QuEChERS-氣相色譜-三重四極桿串聯質譜法測定玉米中7種有機磷農藥

馬健生 張澤宇 王鑫

摘要? 采用烘干玉米粉碎制樣，優化了QuEChERS提取玉米中有機磷農藥的方法，實現了經濟快速提取玉米中有機磷農藥殘留，并建立了氣相色譜-三重四極桿串聯質譜對樣品中有機磷農藥進行定性定量檢測。結果表明：7種有機磷農藥的檢出限（LOD）為0.03～0.49 μg/kg，定量限（LOQ）為0.08～1.62 μg/kg；方法精密度即相對標準偏差（RSD）為2.2%～16.7%，回收率為63.8%～122.3%。該方法具有簡潔快速、回收率高、靈敏度高、抗基質干擾能力強的特點，適用于大批量玉米類作物中有機磷農藥的痕量分析檢測。

關鍵詞? 玉米；有機磷農藥；QuEChERS；氣相色譜-三重四極桿串聯質譜

中圖分類號? TS210.7? 文獻標識碼? A? 文章編號? 0517-6611（2024）09-0161-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.09.036

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Detection of Seven Organophosphorus Pesticides in Corn by QuEchERS-GC-MS/MS

MA Jian-sheng，ZHANG Ze-yu，WANG Xin

（China Geological Survey Shenyang Geological Survey Center，Shenyang， Liaoning 110032）

Abstract? Dried corn was crushed to prepare samples， and the method of QuEChERS for extracting organophosphorus pesticides from corn was optimized，the economic and rapid extraction of organophosphorus pesticide residues in corn was realized， and gas chromatography triple quadrupole tandem mass spectrometry was established to qualitatively and quantitatively detect organophosphorus pesticides in samples. The results showed that the limit of detection（LOD） of seven organophosphorus pesticides was 0.03-0.49 μg/kg， limit of quantification（LOQ） was 0.08-1.62 μg/kg;the relative standard deviation （RSD） was 2.2%-16.7%，and the recovery rate was 63.8%-122.3%.This method had the characteristics of simplicity， fast response， high recovery rate， high sensitivity and strong resistance to matrix interference， and its suitable for the analysis and detection of organic phosphorus pesticides in corn crops.

Key words? Corn;Organophosphorus pesticide;QuEChERS;Gas chromatography triple quadrupole tandem mass spectrometry

作者簡介? 馬健生（1983—），男，遼寧沈陽人，高級工程師，碩士，從事環境有機污染物分析研究。

收稿日期? 2023-07-06

有機磷農藥（organophosphorus pesticides，OPPs）是一類具有烷基或芳族取代基的有機磷酸酯分子，多用作殺蟲劑，部分用于殺菌劑、除草劑，因其經濟高效、廣譜抗性且易降解等特點而廣泛用于農業生產中，然而過量的使用也給環境和農產品本身帶來了農藥殘留的風險［1］。有機磷農藥一般都是脂溶性的，很容易被植物吸收，一旦過量使用在農作物本身殘留，將會通過食物鏈富集在畜禽和人體內，最終給人們的身體健康帶來危害［2-4］。研究發現這類農藥可通過磷酸化作用抑制乙酰膽堿酯酶，使機體發生功能性紊亂，導致機體出現一系列神經中毒癥狀，如出汗、震顫、精神錯亂、語言失常等，嚴重者可導致呼吸麻痹而死亡［5-7］。

