QuEChERS-氣相色譜-質譜法對植物油中農藥殘留的快速檢測

沈祥震 張紅霞 王艷麗 陳克云 孫崳林 劉艷明

(山東省食品藥品檢驗研究院，濟南 250000)

我國是油料作物生產和消費大國，近年來隨著越來越多種農藥的發明和使用給農業生產帶來方便和效益的同時，其農藥殘留問題也日益引起人們的關注。我國雖然對大宗油料中有機磷、有機氯和擬除蟲菊酯類農藥的殘留限量(0.05～0.5 mg/kg) 給出了明確規定[1]，但部分農藥在植物油中的檢出率仍非常高。我國不同家庭經常消費各種食用油的比例由多到少依次為菜籽油33.5%、花生油16.8%、豆油13.5%、芝麻油10.3%、胡麻油3.8%[2]。本實驗結合近年市場抽檢實際情況，選取菜籽油、花生油、大豆油3種市場占有份額較大的植物油為主要研究對象；以GB 2763—2016中3類植物油涉及的農殘為基礎，結合農作物種植過程中較為常用的農藥類型，最終確定1種除草劑(氟樂靈)、2種殺菌劑(氟硅唑、腐霉利)、5種殺蟲劑(甲拌磷、七氯、樂果、倍硫磷、氯丹)共8種農藥殘留為主要研究對象。

本實驗采用液液萃取法對樣品中的農藥殘留提取，選用改進后的QuEChERS 方法進行凈化，結合氣相色譜-質譜聯用技術建立植物油中8種農藥殘留的快速檢測方法。

目前，對于植物油的農藥多殘留檢測前處理方法主要有液液萃取法、固相萃取法、凝膠色譜法、低溫冷凍除脂和基質固相分散法。采用固相萃取柱可以有效去除植物油基質、有機酸等雜質，但存在成本較高，處理過程較為繁瑣等缺點；低溫冷凍除脂對冷凍溫度要求比較高且耗時、費力達不到快速檢測的要求；凝膠色譜法去除植物油基質最為徹底，但其高昂的設備費用、較長的分析時間和較大的溶劑使用量等不利因素使其未能得到廣泛應用。液-液分配法雖被作為較為常用的分離凈化方法多年但仍普遍存在回收率低，凈化不徹底，基質干擾大等問題[3-6]。

隨著技術的發展和科技的進步越來越多的新方法新技術被應用到農藥殘留的檢測。如QuEChERS法，其基本原理類似基質固相分散法，憑借其方便、快速、成本低廉的優勢迅速得到了廣泛的應用[7-8]。這類方法的出現使得農藥多殘留檢測前處理方法變得更為簡單，但也存在著檢出限偏高、基質干擾嚴重等問題[9]。特別是以植物油為基質的農藥殘留檢測，常規的QuEChERS處理方法對其基體中大量脂質的去除效果甚微，而有機氯類農殘的高脂溶性給QuEChERS處理方法測定植物油中農藥殘留帶來了巨大的挑戰。據報道C18材料中碳含量較高，屬于反向硅膠鍵合吸附劑，可以通過疏水作用，對非極性的組分和弱極性的干擾物如脂肪酸、 氨基酸、 脂肪和脂類等有較好的吸附效果，食用植物油中非極性的油脂含量最為豐富，因此C18材料對油脂的去除效果顯著。PSA材料的硅膠表面鍵合有極性官能團，屬于弱陰離子交換吸附劑，對樣品中的一些強極性雜質、有機酸、色素、糖、脂肪酸和金屬離子等具有良好的凈化效果[10-12]。故本實驗選用C18和PSA組合對大豆油液-液萃取后的提取液進行凈化，以基質效應的大小作為評價指標，優化比較凈化條件。

1 材料和方法

1.1 試劑與儀器

C18粉末、PSA粉末；丙酮、乙酸乙酯、正己烷、乙腈(均為色譜純)；氟硅唑、氟樂靈、甲拌磷、七氯、樂果、倍硫磷、氯丹、腐霉利8種農藥標準品(均為1 mg/mL，1 mL)；臺式冷凍高速離心機；旋渦混合器；超聲提取器；7890-5977 GC/MS儀。

1.2 樣品處理

1.2.1 提取

稱取混合均勻的植物油樣品 2.00 g 于 50 mL 具塞離心管中，加入10 mL乙腈(經正己烷飽和)，旋渦5 min，超聲提取15 min，以8 000 r/min 轉速離心3 min，重復提取2次，合并上清液。加入10 mL 正己烷(經乙腈飽和)，液-液分配2次，棄去正己烷層，待凈化。

1.2.2 凈化

取提取液13 mL于15 mL具塞離心管中，分別加入200 mg C18和200 mg PSA進行基質凈化，充分渦旋混合后，以8 000 r/min 轉速離心3 min，準確移取10 mL上清液于另一15 mL具塞離心管中，40 ℃氮吹至近干，1 mL正己烷復溶，用0.22 μm有機濾膜過濾, 待測定。

1.2.3 GC-MS 條件

色譜條件：色譜柱Agilent 122-3832 DB-35ms (30 m×0.25 mm×0.25 μm)毛細管柱；色譜柱升溫程序：起始溫度為50 ℃，保持1 min后以30 ℃/min速率程序升溫至180 ℃，保持0 min后以3 ℃/min速率程序升溫至280 ℃，保持6 min后以10 ℃/min速率程序升溫至300 ℃，保持4 min。氦氣為載氣，純度≥99.999%，流速為 1 mL/min；進樣方式：不分流進樣；進樣口溫度：250 ℃。

質譜條件：接口溫度：280 ℃；離子源溫度：280 ℃；四級桿溫度：150 ℃；電子轟擊源(EI)能量：70 eV；溶劑延遲時間：5 min；數據采集模式：SIM。

