GC-MS-MS法同時測定煙草中113種有機磷、有機氯及擬除蟲菊酯類農藥殘留

樓小華，高川川，朱文靜，張曉瑜，史訓瑤

（貴州省煙草質量監督檢測站，貴陽 550025）

全球施用在作物上的農藥超過 1000種，由于濫用農藥及病蟲抗藥性增強，殘留問題日益凸顯。2006年日本推出了肯定列表制度，針對800種農藥設置了殘留限量，使農藥殘留分析成為當前研究的熱點。國內外針對農藥殘留檢測方法作了大量研究，從單一農藥品種的殘留分析發展到數十種乃至數百種農藥殘留的同時分析[1-15]。多殘留分析是農藥殘留檢測技術的發展趨勢。我國煙草中農藥殘留檢測技術研究起步較晚，2010年前頒布了7個國家標準及9個行業標準中涉及有機氯、有機磷、有機氮等30余種殺蟲劑、殺菌劑及除草劑的殘留分析，難以覆蓋種類繁多的農藥殘留物。2011年頒布的159種農殘檢測的5個系列標準[16-17]，以氣相色譜、液相色譜、氣-質聯用、液-質聯用等技術檢測，彌補了上述標準的不足。2003年 Steven提出的分散固相萃取方法[18-21]（即QuEChERS法），是一種快速、簡便、價格低廉、適用面（包括農藥種類和基質種類）廣的樣品前處理方法，其低成本高效的樣品處理技術，可用于絕大多數食品基質的寬泛的農藥殘留類別，已被多個國際農藥殘留分析機構廣泛采納，其試劑包亦已商品化，我國也逐漸采用該法進行高效前處理。煙草中以氣相-串聯質譜聯用儀（GC-MS-MS）對超過100種農藥殘留的分析方法未見報道。本研究試圖建立以QuEChERS一次性前處理、GC-MS-MS一針進樣分析100余種有機磷、有機氯及擬除蟲菊酯類農藥殘留物的方法，有利于提高檢測效率。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

儀器：ThermoFisher Trace GC Ultra-TSQ Quantum XLS 氣譜-三重四極桿串聯質譜聯用儀（GC-MS-MS），Labnet VX200漩渦振蕩器，Centurion K-241高速離心機（5000 rpm）。

試劑：乙腈、甲苯、正己烷、丙酮均為色譜純；水為超純水；67種有機磷、31種有機氯、15種擬除蟲菊酯農藥標準品（購自國外和國內標準物質供應商），分別用正己烷、丙酮溶解配制成單獨的濃度為50 μg/mL質量濃度的標準溶液，再以甲苯稀釋配制成0.1～2.5 μg/mL的混合標準溶液；內標物滅蟻靈溶于乙腈，濃度0.2 μg/mL，儲存于4 ℃冰箱備用。

1.2 樣品處理

1.2.1 煙葉樣品制備 煙葉樣品在 50 ℃下烘干、粉碎，避光低溫保存。

1.2.2 樣品提取 準確稱取2 g煙末于50 mL離心試管中，加10 mL水浸潤，加10 mL乙腈漩渦震蕩1 min，加入提取試劑包（4 g無水硫酸鎂+1 g氯化鈉+1 g檸檬酸鈉+0.5 g檸檬酸氫二鈉）和5 mL甲苯后漩渦震蕩2 min，高速離心10 min，取上清液5 mL于10 mL含有凈化試劑包（500 mg無水硫酸鎂+150 mg N-丙基乙二胺鍵合固相吸附劑）的離心試管中，漩渦震蕩2 min后取上清液于2 mL色譜瓶中，待GC-MS-MS測定。

1.3 GC-MS-MS條件

1.3.1 氣相色譜條件 進樣模式為帶 surge功能的不分流進樣；Surge壓力250 kPa（1 min）；進樣溫度250 ℃；

毛細管柱為DB-17 [（50%苯基）-甲基聚硅氧烷，30 m×0.25mm i.d.×0.25 μm d.f.]；程序升溫70 ℃保持1 min，20 ℃/min升至130 ℃，4 ℃/min升至270 ℃，保持15 min；流速He1.2 mL/min；傳輸線溫度270 ℃。

