QuEChERS氣相色譜測定草莓中5種農藥殘留的凈化劑組合優化

許亦峰 王和壽 蔡振輝

摘 要：為建立草莓中5種農藥殘留QuEChERS氣相色譜檢測方法。用乙腈對草莓中的農藥進行提取，選取適量的乙二胺N丙基硅烷（PSA）、無水硫酸鎂、石墨炭黑（GCB）進行分散固相萃取，凈化液過濾膜后上GCECD檢測，利用SPSS statistics version 19軟件進行正交試驗設計及方差分析。結果表明：最優的凈化組合為A3B3C2，即乙二胺N丙基硅烷（PSA）125 mg、石墨炭黑（GCB）50 mg、無水硫酸鎂250 mg，腐霉利、咪鮮胺、百菌清、毒死蜱、氟氯氰菊酯回收率分別為96.5%、94.8%、97.6%、99.1%、97.9%。通過優化QuECHERS氣相色譜測定的凈化劑組合，該檢測方法適用于草莓中腐霉利等5種農藥殘留的檢測。

關鍵詞：草莓;農藥殘留;QuEChERS;正交試驗;氣相色譜

Abstract： In order to establish a method for the determination of 5 kinds of pesticide residues in strawberries by QuEChERSgas chromatography， the acetonitrile was used to extract the pesticide from strawberries， and the appropriate amount of ethylenediaminenpropylsilane （PSA）， anhydrous magnesium sulfate， and graphitized carbon black （GCB） were selected for the dispersive solidphase extraction. GCECD detection was conducted on the filtering membrane of the purification solution. The orthogonal test design and variance analysis were conducted by using the software of SPSS statistics version 19. The results showed that the optimal purification combination was A3B3C2， that was， ethylaminenpropylsilane （PSA） 125 mg， graphite carbon black （GCB） 50 mg， and anhydrous magnesium sulfate 250 mg， and the recoveries of procymidone， prochloraz， chlorothalonil， chlorpyrifos and cyfluthrin were 96.5%， 94.8%， 97.6%， 99.1% and 97.9%， respectively. The method was suitable for the detection of 5 kinds of pesticide residues such as procymidone in strawberries by optimizing the combination of purification agent measured by QuEChERSgas chromatography.

Key words： Strawberry; Pesticide residues; QuEChERS; Orthogonal test; Gas chromatography

草莓營養價值非常豐富，被譽為“水果皇后”，含有豐富的維生素C、維生素E、維生素PP、維生素B2、胡蘿卜素、天冬氨酸、草莓胺、果膠、葉酸、鈣、鞣花酸與花青素等營養物質，維生素C是蘋果的11.7倍、葡萄的10倍、柑橘的2～3倍[1]，蘋果酸、檸檬酸、維生素B1、胡蘿卜素以及磷含量也比蘋果高3～4倍[2]。

草莓是寧德地區比較有代表性的農產品之一，但是在日常監測中發現草莓農殘經常超標，例如腐霉利、咪鮮胺、百菌清、毒死蜱、氟氯氰菊酯等農藥是草莓種植過程中常用的農藥。QuEChERS方法是一種簡便、快捷、經濟的檢測方法，已廣泛應用于農殘檢測工作中[3]。為進一步提高QuEChERS方法的準確度和可靠性，本試驗利用正交試驗對QuEChERS檢測方法中凈化劑的組合進行優化，并確定各因素對回收率的顯著性水平，最終得出草莓最佳凈化劑組合，從而提高農產品日常監管的精確度。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

1.1.1 儀器 島津GC2010plus（日本島津）;氮吹儀NEVAP 111（美國Organomation）;PL602E百分之一分析天平（德國梅特勒）;KQ500E數據超聲波清洗器（昆山舒美）;MILLIPORE DirectQ 5超純水機（法國默克）、VortexGenie 2渦旋振蕩器（美國SI）。

