QuEChERS-氣相色譜質譜法測定果蔬菌類中10種農藥殘留及基質效應研究

熊瀟垚，任 崗，董照鋒，曹秀榮，趙亞婷

(商洛市農產品質量安全檢驗檢測中心，陜西 商洛 726000)

20世紀后期至21世紀初，農藥的濫用對生態環境和人類健康造成了較大的影響，引起了政府和學界的密切關注，相關法律法規體系的建立、檢驗檢測機構及監管工作機構的設立、檢驗方法及標準體系的完善、檢驗儀器設備的研發生產都應運而生。隨著社會經濟的快速發展和科學技術的不斷進步，人們對生活品質的期望越來越高。為了確保大眾吃得安全、優質、營養、健康，食品安全工作者不斷探索更快、更準、更有效的檢驗方法，特別是食用農產品農藥殘留檢測取得了豐碩的研究成果。農產品的農藥殘留檢測主要包括樣品前處理和儀器測定2個部分。前處理方法對后期儀器分析影響較大，直接關系到結果的準確性和重現性。

目前，農藥殘留測定使用的前處理技術主要有固相萃取(SPE)、QuEChERS、凝膠滲透色譜(GPC)、基質固相分散萃取(MSPDE)、超臨界流體萃取(SFE)、加速溶劑萃取(ASE)等。其中QuEChERS方法因其操作簡便、高效安全的特點而成為目前種植業農產品農藥殘留檢測潛力大、較常見的樣品前處理方法[1-2]。采用氣相色譜質譜儀(GC-MS)檢測蔬菜、水果、食用菌的農藥殘留時，基質效應可能造成樣品檢測出現假陽性或者假陰性[3-11]，因此有必要對基于QuEChERS-氣相色譜質譜法測定農藥殘留的基質效應進行研究，以保證檢測結果的準確性。

1 材料與方法

1.1 供試基質及測定項目

供試基質為西紅柿、草莓、白菜、青菜和香菇。選擇咪鮮胺、嘧霉胺、甲霜靈、二甲戊樂靈、噠螨靈、苯醚甲環唑、蟲螨腈、克百威、涕滅威、氟蟲腈10種具有代表性的農藥。

1.2 儀器與設備

GCMS-QP2010 Ultra氣相色譜質譜儀(由日本島津公司生產)；色譜柱：SH-Rxi-5silMS 0.25 μm×30 m×0.25 mm(由日本島津公司生產)；渦旋儀(由美國Scientific Industries公司生產)；氮吹儀(由江蘇金壇公司生產)；高速冷凍離心機(由澳大利亞Dynamica公司生產)；電子天平(由美國奧豪斯公司生產)；移液槍(由德國普蘭德公司生產)：20～200 μL、移液管(天玻)。

1.3 試劑與材料

乙酸乙酯(色譜純，由國藥集團生產)；乙腈(色譜純，由德國Merck公司生產)；丙酮(色譜純，由德國Merck公司生產)；正己烷(色譜純，由德國Merck公司生產)；QuEChERS SPE檸檬酸提取包(內含4 g MgSO4、1 g NaCl、0.5 g檸檬酸二氫鈉、1 g檸檬酸鈉，由日本島津公司生產)；QuEChERS SPE 15 mL PSA/GC-e凈化管(內含885 mg MgSO4、150 mg PSA、15 mg GCB，由日本島津公司生產)；QuEChERS SPE 15 mL PSA凈化管(內含150 mg PSA、900 mg MgSO4，由日本島津公司生產)。微孔濾膜(有機相，由中國津騰公司生產)：13 mm×0.22 μm。陶瓷均質子：2 cm×1 cm。標準品：環氧七氯(反式)、克百威、甲萘威、嘧霉胺、甲霜靈、二甲戊靈、氟蟲腈、蟲螨腈、噠螨靈、咪鮮胺、苯醚甲環唑(100 μg/mL)均來自農業農村部環境保護科研檢測所。

1.4 試驗方法

1.4.1 標準溶液的配制 分別準確吸取10種農藥標準溶液(100 μg/mL)1 mL置于10 mL棕色容量瓶中，用乙酸乙酯準確定容至10 mL，得到10 μg/mL的混合標準儲備液，在4 ℃下避光保存，標準工作液根據需要現用現配。依次稀釋配制0.01、0.05、0.10、0.50、1.00、2.00 μg/mL混合標準溶液，混勻備用。準確吸取100 μg/mL的環氧七氯標準溶液350 μL與650 μL乙酸乙酯于1.5 mL的棕色儲液瓶中，混勻得到35 μg/mL的內標儲備液，在4 ℃下避光保存，備用。

