GC-PFD法檢測果蔬農藥殘留的基質干擾及判定

沈 歡，姚曉寒，王 蕾，魏山友

(1.賀州市檢驗檢測中心，廣西 賀州 542899；2.富川瑤族自治縣檢驗檢測中心，廣西 富川 542700)

長期以來，農業生產依靠農藥對農作物病蟲害進行防治，因此，農藥殘留問題已成為制約農業高質量發展的主要因素。農藥殘留是指農藥使用后殘存于生物體、食品和環境中的微量農藥原體、有毒代謝物、降解物和雜質的總稱[1]。農藥殘留超過最大殘留限量時，會對人畜產生不良反應，或通過食物鏈對生態系統中的生物造成毒害[1]。在實行“從農田到餐桌”的食品安全保障體系中，農藥殘留檢測工作起到了關鍵的作用。

氣相色譜-火焰光度檢測法(GC-FPD)對含硫、磷化合物具有高選擇性和高靈敏度[2-3]，因具有選擇性好、靈敏度高、重復性好等優點，它仍然是有機磷農藥殘留檢測的重要方法之一[4]。但GC-FPD技術的局限性在于利用保留時間定性，當樣品基質中含有硫、磷化合物時，易出現基質干擾峰(假陽性)，影響檢驗結果的判定。基質干擾是指樣品中非目標化合物對檢驗結果的干擾。在氣相色譜分析中，基質干擾主要表現為樣品基質中的某些成分在檢測時與目標物質發生相同或相近的保留行為，從而在色譜圖中出現重疊或相近的色譜峰。近年來，關于果蔬基質對農殘檢測干擾的研究較多[5-7]，但大多涉及的基質種類單一，農藥品種較少。

本研究考察了100多種果蔬基質對29種有機磷農藥殘留檢測的干擾，探究不同類別果蔬的基質干擾峰特點，并采用氣相色譜-質譜聯用技術(GC-MS)對干擾峰進行定性確認，以期為果蔬農殘檢測提供更精準的判定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本研究所用材料均為2017—2023年廣西種植業產品質量安全例行監測的樣品；29種有機磷類農藥(敵敵畏、敵百蟲、甲胺磷、速滅磷、乙酰甲胺磷、滅線磷、治螟磷、甲拌磷、氧樂果、特丁硫磷、二嗪磷、久效磷、地蟲硫磷、樂果、磷胺、甲基毒死蜱、甲基對硫磷、毒死蜱、殺螟硫磷、對硫磷、馬拉硫磷、倍硫磷、水胺硫磷、喹硫磷、丙溴磷、殺撲磷、甲基硫環磷、硫環磷、三唑磷)標準品：100 μg/mL，農業部環境保護科研檢測所；乙腈、丙酮(HPLC級，美國Fisher公司)；氯化鈉(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)；QuEChERS提取鹽包(4 g MgSO4、1 g NaCl、0.5 g DHS、1 g TSCD)、QuEChERS凈化管(150 mg PSA、15 mg GCB、885 mg MgSO4)，島津(上海)實驗器材有限公司。

1.2 儀器與設備

GC-2010 Plus氣相色譜儀，配有雙火焰光度檢測器(FPD)，雙aoc-20i自動進樣器(日本島津公司)；GCMS-TQ8040 氣相色譜/三重四級桿質譜聯用儀(日本島津公司)；T25 basic型勻漿機(德國IKA公司)；L550離心機(湘儀離心機儀器有限公司)；Multi Reax渦旋振蕩器(德國Heidolph公司)；Micro17微量離心機(美國賽默飛公司)；TTL-DCⅡ型氮吹儀(北京同泰聯科技發展有限公司)。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品前處理方法

氣相色譜樣品前處理：準確稱取 25.0 g 試樣、7.0 g 氯化鈉于 100 mL 塑料具塞離心管中，加入 50 mL 乙腈，在勻漿機中高速勻漿 2 min，室溫下靜止 10 min。然后以 5000 r/min 高速離心 5 min，吸取上層清液 2 mL 于離心管中，50 ℃ 氮吹至近干，丙酮定容至 1.4 mL，過 0.2 μm 濾膜，待測。

質譜定性樣品前處理：稱取 10.00 g 試樣于 50 mL 塑料離心管中，加入 10 mL 乙腈、QuEChERS提取鹽包(4 g MgSO4、1 g NaCl、0.5 g DHS、1 g TSCD)及1顆陶瓷均質子，蓋上離心管蓋，劇烈震蕩 1 min 后以 4200 r/min 離心 5 min。吸取 6 mL 上清液于QuEChERS凈化管(50 mg PSA、50 mg C18、150 mg MgSO4)，旋渦混勻 1 min，以 4200 r/min 離心 5 min。準確吸取 2 mL 上清液于 10 mL 離心管中，40 ℃ 水浴中氮吹近干，加入 1 mL 乙酸乙酯復容，過0.2 μm微孔濾膜用于測定。

1.3.2 標準溶液配制方法

將各農藥標品(100 μg/mL)用丙酮配制成 10 μg/mL 的標準儲備液，貯存在 -18 ℃ 條件冰箱，備用。用丙酮將 10 μg/mL 的標準儲備液分組配制成質量濃度為0.01、0.04、0.1、0.2、0.4 μg/mL 的混合標準工作液，現配現用。

