QuEChERs-超高效液相色譜-串聯質譜檢測甘蔗中15種有機磷農藥殘留量的方法研究

李長成，黃敏興*，陳其釗，王桂華，李家威，高裕鋒

(1廣東省科學院生物與醫學工程研究所，廣東廣州510316；2國家糖業質量檢驗檢測中心，廣東廣州510316)

0 引言

甘蔗是最主要的糖料作物，是重要戰略物資食糖的主要原料。同時我國是世界主要的食糖生產國和消費國。截至 2020/21年榨季，我國產糖量排名世界第4[1]。因此發展甘蔗種植產業，提升甘蔗品質，對保障國民經濟穩定、改善民生具有深遠戰略意義。目前我國甘蔗種植主要分布在廣西、廣東、云南、海南等熱帶和亞熱帶氣候區域。由于熱帶和亞熱帶區域高溫濕熱的氣候特點，害蟲活躍度高、繁殖性強，極易引起甘蔗病蟲害，嚴重影響甘蔗產量和品質，嚴重時可造成 8%～20%不等的產量和經濟損失[2]，嚴重制約著我國甘蔗產業的種植規模、生產效益和市場競爭力發展。因此，做好預防甘蔗病蟲害防治尤為重要，而使用農藥的化學防治是目前防治甘蔗病蟲害的重要技術手段。

有機磷農藥是用于防治植物病蟲害的化合物。我國生產和使用的有機磷農藥大多數屬于中高毒性，具有殺蟲范圍廣、殺蟲效率高、價格低廉、用藥量少等特點，在各品類農藥的生產量、數量和市場占有率等方面均居首位，目前在防治農林業的病蟲害方面具有實際意義[3]。該類化合物的使用能大大改善甘蔗蟲害的情況，保護作物的正常生長和提高產量。然而，目前存在盲目增加施藥量、忽視休藥期等使用不當情況，易造成環境污染和食品安全問題[4-8]。因此，建立高效、快速、準確的甘蔗中有機磷農藥多殘留檢測方法，對準確監測甘蔗中有機磷殘留量具有重要意義。

有機磷農藥的檢測方法主要有酶抑制法、氣相色譜法、液相色譜-質譜聯用法、毛細管電泳微滲透法等[9]。此前，國內外鮮少有針對甘蔗中有機磷農藥的多農藥殘留方法研究，本文擬結合甘蔗中有機磷農藥的使用情況和特點，針對甘蔗的蔗糖含量高、其他有機質復雜等特點，以QuEChERS法作為前處理方法，并進行方法優化[10-12]，建立一套高效、快速、準確的測定甘蔗中有機磷農藥多殘留的液相色譜質譜檢測方法，以期為甘蔗中有機磷多農藥殘留監測和防控提供有效技術手段。

1 材料與方法

1.1 供試材料及試劑

供試甘蔗樣品從市場中隨機選取，乙腈(色譜純，賽默飛世爾科技公司)，無水硫酸鎂、氯化鈉(分析純，廣州化學試劑有限公司)，PSA、C18、石墨化炭黑(GCB)(分析純，廣州譜登生物科技公司)，有機相濾膜(0.22 μm，天津博納艾杰爾科技有限公司)。

15種有機磷農藥標準溶液(保棉磷、地蟲硫磷、甲拌磷、甲基硫環磷、甲基異柳磷、硫線磷、馬拉硫磷、氧化樂果、樂果、水胺硫磷、辛硫磷、二嗪磷、特丁硫磷、久效磷、甲基對硫磷，100 mg/L，農業部環境保護科研監測所)。

1.2 儀器與設備

超高效液相色譜-質譜儀(QTrap 5500，美國AB SCIEX公司)；Milli-Q超純水器(美國Millipore公司)；高速勻漿機(北京中科科爾儀器有限公司)；Vortex-Genie 2渦旋混勻器(奧然科技有限公司)；電子天平(0.1 mg，日本AND公司)。

1.3 試驗方法

1.3.1 標準溶液配制

分別準確移取以上 15種有機磷的標準品各 1 mL于10 mL容量瓶中，用乙腈定容，搖勻，配制濃度均為10 mg/L的標準儲備液。分別取配制好的10 mg/L標準儲備液各1 mL，用乙腈定容至10 mL，配制濃度為1 mg/L的15種有機磷的標準混標儲備液。取上述的標準混標儲備液，用乙腈溶液逐級稀釋，配制濃度為2、5、10、20、50、100 μg/L的標準系列溶液。

1.3.2 樣品前處理

準確稱取甘蔗樣品5 g(精確至0.01 g)于50 mL具塞聚丙烯離心管中，加入15 mL乙腈，渦旋5 min，經4500 r/min離心機離心5 min后過濾，濾液加入5 g NaCl，渦旋5 min后靜置分層，超聲15 min，離心(8000 r/min，5 min)，待凈化。

移取5 mL上清液至含有填充材料的凈化管內(50 mg PSA和100 mg C18)，搖勻，靜置后準確移取1 mL至玻璃刻度試管，氮吹至近干，用1 mL 30%的乙腈水溶液復溶，經0.22 μm濾膜過濾后供上機分析。

1.3.3 LC-MS條件

色譜條件：Phenomenex Luma Omega C18色譜柱(2.6 μm 100×2.1 mm)，柱溫箱溫度：40℃，進樣量：5 μL，流動相A：5 mmol/L乙酸銨+1%甲酸水，流動相B：乙腈，流速：0.4 mL/min，梯度洗脫程序如表1所示。

