QuEChERS-超高效液相色谱-质谱联用技术测定果蔬中5种农药残留的方法优化

严 娅，宋 敏，袁 辉，韩瑨烜

（新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院，新疆乌鲁木齐 830011）

当前我国水果、蔬菜等农产品需求量与日俱增，大量大棚果蔬上市，一些农产品种植户在病虫害防治过程中违规使用农药，导致出现农药残留超标现象[1]。大剂量的农药残留会导致人体急性中毒，低剂量的农药残留会通过食物链的传递在人体内富集，长期蓄积在人体内的农药残留会导致人体慢性中毒[2]。超高效液相色谱-质谱联用技术（Ultra Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，UPLCMS/MS）具有分析范围广、分离能力强、检测限低及分析快速等优点[3]。本研究所涉及的5种农药组分包括吡虫啉、啶虫脒、烯酰吗啉、噻虫胺及噻虫嗪，目前标准中常用的检测方法为《水果和蔬菜中450种农药及相关化学品残留量的测定 液相色谱-串联质谱法》（GB/T 20769—2008）和《食品安全国家标准 植物源性食品中331种农药及其代谢物残留量的测定 液相色谱-质谱联用法》（GB 23200.121—2021）。这些方法普遍存在前处理过程复杂、有机试剂用量大、分析时间长的缺点，随着检验工作量的逐年增加，此方法无法提高现阶段的检验工作效率[4]。因此，建立一套同时对多组分农药残留进行大批量、准确、快速检测的方法就显得尤为重要。

分散萃取法即QuEChERS方法，是一种国际流行的农药残留快速检测方法，具有方便、快速、高效等优点[5]。本研究以草莓和生姜农药残留较高的两种果蔬为样本，选取烯酰吗啉、吡虫啉、啶虫脒、噻虫胺和噻虫嗪5种典型的农药残留物作为待测组分。采用经过优化的QuEChERS方法，结合UPLCMS/MS对样品进行检测，建立一种适合目前实验室的多组分农药残留快速检测方法[6]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本实验所用草莓和生姜样品源于乌鲁木齐市辖区及周边农贸市场；乙腈、甲醇（色谱纯）。5种农药残留对照品信息：烯酰吗啉（批号G128140，Dr.EhrenstorferGmbH）；吡虫啉（批号G988243，Dr.EhrenstorferGmbH）；啶虫脒（批号202103，农业部环境保护科研检测所）；噻虫胺（批号202105，农业部环境保护科研检测所）；噻虫嗪（批号D0018283，Dr.EhrenstorferGmbH）。

1.2 仪器与设备

TSQ Quantis型超高效液相色谱-三重四极杆质谱仪（美国赛默飞世尔科技公司）；Hettich 380R型高速冷冻离心机；ME204E型电子天平（瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司）；多管涡旋混匀仪（深圳逗点生物技术有限公司）；SB-800DT型超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司）；Hypersil GOLD C18色谱柱（100 mm×2.1 μm，美国赛默飞世尔科技公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 前处理方法

样品预先匀浆，称取匀浆好的样品10 g置入50 mL聚四氟乙烯离心管中，加入10 mL乙腈，涡旋混匀，再加入5～7 g氯化钠并振摇，超声15 min，取出后恢复至室温，5 000 r/min离心5 min，吸取约1.5 mL上清液加入含有乙二胺-N-丙基硅烷化硅胶吸附剂（Primary-secondary Amine，PSA）、碳十八吸附剂（C18）以及无水硫酸钠的净化小柱（各填料配比为50 mg∶50 mg∶150 mg），振摇涡旋混匀，静置待填料完全沉降后吸取上清液经0.22 μm针头滤器过滤后供超高效液相色谱-质谱联用仪分析。

1.3.2 液相色谱条件

色谱柱：Hypersil GOLD C18色谱柱（100 mm×2.1 μm）；柱温：35 ℃；进样量：1 μL；流动相：A/B=0.1%甲酸-水/甲醇；流速：0.2 mL/min；梯度洗脱程序：0～1 min，10% B；1～3 min，90%B；3～7 min，90% B；7.0～7.2 min，10% B；7.2～10.0 min，10% B。

1.3.3 质谱条件

离子源类型：电喷雾电离源；正离子模式；多反应监测扫描；离子源电压：3 500 V；雾化器温度：350 ℃；离子传输管温度：350 ℃；5种农药组分质谱参数详见表1。