1.1.2 試劑 農殘標準樣品：腐霉利、咪鮮胺、百菌清、毒死蜱、氟氯氰菊酯純度均≥95%，濃度均為100 μg·mg-1，均購自于農業農村部環境保護科研監測所。

混合標準溶液的配制：將上述5種農殘標準樣品用正己烷稀釋，并配制成約10 ug·mL-1的中間儲存液，用時再用正己烷稀釋到需要的工作濃度。

乙腈（色譜純）、氯化鈉（AR級）、無水硫酸鎂（AR級）、乙二胺N丙基硅烷（PSA）、石墨炭黑（GCB），均購置于上海安譜科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 正交試驗設計 在QuEChERS農殘檢測方法中，常用于凈化的材料主要有PSA、無水硫酸鎂、GCB（石墨炭黑）以及C18[4]。其中PSA的作用是能夠將提取液中許多極性基質的成分進行吸附，例如糖類、脂肪酸、有機酸和極性親脂性色素等，無水硫酸鎂的作用是除去提取液中多余的水分，GCB（石墨炭黑）則能夠將提取液中的胡蘿卜素、葉綠素等色素類雜志去除，C18可以將提取液中非極性物質吸附[5]。由于本試驗材料為草莓，非極性物質極少，不作為本次試驗因素。

在不考慮各因素的交互作用情況下，選定PSA、GCB、無水硫酸鎂作為A、B、C 3個因素，對每個因素取不同的4個水平（表1），以農殘的加標回收率作為考察指標，選用L16（43）正交表選擇最優的凈化組合。

1.2.2 樣品前處理 稱取5 g草莓陰性樣品于50 mL離心管中，根據草莓樣品量按照0.1 mg·kg-1加標量加入農藥混合標準品，然后加入20 mL乙腈，充分漩渦振蕩，置于30℃水中超聲30 min，加入5 g氯化鈉，充分渦旋振蕩，于4000 r·min-1下離心3 min;取5 mL上清液加入至預先裝有所選凈化劑的離心管中，渦旋振蕩1 min，于4000 r·min-1下離心3 min;取1 mL上清液過膜，上機測定。

1.3 檢測條件

色譜柱：SHRtx5 （30 m×0.25 mm×0.25 μm）;進樣口溫度280℃;檢測器溫度300℃;載氣量1 mL·min-1;進樣量1 μL;進樣方式：分流進樣，分流比10∶1;升溫程序：初始溫度80℃保持2 min，以20℃·min-1升至200℃，保持3 min，再以3℃·min-1升至250℃，保持4 min，以20℃·min-1升至280℃，保持3 min。

1.4 數據處理

運用SPSS statistics version 19軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 檢測條件優化

結合5種農藥在氣相色譜儀中的分離效果，不斷對檢測器溫度、進樣口溫度、載氣流速以及柱溫箱升溫程序進行優化。最終選用SHRtx5 （30 m×0.25 mm×0.25 μm）石英毛細管柱，利用1.3中的檢測條件，5種農藥能夠得到較好的分離效果，色譜圖見圖1。

2.2 利用正交試驗選擇最佳凈化組合

凈化組合正交試驗結果見表2，每個試驗組重復3次。

表3方差分析結果表明：因素A（PSA）P=0.004<0.05，因素B（GCB）P=0.033<0.05，兩個因素差異顯著，具有統計學意義，說明因素A和B對腐霉利回收試驗結果作用顯著。而因素C（無水硫酸鎂）P=0.781>0.05，說明因素C對于該試驗結果作用不顯著。

從表4分析得到因素A（PSA）在水平3（125 mg）時腐霉利的回收率最高，為87.5%。而且其與水平1（75 mg）、水平2（100 mg）、水平4（150 mg）的P值分別為0.001、0.019、0.016，均小于0.05，差異顯著，所以因素A（PSA）選擇水平3。因素B（GCB）在水平3（添加量為50 mg）時回收率最高，為82.7%。多重比較分析可以發現，因素B（GCB）在水平3時，與添加水平1（30 mg）、4（60 mg）的P值分別為0.016、0.027，都小于0.05，具有顯著差異。與添加水平2（40 mg）的P值為0.071 9，大于0.05，不具有顯著性差異。但是本次試驗最優組合的選擇取決于試驗結果的取值方向，即回收率越高越好，所以因素B選擇水平3。因素C（無水硫酸鎂）對于試驗結果作用不顯著，且各水平之間差異不顯著。根據最優組合的選擇取決于試驗結果的取值方向原則，從表6可以看出在水平2（250 mg）時，腐霉利回收率最高，為78.9%，所以因素C（無水硫酸鎂）選擇水平2（250 mg）。綜合上述分析可得，腐霉利最優的凈化組合為A3B3C2，即PSA為125 mg、GCB為50 mg、無水硫酸鎂250 mg。

