QuEChERS/氣相色譜法測定水果中31種有機磷農(nóng)藥殘留

徐國鋒，聶繼云，李海飛，閆　震，李　靜

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，農(nóng)業(yè)部果品質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室(興城)，遼寧　興城　125100)

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QuEChERS/氣相色譜法測定水果中31種有機磷農(nóng)藥殘留

徐國鋒，聶繼云*，李海飛，閆震，李靜

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，農(nóng)業(yè)部果品質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室(興城)，遼寧興城125100)

建立了QuEChERS/氣相色譜測定水果中31種有機磷農(nóng)藥殘留的快速分析方法，并對QuEChERS前處理方法進行優(yōu)化。樣品以乙腈提取、氯化鈉鹽析后，經(jīng)C18填料和無水硫酸鎂分散固相萃取凈化，氣相色譜FPD檢測器檢測，基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線校正，外標(biāo)法定量。結(jié)果表明，該方法的線性相關(guān)系數(shù)為0.990 3～0.999 9；不同加標(biāo)水平下31種有機磷農(nóng)藥的回收率為81.7%～120.7%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.4%～14.7%，方法的檢出限為0.4～6 μg·kg-1。方法簡便快速、準(zhǔn)確靈敏，且節(jié)省樣品和有機溶劑，可滿足水果中此31種有機磷農(nóng)藥殘留同時快速檢測的實際需要。

QuEChERS；氣相色譜(GC)；水果；有機磷農(nóng)藥

有機磷農(nóng)藥(OPPs)因具有廣譜、高效、降解快等特點而廣泛應(yīng)用于水果生產(chǎn)中，其主要作用機制為抑制膽堿酯酶活性，致使乙酰膽堿積聚造成神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，具有神經(jīng)毒性；一些有機磷農(nóng)藥具有引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)、出生缺陷、致癌等毒性[1]。許多國家都制定了水果中有機磷農(nóng)藥的殘留限量法規(guī)。有機磷農(nóng)藥多殘留主要采用固相萃取凈化的前處理方法結(jié)合氣相色譜法[2-3]和質(zhì)譜法[4]進行測定。質(zhì)譜法具有較高的靈敏度，但其檢測投入大、運行成本高、對使用人員的素質(zhì)要求高；固相萃取凈化雖能夠很好地去除樣品中的雜質(zhì)，但其配合氣相色譜法用于有機磷農(nóng)藥檢測時，具有檢測的農(nóng)藥種類少、耗時長、成本高、對人員身體傷害大等缺點，不能滿足快速檢測的要求。QuEChERS樣品前處理方法因快速、簡便、廉價、高效、安全等優(yōu)點而在農(nóng)藥多殘留快速檢測中得到廣泛的研究與應(yīng)用[5-10]。已有文獻報道[5,8]應(yīng)用QuEChERS/氣相色譜法(GC)進行有機磷農(nóng)藥多殘留的快速檢測。張秀堯等[5]應(yīng)用QuEChERS/GC測定水果蔬菜中的有機磷農(nóng)藥殘留，但該方法主要針對蔬菜樣品，同時由于大體積(PTV)進樣口在氣相色譜上配置較少也限制了該方法的廣泛應(yīng)用；房寧等[8]采用乙腈提取，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，QuEChERS農(nóng)殘凈化管凈化，氣相色譜法測定了果蔬中的有機磷農(nóng)藥，但該方法需對提取液進行濃縮，前處理時間較長，成本較高，檢測農(nóng)藥種類較少，不能夠滿足高效、快速檢測的需要。本文以蘋果、桃、葡萄、柑橘、香蕉5種常見水果為代表樣品，氣相色譜為檢測手段，建立了QuEChERS前處理技術(shù)結(jié)合GC同時檢測水果中31種有機磷農(nóng)藥的分析方法，并對檢測體系和前處理條件進行了優(yōu)化。該方法具有準(zhǔn)確、高效、靈敏的優(yōu)點，適用于水果中31種有機磷農(nóng)藥殘留的同時快速檢測。

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

島津GC2010氣相色譜儀，配FPD檢測器、自動進樣器(日本島津公司)；PL-602L電子天平(美國梅特勒-托利多公司)；渦流混勻器(德國IKA公司)；立式大容量高速離心機(日本日立公司)。

敵敵畏等31種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品(質(zhì)量濃度均為100 mg·L-1，國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì))；丙酮、乙腈(色譜純，美國Fisher公司)；乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)、十八烷基硅烷鍵合硅膠(C18)粒徑均為40～60 μm(天津博納艾杰爾科技有限公司)；氯化鈉和無水硫酸鎂(優(yōu)級純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)。

