QuEChERS/气相色谱法测定水果中31种有机磷农药残留

徐国锋，聂继云，李海飞，闫　震，李　静

(中国农业科学院果树研究所，农业部果品质量安全风险评估实验室(兴城)，辽宁　兴城　125100)



QuEChERS/气相色谱法测定水果中31种有机磷农药残留

徐国锋，聂继云*，李海飞，闫震，李静

(中国农业科学院果树研究所，农业部果品质量安全风险评估实验室(兴城)，辽宁兴城125100)

建立了QuEChERS/气相色谱测定水果中31种有机磷农药残留的快速分析方法，并对QuEChERS前处理方法进行优化。样品以乙腈提取、氯化钠盐析后，经C18填料和无水硫酸镁分散固相萃取净化，气相色谱FPD检测器检测，基质匹配标准曲线校正，外标法定量。结果表明，该方法的线性相关系数为0.990 3～0.999 9；不同加标水平下31种有机磷农药的回收率为81.7%～120.7%，相对标准偏差为0.4%～14.7%，方法的检出限为0.4～6 μg·kg-1。方法简便快速、准确灵敏，且节省样品和有机溶剂，可满足水果中此31种有机磷农药残留同时快速检测的实际需要。

QuEChERS；气相色谱(GC)；水果；有机磷农药

有机磷农药(OPPs)因具有广谱、高效、降解快等特点而广泛应用于水果生产中，其主要作用机制为抑制胆碱酯酶活性，致使乙酰胆碱积聚造成神经系统紊乱，具有神经毒性；一些有机磷农药具有引发神经系统失调、出生缺陷、致癌等毒性[1]。许多国家都制定了水果中有机磷农药的残留限量法规。有机磷农药多残留主要采用固相萃取净化的前处理方法结合气相色谱法[2-3]和质谱法[4]进行测定。质谱法具有较高的灵敏度，但其检测投入大、运行成本高、对使用人员的素质要求高；固相萃取净化虽能够很好地去除样品中的杂质，但其配合气相色谱法用于有机磷农药检测时，具有检测的农药种类少、耗时长、成本高、对人员身体伤害大等缺点，不能满足快速检测的要求。QuEChERS样品前处理方法因快速、简便、廉价、高效、安全等优点而在农药多残留快速检测中得到广泛的研究与应用[5-10]。已有文献报道[5,8]应用QuEChERS/气相色谱法(GC)进行有机磷农药多残留的快速检测。张秀尧等[5]应用QuEChERS/GC测定水果蔬菜中的有机磷农药残留，但该方法主要针对蔬菜样品，同时由于大体积(PTV)进样口在气相色谱上配置较少也限制了该方法的广泛应用；房宁等[8]采用乙腈提取，旋转蒸发浓缩，QuEChERS农残净化管净化，气相色谱法测定了果蔬中的有机磷农药，但该方法需对提取液进行浓缩，前处理时间较长，成本较高，检测农药种类较少，不能够满足高效、快速检测的需要。本文以苹果、桃、葡萄、柑橘、香蕉5种常见水果为代表样品，气相色谱为检测手段，建立了QuEChERS前处理技术结合GC同时检测水果中31种有机磷农药的分析方法，并对检测体系和前处理条件进行了优化。该方法具有准确、高效、灵敏的优点，适用于水果中31种有机磷农药残留的同时快速检测。

1　实验部分

1.1仪器与试剂

岛津GC2010气相色谱仪，配FPD检测器、自动进样器(日本岛津公司)；PL-602L电子天平(美国梅特勒-托利多公司)；涡流混匀器(德国IKA公司)；立式大容量高速离心机(日本日立公司)。

敌敌畏等31种农药标准品(质量浓度均为100 mg·L-1，国家标准物质中心的有证标准物质)；丙酮、乙腈(色谱纯，美国Fisher公司)；乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)、十八烷基硅烷键合硅胶(C18)粒径均为40～60 μm(天津博纳艾杰尔科技有限公司)；氯化钠和无水硫酸镁(优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司)。

1.2实验方法

1.2.1色谱条件色谱柱:DB-1701毛细管柱 (30 m×0.25 mm×0.25 μm)；载气：高纯氮气，纯度>99.999%；柱温：120 ℃(保持2 min)，以2 ℃/min升至160 ℃(保持2 min)，再以20 ℃/min升至240 ℃(保持12 min)；柱流速：1.0 mL/min，恒流速；进样口温度：240 ℃；检测器：FPD，温度250 ℃；尾吹气：60 mL/min；氢气：75 mL/min；空气：100 mL/min；进样量：1 μL，不分流进样。

