QuEChERS-超高效液相色譜-質譜聯用技術測定果蔬中5種農藥殘留的方法優化

嚴 婭，宋 敏，袁 輝，韓瑨烜

（新疆維吾爾自治區產品質量監督檢驗研究院，新疆烏魯木齊 830011）

當前我國水果、蔬菜等農產品需求量與日俱增，大量大棚果蔬上市，一些農產品種植戶在病蟲害防治過程中違規使用農藥，導致出現農藥殘留超標現象[1]。大劑量的農藥殘留會導致人體急性中毒，低劑量的農藥殘留會通過食物鏈的傳遞在人體內富集，長期蓄積在人體內的農藥殘留會導致人體慢性中毒[2]。超高效液相色譜-質譜聯用技術（Ultra Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，UPLCMS/MS）具有分析范圍廣、分離能力強、檢測限低及分析快速等優點[3]。本研究所涉及的5種農藥組分包括吡蟲啉、啶蟲脒、烯酰嗎啉、噻蟲胺及噻蟲嗪，目前標準中常用的檢測方法為《水果和蔬菜中450種農藥及相關化學品殘留量的測定 液相色譜-串聯質譜法》（GB/T 20769—2008）和《食品安全國家標準 植物源性食品中331種農藥及其代謝物殘留量的測定 液相色譜-質譜聯用法》（GB 23200.121—2021）。這些方法普遍存在前處理過程復雜、有機試劑用量大、分析時間長的缺點，隨著檢驗工作量的逐年增加，此方法無法提高現階段的檢驗工作效率[4]。因此，建立一套同時對多組分農藥殘留進行大批量、準確、快速檢測的方法就顯得尤為重要。

分散萃取法即QuEChERS方法，是一種國際流行的農藥殘留快速檢測方法，具有方便、快速、高效等優點[5]。本研究以草莓和生姜農藥殘留較高的兩種果蔬為樣本，選取烯酰嗎啉、吡蟲啉、啶蟲脒、噻蟲胺和噻蟲嗪5種典型的農藥殘留物作為待測組分。采用經過優化的QuEChERS方法，結合UPLCMS/MS對樣品進行檢測，建立一種適合目前實驗室的多組分農藥殘留快速檢測方法[6]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本實驗所用草莓和生姜樣品源于烏魯木齊市轄區及周邊農貿市場；乙腈、甲醇（色譜純）。5種農藥殘留對照品信息：烯酰嗎啉（批號G128140，Dr.EhrenstorferGmbH）；吡蟲啉（批號G988243，Dr.EhrenstorferGmbH）；啶蟲脒（批號202103，農業部環境保護科研檢測所）；噻蟲胺（批號202105，農業部環境保護科研檢測所）；噻蟲嗪（批號D0018283，Dr.EhrenstorferGmbH）。

1.2 儀器與設備

TSQ Quantis型超高效液相色譜-三重四極桿質譜儀（美國賽默飛世爾科技公司）；Hettich 380R型高速冷凍離心機；ME204E型電子天平（瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司）；多管渦旋混勻儀（深圳逗點生物技術有限公司）；SB-800DT型超聲波清洗機（寧波新芝生物科技股份有限公司）；Hypersil GOLD C18色譜柱（100 mm×2.1 μm，美國賽默飛世爾科技公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 前處理方法

樣品預先勻漿，稱取勻漿好的樣品10 g置入50 mL聚四氟乙烯離心管中，加入10 mL乙腈，渦旋混勻，再加入5～7 g氯化鈉并振搖，超聲15 min，取出后恢復至室溫，5 000 r/min離心5 min，吸取約1.5 mL上清液加入含有乙二胺-N-丙基硅烷化硅膠吸附劑（Primary-secondary Amine，PSA）、碳十八吸附劑（C18）以及無水硫酸鈉的凈化小柱（各填料配比為50 mg∶50 mg∶150 mg），振搖渦旋混勻，靜置待填料完全沉降后吸取上清液經0.22 μm針頭濾器過濾后供超高效液相色譜-質譜聯用儀分析。

1.3.2 液相色譜條件

色譜柱：Hypersil GOLD C18色譜柱（100 mm×2.1 μm）；柱溫：35 ℃；進樣量：1 μL；流動相：A/B=0.1%甲酸-水/甲醇；流速：0.2 mL/min；梯度洗脫程序：0～1 min，10% B；1～3 min，90%B；3～7 min，90% B；7.0～7.2 min，10% B；7.2～10.0 min，10% B。