1.2實驗方法

1.2.1色譜條件色譜柱:DB-1701毛細(xì)管柱 (30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣：高純氮氣，純度>99.999%；柱溫：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；進樣口溫度：240 ℃；檢測器：FPD，溫度250 ℃；尾吹氣：60 mL/min；氫氣：75 mL/min；空氣：100 mL/min；進樣量：1 μL，不分流進樣。

1.2.2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制將31種有機磷農(nóng)藥分成2組，其中編號1～16為A組，編號17～31為B組(見表1)。以乙腈為溶劑配成5 mg·L-1的有機磷農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液A和B，于-18 ℃冰箱儲存?zhèn)溆谩；|(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液：分別向5 mL容量瓶中加入20，50，100，200，500，1 000 μL 5 mg·L-1的農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液，用空白樣品提取液定容至刻度，配制成20，50，100，500，1 000 μg·L-1的基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液，現(xiàn)配現(xiàn)用。

表1　31種有機磷農(nóng)藥及其保留時間Table 1　31 organophosphorus pesticides and their retention times

1.2.3QuEChERS樣品前處理方法稱取勻漿后的水果樣品10.0 g(精確至0.1 g)置于100 mL塑料離心管中，加入10 mL乙腈溶液和2.0 g氯化鈉，劇烈振蕩2 min，4 ℃下8 000 r/min高速離心2 min，移取上清液2 mL加入裝有200 mg C18和400 mg無水MgSO4的10 mL塑料離心管中，2 500 r/min渦混2 min。離心后，過0.22 μm有機濾膜，供GC/FPD分析。

2　結(jié)果與討論

2.1有機磷農(nóng)藥的分組

在氣相色譜分析中，單柱、單檢測器分析要求相鄰目標(biāo)化合物之間有良好的分離度，以保證對目標(biāo)化合物的準(zhǔn)確定性和精確定量。本研究的31種有機磷農(nóng)藥分組后在上述儀器條件下能夠得到完全分離(圖1)，各組分的保留時間見表1。在單柱、單檢測器的條件下，將31種有機磷農(nóng)藥分成2組能夠保證對目標(biāo)化合物的準(zhǔn)確定性和定量，同時單柱、單檢測器的儀器配置是檢測機構(gòu)的基本儀器配置，為本方法的廣泛應(yīng)用提供了條件。

2.2吸附劑及其用量的優(yōu)化

QuEChERS方法采用分散固相萃取凈化，固相吸附劑直接加入經(jīng)鹽析分層的樣品提取液中以吸附基質(zhì)干擾物，因此吸附劑對目標(biāo)化合物的吸附會導(dǎo)致回收率降低，影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。PSA和C18是常用的固相吸附劑，PSA用于除去有機酸性、酚類物質(zhì)和少量的色素；C18可用于除去脂肪和脂類等非極性物質(zhì)的干擾。為考察PSA和C18對31種有機磷農(nóng)藥的吸附作用，以乙腈為介質(zhì)配制100 μg·L-1的混標(biāo)溶液8 mL，取2 mL分別加入200 mg PSA、C18吸附劑粉末渦旋混勻凈化(以不加吸附劑為對照)，每組6個平行樣，考察其凈化后的回收率，并在P<0.05水平比較其差異顯著性。結(jié)果顯示，加入PSA吸附劑后，氧樂果、久效磷、磷胺、乙酰甲胺磷和伏殺硫磷與對照相比具有顯著差異，回收率分別為73.4%，79.4%，77.3%，66.8%和77.3%；治螟磷、硫環(huán)磷、蠅毒磷、樂果、丙溴磷和三唑磷與對照相比也有顯著差異，回收率在80%～90%之間；敵敵畏、地蟲硫磷、馬拉硫磷、殺螟硫磷、水胺硫磷和甲拌磷砜與對照相比具有顯著差異，但回收率在90%～110%之間；滅線磷與對照相比具有顯著差異，回收率為111.3%；其余13種農(nóng)藥與對照相比無顯著差異。加入C18吸附劑后，硫環(huán)磷和伏殺硫磷與對照相比具有顯著差異，回收率分別為 87.2%和 85.4%；地蟲硫磷、甲基毒死蜱、毒死蜱、喹硫磷、樂果和甲拌磷砜與對照相比具有顯著差異，回收率在90%～100%之間，其余23種農(nóng)藥與對照相比無顯著差異。PSA和C18吸附劑對本研究的部分農(nóng)藥具有吸附作用，綜合考慮吸附程度和吸附的種類，選擇C18作為吸附劑。