1.3.2 串聯質譜條件 離子源溫度250 ℃；發射電流50 μA；離子化模式EI；離子源封閉式EI源；分析模式為 timed-SRM（定時選擇性反應監測）；掃描寬度0.002 m/z；掃描周期0.4 s；峰寬Q1 0.7Da、Q3 0.7Da；碰撞氣壓力1.5mTorr（Ar）；色譜過濾峰寬10 s。

1.3.3 液體自動進樣器條件 進樣體積：1 μL；進樣模式：熱針進樣；進樣前后駐留模式：3 s和2 s。

2 結果與討論

2.1 前處理方法的確定

我們發現，YC/T405.2—2011及 YC/T405.3—2011兩個標準中的74種農藥均適用于GC-MS-MS分析，前處理和凈化方法雖有不同，但經優化可予以合并。本法采用乙腈＋提取試劑包漩渦振蕩提取、甲苯+凈化試劑包凈化、離心、濾膜過濾后直接進樣方式，省卻了 YC/T405.2—2011中正己烷-乙酸乙酯提取及固相萃取小柱凈化步驟（該步驟主要為了避免雜質對電子俘獲檢測器的干擾），得益于三重四極桿串聯質譜高通量的離子掃描功能和有效消除離子串擾的優點。

實際檢測驗證表明，應用該法1 d可處理20～40個煙草樣品，溶劑耗費大大降低，同時也減少了實驗室廢棄物的環境污染。

2.2 色譜柱的選擇

在一根毛細管柱上實現上百種農藥組分色譜峰的完全分離是困難的。用于多農殘檢測的毛細管色譜柱一般采用中等或極性的固定液、柱長30～60 m、內徑0.2～0.25mm[12,22]。在優選本法時，曾采用 DB-1701、PEG-20M、HP-5MS的 30 m 柱和HP-5MS、DB-17的15 m柱。分離結果，上述30 m柱由于極性較強或偏中性，往往會出現組分峰疏密不均現象，保留時間過長；而采用15 m柱雖然能在30 min之內全部出峰，但重疊峰過多，不利于定性定量。最后選定DB-17 [（50%苯基）-甲基聚硅氧烷，30 m×0.25mm i.d.×0.25 μm d.f.]作為分離柱，能達到出峰均衡、分析時間較短的目的（表1、圖1）。

表1 不同極性及長度毛細管柱的分離效果Table 1 Separation effect of different polarity and length of capillary columns

圖1 113種農藥SRM掃描總離子流圖（加入煙草基質）Fig.1 SRM TIC of 113 Pesticides (tobacco matrix added)

2.3 農藥組分SRM質譜參數的優化

本研究在使用30mDB-17毛細管柱對100余種組分進行分離時，往往會在同一個保留時間有2個組分重疊。普通的單四極桿GC-MS雖有選擇性離子監測功能，但對相同類型農藥組分仍要求有較高的分離度。而三重四極桿串聯質譜則因具有高通量離子傳輸性能和碰撞室零串擾技術特點，對重疊組分選擇其特征子離子進行定性，有效解決了干擾問題。圖1中，在21.39 min處有2個重疊峰，SRM離子對可完全區分，不影響定性定量。

在優化 SRM 參數時，先通過質譜全掃描方式確定每一種農藥組分的保留時間，再通過不斷更換碰撞能量選擇合適的母離子→子離子，其選擇性和靈敏度得到了極大地提升。同時，將每一種組分至少2個離子對及碰撞能量在Excel表中進行編輯，或查閱文獻得到的優化參數通過EZmethod功能直接導入到儀器方法中，得到多組分農藥 SRM監測參數表（表2）。每種農藥的驗證是通過兩個 SRM離子對，其不同濃度下的離子比例非常穩定。每種化合物的兩個 SRM 離子對的比值用來進行定性確證，其響應值用于定量分析。