表1 5种农药组分质谱参数表

2 结果与分析

2.1 前处理方法的优化

2.1.1 盐析剂的选择

盐析剂的作用主要是去除样品中多余的水分，使农药组分在有机相中的溶解度增加，有利于提高提取效率[7]。本实验测试了3种常用盐析剂，即无水硫酸钠、氯化钠以及无水硫酸镁+乙酸钠的混合盐析剂对样品中5种农药组分提取效果的影响，结果如图1所示。由图1可知，盐析剂采用氯化钠和无水硫酸镁+乙酸钠时，提取效果大致相当，各组分平均回收率均高于90%。而采用无水硫酸钠的样品有3个组分的平均回收率低于90%，提取效果不及前两种。此外，无水硫酸镁在吸水过程中会剧烈放热，造成溶剂的挥发，影响实验结果，因此实验选择价格低、盐析效果好的氯化钠作为盐析剂。

图1 不同盐析剂对样品中5种农药组分回收率的影响

2.1.2 净化材料的选择

近年来研究人员对QuEChERS方法的研究逐渐增加，该方法利用吸附剂与样品基质的交互作用达到净化的目的[8]。目前常用的吸附剂有PSA（除去基质中的脂肪酸、有机酸及碳水化合物）、C18（除去基质中的脂肪和非极性杂质）、GCB（Graphitized Carbon Black，可除去基质中的色素）和无水硫酸钠（除去基质中的水分）[9]。本实验考察了不同吸附剂组合对样品中5种农药组分提取效果的影响，结果如图2所示。当吸附剂中不含GCB时，样品中5种农药组分回收率最优，平均回收率可达79%～89%。但实验发现当吸附剂中含有GCB时，烯酰吗啉和啶虫脒组分的平均回收率均大幅降低。原因可能在于GCB表面的六元环结构会吸附一些平面结构的农药，因此在采用QuEChERS方法进行农药残留检测时应按照样品颜色深浅预先进行分组，浅色组避免使用GCB，深色组可在净化材料中加入一定量的甲苯，减少GCB对平面分子的吸附。

图2 GCB对样品中5种农药组分回收率的影响

2.2 线性范围及检出限、定量限

配制5种农药组分混合标准储备液，用乙腈分别稀释至浓度为1 ng/mL、2 ng/mL、5 ng/mL、10 ng/mL、20 ng/mL和50 ng/mL的标准工作液，在选定的质谱条件下进行测试，利用工作站对标准线性方程进行拟合。结果表明，5种农药组分在1～50 ng/mL线性关系良好，相关系数均大于0.99。再以3倍基线噪声（S/N）确定各组分的检出限，10倍基线噪声（S/N）确定各组分的定量限，结果表明5种农药组分在该方法下检出限为0.000 5～0.003 0 mg/kg，定量限为0.001 5～0.009 0 mg/kg。具体结果见表2。

表2 线性关系、检出限和定量限

2.3 加标回收率与精密度

选取阴性样品进行加标回收实验，加标浓度为3个水平（0.1 mg/kg、0.02 mg/kg、0.004 mg/kg），每个加标浓度平行测定6次，计算平均回收率和精密度（RSD），结果见表3。由表3可知，加标浓度为0.1 mg/kg时，5种农药组分回收率为82.4%～100.8%；加标浓度为0.02 mg/kg时，回收率为90.6%～109.0%；加标浓度为0.004 mg/kg时，回收率为96.1%～116.3%，3个加标浓度下的相对标准偏差为4.3%～8.3%。

表3 不同加标量下5种农药组分平均回收率结果（n=6）

3 结论

本文基于超高效液相色谱-质谱联用仪优化了针对草莓和生姜中5种典型农药残留物的检测方法，结果显示，所有组分在1～50 ng/mL线性良好，相关系数R2均大于0.99，检出限为0.000 5～0.003 0 mg/kg，定量限为0.001 5～0.009 0 mg/kg，3个加标浓度（0.1 mg/kg、0.02 mg/kg、0.004 mg/kg）下5种农药组分的平均回收率为82.4%～116.3%，相对标准偏差为4.3%～8.3%。本方法具有前处理简单、快速、准确、高灵敏度、高选择性等特点，适用于果蔬农药残留的快速检测。