1.2.2标准溶液的配制将31种有机磷农药分成2组，其中编号1～16为A组，编号17～31为B组(见表1)。以乙腈为溶剂配成5 mg·L-1的有机磷农药混合标准储备液A和B，于-18 ℃冰箱储存备用。基质匹配标准溶液：分别向5 mL容量瓶中加入20，50，100，200，500，1 000 μL 5 mg·L-1的农药混合标准储备液，用空白样品提取液定容至刻度，配制成20，50，100，500，1 000 μg·L-1的基质匹配标准溶液，现配现用。

表1　31种有机磷农药及其保留时间Table 1　31 organophosphorus pesticides and their retention times

1.2.3QuEChERS样品前处理方法称取匀浆后的水果样品10.0 g(精确至0.1 g)置于100 mL塑料离心管中，加入10 mL乙腈溶液和2.0 g氯化钠，剧烈振荡2 min，4 ℃下8 000 r/min高速离心2 min，移取上清液2 mL加入装有200 mg C18和400 mg无水MgSO4的10 mL塑料离心管中，2 500 r/min涡混2 min。离心后，过0.22 μm有机滤膜，供GC/FPD分析。

2　结果与讨论

2.1有机磷农药的分组

在气相色谱分析中，单柱、单检测器分析要求相邻目标化合物之间有良好的分离度，以保证对目标化合物的准确定性和精确定量。本研究的31种有机磷农药分组后在上述仪器条件下能够得到完全分离(图1)，各组分的保留时间见表1。在单柱、单检测器的条件下，将31种有机磷农药分成2组能够保证对目标化合物的准确定性和定量，同时单柱、单检测器的仪器配置是检测机构的基本仪器配置，为本方法的广泛应用提供了条件。

2.2吸附剂及其用量的优化

QuEChERS方法采用分散固相萃取净化，固相吸附剂直接加入经盐析分层的样品提取液中以吸附基质干扰物，因此吸附剂对目标化合物的吸附会导致回收率降低，影响测定结果的准确性。PSA和C18是常用的固相吸附剂，PSA用于除去有机酸性、酚类物质和少量的色素；C18可用于除去脂肪和脂类等非极性物质的干扰。为考察PSA和C18对31种有机磷农药的吸附作用，以乙腈为介质配制100 μg·L-1的混标溶液8 mL，取2 mL分别加入200 mg PSA、C18吸附剂粉末涡旋混匀净化(以不加吸附剂为对照)，每组6个平行样，考察其净化后的回收率，并在P<0.05水平比较其差异显著性。结果显示，加入PSA吸附剂后，氧乐果、久效磷、磷胺、乙酰甲胺磷和伏杀硫磷与对照相比具有显著差异，回收率分别为73.4%，79.4%，77.3%，66.8%和77.3%；治螟磷、硫环磷、蝇毒磷、乐果、丙溴磷和三唑磷与对照相比也有显著差异，回收率在80%～90%之间；敌敌畏、地虫硫磷、马拉硫磷、杀螟硫磷、水胺硫磷和甲拌磷砜与对照相比具有显著差异，但回收率在90%～110%之间；灭线磷与对照相比具有显著差异，回收率为111.3%；其余13种农药与对照相比无显著差异。加入C18吸附剂后，硫环磷和伏杀硫磷与对照相比具有显著差异，回收率分别为 87.2%和 85.4%；地虫硫磷、甲基毒死蜱、毒死蜱、喹硫磷、乐果和甲拌磷砜与对照相比具有显著差异，回收率在90%～100%之间，其余23种农药与对照相比无显著差异。PSA和C18吸附剂对本研究的部分农药具有吸附作用，综合考虑吸附程度和吸附的种类，选择C18作为吸附剂。

吸附剂粉末的用量是影响前处理净化效果和回收率的重要因素，用量小净化效果不明显，用量大净化效果明显但回收率降低，不能满足检测要求。取苹果等5种空白基质乙腈提取液进行0.1 mg·kg-1的加标回收试验，按“1.2.3”方法应用C18对提取液进行净化，净化后测定5种基质中各农药的回收率。结果显示，当C18的用量为100 mg·mL-1时，各农药的回收率最佳，同时能有效去除提取液中的色素。

2.3基质效应

基质效应(Matrix effect，ME)是指样品分析液中除分析物以外的共流出组分改变了分析物的响应值，从而影响定量分析的准确度和重现性。本文基于目标物(100 μg·L-1)在纯溶剂中的平均响应值(A，n=5)和以“1.2.2”获得的基质匹配标准溶液的平均响应值(B，n=5)，考察了31种有机磷农药在苹果、桃、葡萄、柑橘、香蕉中的基质效应。基质效应的计算公式为ME=B/A×100%[11-12]，其中ME>100% 表示基质增强效应，ME<100% 表示基质抑制效应。研究结果显示，苹果、桃、香蕉、葡萄和柑橘中分别有24，23，23，21和25种有机磷农药的ME超过100%±15%；同一农药在不同基质中的基质效应不同，且不同农药在同一基质中的基质效应也各有不同。

