基質效應對芹菜中17種有機磷農藥殘留檢測的影響

蔡振輝

(寧德市農產品質量安全檢驗檢測中心，福建 寧德 352100)

有機磷農藥(organophosphorus pesticide，OPPs)是指含磷元素的有機酯類化合物農藥。有機磷農藥絕大多數為殺蟲劑，其化學結構中通常含有甲氧基(CH3O-)或乙氧基(C2H5O-)等基團，是目前使用量最多的一種殺蟲劑，其作用機制是通過抑制靶標害蟲體內乙酰膽堿酯酶活性，造成害蟲體內乙酰膽堿過度積累，導致害蟲代謝紊亂而損壞體內器官。田間農藥施用后，如清洗不當，殘留在果蔬表面的有機磷農藥可通過胃腸道、皮膚、呼吸道等部位被人體吸收，引發人體中毒[1-2]。

QuEChERS(Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe)是現有的主流農殘前處理技術，相比傳統的固相萃取技術具有節約高效、安全穩定等優點[3- 4]。然而，QuEChERS處理可使樣品中無機鹽、塑化劑等外源性雜質增多，導致進樣時多種雜質與目標組分爭奪色譜系統中的活性位點，產生基質效應(matrix Effect，ME)，進而影響樣品準確定量[5-7]。

芹菜富含高纖維、維生素、蛋白質、脂肪和礦物質等，是人們日常生活中常食用的蔬菜[8]。目前雖有對芹菜中農藥基質效應的研究，但對芹菜不同稀釋倍數基質液中有機磷農藥的基質效應的研究較為少見。本研究采用QuEChERS 法對空白芹菜進行處理以制備基質液，以17種有機磷農藥標準品配制溶劑標準點，結合氣相色譜—串聯質譜法(Gas Chromatography-Mass Spectrometry GC-MS-MS)研究不同濃度芹菜基質液對有機磷農藥的基質效應，以期為芹菜中有機磷農藥檢測提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料 從風險監測樣品中選取未檢出農藥的芹菜樣品，并經再次檢測，確保不含有研究中涉及的農藥種類。

1.2 儀器與試劑 GCMS-TQ8040氣相色譜質譜聯用儀；PL602E電子天平；3-18KS高速冷凍離心機；FP3010料理機；AD500S-H高速均質機；EVAP-111氮吹儀等。

17種有機磷標準品(辛硫磷、甲拌磷、敵敵畏、滅線磷、特丁硫磷、二嗪磷、氯唑磷、甲基對硫磷、馬拉硫磷、殺螟硫磷、毒死蜱、對硫磷、水胺硫磷、甲基異柳磷、丙溴磷、三唑磷、伏殺硫磷)質量濃度100μg/mL；丙酮、正己烷、乙腈均為色譜純；分散固相萃取凈化管5982-5056。

1.3 方法

1.3.1 色譜條件 Aglient DB-5 MS石英毛細管色譜柱；載氣：高純氦氣；進樣口溫度：250℃；進樣方式：不分流進樣；進樣量：1.0μL。溫度程序設置為：初始溫度50℃，保留1min，以25℃/min升溫至125℃，再以10℃/min 升溫至290℃。

1.3.2 質譜條件 使用EI離子源，溫度200℃；接口溫度250℃；碰撞氣為高純氬氣；采用多反應監測(multiple reaction monitoring，MRM)檢測。

1.3.3 提取 取芹菜樣品，經料理機充分攪碎、混勻，稱取10.0g樣品裝入離心管中，加入20.0mL乙腈、5.0g NaCl、1.0g檸檬酸鈉和0.5g檸檬酸氫二鈉，充分混合后超聲提取15min，以5 000r/min離心3min。吸取8.0mL上清液加入分散固相萃取凈化管，振蕩1min后5 000r/min離心3min，吸取2.0mL上清液于10.0mL試管，40℃氮吹至近干。加入1.0mL丙酮與正己烷混合液復溶即為基質原液。

1.3.4 標準點的配制 將上述凈化后的基質液以丙酮與正己烷混合液分別稀釋至10、20、50倍，獲得3種不同稀釋倍數的基質溶液，以基質溶液為溶劑，配制得到100、300、500ng/mL共9個不同稀釋倍數下的濃度點，每個濃度點平行配制3組。

以丙酮與正己烷混合液為溶劑，配制得到100、300、500ng/mL的溶劑濃度點，平行配制3組。

1.4 基質效應評價 基質效應(matrix effect，ME)：

其中：A、B分別表示基質標準點和溶劑標準點的峰面積，當 ME>0時，表現為基質增強效應；ME<0為基質抑制效應。|ME︱≤20%，表示弱基質效應；若其值在20%～50%之間，則表示中等基質效應；若|ME︱>50%，表示強基質效應[9]。

2 結果與分析

2.1 農藥的檢測條件優化 采用全掃描(SCAN)方式找到具有最強檢測信號的化合物離子碎片確定前體離子，隨后進行產物離子掃描以確定最佳產物離子，最后對產物離子的碰撞電壓進行優化，進而確定化合物的定量離子對、定性離子對以及碰撞電壓，質譜參數的優化結果(表1)。

