改進的QuEChERS方法結合UPLC—MS/MS同時快速檢測8種蔬菜中77種農藥殘留

王建忠等

摘要：采用改進的QuEChERS方法，利用UPLC-MS/MS檢測分析，建立了葉菜類（油菜、芹菜）、甘藍類（甘藍）、根莖類（莖用萵苣）、茄果類（辣椒、番茄）和豆類（豇豆）5大類8種蔬菜77種農藥殘留的分析方法。樣品用乙腈提取，提取液經鹽析后，經氨基粉（NH2）、C18和石墨化炭黑（GCB）的混合粉末凈化，采用UPLC-MS/MS在正負離子模式下以多反應監測掃描方法進行檢測，結果表明：組合凈化劑結合乙腈液分配凈化可有效去除雜質干擾；以豇豆為首試對象，77種農藥的定量下限（LOQ）范圍在0.001～0.1 mg/kg之間，在0.5 LOQ、1 LOQ、2 LOQ、5 LOQ、10 LOQ和 20 LOQ 的添加水平下，空白添加濃度范圍內線性良好（r2≥0.990）；8種蔬菜分別在0.01、0.05 、0.1 mg/kg 3種濃度水平下進行添加回收試驗，該方法的平均回收率為77.4%～100.7%，相對標準偏差為6.7%～12.4%。結果表明： 本方法簡便、快速、安全、價格低廉、重現性良好，具有一次處理樣品可同時測定77種農藥殘留的特點，適合于不同種類蔬菜中多農藥殘留的高通量定量檢測。

關鍵詞：改進QuEChERS方法；UPLC-MS/MS方法；蔬菜；農藥殘留；快速檢測

中圖分類號： S481.+8 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）04-0248-05

收稿日期：2013-12-17

基金項目：遼寧省科技攻關（編號：2011215004）。

作者簡介：王建忠（1972—），男，江蘇連云港人，碩士，研究員，主要從事農產品質量安全檢測研究。Tel：（024）31023348；E-mail：wjz721125@sina.com。農藥殘留檢測方法很多，包括色譜方法、免疫分析法、生物傳感器法等[1]，其中的色譜技術是大多數國家規定的技術，但此類方法的樣品前處理復雜。隨著農藥殘留監測工作的深入開展，對檢測技術的要求越來越高，并向著簡單、快速、靈敏、多殘留、低成本和易推廣的方向發展。無論是發達國家還是發展中國家，都把如何準確快速地完成檢測工作作為農藥殘留檢測技術研究的熱點。目前，我國農藥殘留檢測方法主要有兩大類：農藥殘留快速檢測法和色譜法。農藥殘留快速檢測法易出現假陽性或假陰性結果[2]。而色譜法更為精確，其中的液質聯用法在色譜法中的應用范圍和所起作用日益突出。在農藥多殘留檢測分析中，因農產品的種類非常多，就蔬菜而言，常見的也有上百種，因此，檢測過程中的基質影響不可避免，樣品凈化是分析檢測過程中的關鍵環節，其目的就是最大限度地提取目標物，把干擾降到最低、誤差降到最小，所以樣品前處理直接影響結果檢測的準確性。

基質影響是1993年Tang等[3]首先觀察了的現象， 它是指分析物在標準溶液和生物基質中的響應值產生差異， 根據其響應值被加強還是減少描述為離子抑制或離子增強。基質效應主要由溶液中非揮發性或弱揮發性物質影響分析物帶電霧滴的形成或揮發效率所致，目前基質效應產生的具體機制雖還未清楚[4]，但從客觀上分析來看，其產生不僅與樣品中除分析物以外的其他成分的組成及含量有關，還與分析系統的方法、試劑、進樣方式等有關[5]。

QuEChERS方法是樣品預處理方法，是Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged and Safe的英文簡稱，即快速、容易、便宜、有效、耐用和安全。2003年Anastassiades等[6]首次報道用于蔬菜和水果的預處理。其實質是將傳統的液液萃取、分離和基質固相分散技術組合起來的預處理方法，我國自2005年引進QuEChERS方法。但自QuEChERS方法建立以來，大部分的分析工作者只是對方法操作步驟的引用，對于該方法各操作過程的影響因素及量化并未做進一步探討。本試驗正是基于8種蔬菜的復雜基質影響，對QuEChERS方法進行探索性改進，調整檢測條件，改善前處理條件，就提取溶劑比較、吸附劑的選擇、用量比例等對樣品凈化效果的影響因素進行了研究，提出77種農藥殘留在8種蔬菜中的UPLC-MS/MS色譜檢測方法。