2.4方法的线性关系

本研究采用基质匹配标准溶液外标法进行校准定量，能较好地补偿基质效应，确保结果的准确性[13]。将质量浓度分别为20，50，100，500，1 000 μg·L-1的31种有机磷农药的纯溶剂标准溶液，以及根据“1.2.2”配制的苹果、桃、葡萄、柑橘、香蕉的5种不同浓度基质匹配标准溶液，按“1.2.1”进行气相色谱分析，以峰面积(y)对质量浓度(x，μg·L-1)作回归曲线。31种有机磷农药的纯溶剂标准溶液回归曲线的相关系数(r)为0.991 0～0.999 9，5种基质匹配标准溶液的r为0.990 3～0.999 9。进一步分析发现，同一化合物在同一基质不同浓度水平的抑制或增强效应并不一致，表现为拟合回归曲线不平行，浓度与基质效应具有一定的相关性。

2.5方法的检出限、定量下限、回收率及精密度

采用基质匹配标准溶液外标法定量，在苹果、桃、葡萄、柑橘、香蕉5种空白基质中分2组共添加31种有机磷农药进行回收率试验，加标水平为20，50，100 μg·kg-1，每个水平平行测定5次。 31种有机磷农药的回收率为81.7%～120.7%，相对标准偏差(RSD)为0.4%～14.7%(见表2)。以加标样品信噪比S/N≥3时空白样品中的加标浓度确定方法的检出限(LOD)为0.4～6 μg·kg-1；以S/N≥10确定方法的定量下限(LOQ)为2～18 μg·kg-1(见表2)。图2为空白柑橘和柑橘加标的色谱图。

表2　31种农药的检出限、定量下限及在柑橘中的加标回收率和相对标准偏差Table 2　LODs，LOQs,recoveries and RSDs for 31 pesticides in citrus

*peak No.(1-31) denoted were the same as those in Table 1

图2空白柑橘和柑橘加标的色谱图(100 μg·L-1)
Fig.2Chromatograms of citrus blank and spiked(100 μg·L-1) citrus sample the chromatographic peak number(1-31) denoted were the same as those in Table 1

2.6实际样品测定

采用本文所建立的方法对采自不同果园的205份风险评估苹果样品进行检测，结果在30份样品中检出毒死蜱，其含量为0.005～0.063 mg/kg。

3　结　论

本研究建立了QuEChERS/气相色谱法(FPD)测定水果中31种有机磷农药残留的检测方法。样品中有机磷农药经乙腈萃取，C18吸附剂和无水硫酸镁分散净化后，利用基质匹配标准曲线外标法定量，GC/FPD测定。方法简便快速，能满足我国[14]、欧盟[15]和CAC[16]的残留限量要求，且符合农药残留分析从传统方法向快速、简便方法发展的趋势，具有一定的实际应用价值。

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Determination of 31 Organophosphorous Pesticide Residues in Fruits by Gas Chromatography with QuEChERS Sample Preparation

XU Guo-feng,NIE Ji-yun*,LI Hai-fei,YAN Zhen，LI Jing

(China Laboratory of Quality & Safety Risk Assessment for Fruit(Xingcheng),Ministry of Agriculture;Research Institute of Pomology，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Xingcheng125100，China)

A method of QuEChERS sample preparation was optimized and the QuEChERS-GC method for simultaneous analysis of 31 organophosphorous pesticide residues in fruits were established in this study.The samples were extracted with acetonitrile，and salted out with sodium chloride.The extracts were cleaned up by dispersive solid phase extraction using C18and magnesium sulfate as sorbents，then determined by GC/FPD with matrix-matched standards procedure.The external standard method was used for quantitative analysis.The results showed that the correlation coefficients of linear equations(r2) were in the range of 0.990 3-0.999 9.The recoveries of 31 organophosphorus pesticides in various spiked levels ranged from 81.7% to 120.7%，with RSDs of 0.4%-14.7%.The limits of detection(LOD) were in the range of 0.4-6 μg·kg-1.The method showed the advantages of simplicity，rapidness，sensitivity and low consumption.It could meet the demands for the simultaneous determination of multi-residue organophosphorous pesticides in fruits.

QuEChERS;gas chromatography(GC);fruits;organophosphorous pesticide

2016-01-04；

2016-02-05

国家农产品质量安全风险评估计划(GJFP2016003)

聂继云，博士，研究员，研究方向：果品质量安全，Tel：0429-3598178，E-mail：niejiyun@caas.cn

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.08.016

O657.71;F767.2

A

1004-4957(2016)08-1021-05