1.4.2 基質標準溶液的配制 空白基質溶液氮氣吹干，加入40 μL內標儲備液，加入1 mL相應的0.01、0.05、0.10、0.50、1.00、2.00 μg/mL混合標準溶液復溶、混勻，過微孔濾膜，待上機測定。

1.4.3 QuEChERS前處理 樣品前處理方法參考食品安全國家標準植物源性食品中208種農藥及其代謝物殘留量的測定氣相色譜-質譜聯用法(GB 23200.113─2018)[12]。稱取10 g樣品(精確至0.01 g)于50 mL離心管中，加入10 mL乙腈、檸檬酸提取包(內含4 g MgSO4、1 g NaCl、0.5 g檸檬酸二氫鈉、1 g檸檬酸鈉)、1顆陶瓷均質子，蓋上離心管蓋，劇烈震蕩1 min后，在4200 r/min下離心5 min。吸取6 mL上清液加入內含150 mg PSA、900 mg MgSO4的離心管中；對于深色樣品，則吸取6 mL上清液加入內含885 mg MgSO4、150 mg PSA、15 mg GCB的凈化離心管中，渦旋混勻1 min。在4200 r/min下離心5 min后，準確吸取2 mL上清液于10 mL試管中，40 ℃水浴中氮氣吹至近干。加入40 μL的內標溶液，加入1 mL乙酸乙酯復溶，過微孔濾膜于進樣瓶中，待GC-MS分析。

1.5 測定方法

基于GB 23200.8─2016 食品安全國家標準水果和蔬菜中500種農藥及相關化學品殘留量的測定氣相色譜-質譜法[13]，建立QuEChERS-GCMS同時測定水果、蔬菜和食用菌中10種農藥殘留量的方法，研究了在該方法下基質種類、基質濃度、農藥濃度對10種農藥的基質效應強度。

1.5.2 質譜條件 電離模式：電子轟擊源(EI)，能量為70 eV，離子源溫度：230 ℃；接口溫度：280 ℃；掃描方式：選擇離子掃描(SIM)采集[11]。10種農藥的保留時間與質譜參數見表1。

2 結果與分析

2.1 方法的線性關系

對空白西紅柿基質按QuEChERS方法進行樣品前處理提取凈化吹干后40 μL的內標溶液，再用質量濃度為0.01、0.05、0.10、0.50、1.00、2.00 μg/mL的溶劑標準溶液代替純溶劑定容至1 mL，得到基質標準溶液，按照上述測定方法中的GC-MS參數進行分析。以峰面積比率對質量濃度比率作回歸曲線，其線性方程及相關系數如表2所示，10種農藥在0.1～2 μg/ mL范圍內線性關系良好，線性相關系數(r)均大于0.99。分別以目標組分母離子的3倍信噪比(S/N=3)確定10種目標物的方法檢出限(LOD)，10種農藥的LOD如表2所示，均在0.003～0.009 mg/kg之間。

表1 10種農藥的保留時間與質譜參數

表2 10種農藥的回歸方程、相關系數、線性范圍和檢出限

2.2 方法的回收率和精密度

采用基質標準溶液-內標法定量，在西紅柿空白基質中添加10種農藥進行加標回收率試驗，添加水平分別為0.1、0.5 mg/kg，每個添加水平平行6次，10種目標物在0.1 mg/kg與0.5 mg/kg添加水平下的平均回收率分別為88.5%～105.7%與96.9%～101.4%，結果表明回收率在允許范圍內。相對標準偏差(RSD) 為0.4%～5.1%，試驗重復性良好，準確度和精密度均可滿足對農藥殘留分析的要求。

表3 10種農藥不同添加水平下回收率和精密度結果(n=6)

2.3 基質效應分析

Matuszewski等[14]提出用樣品提取后的空白基質添加一定濃度農藥標樣與純溶劑中同濃度農藥測定結果的比值(ME值)來定量分析基質效應的方法。本試驗沿用此方法，用ME值來評價基質效應，ME=(空白基質中農藥的信號峰面積/純溶劑中的農藥信號峰面積)×100%。若ME<0.85，說明基質對分析物的響應產生抑制作用；ME>1.15，則說明基質會增強分析物的響應；0.85