1材料與方法

1.1主要儀器設備與試劑

Acquity UPLC超高效液相色譜儀及XEVO TQ MS三重四極桿質譜儀（Waters公司）；固相吸附劑有伯仲胺（PSA）、氨基粉（NH2）、C18、石墨化炭黑（GCB）（天津博納艾杰爾科技有限公司）；聚丙烯塑料離心管（新康醫療器械有限公司）；乙腈氯化鈉、醋酸鈉、無水硫酸鎂、甲醇和有機濾膜（北京迪馬科技有限公司）；所用供試農藥標準品購自德國Dr.Ehrenstorfer GmbH公司，試劑為分析純或色譜純，水為超純水。

1.2供試蔬菜的確定

所選擇的甘藍、油菜、芹菜、莖用萵苣、胡蘿卜、辣椒、番茄和豇豆8種蔬菜，涉及葉菜類、甘藍類、根莖類、茄果類和豆類5大類，基本涵蓋人們日常消費的蔬菜品種，也基本包括了蔬菜的不同生育特點，基質干擾差異較大，對檢測方法的適用性有很大提高。8種供試蔬菜為市售蔬菜。

1.3標準溶液的配制

1.3.1標準儲備液分別稱取各種農藥標準品適量（精確至0.01 mg），置于50 mL容量瓶中，根據標準品的溶解性選擇甲醇、乙腈或丙酮-正己烷（體積比1 ∶1）溶解并定容，配制成濃度為200 μg/mL的標準儲備液。

1.3.2混合標準溶液根據農藥在儀器上的響應靈敏度，確定其在混合標準溶液中的濃度（表1）。依據每種農藥的混合標準溶液濃度以及標準儲備液的濃度，移取一定量的單個農藥標準儲備液于50 mL容量瓶中，用甲醇定容。混合標準溶液在4 ℃避光保存，可使用6個月。

1.4樣品前處理方法

1.4.1提取準確稱取粉碎后的蔬菜樣品5 g（精確至 0.01 g），置于50 mL塑料離心管中，加入10 mL乙腈，渦旋提取2 min，加入1 g氯化鈉，渦旋1 min，4 000 r/min離心 5 min，靜置待乙腈相和水相分層。endprint

1.4.2凈化取2 mL上層乙腈相溶液置于裝有50 mg C18、50 mg NH2和10 mg GCB的10 mL離心管中，渦旋1 min，4 000 r/min 離心5 min，取0.5 mL上清液，加入0.5 mL甲醇-水溶液（體積比50 ∶50），混勻，過0.22 μm有機濾膜，LC-MS/MS 檢測。

1.5檢測條件

1.5.1色譜條件色譜柱：Acquity BEH RP18柱 （2.1 mm×100 mm，1.7 μm）；以乙腈（A相）和0.1%甲酸水溶液（B相）為流動相進行線性梯度洗脫；梯度洗脫程序：0～20 min，A相的比例由5%線性變化至95%，20～22 min，A相的比例保持5%；流速為0.2 mL/min；進樣量：10 μL；柱溫：30 ℃。

1.5.2質譜條件電噴霧正負離子電離模式（ESI+和ESI-）；毛細管電壓3.0 kV；離子源溫度110 ℃，脫溶劑氣溫度：380 ℃，脫溶劑氣速率：550 L/h，錐孔反吹氣速率：50 L/h。檢測方式為多反應監測掃描（MRM），按保留時間進行農藥組分監測。

2結果與分析

2.1流動相的選擇

本研究分別以甲醇-水、乙腈-水、甲醇- 0.1%甲酸水和乙腈- 0.1%甲酸水為流動相，按照“1.5.1”節中的梯度洗脫條件進行檢測，結果表明，0.1%的甲酸水比水效果好，有利于提高待測物的離子化效率，從而提高待測物的靈敏度。此外，乙腈比甲醇洗脫效果好。以乙腈- 0.1%甲酸水為流動相，農藥分離效果最好，色譜峰尖銳、對稱，響應靈敏度最高。

