氣相色譜法測定食用林產品有機磷農藥殘留基質效應研究

鄔能英黃安香王忠偉柏文戀羅國波張福安

(1.貴州省林業科學研究院，貴州 貴陽 550000；2.貴州一航生態農牧科技開發有限公司，貴州 銅仁 565100)

食用林產品是指依托于森林、林木、林地生產以及經過初級加工，可供人類直接或間接食用的植物、菌類和其制成品等[1]。隨著我國食用林產品市場需求量不斷增加，人工種植的食用林產品大量涌現，如竹筍、花椒、刺梨、核桃和油茶等。在種植生產食用林產品的過程中，為了避免病蟲害及提高產量和質量，人們大量使用農藥，很多農藥屬于劇毒物，濫用導致農藥殘留量超標，從而影響食用林產品的質量安全，進一步危害人的身體健康[2]，農藥殘留的精準測定及控制成為食品安全最重要的工作。

近年來，農藥檢測分析殘留技術發展迅猛，氣相色譜法[3]、液相色譜-串聯質譜法[4]及氣相質譜法[5]等檢測手段也發展相對成熟，然而食用林產品品種繁多，基質干擾效應帶來的假陽性結果給檢測工作帶來一定的難度。如何避免基質效應的干擾，成為提高檢測準確率的重要手段。基質的復雜性常對分析物的分析過程有顯著的干擾，從而影響分析結果的準確性，這種現象稱為基質效應[6]。根據基質對檢測信號響應值的不同影響，可將其分為基質增強效應和基質減弱效應。關于基質效應的產生機理目前尚未清楚，黃寶勇[7]等認為，產生基質效應與待測物的化學結構與性質、樣品基質的種類和濃度、待測物在樣品基質中的濃度、檢測器和接口類型以及進樣技術等因素有關。易盛國等[8]研究結果表明，基質含水量越多，基質效應越弱，含糖類、油脂和蛋白質越多，基質效應越強。基質效應普遍存在于氣相色譜、液相色譜和質譜聯用等農藥殘留分析過程中，是影響分析結果準確性的一種主要因素[9,10]。目前在水果和蔬菜等樣品的農藥殘留基質效應研究較多[11]，對食用林產品如刺梨、竹筍、核桃等的農藥殘留檢測基質效應少有報道。因此，本文采用氣相色譜法分析了11種有機磷農藥在刺梨、竹筍、核桃、花椒和油茶的基質效應，希望為食用林產品有機磷農藥殘留檢測提供參考，提高檢測結果的準確性。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

標準品甲基對硫磷(C8H10O5NPS)、殺螟硫磷(C9H12NO5PS)、樂果(C5H12NO3PS2)、倍硫磷(C10H15O3PS2)、乙酰甲胺磷(C4H10NO3PS)、氧樂果(C5H12NO4PS)、二嗪磷(C4H4N2O)、殺撲磷(C6H11N2O4PS3)、伏殺硫磷(C12H15ClNO4PS2)、馬拉硫磷(C10H19O6PS2)、甲基嘧啶磷(C11H20N3O3PS)標準溶液濃度均為1000μg·mL-1(天津農業農村部環境質量監督檢測測試中心)；丙酮(CH3COCH3，色譜純)和乙腈(C2H3N，色譜純,美國Sigma-Aldrich)；氯化鈉(NaCl，分析純)。竹筍、花椒、刺梨、核桃和油茶樣品均采于成熟期。

1.2 儀器與設備

Agilent-8890氣相色譜儀，色譜柱包括DB-1701(長度30m、內徑0.250mm、膜厚1.00μm)和DB-1(長度30m、內徑0.250mm、膜厚0.25μm)(Agilent中國有限公司)；ME802/02型電子天平在(梅特勒-多利多儀器上海有限公司)；KQ2200E型超聲清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；XW-80A型漩渦混合器(上海精科實業有限公司)；N-EVAP 112型氮吹儀(青島陸零玖環保科技有限公司)；T25 ECD SO25型勻漿機(上海書培實驗設備有限公司)。