表1 梯度洗脫程序表

質譜條件：電噴霧離子源(ESI+)，有機磷農藥質譜參數設置見表2。

2 結果與分析

2.1 色譜條件優化

通過比較純水、5 mmol/L乙酸銨水溶液作為流動相A，以及甲醇、乙腈作為流動相B的流動相體系效果。結果表明，在流動相 A中添加乙酸銨后，有助于改善部分目標化合物的峰形；流動相體系 B中，乙腈作為洗脫溶劑，15種有機磷均有較好保留，峰形和響應均較好。因此，流動相體系選擇5 mmol/L乙酸銨水溶液作為流動相 A，乙腈作為流動相 B，采用優化后的色譜條件，15種有機磷的靈敏度較高，峰形尖銳對稱，見圖1。

2.2 質譜條件優化

根據15種有機磷的分子結構特點，在正離子模式(ESI+)下進行全掃描，確定分子離子，把分子離子作為母離子，給予一定的碰撞能量和碰撞氣體，全掃描二級離子，選取豐度較強、干擾較小的2個子離子，與母離子分別組成定性及定量離子對，并優化去簇電壓和碰撞電壓，15種有機磷的質譜參數優化結果見表2。

表2 15種有機磷農藥LC-MS/MS分析條件

2.3 基質效應

基質效應[13]是指樣品中被分析物以外的共流出組分對分析物的響應值有干擾，從而影響分析結果的準確性。通過測定含基質的標準溶液和不含基質的標準溶液，分別擬合標準曲線，得出圖2的斜率比值。

圖2 基質標準曲線的斜率與不含基質標準曲線的斜率比值

在 2～100 μg/L線性范圍內，含基質標準曲線的斜率與不含基質標準曲線的斜率的比值在 0.68～1.24之間。以斜率比值在 1.0作為基準來衡量，地蟲硫磷、特丁硫磷、硫線磷可認為凈化后無明顯的基質效應，馬拉硫磷、甲基對硫磷、保棉磷均出現基質增強效應，而氧化樂果、水胺硫磷出現了較強的基質抑制作用。由于基質效應在檢測工作中普遍存在，在對農藥殘留進行分析時，需采用空白基質配制標準溶液。

2.4 凈化條件的優化

在液相色譜-質譜法檢測體系中，內源性雜質會對目標物產生離子抑制效應，不但會降低儀器對目標物的檢測靈敏度，還會影響樣品加標回收率。而甘蔗富含維生素、膳食纖維、糖分等，因此，有必要對甘蔗的乙腈提取溶液進行凈化處理。

試驗中對PSA、C18和GCB 3種填料的使用量(0、50、100、150、200 mg 5個使用量)進行了試驗，通過比較PSA、PSA+GCB、PSA+C18、PSA+GCB+C18作為凈化填料的回收率，確定凈化填料種類和用量選擇。實驗結果表明，當混合填料中存在GCB時i，特丁硫磷的回收明顯下降至70%以下，這主要是特丁硫磷是平面分子結構，可被GCB吸附；而當混合填料中PSA和C18的使用量分別為50和100 mg時，樣品回收率較高，在 83.00%～109.22%之間，詳見表3，符合檢驗要求。

表3 15種有機磷農藥在最優凈化條件下的回收率數據

2.5 方法線性和檢出限

15種有機磷的線性范圍和回歸方程見表4，15種有機磷線性良好，相關系數(r2)在0.9991～0.9999之間。按 3倍信噪比(S/N)和 10倍信噪比確定本方法 15種有機磷的檢出限(LOD)和定量限(LOQ)，如表4所示，檢出限在0.01～0.38 μg/kg之間，定量限在0.03～1.27 μg/kg之間，滿足甘蔗中有機磷的檢驗需求。

表4 15種有機磷的線性范圍、線性方程、相關系數(r2)、檢出限、定量限

2.6 回收率與精密度

在同一空白甘蔗樣品中分別準確添加0.05、0.1、0.2 mg/kg 3個水平的15種有機磷農藥的混合標準溶液，每個加標水平做6次平行實驗，按照所建立的方法進行樣品提取、凈化及檢測，計算平均回收率和精密度，結果見表5。由表5可知，甘蔗樣品中的有機磷農藥加標回收率在 81.89%～104.95%，精密度為0.84%～4.98%，滿足GB/T 27404-2008《實驗室質量控制規范食品理化檢測》[14]要求。

表5 方法回收率及精密度 單位：%

2.7 樣品分析

按照上述建立的方法檢測了從市場上購買回來的20批次甘蔗，除1批次檢出樂果，檢出值為4.52 μg/kg外，其余樣品均未檢出上述15種有機磷農藥。符合GB 2763-2021《食品安全國家標準食品中農藥最大殘留限量》[15]規定。

3 結論

本研究建立了甘蔗中 15種有機磷農藥殘留的液相色譜-質譜串聯的檢測方法，樣品用乙腈提取，在采用 QuEChERS技術的基礎上，對 PSA、C18、炭黑的配比進行了優化，該方法高效靈敏，簡便快捷，回收率在 81.89%～104.95%之間，精密度在0.84%～4.98%之間，滿足日常檢測的要求。