1.3.3 氣相色譜條件

參照NY/T 761-2008檢驗方法，色譜柱：Agilent DB-17(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，Agilent DB-1(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；升溫程序：120 ℃ 保持 1 min，以 15 ℃/min 升至 240 ℃，保持 18 min；載氣(N2)流速 1.2 mL/min，壓力 2.4 kPa，進樣量 1 μL；不分流進樣；V(氫氣)∶V(空氣)=62.5/90.0；柱流量：1.50 mL/min；進樣口溫度：220 ℃；檢測器溫度：250 ℃。

1.3.4 氣相色譜-質譜條件

參照23200.113-2018檢驗方法，色譜柱：島津SH-I-5Si MS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，升溫程序：初始溫度 50 ℃ 保持 1 min，以 25 ℃/min 升至 125 ℃，再以 10 ℃/min 升至 300 ℃ 并保持 15 min；進樣口溫度 250 ℃；載氣(He)柱流量 1.69 mL/min；進樣量 1 μL；不分流進樣；電子轟擊(EI)離子源，離子源溫度 200 ℃；接口溫度 250 ℃，檢測器電壓 1.0 kV，選擇Scan全掃描方式進行數據采集，掃描范圍50～500m/z。

1.3.5 數據處理

采用oringin2018軟件進行數據處理并繪制圖譜。

2 結果與分析

2.1 果蔬樣品的整體基質干擾峰情況

通過對4000多批次100多種果蔬樣品的GC-FPD檢驗結果進行分析，發現水果表現為無基質干擾峰，色譜圖呈一條直線；白蘿卜(白蘿卜苗)、部分鱗莖類、蕓薹屬類、白菜類有基質干擾峰出現，且不同類別的蔬菜有各自特征基質干擾峰。白蘿卜(白蘿卜苗)有獨特的基質干擾峰，農殘檢測不受基質干擾峰影響；蕓薹屬、白菜類蔬菜在甲胺磷、甲拌磷、氧樂果附近有基質干擾峰出現；韭菜在乙酰甲胺磷處常出現基質干擾峰；蔥蒜類蔬菜由于基質富含揮發性硫化物，基質干擾峰成片出現，如表1所示。進一步采用GC-MS技術分析上述存在基質干擾峰的樣品，結果：基質干擾峰與有機磷農藥均不匹配，與異硫氰酸酯、硫醚等物質高度匹配。

表1 果蔬基質干擾峰情況

2.2 白蘿卜(白蘿卜苗)的基質干擾峰情況

圖1為DB-17柱上白蘿卜樣品的色譜圖。白蘿卜基質在DB-17柱上有4個明顯的譜峰(6.573、9.283、10.255、13.04 min)，且響應值強烈。利用外標法對這幾個峰進行判定，發現與1.1節中的29種農藥的保留時間都不相同。通過分析比較大量白蘿卜色譜圖，發現大部分白蘿卜基質在DB-17柱都出現上述4個干擾峰，部分出現3個、5個干擾峰，白蘿卜苗也出現相似現象。因此，判定這幾個峰為白蘿卜(白蘿卜苗)的特征基質干擾峰。有文獻報道，十字花科植物中含有異硫氰酸酯等物質[7]。進一步氣相色譜-質譜驗證，排除有機磷類農藥，結論與上述分析一致，為基質干擾峰。

圖1 白蘿卜樣品色譜圖

2.3 部分蕓薹屬、白菜類蔬菜基質干擾峰情況

如圖2所示，包菜、青花菜在DB-17色譜柱常出現3個峰，保留時間分別為7.089、8.261、9.069 min。其中，8.261 min 與甲拌磷峰(8.405 min)重疊。通過比較DB-1柱的出峰情況，發現在甲拌磷處沒有峰，因此可以判定RT 8.261為基質干擾峰。通過分析近幾年色譜圖發現，幾乎所有的包菜、青花菜樣品都有RT 8.261色譜峰出現，部分樣品還會出現另外2個峰(5.185、5.333 min)。其中， 5.185 min 與甲胺磷峰(5.156 min)重疊，進一步比較DB-1柱出峰情況，發現在甲胺磷處沒有峰，判定此峰為基質干擾峰。

圖2 包菜、青花菜、芥藍、菜薹樣品色譜圖

芥藍一般出現4個干擾峰，干擾時間分別為5.185、5.333、7.080、8.273 min，譜峰呈現規律性。與包菜、青花菜類基質干擾峰相似，其在 5.185 min 處與甲胺磷峰重疊，8.273 min 處與甲拌磷峰重疊。通過比較DB-1柱的色譜圖，未發現有甲胺磷峰、甲拌磷峰，判定為基質干擾峰。