玉米作為我國的主要糧食作物，2021年產量已達到28 884萬t，約占我國年糧食總產量的40%［8］。近些年我國對于食品中有機磷殘留的控制力度也逐漸在擴大，制訂更新了相關的標準GB 2763—2021《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》，其中對于動物源性和植物源性中玉米及鮮食玉米有機磷類農藥殘留量都有最大殘留量（maximum residue limit，MRL）控制要求，其中規定玉米中MRL分別為敵敵畏0.20 mg/kg、毒死蜱0.05 mg/kg、甲拌磷0.05 mg/kg、樂果0.50 mg/kg、甲基對硫磷0.02 mg/kg［9］。由于玉米基質復雜，含有大量的油脂、糖類、蛋白質、有機酸等有機物，因此分離提取玉米中的有機磷是檢測其含量的重要環節。目前針對有機磷類農藥殘留提取的前處理方法有傳統溶劑萃取、加速溶劑萃取、微波萃取、固相萃取、QuEChERS提取法等［10-13］。其中加速溶劑萃取法和微波萃取法用于提取土壤中有機磷的應用較為廣泛。QuEChERS提取法是近年來發展較快的一種高效提取方法，已被廣泛應用于蔬菜水果、中草藥等植物源性樣品的前處理提取中，其中的乙二胺-N-丙基甲硅烷（PSA）可有效除去有機酸、脂肪酸和糖類化合物，C18可去除脂類等非極性化合物。有機磷的檢測方法主要有酶聯免疫吸附法（ELISA）、氣相色譜法（GC）、氣相色譜質譜法（GC-MS）、氣相色譜串聯質譜法（GC-MS/MS）、液相色譜串聯質譜法（LC-MS/MS）等［14-18］。酶聯免疫法常用于快速篩查檢測，檢測精度不高；由于玉米基質復雜，一般的氣相色譜（FPD檢測器）及氣相色譜單四極桿質譜受基質效應影響依然較大，容易造成結果假陽性等問題。液相色譜串聯質譜法靈敏度高，抗基質干擾能力強，但是儀器使用維護成本相對較高。該試驗采用QuEChERS提取法前處理樣品，選用氣相色譜串聯質譜法可有效提高檢測靈敏度，依靠高靈敏度的AEI源最大限度降低基質干擾帶來的問題，建立一種高效快速、精準地適用于玉米中有機磷類農藥殘留的檢測方法。

1? 材料與方法

1.1? 儀器與材料

氣相色譜-三重四極桿串聯質譜儀（Agilent-8890-7010B，AEI源），氮吹濃縮儀（Labtech Multivap-10），多管渦旋振蕩器（CM-100），離心機（Anke TDL-40b），超純水儀（Milli-Q），電子天平（sartorius）。

7種有機磷混合標準品（偉業計量，BWN5841-2016）：甲基對硫磷、敵敵畏、樂果、馬拉硫磷、對硫磷、甲拌磷、毒死蜱，各標準物質濃度均為100 mg/L。正己烷（農藥殘留級）；乙酸（色譜純）；乙腈（色譜純）；丙酮（農藥殘留級）；甲醇（色譜純）；檸檬酸鈉、乙酸鈉、硫酸鎂、氯化鈉均為分析純試劑；N-丙基乙二胺；PSA（固相萃取劑）；C18（固相萃取劑）。

1.2? 試驗方法

1.2.1? 色譜條件。

色譜柱為TG-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度250 ℃；進樣量1 μL，不分流進樣；升溫程序：初始溫度60 ℃保持4 min，10 ℃/min升至270 ℃；載氣為高純氦氣（純度99.999%）；碰撞氣為高純氮氣（純度99.999%）；恒流模式，流速1.0 mL/min。

1.2.2? 質譜條件。

離子源為高效電子轟擊離子源（AEI）；質譜傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度250 ℃；電子能量70 eV；掃描模式為動態多反應監測（dMRM）。

1.2.3? 樣品前處理。

1.2.3.1? 樣品制備。

將新鮮玉米風干后，剝粒，105 ℃烘箱烘干后粉碎機粉碎，過10目篩，為保證樣品均一性，采用四分法取樣混勻后裝袋備用。

1.2.3.2? 樣品提取。

準確稱取玉米粉末樣品1.00 g于50 mL離心管中，再加入20.0 mL酸性乙腈溶液（含0.1%乙酸），渦旋1 min，搖勻，4 000 r/min離心10 min，加入1.2 g檸檬酸鈉和1.2 g乙酸鈉，渦旋1 min，4 000 r/min離心10 min，取上清液，分別加入0.2 g PSA、0.2 g C18和0.4 g無水硫酸鎂（400 ℃烘干2 h），渦旋1 min，4 000 r/min離心10 min，取全部上清液，氮吹濃縮近干后用正己烷復溶，定容至1 mL。

1.2.4? 標準工作曲線溶液配制。

1.2.4.1? 正己烷混合標準溶液。

取7種有機磷混合標準溶液1 mL置于100 mL容量瓶中，加正己烷配制成濃度為1.0 mg/L混合標準儲備液。從儲備液中分別移取一定體積混標溶液配制成標準工作曲線溶液，體積為1 mL，濃度分別為10、20、50、100、200 μg/L。

1.2.4.2

基質混合標準工作曲線溶液配制。稱取不含農藥的空白玉米樣品1.00 g，按“1.2.3.2”方法提取上清液，作為稀釋溶劑配制標準工作曲線的基質溶液，從“1.2.4.1”標準儲備液（1.0 mg/L）中分別移取一定體積標準儲備溶液，配制成濃度為0、20、50、100、200 μg/L的基質標準工作曲線溶液。

