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

摘 要：基質(zhì)效應(yīng)導(dǎo)致儀器對(duì)待測(cè)組分的響應(yīng)出現(xiàn)增強(qiáng)或抑制，影響待測(cè)物定性和定量的準(zhǔn)確度。基質(zhì)效應(yīng)主要包括色素、辛辣物質(zhì)、酸堿性、樣品均勻性、樣品與基質(zhì)一致性等因素。農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性也會(huì)影響定性和定量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在農(nóng)殘檢驗(yàn)工作中應(yīng)充分考慮各種因素對(duì)GC-MS/MS的影響。

關(guān)鍵詞：基質(zhì)效應(yīng)；主要因素；定性；定量

Analysis of Influencing Factors on Detection of Pesticide Residues with GC-MS/MS in QuEChERS Method

PAN Jian， GAO Huilan， HAN Ye， HAN Shouyong

（Binzhou Inspection and Testing Center， Binzhou 256600， China）

Abstract： The matrix effect leads to the enhancement or inhibition of the response in the instrument with the components to be determined， which affects the accuracy of the qualitative and analysis of the substances to be measured. The main factors of matrix effect include pigment， acrid substance， acid-base property，sample uniformity， consistency of the sample with the matrix， etc. The structure and stability of pesticides will also affect the accuracy of qualitative and quantitative results. The impact of various factors on GC-MS/MS should be fully considered in the inspection of pesticide residues.

Keywords： matrix effect; main factors; qualitative; quantitative

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]?！妒称钒踩珖?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]?；|(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?，殘留半滴液體為近干狀態(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。

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?！妒称钒踩珖?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。

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