2.2質譜條件的優化

將農藥分別配制成1 μg/mL的單個標準溶液，以蠕動泵注射的方式分別將單標進質譜，在電噴霧（ESI）電離模式下分別對每種農藥進行一級全掃描，確定分子離子，并優化得到分子離子響應信號最高時的錐孔電壓。然后將其分子離子打碎，進行二級質譜全掃描，每種農藥找到2個子離子，要求子離子的質核比（m/z）盡量大于100，且響應信號較穩定，分別優化得到子離子響應信號最高時的碰撞能量，最后以多反應監測（MRM）掃描方式進行掃描。按照殘留分析確證檢測的要求，每個母離子選擇2個子離子用來定性，并以豐度較強的子離子用來定量。絕大多數農藥在電噴霧正離子模式下（ESI+）均能產生較強的[M+H]+分子離子，少數農藥在電噴霧負離子模式下（ESI-）[M-H]- 產生分子離子，如咪草煙和氟磺胺草醚等。

按照保留時間排序，編輯多反應監測掃描方法，進行分段采集。這樣可以提高單位時間內離子的掃描次數，從而提高檢測靈敏度。最后篩選得到的77種農藥的保留時間、監測離子對、錐孔電壓和碰撞能量見表1。

2.3定容溶液的選擇

2.7方法的準確度與精密度

考慮到國內絕大多數農藥殘留限量均大于0.01 mg/kg，在豇豆中添加混合標準溶液進行回收試驗，平行分析5次，計算回收率和相對標準偏差。結果表明，在3種添加水平下，77種農藥的平均回收率在77.4%～100.7%之間，相對標準偏差（RSD）在6.7%～12.4%之間，符合檢測方法驗證的要求。考慮到前處理方法中除雜所用的混合吸附劑的各自作用，開展基質效應對所建立方法的影響分析，進行方法的適用性驗證。選擇了其他7種蔬菜品種甘藍、油菜、芹菜、莖用萵苣、辣椒、番茄和胡蘿卜，同樣在0.01、0.05、0.1 mg/kg 3種濃度水平下進行添加回收試驗。結果顯示，77種農藥在甘藍中的平均回收率為77.4%～100.7%， RSD在6.7%～12.4%之間；油菜中的平均回收率為76.9%～93.1%，RSD在5.6%～137%之間；芹菜中的平均回收率為82.3%～103.4%，RSD在7.4%～10.7%之間；莖用萵苣中的平均回收率為77.2%～108.7%，RSD在7.8%～11.4%之間；辣椒中的平均回收率為78.1%～1089%，RSD在8.1%～10.7%之間；番茄中的平均回收率為71.6%～94.0%，RSD在5.8%～15.8%之間；胡蘿卜中的平均回收率為81.2%～92.6%，RSD在3.2%～17.6%之間。表明針對77種農藥殘留所建立的檢測方法同樣適用于甘藍、油菜、芹菜、莖用萵苣、辣椒、番茄和胡蘿卜中農藥多殘留的測定。

3結論與討論

本研究根據農藥的理化性質，并結合遼寧省的農藥使用情況，采用超高效液相色譜-串聯質譜分析技術，通過對色譜條件和質譜條件的優化確定，利用改進后的QuEChERS方法，建立了不同種類蔬菜中77種農藥多殘留的分析方法。

在定容溶劑的選擇試驗后，確定了甲醇-0.1%甲酸水[V（甲醇） ∶V（0.1%甲酸水）=70 ∶30]的定容溶劑。

不同因素對提取凈化效果的影響。本研究比較了樣品量、提取溶劑、鹽析除水劑種類及分散固相吸附劑種類和比例對樣品凈化效果的影響，確定了合適的取樣量、最佳提取溶劑、除水劑和吸附劑用量。結果顯示：對于新鮮果蔬樣品，取樣量與提取溶劑的比例為1 ∶2較為合適；因使用 LC-MS/MS 檢測技術，沒必要把水除盡，所以鹽析除水劑只選擇氯化鈉，未加無水硫酸鎂，且含少量水分有利于提高部分農藥的回收率，也會改善農藥的色譜峰形；最終確定了2 mL的提取液選擇NH2+C18+GCB組合凈化劑，用量比例為 50 mg ∶50 mg ∶10 mg，能得到更為滿意的凈化效果。