部分菜薹、上海青、白菜在DB-17柱常出現5個干擾峰，保留時間分別為5.080、5.185、5.333、6.835、8.653 min，前3個干擾峰5.080、5.185、5.333 min 常常連在一起出現。其中，5.185 min 與甲胺磷峰(5.156 min)重疊，8.653 min 與氧樂果峰(8.656 min)重疊。進一步比較DB-1柱的保留時間，結果顯示，DB-1柱并無甲胺磷峰和氧樂果峰出現，由此可以判定甲胺磷、氧樂果為基質干擾峰。通過分析近幾年色譜圖發現，大部分的菜薹、上海青、白菜常出現上述5個干擾峰中的幾個，或者不出峰。

進一步氣相色譜-質譜驗證，基質干擾峰均為假陽性，結論與上述分析一致。結果表明，包菜、青花菜、芥藍、菜薹、上海青、大白菜類蔬菜既有相同或相近的基質干擾峰，又有各自獨特的基質干擾峰。GC-FPD法檢測農藥殘留時，包菜、青花菜、芥藍、菜薹、上海青、大白菜類蔬菜在甲胺磷、甲拌磷、氧樂果附近常有基質干擾峰出現，通過DB-17、DB-1雙柱定量定性，能對有機磷農藥殘留進行有效判斷。有文獻資料研究發現，基質干擾峰可能是因為這些蔬菜樣品中含有硫醚、硫醇和異硫氰酸酯等揮發性有機硫化物的緣故[4]。

2.4 鱗莖類蔬菜基質干擾峰情況

如圖3所示，韭菜基質在DB-17色譜柱出現3個譜峰(7.062、8.136、10.061 min)。其中， 7.062 min 與乙酰甲胺磷峰(7.022 min)重疊。進一步比較DB-1柱的譜峰情況，發現在乙酰甲胺磷處沒有峰，因此可以判定乙酰甲胺磷峰為基質干擾峰，韭菜基質中含有與乙酰甲胺磷結構類似的物質。通過比較近幾年的韭菜譜圖發現，幾乎所有的韭菜都在乙酰甲胺磷處出現假陽性峰，大部分韭菜基質易出現3個基質峰，部分出現2個，或4個干擾峰。

圖3 韭菜、蔥樣品色譜圖

蔥和青蒜類蔬菜的基質干擾較強，常以片狀色譜峰出現。通過比較大量的譜圖，我們發現此類蔬菜在DB-17色譜柱上，譜峰一直延續到 12.5 min。其中，保留時間(4.577、4.887、5.032、5.194、5.455 min)呈現5連峰，6.675、6.970 min、8.083、8.299 min，9.089、9.309 min，10.490、10.828 min 常常一起出現，譜峰呈現明顯規律性。通過比較保留時間，我們發現 5.194 min 與甲胺磷峰重合，8.299 min 在治螟磷峰(8.32 min)附近。進一步比較DB-1柱的保留時間，結果顯示，DB-1柱并無甲胺磷峰和治螟磷峰出現，由此可以判定甲胺磷峰、治螟磷峰為基質干擾。進行氣相色譜-質譜驗證，基質干擾峰均為假陽性，結論與上述分析一致。有文獻資料報道，蔥蒜類蔬菜樣品中含有大量硫醚、硫代磺酸酯等揮發性有機硫化物[4]，這可能是基質干擾峰出現的原因。

GC-FPD技術檢測蒜米(干大蒜)時，蒜米的基質干擾峰強烈，在1.3節實驗條件下部分干擾峰的響應值達到2×105mV 或更高(0.4 μg/mL 的氧樂果響應值約為2×102mV)，遠遠超過標準曲線的響應值(標準曲線質量濃度為：0.01、0.04、0.1、0.2、0.4 μg/mL)。如圖4所示，虛線部分為蒜米的譜圖，以片狀譜峰出現且響應值較強，實線為有機磷標準溶液譜圖。其中，氧樂果(8.656 min)等農藥由于響應值較小，已完全掩蓋在蒜米基質干擾峰下。分析近幾年蒜米的檢測結果，采用加標回收等方法，并對比氣相色譜-質譜檢驗結果，我們發現在蒜米的強烈基質干擾峰下，仍然能利用DB-17、DB-1雙柱定性對有機磷農藥殘留進行有效判斷。這是由色譜分離技術的基本原理決定的，不同物質分配系數不同，流出色譜柱的保留時間不同，各物質之間的相互作用并不影響其保留時間，因此能進行有效判斷。

圖4 大蒜和農藥標準溶液色譜圖

3 結論

采用GC-FPD技術檢測果蔬有機磷農藥殘留時，蔬菜基質干擾峰保留時間在 15 min 以內。白蘿卜(白蘿卜苗)、鱗莖類(韭菜、蔥、青蒜、洋蔥、蒜米)、蕓薹屬(甘藍、青花菜、花椰菜、芥藍、菜薹)及部分白菜類有各自獨特的基質干擾峰，譜峰規律。蕓薹屬、白菜類蔬菜在甲胺磷、甲拌磷、氧樂果附近有基質干擾峰出現；韭菜在乙酰甲胺磷處常出現基質干擾峰；蔥蒜類蔬菜基質干擾峰強烈，譜峰成片出現，利用外標法雙柱定性均能對有機磷農藥殘留進行有效的判定。水果類未發現有基質干擾峰，有機磷農藥檢測不受影響。