以同樣的統計分析方法分析得到其他農藥最優的凈化組合均為A3B3C2，即為L16（43）正交試驗表中第14種組合，腐霉利、咪鮮胺、百菌清、毒死蜱、氟氯氰菊酯回收率分別為96.5%、94.8%、97.6%、99.1%、97.9%。

2.3 方法的適用性

取草莓陰性樣品，往樣品中分別加入0.01、0.05、0.1 mg·kg-1的農藥，進行加標回收試驗。樣品按照1.2.2方法進行處理，凈化劑組合為PSA為125 mg、GCB為50 mg、無水硫酸鎂250 mg，每個水平平行測定6次。5種農藥的加標回收率和相對標準偏差結果見表5。

從表5可以看出，3個濃度的加標回收率均在80%～100%，RSD<15%，符合國家相關標準[6]。

3 討論與結論

本試驗結果發現乙二胺N丙基硅烷（PSA）添加量在75～125 mg，回收率隨著PSA的增加而增加，而當添加量達150 mg時，農殘的回收率有不同層次的降低，這說明當PSA過量添加時，除了吸附雜質外同時也會吸附目標農殘，降低回收率[7-8];石墨炭黑（GCB）添加量超過50 mg后，不同農殘回收率出現不同層次的降低，這是因為GCB對具有平面結構的非極性化合物有將強的吸附能力[9];無水硫酸鎂對于回收率沒有顯著的影響，但是如果待測液的水分沒有充分進行脫水，會使得ECD檢測器的信號迅速達到飽和，直接影響檢測器的靈敏度，而且還對色譜柱中的固定相造成損傷[10-11]。

QuEChERS方法是一種簡便、快速、經濟、可靠的檢測方法，可以加快實際的農殘檢測工作進度[12]。近年來，研究人員對該方法不斷進行優化，也做了大量的研究。王連珠等[13]在考察乙腈和乙酸乙腈兩種體系下，吸附劑對農殘的吸附情況時發現，在加入250 mg PSA? 12 h后，以乙腈為介質的體系中甲胺磷、氧樂果、內吸磷砜、甲基毒死蜱、殺蟲畏、丙溴磷較乙酸乙腈下降了50%，從而得出用乙腈體系進行前處理時，樣品凈化后需及時與吸附劑分離，否則一定時間內部分目標農殘將被PSA所吸附;Lehotay等[14]采用QuEChERS方法對萵苣中229種農殘進行回收，凈化體系為PSA 300 mg、無水硫酸鎂1.8 g，待測液經GC/LCMS檢測，結果表明206種農殘回收率在90%～110%，而磺草靈、噠草快、三氯殺螨醇、福美雙、百菌清回收率小于50%，表明PSA對于這些農殘的吸附能力較強;Nguyen等[15]運用QuEChERS方法對大米中109中農藥殘留進行檢測，以0.5%乙酸乙腈進行提取，加入50 mg PSA 、20 mg GCB 、300 mg無水硫酸鎂，待測液經GC/MS檢測，結果發現QuEChERS方法較于傳統方法，提高了對于熱不穩定農殘的回收率，所有農殘的加標回收均在80%～115%。

本試驗利用正交試驗優化QuEChERS方法中的凈化劑組合，最終選出最佳的凈化劑組合A3B3C2，即乙二胺N丙基硅烷（PSA）125 mg、石墨炭黑（GCB）50 mg、無水硫酸鎂250 mg，腐霉利、咪鮮胺、百菌清、毒死蜱、氟氯氰菊酯回收率分別為96.5%、94.8%、97.6%、99.1%、97.9%。在3個水平的加標試驗中，各農殘的回收率均在80%～100%，RSD小于15%，符合國家相關標準，表明該方法適用于草莓中腐霉利、咪鮮胺、百菌清、毒死蜱、氟氯氰菊酯5種農藥殘留的檢測。本試驗選擇的樣品及農藥種類較少，在今后的研究中，將不斷擴大研究的樣品及農藥種類，繼續對QuEChERS方法進行調整優化，不斷提高檢測工作的效率和準確性。

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（責任編輯：柯文輝）