QuEChERS方法作为净化方法，并对吸附剂的用量进行筛选和优化

2.2.1 加入石墨化炭黑（GCB）量的确定 由于GCB可以吸附非极性和弱极性的化合物又可以吸附极性化合物，尤其对具有共轭结构的化合物具有很强的吸附能力，很难被溶剂洗脱[21]。所以在净化部分采用GCB作为吸附剂，测定了不同GCB加入量时41种农药的回收率，选取回收率的大小有较大差异的8种农药，列于图5。由图5可知，添加0.3g石墨化炭黑的提取效果最佳。

2.2.2 加入N-丙基乙二胺（PSA）粉末量的确定 PSA具有比与NH2柱更强的离子交换能力，能从样品中吸附极性物质，去除样品中有机酸、色素、金属离子和酚类，起到净化的作用。尤其是对于葱、蒜等物质必须通过此步骤先除去部分强极性杂质[22]。所以本文在选取0.3g石墨化炭黑作为吸附剂的条件下，测定了不同PSA粉末加入量时41种农药的回收率，其中8种农药在加入不同量的PSA粉末下回收率的大小有较为明显的差异，列于图6。由图6可知，添加0.3g PSA粉末的提取效果最佳。最终选定采用石墨化炭黑和PSA共同作为吸附剂，两者用量均为0.3g。

此外，在之前选定的最佳条件的基础上，本文还考察了浓缩温度（35、40℃）对回收率的影响，发现35℃的回收率略大于40℃，但二者回收率没有较大差异，考虑快速浓缩的需要，选定浓缩温度为40℃。

图5 加入GCB后农药的回收率Fig.5 Recoveries of 8 pesticides with different amounts of GCB

图6 加入PSA粉末后农药的回收率Fig.6 Recoveries of 8 pesticides with different amounts of PSA

2.3 方法的可靠性分析

2.3.1 标准曲线及检出限 参考各国的最高农药限量标准，分别配制5个不同浓度梯度的混合标准溶液（农药线性范围为：0.025～20.0μg/mL），进行气相色谱三重四级杆串联质谱分析，并用农药标样色谱峰的面积对其相应浓度进行回归分析，得到标准曲线及其回归方程、相关系数及方法检出限见表1。在0.05～20.0μg/mL范围内，122种农药均有良好的线性关系，各农药相关系数r≥0.9915，农药的方法检出限范围为0.000625～0.05mg/kg。

2.3.2 方法的准确度和精密度 在圆葱和辣根中添加农药的混合标准溶液，按上述实验方法操作，每种农药设置3种添加水平，同时做空白对照。所得到的样品中农药残留的添加回收率和相对标准偏差显示：圆葱的基质加标添加水平在0.000625～0.8mg/kg范围内，回收率为60.0%（呋线威）～130.6%（甲氧滴滴涕），RSD（n=5）范围4.3%～29.3%；辣根的基质加标添加水平在0.000625～0.8mg/kg范围内，回收率为60.1%（六氯苯）～127.6%（马拉硫磷），RSD（n=5）范围3.7%～29.8%。

表1 122种农药保留时间、二级质谱条件、线性回归方程、相关系数R、方法检测限Table 1 Retention time，conditions of MS/MS，regression equation，correlation coefficient（r）and detection limits of 122 pesticides

续表

续表

2.4 实际样品检测

应用本方法对市售的圆葱和辣根进行122种农药的实际筛查。在圆葱样品中检出苯胺灵、叶蝉散和甲氰菊酯，含量分别为0.06、0.04、0.05mg/kg；根茎类蔬菜辣根中检出六六六，含量为0.01mg/kg。此检测结果表明，本研究建立的同时检测多种农药残留的GC-MS/MS法适用于复杂基质蔬菜中多种农药残留的同时检测，亦可满足此类蔬菜样品的残留限量的检测要求。

3 结论

本文建立了圆葱、辣根类复杂蔬菜基质中122种农药的气相色谱串联质谱联用检测方法，优化了提取条件，确定提取条件为超声提取；超声时间为40min；用乙酸乙酯∶乙腈（15∶85）为提取溶剂；加1%冰醋酸；40℃真空浓缩。同时考察了净化条件中PSA量和石墨化炭黑量对实验结果的影响，兼顾了净化效果和回收率的差异，最后确定净化条件为：PSA 0.3g；石墨化炭黑0.3g。通过方法的线性范围、最低检出限、回收率、精密度的计算对方法的可靠性进行分析、评价。实验结果为：添加水平在0.000625～0.8mg/kg范围时回收率范围为60.0%～130.6%，其相对标准偏差范围为3.7%～29.8%，农药的方法检出限范围为0.000625～0.05mg/kg。本文所建立的实验方法灵敏、准确、可靠，符合农药残留检测标准，为复杂基质中农药残留检测提供了理论依据。

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