淺析QuEChERS方法中GC-MS/MS檢測(cè)農(nóng)藥殘留的影響因素

潘 艦，高會(huì)蘭，韓 葉，韓壽勇

（濱州市檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山東濱州 256600）

蔬菜水果屬于植物類食材，其中含有大量的纖維素、果膠類、維生素和其他微量元素。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)蔬菜水果的品質(zhì)要求日益嚴(yán)格。農(nóng)藥被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，在防治農(nóng)作物病蟲害、提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量上做出了巨大貢獻(xiàn)，但因用藥不當(dāng)或違規(guī)使用農(nóng)藥而導(dǎo)致的食品安全問題也威脅著人們的健康[1]。植物源性農(nóng)藥殘留問題已成為民眾和監(jiān)管部門關(guān)注的焦點(diǎn)。

QuEChERS方法作為農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)的快速前處理技術(shù)，自開發(fā)以來備受矚目，近幾年更是被廣泛地應(yīng)用到蔬果、食品、土壤、中藥和水的檢測(cè)中[2-4]。《食品安全國(guó)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）中將 QuEChERS處理方法引入樣品前處理，檢測(cè)樣品涵蓋蔬菜、水果、食用菌、谷物、油料、堅(jiān)果、茶葉和香辛料，充分說明QuEChERS方法更快速、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、高效、穩(wěn)定和安全[5]。QuEChERS結(jié)合質(zhì)譜法是較為主要的農(nóng)藥多殘留檢測(cè)手段，正逐步取代氣相色譜在農(nóng)殘檢測(cè)中的應(yīng)用。目前，QuEChERS聯(lián)合質(zhì)譜是多殘留檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)。但植物源性食品成分復(fù)雜，經(jīng)QuEChERS方法處理后依然殘留部分色素、生物堿、脂類、多糖等物質(zhì)，檢測(cè)過程中會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的基質(zhì)效應(yīng)。影響基質(zhì)效應(yīng)的因素較多，如基質(zhì)種類、被分析農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)性質(zhì)[6]。基質(zhì)效應(yīng)的存在嚴(yán)重影響了農(nóng)藥殘留的定量分析[7]。因此，分析國(guó)標(biāo)QuEChERS方法中GC-MS/MS檢測(cè)的影響因素，對(duì)于檢驗(yàn)部門有重要的意義。

1 植物色素

植物色素在植物中廣泛分布，包括脂溶性的葉綠體色素和水溶性的細(xì)胞液色素，前者存在于葉綠體中，如葉綠素；后者存在于液泡中，如花青素屬黃酮類物質(zhì)。植物色素是基質(zhì)效應(yīng)的主體，容易被QuEChERS前處理提取液萃取，是對(duì)檢測(cè)影響較廣的因素，大體分為深色系、淺色系和無色系。深色系如茶葉、韭菜、芹菜等；淺色系如黃瓜、大白菜、胡蘿卜等；無色系如番茄、花椰菜、蓮藕等。色素對(duì)大部分農(nóng)藥的檢測(cè)起到增強(qiáng)效應(yīng)，且同種食品色素越深基質(zhì)效應(yīng)也會(huì)越強(qiáng)。QuEChERS方法處理不同程度色素時(shí)，最主要的不同是石墨化炭黑和乙二胺-N-丙基硅烷化硅膠的用量，顏色越深使用的量越大，但回收率隨之降低，使用過程中應(yīng)做好質(zhì)量控制。

在對(duì)樣品篩查時(shí)不可能用每種基質(zhì)做標(biāo)準(zhǔn)曲線，為減少工作量，一般選擇淺色系做基質(zhì)標(biāo)曲，既能體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在基質(zhì)的影響下離子化的實(shí)際情況，也能減少大量色素對(duì)進(jìn)樣系統(tǒng)的污染。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，初篩的定性準(zhǔn)確，定量的準(zhǔn)確度也在95%以上。

2 辛辣物質(zhì)