2 結果與討論

2.1 樣品的提取與凈化

在以植物油為基質的農藥殘留檢測中，較高含量的脂質能夠富集脂溶性較高的非極性農藥(有機氯類農殘)。脂質凈化不徹底會嚴重干擾該類農殘的回收率，所以必須采用有效的前處理手段將脂質徹底祛除，否則不但回收率低，而且還會對分析儀器造成嚴重污染，增加維護難度，降低使用壽命。

2.1.1 提取溶劑的選擇與優化

對于高油脂性樣品，一般采用乙腈作為提取溶劑，也有報道用乙酸乙酯和丙酮。本實驗考察了丙酮、乙酸乙酯、乙腈3種溶劑的對提取效果的影響(圖1)。

圖1 不同提取溶劑對凈化效果的影響

乙酸乙酯、丙酮等脂溶性溶劑，提取效率比較高，但由圖1可以看出，丙酮和乙酸乙酯提取組雜質峰的數量和基線波動明顯高于乙腈作為溶劑的提取組。由此可以證明丙酮和乙酸乙酯能提取出大量雜質，尤其是能將大量的油脂一并提取出來，給后續凈化工作造成困難，容易造成基質干擾大、凈化不徹底現象。乙腈作為提取溶劑可以溶解的油脂量較少，提取液中的雜質也相對較少，更有利于提取液后續凈化，更適合于植物油中多農藥殘留的提取。

本實驗還考察了使用相同體積的乙腈，比較提取次數對提取效果的影響，結果見圖2。

圖2 提取次數對提取效果的影響

經方法一提取的實驗組中氟硅唑、氟樂靈、甲拌磷、倍硫磷、腐霉利、樂果的回收率均小于75%，經方法二和方法三提取的實驗組中，除氯丹和七氯2種有機氯類農藥以外其他6種農殘的回收率均在80%～110%之間，其回收率和RSD均能滿足SANCO/12571/2013歐盟DG SANCO的要求。方法三在提取效果方面雖然能略高于方法二，但綜合考慮到實驗的簡便性和回收率的可接受性后本實驗最終采用提取方法二分2次進行提取。

2.1.2 凈化方法的選擇與優化

本實驗采用液-液萃取結合QuEChERS固相凈化法，通過選擇合適的凈化劑以吸附液-液萃取后剩余的微量脂質，以期達到最大程度凈化樣品的目的。通過比較8種農殘在有機溶劑中的溶解度可以發現，8類農藥的溶解度隨極性降低而減小。因此，本實驗選用極性較小的正己烷(經乙腈飽和)進行液-液分配，不僅能祛除脂質而且不會因溶劑間溶解度的差異造成待測組分的損失。本實驗還比較了不同分配次數和萃取體積對油脂去除效果的影響，結果見圖3。

圖3 不同分配次數和萃取體積對油脂去除效果的影響

采用正己烷液-液分配法雖能逐次降低脂肪含量得到較為理想的凈化效果，但提取液中仍會有微量脂質殘留，經濃縮后脂質殘留現象更為明顯。故本實驗采用結合QuEChERS方法，通過選擇合適的凈化劑以徹底清除提取液中殘余的脂質。

2.1.3 凈化劑的選擇與優化

基質效應是指樣品中的某些雜質組分經提取后進入分析單元干擾待測物的分析過程，影響待測物濃度測定的準確性，一般為基質抑制或基質增強效應[13]。在采用純溶劑配制的標準曲線進行定量時發現本研究所選擇的8種常見農藥均為基質增強效應。本實驗采用正己烷和經不同凈化方式處理后空白花生油樣品提取液，分別配制8種農藥的基質標準溶液和溶劑標準溶液；利用不同處理方法的基質標目標響應和溶劑標目標響應兩者的比值(K)來評價基質效應的影響，(K)值越小表明基質效應越小，樣品凈化越徹底。結果見圖4。

圖4 不同凈化方式對基質效應的影響

從圖4中可以看出， 當凈化劑用量為200 mg時，其基質效應與400 mg組無明顯差異，且提取液澄清透明，故本實驗選用200 mg C18+200 mg PSA組合對樣品提取液進行凈化。

2.2 方法學評價

將標準加入水平定為0.02、0.04、0.1和0.2 mg/kg，按上述方法對大豆油進行檢測，平行測定6次，計算回收率和RSD，從表1可見，大豆油樣品中8種目標分析物的檢出限(LOD，S/N=3)為0.004～0.015 mg/kg，定量限(LOQ，S/N=10)為0.014～0.026 mg/kg，回收率為71.9%～113%，RSD為3.4%～13.4%，回收率范圍均能滿足GB/T 27404—2008的要求[14]。

表1 8種農藥的檢出限、定量限、回收率及相對標準偏差

2.3 實際樣品測定

從本地市場隨機抽取花生油、大豆油、菜籽油各2份，在最優條件下處理后進行GC-MS分析。結果顯示，6份植物油樣品中僅1例花生油檢出腐霉利， 檢出值為0.12 mg /kg，未超過GB 2763—2016規定的0.5 mg/kg最大殘留限量值。

3 結論

本實驗采用QuEChERS方法對植物油樣品前處理方法進行了優化，結合GC-MS建立了一套可同時測定植物油中8種中常見農藥的快速檢測方法，檢出限、定量限、回收率和相對標準偏差均能滿足農藥多殘留檢測方法的要求。采用液-液萃取技術結合QuEChERS法的好處在于QuEChERS前處理方法彌補了液-液萃取法去干擾物質不徹底的缺陷，提高了方法的靈敏度和結果的準確性; 另一方面，采用QuEChERS法進行樣品前處理，大大縮短了前處理時間周期，達到了應急檢驗快速分析的工作目的。