1.3 氣相色譜條件

升溫程序為150℃保持2min，以8℃·min-1速度升至250℃，并保持14min，運行時間28.5min；進樣口溫度220℃，不分流方式進樣，進樣量為1μL，檢測器溫度300℃，載氣(氮氣)流速60mL·min-1，燃氣(氫氣)流速75mL·min-1，助燃氣(空氣)流速100mL·min-1，色譜柱型號為DB-17和DB-1。

1.4 空白基質的提取

5種不同食用林產品樣品的空白基質提取具體如下。稱取25.0g粉碎樣品于100mL燒杯中(刺梨、核桃和油茶先加10mL水，其余步驟相同)，加入50mL乙腈，用勻漿機勻漿(2000rpm，2min)，將勻漿好的溶液用濾紙過濾，濾液全部收集到裝有4g氯化鈉的100mL具塞量筒中，蓋上塞子，劇烈振蕩2min，于室溫中靜置30min，使水相和乙腈相充分分層。取上層乙腈溶液10mL于100mL燒杯中，將燒杯放在50℃的氮吹儀上，并將氮氣緩緩通入燒杯內，吹近干，加入2mL丙酮，并將其放入超聲清洗器中超聲3min。將超聲之后的溶液全部轉移到10mL刻度離心管中，用丙酮洗滌燒杯3次(每次1mL)并將洗滌液全部轉入離心管中，定容至5mL，在旋渦混合器上渦旋0.5min，用0.2μm濾膜過濾，上機檢測樣品，未檢出圖1中所列的11種農藥，則該樣品稱為干凈樣品，并將此次提取的樣品溶液作為基質實驗所用溶劑。

1.5 儲備液的配制

11種有機磷農藥分別為甲基對硫磷、殺螟硫磷、樂果、倍硫磷、乙酰甲胺磷、氧樂果、殺撲磷、二嗪磷、伏殺硫磷、馬拉硫磷和甲基嘧啶磷，溶液原始濃度均為1000μg·mL-1。逐級稀釋成濃度為10μg·mL-1的標準儲備液，后續根據實驗要求配制成所需要的工作溶液。

1.6 實驗設計

用色譜級的丙酮作為溶劑所配制的標液，稱之為溶劑標液。分別用竹筍、花椒、刺梨、核桃和油茶的空白基質(上機檢測，樣品中甲基對硫磷、殺螟硫磷、樂果等11種有機磷農藥殘留均未檢出)作溶劑所配制的標液，稱之為基質標液。溶劑標液和基質標液的質量濃度相同，且采用同一標準儲備液進行配制。乙酰甲胺磷、氧樂果、殺撲磷、二嗪磷、馬拉硫磷、伏殺硫磷、甲基嘧啶磷、殺螟硫磷、甲基對硫磷、樂果和倍硫磷標準曲線質量濃度分別為0.1μg·mL-1、0.2μg·mL-1、0.4μg·mL-1、0.6μg·mL-1、0.8μg·mL-1、1.0μg·mL-1和2.0μg·mL-1，使用GC-FPD進行檢測，伏殺硫磷所用色譜柱為DB-1，其余農藥指標所用色譜柱均為DB-17。添加回收試驗：準確稱取25.0g剁碎的樣品，加入1mL 10μg·mL-1的農藥標準品溶液，按照1.3中方法進行處理，添加水平重復5次，并用GC-FPD檢測，計算回收率和相對標準偏差。

1.7 基質效應的計算

本文的基質效應(Marix Effects，ME)計算公式[9]：

式中，A表示基質標準曲線斜率；B表示溶劑標準曲線斜率；當ME﹥0時，表示基質對待測物有基質增強效應；當ME﹤0時，為基質減弱效應；-20%≤ME≤20%，可認為該基質沒有基質效應；若其值在20%～50%，則表明該基質有中等基質效應；若超過-50%或50%，則表明基質效應很強。

