氣質(zhì)聯(lián)用儀在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用研究

高會(huì)蘭 韓巖君 潘艦 韓葉

摘 要：農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留安全問題已經(jīng)引起了廣大消費(fèi)者的重視。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）因具有較高的分離效能和鑒定化合物結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)已被廣泛應(yīng)用于測(cè)定食用農(nóng)產(chǎn)品中多種農(nóng)藥殘留及衍生物。本文綜合闡述了儀器結(jié)構(gòu)、樣品前處理過程及樣品基質(zhì)效應(yīng)等方面對(duì)應(yīng)用氣質(zhì)聯(lián)用儀在食用農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留分析的影響，以期為相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：氣質(zhì)聯(lián)用儀;農(nóng)殘檢測(cè);影響因素

農(nóng)藥在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，在農(nóng)作物病蟲害防治，提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量上有非常重要的作用，但因用藥不當(dāng)或違規(guī)使用農(nóng)藥而引起食用安全問題也時(shí)有發(fā)生，食用農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留問題已成為廣大消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)。

目前檢測(cè)機(jī)構(gòu)通常采用高效液相色譜儀、氣相色譜儀、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)儀等設(shè)備進(jìn)行農(nóng)藥殘留定性及定量檢測(cè)。此類設(shè)備具有靈敏度高、檢測(cè)范圍廣等特點(diǎn)。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）因具有較高的分離效能和鑒定化合物結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于測(cè)定食用農(nóng)產(chǎn)品中多種農(nóng)藥殘留及衍生物[1]。隨著儀器技術(shù)的快速發(fā)展，串聯(lián)四級(jí)桿氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用可利用保留指數(shù)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)[2]，在不使用農(nóng)殘標(biāo)樣的情況下，對(duì)樣品中的農(nóng)殘種類進(jìn)行快速篩查，解決了目前檢測(cè)機(jī)構(gòu)存在農(nóng)殘檢測(cè)種類過多，標(biāo)樣利用率低，檢測(cè)效率要求高等問題。但因農(nóng)產(chǎn)品品種繁多，基質(zhì)多種多樣，農(nóng)藥性質(zhì)不一，前處理步驟較多等因素，實(shí)際檢測(cè)過程中常會(huì)遇到樣品中農(nóng)殘樣品定量誤差較大的問題。本文就此現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因進(jìn)行了分析總結(jié)。

1 儀器進(jìn)樣系統(tǒng)

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀的進(jìn)樣系統(tǒng)主要包括進(jìn)樣針、進(jìn)樣隔墊和襯管。應(yīng)用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行農(nóng)藥殘留分析時(shí)，為減少進(jìn)樣系統(tǒng)活性位點(diǎn)對(duì)待測(cè)農(nóng)藥的吸附，一般選用低吸附進(jìn)樣隔墊和惰性襯管。儀器進(jìn)樣系統(tǒng)的清潔度對(duì)農(nóng)藥殘留分析結(jié)果的影響較為明顯，在襯管的清潔度較差的情況下分析乙酰甲胺磷、氧樂果、甲拌磷砜、甲拌磷亞砜、倍硫磷砜和倍硫磷亞砜等農(nóng)藥殘留種類會(huì)出現(xiàn)峰形較差或檢測(cè)不到低濃度特征離子的現(xiàn)象。

2 試樣前處理

農(nóng)藥在防治農(nóng)作物病蟲害中因農(nóng)藥的性質(zhì)和防治對(duì)象的不同其使用方法也不同，主要有噴灑、灌根和熏蒸3種使用方法。不同性質(zhì)的農(nóng)藥作用方式也不同，如殺蟲劑通常有觸殺、胃毒、熏蒸和內(nèi)吸4種作用方式。農(nóng)藥使用方法和作用方式的不同會(huì)導(dǎo)致農(nóng)藥在作物不同部位的殘留量存在差異，在國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》（GB 2763—2019）中[3]對(duì)不同食品類別的測(cè)定部位有明確規(guī)定，整株（棵）或全果進(jìn)行農(nóng)藥殘留測(cè)定的樣品，樣品粉碎的均勻性對(duì)檢測(cè)結(jié)果有顯著影響。破壁機(jī)對(duì)一些較難粉碎的纖維含量較高的樣品能夠保證較好的粉碎均勻性。