2.4 某些穩定性差的農藥分析問題

針對甲胺磷、乙酰甲胺磷、敵百蟲、久效磷、氧樂果穩定性較差，極性大，基質效應較強，普通氣相色譜難以準確定量的問題[22]，本研究通過更換襯管、截除毛細管入口段、選擇特征離子對方式，有效解決了上述問題。使用新的不分流襯管時，不填充石英棉，先進幾針高濃度的標樣予以飽和，進樣50～100針后更換襯管，臟襯管經超聲波清洗、硅烷化可重復使用。圖2為煙草基質中上述5種農藥SRM掃描色譜圖。

表2 124種農殘組分SRM質譜參數及檢測限、回收率Table 2 SRM Mass parameters, LOD and recoveries of 124 pesticide components

序號 中文名 通用名 母離子/(m?z-1)子離子/(m?z-1)碰撞能/eV保留時間/min檢測限/(mg?L-1) 決定系數 回收率/%變異系數/%61 倍硫磷 Fenthion 278 109 18 24.61 0.004 0.984 4 75.6 11.2 62 甲基異柳磷 Isofenphos-methyl 199 121 15 24.63 0.004 0.994 8 96.5 1.3 63 異柳磷 Isofenphos 213 121 17 24.93 0.004 0.965 4 78.9 2.6 64 水胺硫磷 Isocarbophos 289 136 10 25.20 0.004 0.996 1 95.0 5.0 65 α-硫丹 α-Endosulfate 195 159 15 25.57 0.000 5 0.999 6 85.4 7.7 66 o,p'-DDE o,p'-DDE 318 246 20 25.64 0.005 0.998 9 94.2 6.8 67 毒蟲畏 Chlorfenvinphos 267 159 15 25.82 0.004 0.982 1 113.6 10.5 68 α-氯丹 α-Chlordane 375 268 15 25.83 0.000 5 0.998 4 95.8 5.1 69 喹硫磷 Quinalphos 298 156 10 26.22 0.008 0.984 7 105.6 5.9 70 β-氯丹 β-Chlordane 373 266 15 26.38 0.000 5 0.998 9 102.3 1.5 71 稻豐散 Phenthoate 246 121 10 26.71 0.008 0.986 3 121.6 12.5 72 狄氏劑 Dieldrin 277 207 20 27.06 0.000 5 0.999 4 87.1 11.1 73 p,p'-DDE DDE p,p 246 176 25 27.34 0.000 5 0.999 9 106.2 5.3 74 殺蟲畏 Tetrachlorvinphos 329 109 22 27.54 0.004 0.984 6 79.9 10.0 75 丙溴磷 Profenofos 337 188 30 27.99 0.004 0.997 4 102.8 11.5 76 o,p'-DDD o,p'-DDD 235 165 15 28.12 0.005 0.998 6 102.0 3.8 77 苯線磷 Fenamiphos 154 139 10 28.21 0.008 0.988 7 76.6 6.0 78 殺撲磷 Methidathion 145 85 10 28.37 0.008 0.982 7 69.8 7.4 79 滅菌磷 Ditalimfos 299 243 10 28.69 0.004 0.978 2 65.1 14.6 80 氟氰菊酯-1 Flucythrinate-1 199 107 22 28.71 0.002 0.996 2 104.4 12.0 81 氟氰菊酯-2 Flucythrinate-2 199 157 10 28.71 0.002 0.994 5 112.4 14.5 82 異狄氏劑 Endrin 263 191 25 28.81 0.000 5 0.997 5 80.6 3.6 83 p,p'-DDT p,p'-DDT 235 165 15 29.40 0.008 0.992 2 89.5 4.6 84 蚜滅磷 Vamidothion 145 112 10 29.43 0.010 0.976 8 103.5 18.4 85 p,p'-DDD p,p'-DDD 235 165 15 29.79 0.000 5 0.997 8 102.2 7.9 86 β-硫丹 β-Endosulfate 195 159 15 29.93 0.000 5 0.996 6 100.4 8.5 87 稻瘟靈 Isoprothiolane 290 118 15 30.13 0.025 0.975 9 75.0 14.0 88 乙硫磷 Ethion 231 175 15 30.32 0.008 0.985 8 81.6 6.9 89 o,p'-DDT o,p'-DDT 235 165 15 31.05 0.000 5 0.996 5 88.9 5.5 90 硫丙磷 Sulprofos 322 156 15 31.20 0.008 