吸附劑粉末的用量是影響前處理凈化效果和回收率的重要因素，用量小凈化效果不明顯，用量大凈化效果明顯但回收率降低，不能滿足檢測要求。取蘋果等5種空白基質(zhì)乙腈提取液進行0.1 mg·kg-1的加標(biāo)回收試驗，按“1.2.3”方法應(yīng)用C18對提取液進行凈化，凈化后測定5種基質(zhì)中各農(nóng)藥的回收率。結(jié)果顯示，當(dāng)C18的用量為100 mg·mL-1時，各農(nóng)藥的回收率最佳，同時能有效去除提取液中的色素。

2.3基質(zhì)效應(yīng)

基質(zhì)效應(yīng)(Matrix effect，ME)是指樣品分析液中除分析物以外的共流出組分改變了分析物的響應(yīng)值，從而影響定量分析的準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性。本文基于目標(biāo)物(100 μg·L-1)在純?nèi)軇┲械钠骄憫?yīng)值(A，n=5)和以“1.2.2”獲得的基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均響應(yīng)值(B，n=5)，考察了31種有機磷農(nóng)藥在蘋果、桃、葡萄、柑橘、香蕉中的基質(zhì)效應(yīng)。基質(zhì)效應(yīng)的計算公式為ME=B/A×100%[11-12]，其中ME>100% 表示基質(zhì)增強效應(yīng)，ME<100% 表示基質(zhì)抑制效應(yīng)。研究結(jié)果顯示，蘋果、桃、香蕉、葡萄和柑橘中分別有24，23，23，21和25種有機磷農(nóng)藥的ME超過100%±15%；同一農(nóng)藥在不同基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)不同，且不同農(nóng)藥在同一基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)也各有不同。

2.4方法的線性關(guān)系

本研究采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液外標(biāo)法進行校準(zhǔn)定量，能較好地補償基質(zhì)效應(yīng)，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性[13]。將質(zhì)量濃度分別為20，50，100，500，1 000 μg·L-1的31種有機磷農(nóng)藥的純?nèi)軇?biāo)準(zhǔn)溶液，以及根據(jù)“1.2.2”配制的蘋果、桃、葡萄、柑橘、香蕉的5種不同濃度基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“1.2.1”進行氣相色譜分析，以峰面積(y)對質(zhì)量濃度(x，μg·L-1)作回歸曲線。31種有機磷農(nóng)藥的純?nèi)軇?biāo)準(zhǔn)溶液回歸曲線的相關(guān)系數(shù)(r)為0.991 0～0.999 9，5種基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液的r為0.990 3～0.999 9。進一步分析發(fā)現(xiàn)，同一化合物在同一基質(zhì)不同濃度水平的抑制或增強效應(yīng)并不一致，表現(xiàn)為擬合回歸曲線不平行，濃度與基質(zhì)效應(yīng)具有一定的相關(guān)性。

2.5方法的檢出限、定量下限、回收率及精密度

采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液外標(biāo)法定量，在蘋果、桃、葡萄、柑橘、香蕉5種空白基質(zhì)中分2組共添加31種有機磷農(nóng)藥進行回收率試驗，加標(biāo)水平為20，50，100 μg·kg-1，每個水平平行測定5次。 31種有機磷農(nóng)藥的回收率為81.7%～120.7%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為0.4%～14.7%(見表2)。以加標(biāo)樣品信噪比S/N≥3時空白樣品中的加標(biāo)濃度確定方法的檢出限(LOD)為0.4～6 μg·kg-1；以S/N≥10確定方法的定量下限(LOQ)為2～18 μg·kg-1(見表2)。圖2為空白柑橘和柑橘加標(biāo)的色譜圖。

表2　31種農(nóng)藥的檢出限、定量下限及在柑橘中的加標(biāo)回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)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

圖2空白柑橘和柑橘加標(biāo)的色譜圖(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實際樣品測定

采用本文所建立的方法對采自不同果園的205份風(fēng)險評估蘋果樣品進行檢測，結(jié)果在30份樣品中檢出毒死蜱，其含量為0.005～0.063 mg/kg。

3　結(jié)　論

本研究建立了QuEChERS/氣相色譜法(FPD)測定水果中31種有機磷農(nóng)藥殘留的檢測方法。樣品中有機磷農(nóng)藥經(jīng)乙腈萃取，C18吸附劑和無水硫酸鎂分散凈化后，利用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線外標(biāo)法定量，GC/FPD測定。方法簡便快速，能滿足我國[14]、歐盟[15]和CAC[16]的殘留限量要求，且符合農(nóng)藥殘留分析從傳統(tǒng)方法向快速、簡便方法發(fā)展的趨勢，具有一定的實際應(yīng)用價值。

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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

國家農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險評估計劃(GJFP2016003)

聶繼云，博士，研究員，研究方向：果品質(zhì)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