表1 17種有機磷農藥質譜信息

對溶劑標和不同基質稀釋倍數的混標進樣檢測，獲得農藥混標的總離子流(total ion current，TIC)圖譜，經過調整不同的梯度升溫程序，將17種農藥不同程度的分離，可對不同的農藥峰面積進行積分以進一步分析(圖1)。

A.辛硫磷；B.敵敵畏；C.滅線磷；D.甲拌磷；E.特丁硫磷；F.二嗪磷；G.氯唑磷；H.甲基對硫磷；I.殺螟硫磷；J.馬拉硫磷；K.毒死蜱；L.對硫磷；M.水胺硫磷；N.甲基異柳磷；O.丙溴磷；P.三唑磷；Q.伏殺磷。圖1 GC-MS/MS中17種農藥標準溶液TIC譜圖

2.2 不同添加水平和不同稀釋倍數下農藥的基質效應 根據1.4基質效應評價的計算公式，對比標準溶劑加標點的峰面積與基質加標點的峰面積，分別計算各農藥項目在不同稀釋倍數下的ME值，檢測結果RSD(%)均<5，表明數據具有較好的穩定性(表2)。

表2 不同稀釋濃度基質液的基質效應(ME)(n=3)

續表

實驗結果顯示，當芹菜基質液不稀釋時，所有ME值均為正值，表明芹菜基質對17種有機磷農藥均表現出基質增強效應，其中辛硫磷、敵敵畏、甲拌磷、特丁硫磷、二嗪磷、氯唑磷、毒死蜱、甲基異柳磷對芹菜基質僅產生中等基質效應，在日常檢測中可根據條件使用溶劑標對未知樣品進行檢測，當遇到超標項目或是檢測結果接近最大農殘限量時，還應使用基質標進行準確定量。此外，伏殺硫磷、三唑磷、丙溴磷、殺螟硫磷、甲基對硫磷在3種農藥添加水平中的ME值均>100%，伏殺硫磷在添加水平為100ng/mL時>342.67%，表明其能與芹菜基質產生極強的基質效應，如在日常檢測中使用溶劑標對芹菜中伏殺硫磷定量，將產生重大誤差。

將芹菜基質進行稀釋，基質效應整體上呈現減弱趨勢，尤其對于甲基對硫磷、殺螟硫磷、伏殺硫磷、三唑磷、丙溴磷等基質效應較為嚴重的農殘更為明顯，添加水平為100ng/mL時，稀釋10倍，伏殺硫磷、甲基對硫磷、殺螟硫磷的基質效應分別降低了63.49%、50.27%、51.57%，而原有的中等基質效應的農藥減弱效應卻不明顯，甲基異柳磷、毒死蜱、甲拌磷僅分別降低了20.59%、7.14%、6.23%；在稀釋20倍時，所檢測項目均無強基質效應，出現弱基質效應，稀釋50倍時，所有項目均表現為弱基質效應(表2)。

實驗結果還表明，不同濃度的農藥產生的基質效應相近，尤其是甲基對硫磷，殺螟硫磷、丙溴磷、三唑磷、伏殺硫磷等幾種強基質效應的項目，例如在工作液添加水平為100ng/mL～500ng/mL時，丙溴磷、三唑磷、伏殺硫磷的ME值分別在179.64%～192.41%、184.10%～193.51%、295.56%～342.67%。此外，3種濃度的基質液在不同的稀釋倍數下的變化趨勢也很接近，在不稀釋的情況下，僅有中等基質效應(20%≤|ME︱≤50%)和強基質效應(|ME︱>50%)，逐步增大稀釋倍數，強基質效應項目數減少而弱基質效應數增加，當稀釋倍數達到50倍時，所有項目均表現為弱基質效應(|ME︱≤20%)，表明ME值與稀釋倍數有關，而與初始基質液中農藥濃度關系較小。

a

b

ca.加標水平100ng/mL；b.加標水平300ng/mL；c.加標水平500ng/mL；圖2 3種添加水平不同稀釋比例的基質效應

3 小結

有機磷類農藥多含有P=O或P=S等極性基團，這些基團都有著共軛給電子能力使極性變大，加之化合物空間結構的影響，會表現出較強的基質效應[10-11]。本研究采用QuEChERS結合GC-MS/MS，以空白芹菜基質為研究材料，考察17種有機磷農藥在不同稀釋倍數基質液、不同添加水平中存在的相關關系，獲知芹菜基質液對有機磷農藥具有基質增強效應，不同農藥項目增強的效果各異：甲基對硫磷、殺螟硫磷、伏殺硫磷、三唑磷、丙溴磷、辛硫磷、滅線磷、馬拉硫磷、對硫磷、水胺硫磷具有強基質增強效應；敵敵畏、甲拌磷、特丁硫磷、二嗪磷、氯唑磷、毒死蜱、甲基異柳磷具有中等基質增強效應。在工作液添加水平為100ng/mL～500ng/mL范圍，基質增強效應與農藥的添加水平關系較小，其基質效應強弱與基質含量有關，基質含量越多基質效應越強，而稀釋倍數越大，基質效應越弱。

日常檢測中，可使用溶劑標對芹菜中17種有機磷農殘項目進行初步篩查，對敵敵畏、甲拌磷、特丁硫磷、二嗪磷、氯唑磷、毒死蜱、甲基異柳磷可使用溶劑標進行初步定量，在檢測結果超過或接近最大農藥殘留限量時再配制基質標準曲線進行準確定量。