蒜、蔥、韭菜類蔬菜的細(xì)胞質(zhì)里含有一種含硫有機(jī)化合物；細(xì)胞壁里含有一種蒜氨酸酶。在樣品破壁勻漿的過程中，會(huì)破壞細(xì)胞壁，造成含硫有機(jī)化合物和蒜氨酸酶混合在一起發(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。一般的前處理方法不能有效凈化這類物質(zhì)，容易污染進(jìn)樣系統(tǒng)，對(duì)農(nóng)藥殘留檢測(cè)產(chǎn)生較強(qiáng)的基質(zhì)干擾甚至檢測(cè)器飽和，影響檢測(cè)結(jié)果和檢測(cè)器壽命。解決方案是在樣品粉碎前，采用500 W微波加熱處理樣品90 s，使酶失活從而消除其基質(zhì)干擾[8]，但時(shí)間不宜過長(zhǎng)，否則待測(cè)組分容易發(fā)生分解。

3 前處理溫度、分散度和氮吹

QuEChERS鹽包、凈化管物質(zhì)中的硫酸鎂等鹽與水結(jié)合放熱，使得樣品中一些熱不穩(wěn)定的農(nóng)藥發(fā)生分解，且易團(tuán)聚成塊，不利于農(nóng)殘的有效提取。所以一般在樣品中加入提取液后，振蕩1 min并放入-18 ℃冰箱中保持20 min左右（視冰箱制冷效率，以明顯降低樣品溫度但不凝固為宜），取出晃動(dòng)2～3下快速加入QuEChERS鹽包，旋緊離心管蓋并劇烈搖晃5～6下放入冰水中。待樣品降溫后再渦旋振蕩、高速離心，將上清液加入凈化管后也應(yīng)劇烈振蕩5～6下放入冰水，當(dāng)凈化管降溫后再渦旋振蕩、高速離心，可顯著提高提取效果。

氮吹速率對(duì)農(nóng)藥回收率有一定影響，以氮?dú)獯抵烈好娈a(chǎn)生凹陷但不產(chǎn)生液滴飛濺為宜。當(dāng)液體剩余不足0.5 mL時(shí)，適當(dāng)降低氮?dú)饬魉伲瑲埩舭氲我后w為近干狀態(tài)，避免液體吹干而影響回收率。

4 植物pH值

食物的酸堿性是根據(jù)食物完全燃燒后產(chǎn)生的灰分溶于水后溶液的酸堿性進(jìn)行劃分，酸性食品是指食品灰分溶于水后溶液呈酸性的食物，堿性食品是指食品灰分中含有鉀、鈉、鈣和鎂等元素，溶于水后生成堿性溶液的食物。常見植物源性食品酸堿度見表1。

一般情況下農(nóng)藥在酸性或中性環(huán)境中比較穩(wěn)定，而在堿性環(huán)境中容易分解。由表1可知，常見植物源性食品中大部分屬于酸性、弱堿性及中堿性，在QuEChERS鹽包提供的環(huán)境中呈現(xiàn)酸性，提取條件適合農(nóng)藥穩(wěn)定；如果是檢測(cè)強(qiáng)堿性食品建議采用乙腈-醋酸提取液，在QuEChERS鹽包提供的環(huán)境中也能呈現(xiàn)中性或酸性，有利于農(nóng)藥的穩(wěn)定提取。

表1 常見植物源性食品酸堿度表

5 檢材不同部位或不同部位占比

不同品種、不同環(huán)境條件下種植的蔬菜，植株莖與葉的比例會(huì)有差異，不同部位采樣，或各部位占比不同得到的基質(zhì)都會(huì)有差異。一般情況下植株莖占比增加會(huì)增加纖維素的含量，從而減少色素、多糖、脂類占比，使基質(zhì)效應(yīng)減弱；反之則會(huì)增強(qiáng)。蔬菜、水果不同品種產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)也有所不同，如四月慢、上海青都是小油菜，但顏色形狀各有差異；青州蜜、水蜜桃都是桃，但顏色、水分、糖分都有較大差異。在制備基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)曲線時(shí)，選取基質(zhì)樣品應(yīng)品種相同或相近，且盡可能接近檢材的各部位占比。