1.3.3 質譜條件

離子源類型：電噴霧電離源；正離子模式；多反應監測掃描；離子源電壓：3 500 V；霧化器溫度：350 ℃；離子傳輸管溫度：350 ℃；5種農藥組分質譜參數詳見表1。

表1 5種農藥組分質譜參數表

2 結果與分析

2.1 前處理方法的優化

2.1.1 鹽析劑的選擇

鹽析劑的作用主要是去除樣品中多余的水分，使農藥組分在有機相中的溶解度增加，有利于提高提取效率[7]。本實驗測試了3種常用鹽析劑，即無水硫酸鈉、氯化鈉以及無水硫酸鎂+乙酸鈉的混合鹽析劑對樣品中5種農藥組分提取效果的影響，結果如圖1所示。由圖1可知，鹽析劑采用氯化鈉和無水硫酸鎂+乙酸鈉時，提取效果大致相當，各組分平均回收率均高于90%。而采用無水硫酸鈉的樣品有3個組分的平均回收率低于90%，提取效果不及前兩種。此外，無水硫酸鎂在吸水過程中會劇烈放熱，造成溶劑的揮發，影響實驗結果，因此實驗選擇價格低、鹽析效果好的氯化鈉作為鹽析劑。

圖1 不同鹽析劑對樣品中5種農藥組分回收率的影響

2.1.2 凈化材料的選擇

近年來研究人員對QuEChERS方法的研究逐漸增加，該方法利用吸附劑與樣品基質的交互作用達到凈化的目的[8]。目前常用的吸附劑有PSA（除去基質中的脂肪酸、有機酸及碳水化合物）、C18（除去基質中的脂肪和非極性雜質）、GCB（Graphitized Carbon Black，可除去基質中的色素）和無水硫酸鈉（除去基質中的水分）[9]。本實驗考察了不同吸附劑組合對樣品中5種農藥組分提取效果的影響，結果如圖2所示。當吸附劑中不含GCB時，樣品中5種農藥組分回收率最優，平均回收率可達79%～89%。但實驗發現當吸附劑中含有GCB時，烯酰嗎啉和啶蟲脒組分的平均回收率均大幅降低。原因可能在于GCB表面的六元環結構會吸附一些平面結構的農藥，因此在采用QuEChERS方法進行農藥殘留檢測時應按照樣品顏色深淺預先進行分組，淺色組避免使用GCB，深色組可在凈化材料中加入一定量的甲苯，減少GCB對平面分子的吸附。

圖2 GCB對樣品中5種農藥組分回收率的影響

2.2 線性范圍及檢出限、定量限

配制5種農藥組分混合標準儲備液，用乙腈分別稀釋至濃度為1 ng/mL、2 ng/mL、5 ng/mL、10 ng/mL、20 ng/mL和50 ng/mL的標準工作液，在選定的質譜條件下進行測試，利用工作站對標準線性方程進行擬合。結果表明，5種農藥組分在1～50 ng/mL線性關系良好，相關系數均大于0.99。再以3倍基線噪聲（S/N）確定各組分的檢出限，10倍基線噪聲（S/N）確定各組分的定量限，結果表明5種農藥組分在該方法下檢出限為0.000 5～0.003 0 mg/kg，定量限為0.001 5～0.009 0 mg/kg。具體結果見表2。

表2 線性關系、檢出限和定量限

2.3 加標回收率與精密度

選取陰性樣品進行加標回收實驗，加標濃度為3個水平（0.1 mg/kg、0.02 mg/kg、0.004 mg/kg），每個加標濃度平行測定6次，計算平均回收率和精密度（RSD），結果見表3。由表3可知，加標濃度為0.1 mg/kg時，5種農藥組分回收率為82.4%～100.8%；加標濃度為0.02 mg/kg時，回收率為90.6%～109.0%；加標濃度為0.004 mg/kg時，回收率為96.1%～116.3%，3個加標濃度下的相對標準偏差為4.3%～8.3%。

表3 不同加標量下5種農藥組分平均回收率結果（n=6）

3 結論

本文基于超高效液相色譜-質譜聯用儀優化了針對草莓和生姜中5種典型農藥殘留物的檢測方法，結果顯示，所有組分在1～50 ng/mL線性良好，相關系數R2均大于0.99，檢出限為0.000 5～0.003 0 mg/kg，定量限為0.001 5～0.009 0 mg/kg，3個加標濃度（0.1 mg/kg、0.02 mg/kg、0.004 mg/kg）下5種農藥組分的平均回收率為82.4%～116.3%，相對標準偏差為4.3%～8.3%。本方法具有前處理簡單、快速、準確、高靈敏度、高選擇性等特點，適用于果蔬農藥殘留的快速檢測。