樣品前處理過程中存在的共提取物對目標化合物的準確定性定量產生干擾。通過試驗計算得出10種農藥在西紅柿、草莓、白菜、青菜、香菇5種蔬菜、水果、食用菌中不同濃度基質中的基質效應因子(表4)。

表4 10種農藥在不同濃度果蔬基質中的基質效應因子

2.3.1 不同種類樣品對基質效應的影響 同一種農藥在不同種類的基質中會呈現出不同的基質效應(圖1)，不同農藥在同一基質中的基質效應也有所不同。對表4 中不同種類的果蔬基質的數據分析發現，相較于其他4種基質，本研究的10種農藥在西紅柿中的基質效應最弱，其次是白菜，而草莓、青菜比白菜的基質效應相對較強，說明基質效應的強弱與基質的顏色深淺也有一定的關系，深色基質由于色素的影響導致基質效應較強，前處理需要對色素進一步凈化。而香菇中含有大量的多糖、嘌呤、核酸、含硫香味物質[19]，因而其影響因素較多，導致其基質效應也相對較大。所以，在樣品檢測的前處理環節，需要對樣品進行分類，將淺色樣品和深色樣品分類處理凈化，以便減弱基質效應對檢測結果的影響，使檢測結果更加準確。

圖1 不同種類樣品基質中10種農藥的基質效應

2.3.2 基質濃度對基質效應的影響 對樣品按照QuEChERS方法前處理，凈化后，分別吸取1、2、4 mL的上清液濃縮后，用相同濃度的純溶劑標液復溶，得到不同濃度基質的樣液進行分析。通過表4中不同種類基質的數據分析發現，當待測液中所含目標化合物濃度一定時，克百威、甲萘威的基質效應隨基質濃度的增大而增強的效果不明顯，其余8種農藥的基質效應強度會隨著基質濃度的增大而不斷增強(以西紅柿為例，圖2)。在農藥殘留檢測中，基質配標法常被使用匹配樣品基質環境，在一定程度上矯正基質效應對測定的準確性帶來的影響[18]。

圖2 不同濃度西紅柿基質中10種農藥的基質效應

2.3.3 農藥濃度對基質效應的影響 比較了同一種蔬菜基質(以西紅柿為例) ，不同農藥濃度( 0.10、0.50、1.00 μg/mL) 對基質效應的影響(圖3) 。試驗發現，除西紅柿基質中的嘧霉胺外，其他農藥在不同基質中的基質效應都會隨著農藥濃度的增大而逐漸增強。由表5可知，在農藥濃度為0.1 μg/mL時，噠螨靈在5種基質中的基質效應因子在0.635～1.379之間，基質效應不明顯；而其他幾種農藥在5種基質中的基質效應因子在1.024～2.051之間，基質效應較明顯。在濃度為0.50 μg/mL時，10種農藥基質效應因子在1.190～2.843之間，基質增強效應明顯。在農藥濃度為1.00 μg/mL時，10種農藥的基質效應因子在2.149～5.925之間，基質增強效應明顯。說明待測組分在高濃度下有明顯的基質效應，隨著濃度水平的增大，基質效應也會隨之增大。

圖3 10種農藥在不同農藥濃度對果蔬基質效應的影響

3 結論

本文建立了 QuEChERS-氣相色譜質譜聯用法測定5種蔬菜、水果、食用菌中10種農藥殘留的方法，本方法在靈敏度、檢出限指標上都有良好的表現，符合分析要求，并且前處理方法操作簡單便捷，適合實際樣品的測定。研究了西紅柿、草莓、白菜、青菜和香菇5種基質中 10 種農藥的基質效應，并采用基質效應因子定量評估了基質種類、基質濃度、農藥濃度對10種農藥基質效應的影響。結果表明，不同基質中的10種農藥在0.01～2.00 μg/mL濃度范圍內線性關系良好，平均回收率為88.5%～105.7%，相對標準偏差(n=6)為0.4%～5.1%，試驗方法科學。5 種常見蔬菜對10種農藥均存在不同程度的基質效應，基質種類、基質濃度和農藥濃度均會影響基質效應強度，而顏色較深的果蔬的基質效應較強，且隨著基質濃度的增加，其基質效應逐漸增強；而高濃度農藥較低濃度的基質效應強，對于蔬菜農藥殘留的檢測，必須考慮基質效應的影響。

表5 10種農藥在不同濃度農藥的果蔬基質的基質效應因子