2? 結果與分析

2.1? 提取試劑對比

選擇丙酮和乙腈2種提取溶劑，分別添加100 μg的混標，按“1.2.3”操作后7種有機磷農藥提取回收率見圖1。從圖1可以看出，選用丙酮和乙腈作為提取溶劑有機磷農藥回收率存在明顯差異，7種有機磷農藥用乙腈提取的回收率為80.8%～109.6%，用丙酮提取的回收率為22.0%～41.4%，結果表明乙腈明顯好于丙酮，能夠在低水分含量的情況下更好地溶解樣品中有機磷類農藥殘留，因此選擇乙腈作為提取溶劑。

2.2? 提取及凈化試劑加入量對比

研究加入不同體積（10、20、30 mL）的乙腈（含0.1%乙酸）對7種有機磷農藥回收率的影響，結果見圖2。從圖2可以看出，加入10 mL乙腈后整體回收率偏低，分析主要是由于提取試劑體積較小，玉米粉末無法充分分散到溶劑中導致提取不完全，20、30 mL乙腈溶劑對于總體有機磷農藥回收率的影響偏差不大，因此選擇添加20 mL乙腈溶劑作為提取溶劑體積。

2.3? 質譜條件優化

采用FullScan模式得到7種有機磷農藥的總離子流圖，見圖3；確定各物質的保留時間，識別前級離子和產物離子，然后自動優化碰撞能量，最后用dMRM多反應監測選擇特征離子進行定量定性分析，7種有機磷農藥保留時間、定性定量離子對、碰撞能量見表1。

2.4? 基質效應影響

基質效應（matrix effects，ME）指樣品中除目標物外的成分對于目標物信號響應的正向或負向干擾，實際應用中采用基質標準工作曲線的k值（斜率）與純溶劑正己烷標準工作曲線K值（斜率）的比值進行評估，即ME=k/K，當ME≥1時基質為增強效應，ME<1基質為減弱效應，一般認為0.8≤ME≤1.2時為弱基質效應，ME>1.2或ME<0.8時為強基質效應。該研究利用乙腈（含0.1%乙酸）的提取清液作為配制標準曲線的基質溶液，比較各目標物與正己烷體系的標準工作曲線的ME值，7種有機磷農藥的基質效應見表2。從表2可以看出，7種有機磷農藥的ME為2.18～5.99，均為強基質效應，因此該研究最終定量采用基質標準工作曲線。

2.5? 方法檢出限、定量限、精密度、回收率

以低濃度水平（10 μg/L）添加到空白玉米樣品中，按照“1.2.3”操作過程處理樣品并上機檢測，以3倍的信噪比（S/N）作為方法檢出限（LOD），10倍信噪比（S/N）作為方法定量限（LOQ），7種有機磷農藥的LOD為0.03～0.49 μg/kg，LOQ為0.08～1.62 μg/kg。以低、中、高3個濃度水平（10、50、100 μg/L）進行樣品加標回收試驗，每組樣品平行測定7次，7種有機磷農藥的檢出限、精密度、回收率見表3，從表3可以看出，3個添加濃度水平的精密度為2.2%～16.7%，回收率為63.8%～122.3%。

2.6? 實際樣品測試

在不同市場上選購玉米11組，經制樣后按照“1.2.3”過程處理后上機檢測，其中1組玉米中檢出甲拌磷，檢出濃度為0.04 mg/kg，已接近《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》中對于玉米中甲拌磷的控制限要求（0.05 mg/kg），檢出樣品色譜質譜圖見圖4，表明該研究方法適用于玉米中有機磷農藥的檢測。

3? 結論

該研究利用優化的QuEChERS法提取玉米中有機磷農藥殘留，并結合氣相色譜-三重四極桿串聯質譜儀，建立了一套高效快速靈敏地檢測玉米中有機磷類農藥的檢測方法。采用烘干制樣的方式制備玉米樣品，保證了樣品檢測的均一

性和代表性，樣品含水量較低，相比于一些研究文獻［2，17，19］，

該研究稱樣量相對較少同時也減小了PSG、C18等試劑的用

量，達到了快速、經濟、高效提取玉米中有機磷農藥殘留的效

果，建立的氣相色譜-三重四極桿串聯質譜儀的超高靈敏度

檢測方法能夠大大降低基質效應帶來的假陽性干擾，實際應用效果良好，適用于大批量規模化的玉米中有機磷農藥殘留的檢測。

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