6 甲胺磷、氧樂果等平面結(jié)構(gòu)農(nóng)藥

甲胺磷、乙酰甲胺磷、氧樂果和樂果在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中限量要求低，對(duì)定量結(jié)果的準(zhǔn)確性要求很高。《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》（GB 2763—2021）規(guī)定，甲胺磷在水果、蔬菜（除蘿卜 0.1 mg·kg-1）中限量 0.05 mg·kg-1；乙酰甲胺磷在水果、蔬菜中限量0.02 mg·kg-1；氧樂果在水果、蔬菜中限量0.02 mg·kg-1；樂果在水果、蔬菜（除皺葉甘藍(lán)和甘薯 0.05 mg·kg-1）中限量 0.01 mg·kg-1。多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)同樣條件下新的色譜柱峰形幾乎沒有拖尾，隨著進(jìn)樣次數(shù)的增加拖尾現(xiàn)象也逐漸加重，主要是色譜柱進(jìn)樣口端在載氣中氧或者樣品中含氧物質(zhì)的作用下，活性位點(diǎn)容易失活，造成各種物質(zhì)脫附過程不穩(wěn)定，導(dǎo)致色譜峰拖尾，而甲胺磷等平面結(jié)構(gòu)的化合物尤為明顯，適當(dāng)?shù)亟厝ドV柱兩端尤其是進(jìn)樣口端能明顯改善拖尾。利用基質(zhì)配制標(biāo)準(zhǔn)溶液在改善這幾種物質(zhì)的峰形時(shí)十分顯著，因?yàn)榛|(zhì)中大量不易揮發(fā)的物質(zhì)可與進(jìn)樣口端活性位點(diǎn)結(jié)合，使得目標(biāo)物進(jìn)入色譜柱活性強(qiáng)的位置，吸附解附過程平衡穩(wěn)定，從而產(chǎn)生尖銳平滑的色譜峰，容易積分使得定量也準(zhǔn)確。

7 甲拌磷、倍硫磷等農(nóng)藥的穩(wěn)定性

甲拌磷、倍硫磷在植物源性食品中易氧化成亞砜和砜，隨時(shí)間增加產(chǎn)生的氧化物也會(huì)增加，經(jīng)折算后以甲拌磷、倍硫磷計(jì)的總量不變，但亞砜和砜在GC-MS/MS上的響應(yīng)值比原物質(zhì)低幾個(gè)數(shù)量級(jí)，容易導(dǎo)致定量不準(zhǔn)確。由于這兩種農(nóng)藥限量值非常低，甲拌磷在水果、蔬菜中限量為0.01 mg·kg-1，倍硫磷在水果、蔬菜（除結(jié)球甘藍(lán)、櫻桃限量2 mg·kg-1，橄欖 1 mg·kg-1）中限量為 0.05 mg·kg-1，為了定量的準(zhǔn)確性應(yīng)盡量降低氧化程度，避免反復(fù)冷凍解凍樣品，并在低溫避光的條件下盡快檢測(cè)。

8 同分異構(gòu)體間的相互轉(zhuǎn)化

同分異構(gòu)體是指具有相同分子式的分子，各原子間的化學(xué)鍵相同，但原子排列卻不同的一類物質(zhì)。部分同分異構(gòu)體有著相同或相似的化學(xué)性質(zhì)，其在離子源作用下產(chǎn)生的離子質(zhì)荷比相同，經(jīng)常在質(zhì)譜檢測(cè)中難以區(qū)分。在檢測(cè)菊酯類、苯醚甲環(huán)唑等農(nóng)藥時(shí)，由于同分異構(gòu)體的存在會(huì)檢測(cè)出多個(gè)色譜峰，如果分組處理會(huì)增加工作量，把同分異構(gòu)體間無雜質(zhì)峰的多個(gè)峰積分成一個(gè)面積，以此濃度跟面積的線性關(guān)系定量待測(cè)樣品，經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)與分組定量結(jié)果基本一致。存在同分異構(gòu)體的菊酯類農(nóng)藥，隨著時(shí)間的變化各同分異構(gòu)體濃度和響應(yīng)也會(huì)變化，但濃度總和幾乎沒有變化，以面積總和計(jì)算濃度的情況下可以忽略相互轉(zhuǎn)化的影響。

9 結(jié)語

農(nóng)藥殘留檢測(cè)經(jīng)常遇到成分復(fù)雜、低檢出限、低限量值的情況，在利用QuEChERS便捷的前處理和GC-MS/MS高靈敏度時(shí)，應(yīng)綜合考慮色素、辛辣物質(zhì)、前處理控制、pH值、采樣合理性和農(nóng)藥特性等因素，做到有效地提取和降低基質(zhì)干擾，才能準(zhǔn)確定性和定量。