與傳統的QuEChERS方法相比，鹽析選擇更為廉價的氯化鈉，固體吸附劑選擇NH2+C18+GCB組合代替PSA，凈化效果更好，成本更低。

常用的固相吸附劑有伯仲胺（PSA）、氨基粉（NH2）、C18、石墨化炭黑（GCB）等。PSA是一種弱陰離子交換吸附劑，能通過形成氫鍵去除脂肪酸、糖及其他基質共萃取物。PSA和NH2有相同的吸附原理，由于PSA同時存在伯胺、仲胺而具有更高的去雜質能力，等量的PSA比等量的NH2能去除更多的基質共萃取物。但因PSA的結構對含羧酸基團、含氟、含氯物質有保留，因此這些目標分析物的回收率會偏低。石墨化炭黑是炭黑在惰性氣體的保護下加熱到2 700 ℃左右生成的一種炭材料。在高溫條件下，炭黑內部和表面的大孔隙結構被破壞，表面生成光滑、無孔的石墨晶型結構[7]。有研究表明GCB能夠很好地去除色素和固醇類雜質[8]。endprint

通過所建立的檢測新方法，77種農藥在胡蘿卜、甘藍、油菜、芹菜、莖用萵苣、辣椒、番茄和豇豆8種蔬菜中的平均回收率在77.4%～100.7%之間，RSD在6.7%～12.4%之間，從所選蔬菜的代表性考慮，該方法在農藥殘留定量分析中有很好的推廣前景。

從所建立的檢測方法的操作過程看，該方法簡便、快速、安全、成本低廉、重現性良好，具有一次處理樣品可同時測定多種農藥殘留的特點，適合于不同種類蔬菜中多類農藥殘留的高通量定量檢測。

參考文獻：

[1]謝桂勉. 有機磷農藥多殘留檢測方法的研究進展[J]. 廣州化工，2011，39（6）：31-33.

[2]劉家鵬，趙列軍. 農藥殘留的快速測定方法簡介[J]. 環境科學與管理，2007，32（11）：132-134.

[3]Tang L，Kebarle P. Dependence of ion intensity in electrosp ray mass spectrometry on the concentration of the analytes in the electrosp rayed solution[J]. Anal Chem，1993，65（24）：3654-3668.

[4]賈彥波，王清清，宋海峰. 高效液相色譜-串聯質譜法（HPLC-MSn）分析生物樣品時的基質效應研究[J]. 軍事醫學，2011，35（2）：149-152.

[5]陳丹丹，張濤，任麗萍. 基質效應在氣相色譜法測定農藥殘留中的影響[C]//江樹人. 農藥與環境安全國際會議論文集.北京：中國農業大學出版社，2003：242-250.

[6]Anastassiades M，Lehotay S J，Stajnbaher D，et al. Fast and easy multiresidue method employing，acetonitrile extraction/partitioning and “dispersivesolid-phase extraction” for the determination of pesticide residues in produce[J]. Journal of AOAC International，2003，86（2）：412-431.

[7]宋淑玲，李重九，馬曉東，等. 蔬菜中殘留農藥的石墨化炭黑凈化和氣相色譜-質譜檢測方法[J]. 分析化學，2008，36（11）：1526-1530.

[8]邵華，金芬，楊錨，等. QuEChERS方法在我國農藥殘留分析中的應用與前景[J]. 農業質量標準，2007（增刊）：120-122.endprint

通過所建立的檢測新方法，77種農藥在胡蘿卜、甘藍、油菜、芹菜、莖用萵苣、辣椒、番茄和豇豆8種蔬菜中的平均回收率在77.4%～100.7%之間，RSD在6.7%～12.4%之間，從所選蔬菜的代表性考慮，該方法在農藥殘留定量分析中有很好的推廣前景。

從所建立的檢測方法的操作過程看，該方法簡便、快速、安全、成本低廉、重現性良好，具有一次處理樣品可同時測定多種農藥殘留的特點，適合于不同種類蔬菜中多類農藥殘留的高通量定量檢測。

參考文獻：

[1]謝桂勉. 有機磷農藥多殘留檢測方法的研究進展[J]. 廣州化工，2011，39（6）：31-33.