0.984 1 111.5 8.7 91 三硫磷 Trithion 342 157 10 31.48 0.008 0.998 5 100.8 10.8 92 聯苯菊酯 Bifenthrin 181 166 12 31.86 0.002 0.992 0 96.3 8.4 93 芐呋菊酯-1 Resmethrin-I 171 128 9 32.00 0.002 0.996 5 102.1 9.0 94 硫丹硫酸鹽 Endosulfan sulfate 272 237 12 32.08 0.000 5 0.994 1 89.6 6.9 95 三唑磷 Triazophos 313 172 10 33.34 0.008 0.996 2 105.7 7.4 96 芐呋菊酯-2 Resmethrin-II 171 128 9 33.40 0.002 0.992 1 104.9 5.9 97 克瘟散 Edifenphos 173 109 15 33.53 0.010 0.975 9 69.4 11.5 98 甲氰菊酯 Fenpropathrin 181 152 15 33.59 0.008 0.996 0 114.2 16.5 99 胺菊酯 Tetramethrin 164 107 17 33.66 0.008 0.994 7 80.8 3.6 100 高效氯氟氰菊酯 Cyhalothrin-I 197 141 10 34.76 0.002 0.996 2 91.3 14.2 101 甲氧氯 Mehoxychlor 227 212 15 35.08 0.005 0.995 8 84.2 12.6 102 苯醚菊酯-1 Phenothrin-I 123 81 12 35.30 0.002 0.984 7 88.1 12.0 103 噠嗪硫磷 Pyridiphenthion 340 199 10 35.65 0.008 0.988 5 104.7 11.5 104 苯醚菊酯-2 Phenothrin-II 123 81 12 36.20 0.002 0.996 1 96.4 12.8 105 氟殺硫磷 Phosalone 182 111 15 36.65 0.008 0.984 7 104.5 1.0 106 亞胺硫磷 Phosemet 160 133 15 36.83 0.008 0.996 5 116.4 5.8 107 氯菊酯-1 Permethrin-I 183 168 15 37.90 0.002 0.984 1 110.2 9.9 108 氯菊酯-2 Permethrin-II 183 168 15 38.34 0.002 0.979 9 106.5 10.5 109 保棉磷 Azinphos-methyl 104 77 15 38.91 0.008 0.986 2 122.6 6.5 110 氟氯氰菊酯-1 Cyfluthrin-I 163 127 10 39.15 0.002 0.998 6 108.2 10.2 111 氟氯氰菊酯-2 Cyfluthrin-II 163 127 10 39.39 0.002 0.994 2 112.0 14.2 112 益棉磷 Azinphos-ethyl 104 77 15 39.60 0.008 0.982 5 80.2 13.6 113 氟氯氰菊酯-3 Cyfluthrin-III 163 127 10 39.61 0.002 0.984 9 102.6 12.0 114 蠅毒磷 Coumaphos 226 163 20 40.07 0.008 0.995 6 78.4 15.2 115 氯氰菊酯-1 Cypermethrin-I 181 152 20 40.37 0.004 0.998 3 114.1 8.6 116 氯氰菊酯-2 Cypermethrin-II 181 152 20 40.43 0.004 0.984 5 98.3 12.6 117 氯氰菊酯-3 Cypermethrin-III 181 152 20 40.71 0.004 0.995 8 102.6 14.0 118 氟胺氰菊酯-1 tau-Fluvalinate-I 250 200 20 41.80 0.004 0.985 6 86.2 5.7 119 氟胺氰菊酯-2 tau-Fluvalinate-II 250 200 20 42.04 0.004 0.994 2 79.8 3.2 120 氟胺氰菊酯-3 tau-Fluvalinate-III 250 200 20 42.49 0.004 0.993 1 87.9 9.7 121 氰戊菊酯-1 Fenvalerate-I 167 125 10 44.24 0.004 0.999 3 96.3 6.6 122 氰戊菊酯-2 Fenvalerate-II 167 125 10 45.19 0.004 0.984 5 102.5 8.7 123 四溴菊酯 Tetramethrin 164 107 17 48.86 0.002 0.998 5 81.6 15.2 124 溴氰菊酯 Deltamethrin 181 152 20 48.88 0.002 0.993 6 95.3 12.0