2 結果分析

2.1 11種有機磷類農藥的氣相色譜圖

11種有機磷農藥標準品氣相色譜圖如圖1所示，按照1.3氣相色譜條件檢測，其出峰時間分別為乙酰甲胺磷10.158min、氧樂果12.446min、甲基對硫磷15.418min、殺螟硫磷15.927min、殺撲磷18.969min、伏殺硫磷14.146min、二嗪磷12.157min、甲基嘧啶磷14.404min、馬拉硫磷15.472min、樂果14.126min和倍硫磷15.627min。檢測伏殺硫磷的色譜柱為DB-1，其余10種農藥指標用的色譜柱為DB-17，乙酰甲胺磷和甲基對硫磷為一對混標，氧樂果和殺撲磷為一對混標，其余都為單標，進樣量均為1μL 0.2μg·mL-1的標準溶液。

2.2 基質效應分析

2.2.1 竹筍中農藥殘留基質效應

竹筍中5種農藥的基質效應實驗數據如表1所示。甲基對硫磷(Parathion-methyl)、乙酰甲胺磷(Acephate)、殺螟硫磷(Fenitrothion)、氧樂果(Omethoate)和殺撲磷(Methidathion)在竹筍基質中的基質效應分別為-19.60%、-15.01%、4.981%、18.63%和2.530%，其中,甲基對硫磷和乙酰甲胺磷為基質減弱效應，其余,3種農藥為基質增強效應。據文獻報道[12]，當基質效應均落在20%≤ME≤20%范圍內時，可認為該基質沒有基質效應，可用標準曲線進行定量分析。這與易盛國[12]等的研究結果比較相一致，樣品含水量越高，基質效應越弱，這是由于越多的水分可以在一定程度上稀釋基質共萃物的濃度，從而使基質效應降低。

表1 5種農藥在溶劑與竹筍基質溶液中的線性范圍、標準曲線、相關系數、基質效應和檢出限

2.2.2 花椒中農藥殘留基質效應

花椒中5種農藥的基質效應實驗數據如表2所示，乙酰甲胺磷(Acephate)、二嗪磷(Diazinon)、馬拉硫磷(Malathion)、伏殺硫磷(Phosalone)和甲基嘧啶磷(Pirimiphos-methyl)在花椒基質中的基質效應分別為-22.36%、11.90%、16.32%、10.01%、-1.368%，其中,乙酰甲胺磷和甲基嘧啶磷為基質減弱效應；其余3種農藥為基質增強效應。由于乙酰甲胺磷基質效應落在-50%～20%，則表現為中等程度的基質干擾效應，因此花椒樣品采取基質加標進行定量檢測，以減少基質效應對檢測結果的干擾[13]。

2.2.3 刺梨、核桃和油茶中農藥殘留基質效應

表2 5種農藥在溶劑與花椒基質溶液中的線性范圍、標準曲線、相關系數、基質效應和檢出限

刺梨、核桃和油茶中7種農藥的基質效應實驗數據如表3所示，甲基對硫磷(Parathion-methyl)、殺螟硫磷(Fenitrothion)和樂果(Dimethoate)在刺梨基質中基質效應分別為65.30%、80.32%和60.31%；二嗪磷(Diazinon)和伏殺硫磷(Phosalone)在核桃基質中的基質效應分別為53.27%和32.56%；倍硫磷(Fenthion)和樂果(Dimethoate)在油茶基質中的基質效應分別為81.32%和80.10%。伏殺硫磷在核桃基質中的基質效應為32.56%，在20%～50%，則表現為中等基質效應，其余基質效應均>50%，則表現為強基質效應。這與Gillespie[14]和易盛國[8]等的研究結果相類似，對于糖類(刺梨)、油脂(油茶、核桃)和蛋白質(核桃)含量越高的樣品，基質效應越強，這是由于糖類、油脂和蛋白質屬于不易揮發性物質，此類物質容易富集在進樣口的活性位點并占據活性位點，從而減少農藥的吸附量。因此，稀釋樣液濃度及采取基質加標進行定量檢測，以減少基質效應對檢測結果的干擾。

