QuEChERS-气相色谱-质谱法对植物油中农药残留的快速检测

沈祥震 张红霞 王艳丽 陈克云 孙嵛林 刘艳明

(山东省食品药品检验研究院，济南 250000)

我国是油料作物生产和消费大国，近年来随着越来越多种农药的发明和使用给农业生产带来方便和效益的同时，其农药残留问题也日益引起人们的关注。我国虽然对大宗油料中有机磷、有机氯和拟除虫菊酯类农药的残留限量(0.05～0.5 mg/kg) 给出了明确规定[1]，但部分农药在植物油中的检出率仍非常高。我国不同家庭经常消费各种食用油的比例由多到少依次为菜籽油33.5%、花生油16.8%、豆油13.5%、芝麻油10.3%、胡麻油3.8%[2]。本实验结合近年市场抽检实际情况，选取菜籽油、花生油、大豆油3种市场占有份额较大的植物油为主要研究对象；以GB 2763—2016中3类植物油涉及的农残为基础，结合农作物种植过程中较为常用的农药类型，最终确定1种除草剂(氟乐灵)、2种杀菌剂(氟硅唑、腐霉利)、5种杀虫剂(甲拌磷、七氯、乐果、倍硫磷、氯丹)共8种农药残留为主要研究对象。

本实验采用液液萃取法对样品中的农药残留提取，选用改进后的QuEChERS 方法进行净化，结合气相色谱-质谱联用技术建立植物油中8种农药残留的快速检测方法。

目前，对于植物油的农药多残留检测前处理方法主要有液液萃取法、固相萃取法、凝胶色谱法、低温冷冻除脂和基质固相分散法。采用固相萃取柱可以有效去除植物油基质、有机酸等杂质，但存在成本较高，处理过程较为繁琐等缺点；低温冷冻除脂对冷冻温度要求比较高且耗时、费力达不到快速检测的要求；凝胶色谱法去除植物油基质最为彻底，但其高昂的设备费用、较长的分析时间和较大的溶剂使用量等不利因素使其未能得到广泛应用。液-液分配法虽被作为较为常用的分离净化方法多年但仍普遍存在回收率低，净化不彻底，基质干扰大等问题[3-6]。

随着技术的发展和科技的进步越来越多的新方法新技术被应用到农药残留的检测。如QuEChERS法，其基本原理类似基质固相分散法，凭借其方便、快速、成本低廉的优势迅速得到了广泛的应用[7-8]。这类方法的出现使得农药多残留检测前处理方法变得更为简单，但也存在着检出限偏高、基质干扰严重等问题[9]。特别是以植物油为基质的农药残留检测，常规的QuEChERS处理方法对其基体中大量脂质的去除效果甚微，而有机氯类农残的高脂溶性给QuEChERS处理方法测定植物油中农药残留带来了巨大的挑战。据报道C18材料中碳含量较高，属于反向硅胶键合吸附剂，可以通过疏水作用，对非极性的组分和弱极性的干扰物如脂肪酸、 氨基酸、 脂肪和脂类等有较好的吸附效果，食用植物油中非极性的油脂含量最为丰富，因此C18材料对油脂的去除效果显著。PSA材料的硅胶表面键合有极性官能团，属于弱阴离子交换吸附剂，对样品中的一些强极性杂质、有机酸、色素、糖、脂肪酸和金属离子等具有良好的净化效果[10-12]。故本实验选用C18和PSA组合对大豆油液-液萃取后的提取液进行净化，以基质效应的大小作为评价指标，优化比较净化条件。

1 材料和方法

1.1 试剂与仪器

C18粉末、PSA粉末；丙酮、乙酸乙酯、正己烷、乙腈(均为色谱纯)；氟硅唑、氟乐灵、甲拌磷、七氯、乐果、倍硫磷、氯丹、腐霉利8种农药标准品(均为1 mg/mL，1 mL)；台式冷冻高速离心机；旋涡混合器；超声提取器；7890-5977 GC/MS仪。

1.2 样品处理

1.2.1 提取

称取混合均匀的植物油样品 2.00 g 于 50 mL 具塞离心管中，加入10 mL乙腈(经正己烷饱和)，旋涡5 min，超声提取15 min，以8 000 r/min 转速离心3 min，重复提取2次，合并上清液。加入10 mL 正己烷(经乙腈饱和)，液-液分配2次，弃去正己烷层，待净化。

1.2.2 净化

取提取液13 mL于15 mL具塞离心管中，分别加入200 mg C18和200 mg PSA进行基质净化，充分涡旋混合后，以8 000 r/min 转速离心3 min，准确移取10 mL上清液于另一15 mL具塞离心管中，40 ℃氮吹至近干，1 mL正己烷复溶，用0.22 μm有机滤膜过滤, 待测定。

1.2.3 GC-MS 条件

色谱条件：色谱柱Agilent 122-3832 DB-35ms (30 m×0.25 mm×0.25 μm)毛细管柱；色谱柱升温程序：起始温度为50 ℃，保持1 min后以30 ℃/min速率程序升温至180 ℃，保持0 min后以3 ℃/min速率程序升温至280 ℃，保持6 min后以10 ℃/min速率程序升温至300 ℃，保持4 min。氦气为载气，纯度≥99.999%，流速为 1 mL/min；进样方式：不分流进样；进样口温度：250 ℃。

质谱条件：接口温度：280 ℃；离子源温度：280 ℃；四级杆温度：150 ℃；电子轰击源(EI)能量：70 eV；溶剂延迟时间：5 min；数据采集模式：SIM。