樣品中的農(nóng)藥殘留提取過程一般為取樣、粉碎、提取和凈化，但因蔥蒜韭菜類蔬菜中含有蒜氨酸類物質(zhì)（烷基硫代半胱氨酸及亞砜類化合物）及其活性酶（蒜氨酸酶）。這類物質(zhì)在完整的細(xì)胞內(nèi)酶和底物是分開存在的，但在樣品粉碎制成勻漿的過程中，會(huì)使細(xì)胞壁破裂，造成酶和底物發(fā)生反應(yīng)，生成與有機(jī)磷和有機(jī)氯農(nóng)藥性質(zhì)相似的丙酮酸、氨基磺酸類的含硫化合物。傳統(tǒng)的凈化方法不能去除該類物質(zhì)，造成應(yīng)用氣相色譜法或氣相色譜質(zhì)譜法進(jìn)行農(nóng)藥殘留檢測(cè)產(chǎn)生基質(zhì)干擾。解決方案是在攪碎樣品前，采用500 W微波加熱處理樣品90 s，使酶鈍化從而消除其基質(zhì)干擾[4]。

食品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)是對(duì)復(fù)雜混合物中痕量組分的檢測(cè)，食品種類繁多基質(zhì)成分復(fù)雜，在前處理過程中有效去除干擾物質(zhì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性非常重要。目前農(nóng)殘檢測(cè)前處理技術(shù)有超臨界流體色譜凈化、凝膠滲透色譜、固相萃取凈化、基質(zhì)固相分散、固相微萃取等。其中基質(zhì)固相分散技術(shù)已寫入國家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 植物源性食品中208種農(nóng)藥及其代謝物殘留量的測(cè)定 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法》（GB 23200.113—2018）[5]。因該技術(shù)方便、快捷、成本較低，已研發(fā)QuEChERS萃取試劑盒被廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥殘留檢測(cè)。QuEChERS萃取方法中的樣液提取及凈化均會(huì)使用MgSO4，該物質(zhì)在使用過程中會(huì)釋放熱量，對(duì)熱不穩(wěn)定的農(nóng)藥殘留種類，如水胺硫磷、甲基異柳磷、倍硫磷等的檢測(cè)影響較大。在操作過程中可采用先加入有機(jī)提取液后加入含有硫酸鎂鹽包的方式控制放熱現(xiàn)象，在冰浴中操作加標(biāo)回收率得到顯著提高。

3 基質(zhì)效應(yīng)

氣相色譜中，基質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生的根本原因在于活性位點(diǎn)。樣品中的基質(zhì)組分與目標(biāo)分析物分子競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)樣口或柱頭上由硅烷基、金屬離子或沉積性基質(zhì)組分的熱分解產(chǎn)物形成的活性位點(diǎn)，減少了敏感化合物與活性位點(diǎn)的反應(yīng)機(jī)會(huì)，使其在色譜上的響應(yīng)較純?nèi)軇┲懈摺ＭN基質(zhì)溶液中不同種類農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)差異較大，含有P=O、-O-CO-NH-、-OH、R-NH-、-N=、-NH-CO-NH-等基團(tuán)的農(nóng)藥通常表現(xiàn)出較強(qiáng)的基質(zhì)效應(yīng)[6]。

基質(zhì)效應(yīng)在農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留測(cè)定中是影響檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的重要因素。研究表明，應(yīng)用氣相色譜質(zhì)譜法進(jìn)行農(nóng)藥殘留檢測(cè)，多數(shù)農(nóng)藥檢測(cè)結(jié)果表現(xiàn)為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)[7]。目前基質(zhì)效應(yīng)的消除與補(bǔ)償方法主要包括基質(zhì)匹配法、基質(zhì)凈化法、加入分析保護(hù)劑、同位素內(nèi)標(biāo)法、優(yōu)化進(jìn)樣技術(shù)法、標(biāo)準(zhǔn)加入法和校正因子校準(zhǔn)法等。目前的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中要求制定基質(zhì)曲線并采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量，消除樣品中基質(zhì)效應(yīng)的影響[5]。但因應(yīng)用氣相色譜質(zhì)譜法進(jìn)行農(nóng)藥殘留檢測(cè)時(shí)，前處理過程中不能完全去除干擾物質(zhì)，造成難揮發(fā)性物質(zhì)隨著樣品進(jìn)樣次數(shù)的增加不斷在儀器的進(jìn)樣口和色譜柱前端累積影響目標(biāo)物的響應(yīng)值，檢測(cè)過程中應(yīng)注意濃度曲線的適用性，可采用內(nèi)標(biāo)間隔進(jìn)樣法及時(shí)檢測(cè)目標(biāo)物的響應(yīng)值變化。