[2]劉家鵬，趙列軍. 農藥殘留的快速測定方法簡介[J]. 環境科學與管理，2007，32（11）：132-134.

[3]Tang L，Kebarle P. Dependence of ion intensity in electrosp ray mass spectrometry on the concentration of the analytes in the electrosp rayed solution[J]. Anal Chem，1993，65（24）：3654-3668.

[4]賈彥波，王清清，宋海峰. 高效液相色譜-串聯質譜法（HPLC-MSn）分析生物樣品時的基質效應研究[J]. 軍事醫學，2011，35（2）：149-152.

[5]陳丹丹，張濤，任麗萍. 基質效應在氣相色譜法測定農藥殘留中的影響[C]//江樹人. 農藥與環境安全國際會議論文集.北京：中國農業大學出版社，2003：242-250.

[6]Anastassiades M，Lehotay S J，Stajnbaher D，et al. Fast and easy multiresidue method employing，acetonitrile extraction/partitioning and “dispersivesolid-phase extraction” for the determination of pesticide residues in produce[J]. Journal of AOAC International，2003，86（2）：412-431.

[7]宋淑玲，李重九，馬曉東，等. 蔬菜中殘留農藥的石墨化炭黑凈化和氣相色譜-質譜檢測方法[J]. 分析化學，2008，36（11）：1526-1530.

[8]邵華，金芬，楊錨，等. QuEChERS方法在我國農藥殘留分析中的應用與前景[J]. 農業質量標準，2007（增刊）：120-122.endprint

通過所建立的檢測新方法，77種農藥在胡蘿卜、甘藍、油菜、芹菜、莖用萵苣、辣椒、番茄和豇豆8種蔬菜中的平均回收率在77.4%～100.7%之間，RSD在6.7%～12.4%之間，從所選蔬菜的代表性考慮，該方法在農藥殘留定量分析中有很好的推廣前景。

從所建立的檢測方法的操作過程看，該方法簡便、快速、安全、成本低廉、重現性良好，具有一次處理樣品可同時測定多種農藥殘留的特點，適合于不同種類蔬菜中多類農藥殘留的高通量定量檢測。

參考文獻：

[1]謝桂勉. 有機磷農藥多殘留檢測方法的研究進展[J]. 廣州化工，2011，39（6）：31-33.

[2]劉家鵬，趙列軍. 農藥殘留的快速測定方法簡介[J]. 環境科學與管理，2007，32（11）：132-134.

[3]Tang L，Kebarle P. Dependence of ion intensity in electrosp ray mass spectrometry on the concentration of the analytes in the electrosp rayed solution[J]. Anal Chem，1993，65（24）：3654-3668.

[4]賈彥波，王清清，宋海峰. 高效液相色譜-串聯質譜法（HPLC-MSn）分析生物樣品時的基質效應研究[J]. 軍事醫學，2011，35（2）：149-152.

[5]陳丹丹，張濤，任麗萍. 基質效應在氣相色譜法測定農藥殘留中的影響[C]//江樹人. 農藥與環境安全國際會議論文集.北京：中國農業大學出版社，2003：242-250.

[6]Anastassiades M，Lehotay S J，Stajnbaher D，et al. Fast and easy multiresidue method employing，acetonitrile extraction/partitioning and “dispersivesolid-phase extraction” for the determination of pesticide residues in produce[J]. Journal of AOAC International，2003，86（2）：412-431.

[7]宋淑玲，李重九，馬曉東，等. 蔬菜中殘留農藥的石墨化炭黑凈化和氣相色譜-質譜檢測方法[J]. 分析化學，2008，36（11）：1526-1530.

[8]邵華，金芬，楊錨，等. QuEChERS方法在我國農藥殘留分析中的應用與前景[J]. 農業質量標準，2007（增刊）：120-122.endprint