表3 7種農藥在溶劑與刺梨、核桃和油茶基質溶液中的線性范圍、標準曲線、相關系數、基質效應和檢出限

2.3 方法學驗證

2.3.1 線性范圍和檢出限

以基質標液質量濃度0.1μg·mL-1、0.2μg·mL-1、0.4μg·mL-1、0.6μg·mL-1、0.8μg·mL-1、1.0μg·mL-1和2.0μg·mL-1進行測定，每個濃度測定3次，峰面積取平均值，以質量濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標繪制標準曲線。結果表明，所測的11種有機磷類農藥，在各自樣品基質中均呈良好線性關系，線性相關系數(R2)均>0.998。11個農藥化合物檢出限范圍為0.007～0.0375mg·kg-1。11種有機磷類農藥的線性范圍、標準曲線線性方程、線性相關系數和檢出限見表1～3，以信噪比S/N=3確定檢出限。

2.3.2 回收率與相對標準偏差

采用空白基質(核桃、刺梨、油茶、竹筍和花椒)進行添加回收實驗，實驗結果如圖2所示。圖2a表示二嗪磷和伏殺硫磷在空白核桃基質中的平均回收率，平均回收率為105.7%～106.3%，相對標準偏差為2.1%～3.5%；圖2b表示甲基對硫磷、樂果和殺螟硫磷在空白刺梨基質中的回收率，平均回收率為82.9%～88.0%，相對標準偏差為1.0%～1.4%；圖2c表示樂果和倍硫磷在空白油茶基質中的平均回收率，平均回收率為105.3%～107.0%，相對標準偏差為1.0%～1.5%；圖2d表示乙酰甲胺磷、二嗪磷、甲基嘧啶磷、馬拉硫磷和伏殺硫磷在空白花椒基質中的平均回收率，平均回收率為78.2%～105.0%，相對標準偏差為1.0%～1.8%；圖2e表示甲基對硫磷、氧樂果、殺螟硫磷、殺撲磷和乙酰甲胺磷在空白竹筍基質中的平均回收率，平均回收率為82.1%～103.0%，相對標準偏差為1.0%～1.7%。即11種有機磷類農藥在食用林產品空白基質中的平均回收率為78.2%～107.0%，相對標準偏差為1.0%～3.5%。按照殘留準則回收率在70%～110%允許范圍內，相對標準偏差≤15%，同時，這與Gillespie[14]等在研究高脂肪含量樣品，使用含樣品基質的標準溶液校正后回收率在103%左右相類似，故該方法滿足分析要求。

圖2 11種有機磷類農藥在不同基質中的回收率柱狀圖

2.4 實際樣品的檢測

采用本方法對成熟期的85批次竹筍、80批次花椒、55批次刺梨、93批次核桃和91批次油茶中農藥殘留進行了檢測，共檢出農藥1種。其中，刺梨、核桃和油茶均未檢出相對應的農藥，竹筍樣品中檢出乙酰甲胺磷，含量范圍為0.001～0.1mg·kg-1；花椒樣品中檢出乙酰甲胺磷，含量范圍為0.015～0.045mg·kg-1。實驗結果可知，兩者均未超過我國的最大殘留限量標準(GB-2763-2019)。

3 討論

Zrostlikova J[15]等研究總結含有以下基團或特征結構的化合物常常表現出較強的基質效應：P=O、-O-CO-NH、-OH、-N=和-NH-CO-NH-等，如乙酰甲胺磷、氧樂果和馬拉氧磷等，其中農藥極性越強越容易產生基質效應。有機磷類農藥大部分含有P=O或P=S基團，這些基團屬于極性基團，共軛給電子，使得極性變大，存在此類基團的農藥更容易被進樣口活性位點所吸附，從而在氣相色譜分析中引起較強的基質效應[16]。

4 結論

本研究選擇了5種代表性的食用林產品，通過基質加標的方法消除基質效應，并用氣相色譜法測定食用林產品中的11種農藥殘留。在0.1～2.0μg·mL-1范圍內線性良好，檢出限為0.007～0.0375mg·kg-1。該方法定量準確、靈敏度高、前處理簡單且方法自動化程度高，適用于食用林產品農藥殘留定性分析，為提高有機磷農藥在食用林產品中的殘留檢測準確性提供一定實際的參考價值。