在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中，不同的基質(zhì)對(duì)不同種類的農(nóng)藥基質(zhì)效應(yīng)影響程度不一樣，為保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，樣品校正應(yīng)采用相同基質(zhì)標(biāo)樣，每一種類的樣品需要配制對(duì)應(yīng)的基質(zhì)標(biāo)樣，增加了日常檢測(cè)工作量，同時(shí)也造成標(biāo)樣的浪費(fèi)和儀器的損耗。禹紹周等[8]采用氣相色譜-三重串聯(lián)四級(jí)桿聯(lián)用儀探討了38種農(nóng)藥殘留及其在20種蔬果、食用菌產(chǎn)品中的基質(zhì)效應(yīng)，在GC-MS/MS上，主要表現(xiàn)為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)，隨著化合物濃度增大，基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)減弱。選取黃瓜或大白菜作為空白基質(zhì)配制標(biāo)樣進(jìn)行定量檢測(cè)，19種蔬果產(chǎn)品中的大部分農(nóng)藥回收率為80%～130%。在日常檢測(cè)工作中，蔬菜水果樣品種類繁多，可選用黃瓜或大白菜作為空白基質(zhì)配制標(biāo)樣，進(jìn)行多種蔬菜水果中農(nóng)藥殘留的檢測(cè)，可減少工作量，節(jié)約成本。

在國家標(biāo)準(zhǔn)GB 23200.113—2018中，采用QuEChERS前處理方法完成樣液凈化濃縮后，采用乙酸乙酯進(jìn)行復(fù)溶，但乙酸乙酯對(duì)一些進(jìn)樣針污染較強(qiáng)，造成進(jìn)樣針清洗頻繁，影響分析效率。研究發(fā)現(xiàn)氧樂果和甲胺磷在丙酮溶液中色譜峰拖尾嚴(yán)重，采用正己烷+丙酮（4∶1，V/V）作為溶劑，峰形改善，表明部分農(nóng)藥殘留種類受溶劑影響較大，在樣品提取液復(fù)溶時(shí)應(yīng)注意復(fù)溶液的選擇。謝寒冰等[9]采用正己烷+丙酮（4∶1，V/V）作為復(fù)溶液取得較為滿意的效果。

4 結(jié)語

隨著人們食品安全意識(shí)的提高，監(jiān)管部門持續(xù)加大對(duì)食品中農(nóng)藥殘留的監(jiān)管力度，充分考慮各種影響因素，得到更加準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。食品中農(nóng)藥殘留的分析檢測(cè)技術(shù)朝著簡便、快速、準(zhǔn)確和低成本方向發(fā)展，研發(fā)更先進(jìn)的儀器和材料應(yīng)用于農(nóng)藥殘留分析領(lǐng)域，具有良好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1]萬鄭凱，何娟，康長安，等.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用在農(nóng)藥殘留檢測(cè)方面的應(yīng)用進(jìn)展[J].分析測(cè)試技術(shù)與儀器，2006，12（1）：51-54.

[2]譚鵬，張海珠，張定堃，等.中藥材農(nóng)藥殘留快速分析新策略：基于保留指數(shù)的八角茴香中12個(gè)菊酯類農(nóng)藥GC-QQQ-MS/MS測(cè)定方法的建立[J].藥物分析雜志，2019，39（7）：1256?1266.

[3]國家衛(wèi)生健康委員會(huì)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部，國家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量：GB 2763—2019[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2019.

[4]陳健航，葉瑜霏，程雪梅，等.分散固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法檢測(cè)蔥、韭菜和姜中多種農(nóng)藥殘留[J].質(zhì)譜學(xué)報(bào).2011，32（6）：341-349.

[5]國家衛(wèi)生健康委員會(huì)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部，國家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)植物源性食品中208種農(nóng)藥及其代謝物殘留量的測(cè)定氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法：GB 23200.113—2018[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018.

[6]張妮，王敏.氣相色譜法檢測(cè)農(nóng)藥殘留過程中基質(zhì)效應(yīng)的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué).2014，42（21）：7073-7075.

[7]易盛國，侯雪，韓梅，等.氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測(cè)蔬菜農(nóng)藥殘留基質(zhì)效應(yīng)與基質(zhì)分類的研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，25（2）：537-543.

[8]禹紹周，林慧純，張曉鴻，等.氣相色譜-三重四級(jí)桿質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定蔬果中38種農(nóng)藥殘留及其在20種蔬果產(chǎn)品中的基質(zhì)效應(yīng)[J].中國食物與營養(yǎng)，2019，25（8）：33-37.

[9]謝寒冰，周明瑩，趙海峰，等.高效液相色譜-四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜法同時(shí)檢測(cè)豆芽中的3種外源植物激素殘留[J].色譜，2014，32（5）：6.