2 结果与讨论

2.1 样品的提取与净化

在以植物油为基质的农药残留检测中，较高含量的脂质能够富集脂溶性较高的非极性农药(有机氯类农残)。脂质净化不彻底会严重干扰该类农残的回收率，所以必须采用有效的前处理手段将脂质彻底祛除，否则不但回收率低，而且还会对分析仪器造成严重污染，增加维护难度，降低使用寿命。

2.1.1 提取溶剂的选择与优化

对于高油脂性样品，一般采用乙腈作为提取溶剂，也有报道用乙酸乙酯和丙酮。本实验考察了丙酮、乙酸乙酯、乙腈3种溶剂的对提取效果的影响(图1)。

图1 不同提取溶剂对净化效果的影响

乙酸乙酯、丙酮等脂溶性溶剂，提取效率比较高，但由图1可以看出，丙酮和乙酸乙酯提取组杂质峰的数量和基线波动明显高于乙腈作为溶剂的提取组。由此可以证明丙酮和乙酸乙酯能提取出大量杂质，尤其是能将大量的油脂一并提取出来，给后续净化工作造成困难，容易造成基质干扰大、净化不彻底现象。乙腈作为提取溶剂可以溶解的油脂量较少，提取液中的杂质也相对较少，更有利于提取液后续净化，更适合于植物油中多农药残留的提取。

本实验还考察了使用相同体积的乙腈，比较提取次数对提取效果的影响，结果见图2。

图2 提取次数对提取效果的影响

经方法一提取的实验组中氟硅唑、氟乐灵、甲拌磷、倍硫磷、腐霉利、乐果的回收率均小于75%，经方法二和方法三提取的实验组中，除氯丹和七氯2种有机氯类农药以外其他6种农残的回收率均在80%～110%之间，其回收率和RSD均能满足SANCO/12571/2013欧盟DG SANCO的要求。方法三在提取效果方面虽然能略高于方法二，但综合考虑到实验的简便性和回收率的可接受性后本实验最终采用提取方法二分2次进行提取。

2.1.2 净化方法的选择与优化

本实验采用液-液萃取结合QuEChERS固相净化法，通过选择合适的净化剂以吸附液-液萃取后剩余的微量脂质，以期达到最大程度净化样品的目的。通过比较8种农残在有机溶剂中的溶解度可以发现，8类农药的溶解度随极性降低而减小。因此，本实验选用极性较小的正己烷(经乙腈饱和)进行液-液分配，不仅能祛除脂质而且不会因溶剂间溶解度的差异造成待测组分的损失。本实验还比较了不同分配次数和萃取体积对油脂去除效果的影响，结果见图3。

图3 不同分配次数和萃取体积对油脂去除效果的影响

采用正己烷液-液分配法虽能逐次降低脂肪含量得到较为理想的净化效果，但提取液中仍会有微量脂质残留，经浓缩后脂质残留现象更为明显。故本实验采用结合QuEChERS方法，通过选择合适的净化剂以彻底清除提取液中残余的脂质。

2.1.3 净化剂的选择与优化

基质效应是指样品中的某些杂质组分经提取后进入分析单元干扰待测物的分析过程，影响待测物浓度测定的准确性，一般为基质抑制或基质增强效应[13]。在采用纯溶剂配制的标准曲线进行定量时发现本研究所选择的8种常见农药均为基质增强效应。本实验采用正己烷和经不同净化方式处理后空白花生油样品提取液，分别配制8种农药的基质标准溶液和溶剂标准溶液；利用不同处理方法的基质标目标响应和溶剂标目标响应两者的比值(K)来评价基质效应的影响，(K)值越小表明基质效应越小，样品净化越彻底。结果见图4。

图4 不同净化方式对基质效应的影响

从图4中可以看出， 当净化剂用量为200 mg时，其基质效应与400 mg组无明显差异，且提取液澄清透明，故本实验选用200 mg C18+200 mg PSA组合对样品提取液进行净化。

2.2 方法学评价

将标准加入水平定为0.02、0.04、0.1和0.2 mg/kg，按上述方法对大豆油进行检测，平行测定6次，计算回收率和RSD，从表1可见，大豆油样品中8种目标分析物的检出限(LOD，S/N=3)为0.004～0.015 mg/kg，定量限(LOQ，S/N=10)为0.014～0.026 mg/kg，回收率为71.9%～113%，RSD为3.4%～13.4%，回收率范围均能满足GB/T 27404—2008的要求[14]。

表1 8种农药的检出限、定量限、回收率及相对标准偏差

2.3 实际样品测定

从本地市场随机抽取花生油、大豆油、菜籽油各2份，在最优条件下处理后进行GC-MS分析。结果显示，6份植物油样品中仅1例花生油检出腐霉利， 检出值为0.12 mg /kg，未超过GB 2763—2016规定的0.5 mg/kg最大残留限量值。

3 结论

本实验采用QuEChERS方法对植物油样品前处理方法进行了优化，结合GC-MS建立了一套可同时测定植物油中8种中常见农药的快速检测方法，检出限、定量限、回收率和相对标准偏差均能满足农药多残留检测方法的要求。采用液-液萃取技术结合QuEChERS法的好处在于QuEChERS前处理方法弥补了液-液萃取法去干扰物质不彻底的缺陷，提高了方法的灵敏度和结果的准确性; 另一方面，采用QuEChERS法进行样品前处理，大大缩短了前处理时间周期，达到了应急检验快速分析的工作目的。