圖2 甲胺磷、敵百蟲、乙酰甲胺磷、氧樂果、久效磷SRM掃描色譜圖（加煙草基質）Fig.2 SRM chromatogram of methamidophos, trichlorphon, acephate, omethoate and monocrotophos(tobacco matrix added)

2.5 檢測限、回收率和精密度

農藥殘留分析中，檢出限（LOD）一般要求低于測定目標農藥 MRL值一個數量級（即 LOD≤0.1MRL），以信噪比的3倍予以確認。表2中給出了113種農殘124個組分的LOD，在0.000 5～0.025 mg/L。在煙草基質中添加0.001～0.050 mg/kg濃度，124個組分SRM離子峰值信噪比均達到或大于10，亦即定量限LOQ在0.001～0.050 mg/kg，均高于國際煙草科學研究合作中心（CORESTA）農用化學品咨詢委員會（ACAC）制定的農用化學品指導性殘留限量標準MRLs10倍以上，符合檢測要求。在空白煙末樣品中添加上述112種農藥的混合標樣，添加濃度在0.1～0.5 mg/kg，重復進行6次實驗，得出各農藥的平均回收率及相對標準偏差。結果表明，除克瘟散、三氯殺螨醇、地蟲硫磷、特丁硫磷、保棉磷等組分回收率偏低或略高外，其他組分均在在70%～120%，平均為93.13%；相對標準偏差＜20%。在0.01～2.5 mg/kg濃度范圍內，線性表現良好。

2.6 實際樣品測定結果

應用本法對某烤煙產區238個煙葉樣品進行檢測，同時以YC/T405.2—2011及YC/T405.3—2011的氣-質聯用儀和氣相色譜儀（ECD）驗證，檢測結果吻合（表3）。以擬除蟲菊酯類殺蟲劑檢出率相對較高，有1個樣品超限，有機磷類農殘檢出率較低，無超限。圖3為氣相色譜（ECD）檢出疑似氰戊菊酯殘留，但因以保留時間定性無法確認，在GC-MS-MS的SRM掃描圖上得到了進一步肯定。

表3 某烤煙產區238個煙葉樣品農殘檢測結果Table 3 Pesticide residues of 238 tobacco leaf samples

3 結 論

本研究建立了 QuEChERS一次性前處理、GC-MS-MS一針進樣分析煙草中100余種有機磷、有機氯及擬除蟲菊酯類農藥多殘留的方法。該方法的LOQ為0.001～0.050 mg/kg，回收率65.1%～122.6%，相對偏差＜20%，與相關標準相比，節省試劑2/3，提高工效2～3倍，滿足相關國際法規對農殘分析的要求。

圖3 某煙葉樣品中檢出的氰戊菊酯2個異構體（總量為0.14 mg/kg）Fig.3 2 Isomers of fenvalerate detected in tobacco leaves

[1]樊德方.農藥殘留量分析與檢測[M].上海：上海科學技術出版社，1982.

[2]樓小華，梁天錫.59種農藥殘留量的毛細管氣相色譜系統分析[J].環境化學，1989，8（3）：39-47.

[3]梁天錫，樓小華.蔬菜中三氯殺螨醇殘留量分析方法研究[J].環境化學，1988，7（5）：36-40.

[4]李金培.大口徑毛細管柱氣相色譜測定煙草中 6種擬除蟲菊脂農藥殘留量[J].分析化學，2001，29（7）：793-795.

[5]蘇建峰，林立峰，鐘茂生，等.山藥中146種農藥殘留的氣相色譜-質譜分析方法快速研究[J].藥物分析雜志，2010，30（2）：339-345.

[6]張耀海，趙其陽，焦必寧，等.氣相色譜-質譜聯用快速檢測柑橘中55種農藥多殘留[J].分析與檢測，2010，36（7）：135-143.

[7]沈偉健，余可垚，桂茜雯，等.分散固相萃取-氣相色譜-串聯質譜法測定蔬菜中107種農藥的殘留量[J].色譜，2009，27（4）：391-400.

[8]藍錦昌，徐敦明，周昱，等.加速溶劑萃取（ASE）-氣相色譜/串聯質譜（GC-MS/MS）法測定食用菌中25中農藥殘留[J].應用科技，2010，37（5）：56-63.

[9]廖雅樺，庹蘇行，鐘科軍，等，液質聯用法在煙草農藥殘留檢測方面的研究進展[J].廣西輕工業，2009（2）：12-16.

[10]佟玲，李重九.含硫蔬菜中50中農藥多殘留的氣相色譜-串聯質譜檢測技術研究[J].分析測試學報，2008，27（9）：930-935.

[11]易盛國，侯雪，楊曉鳳，等.氣相色譜-串聯質譜分析芹菜中26種農藥殘留[J].化學研究與應用，2010，22（10）：25-32.

[12]陳宗懋，龐國芳，曹彥忠，等.GB/T 23204—2008 茶葉中 519種農藥及相關化學品殘留量的測定 氣相色譜-質譜法[S].北京：中國標準出版社，2009.

[13]龐國芳，范春林，張進杰，等.GB/T 19648—2005 水果和蔬菜中 446種農藥 多殘留測定方法 氣相色譜-質譜和液相色譜-串聯質譜法[S].北京：中國標準出版社，2005.

[14]龐國芳，劉永明，范春林，等.GB/T 19649—2005 糧谷中405種農藥 多殘留測定方法 氣相色譜-質譜和液相色譜-串聯質譜法[S].北京：中國標準出版社，2005.

[15]龐國芳，曹彥忠，張進杰，等.GB/T 19650—2005 動物組織中437種農藥 多殘留測定方法 氣相色譜-質譜和液相色譜-串聯質譜法[S].北京：中國標準出版社，2005.

[16]胡斌，劉惠民，王洪波，等.YC/T 405.2—2011 煙草及煙草制品 多種農藥殘留量的測定 第2部分：有機氯和擬除蟲菊酯農藥殘留量的測定 氣相色譜法[S].北京：中國標準出版社，2011.

[17]唐綱嶺，邊照陽，胡斌，等.YC/T 405.3—2011 煙草及煙草制品 多種農藥殘留量的測定 第3部分：氣相色譜質譜聯用和氣相色譜法[S].北京：中國標準出版社，2011.

[18]Michelangelo A，Steven J L，Darinka S, et al.Fast and easy multi-residue method employing acetonitrile extraction /partitioning and “dispersive solid-phase extraction” for the determination of pesticide residues in produce [J].JAOAC Int, 2003, 86(2): 412-431.

[19]Steven J.Lehotay; Katerina Matovská; Soon Jong Yun.Evaluation of two fast and easy methods for pesticide residue analysis in fatty food matrixes[J].Journal of Association of Official Analytical Chemists, 2005, 88:630.

[20]高曉昇，張艷，王松雪，等.牛奶中擬除蟲菊酯類農藥殘留檢測——QuEChERS-氣相色譜分析方法的研究與建立[J].中國奶牛，2010（8）：56-60.

[21]潘守奇，朱莉萍，孫軍，等.果蔬及其制品中甲胺磷、乙酰甲胺磷、氧化樂果、久效磷殘留量檢測[J].現代儀器，2008（4）：35-37.

[22]張洪非，胡清源，唐綱嶺，等.氣相色譜-質譜法分析煙草中29種有機磷農藥殘留[J].中國煙草學報，2008，14（增刊）：9-13.