優化QuEChERS-GC-MS法測定茶葉中農藥殘留

收稿日期：2024-05-20

基金項目：2022年臨滄市科技創新人才項目

作者簡介：楊" 延（1989-），女，云南臨滄，碩士，講師，研究方向：食品生物技術；

查銀娟（1987-），女，云南臨滄，本科，中學一級教師，研究方向：食品生物技術；

毛芷藝（2001-），女，云南宣威，本科，講師，研究方向：食品安全檢測技術。

摘要：目的：建立優化的QuEChERS-GC-MS測定茶葉中農藥殘留的快速檢測法。方法：通過優化提取過程中茶樣粒度大小、提取劑種類及純化過程中PSA、GCB、MgSO4、NaCl用量，改進茶樣前處理方法，最終以乙腈為提取劑，將過20目篩的干燥茶樣與提取劑渦旋震蕩混勻后超聲提取30min，提取液離心，所得上清液（1mL）經優化后的QuEChERS法（PSA50mg、GCB10mg、MgSO4150mg、NaCl40mg）凈化后離心，將上清液注入GC-MS聯用儀中進一步檢測分析。結果：方法的RSD值在1.34%-4.97%之間，加標回收率在63.3%-131.3%之間，檢測限在0.036-2.811μg/kg之間，檢測農藥的標準曲線線性相關性均良好，R2均大于0.99。結論：優化后QuEChERS-GC-MS法線性相關性良好，準確度和精密度符合一般檢測要求，適合于茶葉中多種農藥殘留的檢測分析。

關鍵詞：QuEChERS；GC-MS；茶葉；農藥殘留

中圖分類號：TS201.4" " "文獻標識碼：" A" " " 文章編號：2095-7734（2024）03-0014-06

QuEChERS（Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、

Safe）技術，中文全稱分散固體萃取技術，是國際上近年來新發展起來的一種新型樣品前處理技術，該技術因具有快速、簡單、廉價、高效、耐用、安全的優點，[1-2]僅需幾步就可完成對待測樣品的前處理，故一經發布，便被世界各國科研人員認同。目前，QuEChERS已被廣泛應用于多種農產品的農殘檢測前處理，如朱潔靈等[3]應用改良的QuEChERS-GC-TQT/MS法對大米當中的16種有機磷農藥殘留情況進行了測定分析，葉江雷等[4]QuEChERS-GC-MS法對茶葉中的47種農藥進行了測定分析，李萍萍等[5]QuEChERS-GC-MS法對無核荔枝中的19種農藥進行了測定分析，均獲得了回收率高、重復性好、靈敏度高的良好實驗效果。本論文通過優化提取過程中茶樣粒度大小、提取劑種類及純化過程中PSA、GCB、MgSO4、NaCl添加量，改進茶樣前處理方法，最終將離心所得上清液注入GC-MS聯用儀中進行進一步檢測分析，以期建立優化的QuEChERS-GC-MS測定茶葉中農藥殘留的快速檢測法。

1材料與方法

1.1材料與試劑

" 茶樣：鳳慶九號滇紅工夫紅茶

" 試劑：乙酸乙酯、乙腈、丙酮、正己烷均為色譜純，均購自西隴化工股份有限公司；分散固相萃取所用的填料中，PSA和GCB填料購自美國Agilent公司，硫酸鎂和氯化鈉均為國產分析純；各種農藥標準品購自美國Sigma公司和德國Dr Ehrenstorfer公司。

1.2儀器與設備

" 890GC-5975MSD氣相色譜-質譜儀（美國Agilent公司）、GL-861渦旋振蕩儀（海門市其林貝爾儀器公司）、AS30600ADT超聲波清洗器（天津奧特塞恩斯公司）、TGL-50WS高速大容量離心機（金壇市天競實驗儀器廠）、TDL-60C低速臺式離心機（上海安亭科學儀器廠）。

1.3方法

1.3.1樣品的制備

" 用粉碎機將干燥茶樣磨碎，選擇不同篩孔大小的篩子將粉碎之后的茶樣進行過篩處理，所得粉碎茶樣于室溫下密封保存。

1.3.2樣品的提取

1.3.2.1粉碎茶樣粒度大小的選擇試驗

" 分別取過20目、30目、40目、50目篩的粉碎茶樣，每份2.00g，分別將其置于帶蓋塑料離心管內，往管內移入10mL超純水浸潤，分別往不同管內移入8mL乙腈和160mgNaCl，渦旋震蕩混合后超聲提取30min。超聲結束后，5000r/min離心5min。

1.3.2.2提取試劑的選擇試驗

" 取4份過20 目篩的粉碎茶樣，每份2.00g，分別將其置于帶蓋塑料離心管內，往管內移入10mL超純水浸潤，往不同管內分別移入8mL乙酸乙酯、乙腈、丙酮、正己烷和160mgNaCl，渦旋震蕩混合后超聲提取30min。超聲結束后，5000r/min離心5min。

1.3.3樣品的凈化

" 移取1.3.2步驟提取獲得的上清液1mL，將其置于含50mgPSA、10mg GCB、150mgMgSO4和40mgNaCl的塑料離心管中，渦旋振蕩2min，5000r/min離心5min。

1.3.4樣品的測定

將1.3.3步驟獲得的離心上清液經0.22μm濾膜過濾后注入氣相色譜質譜聯用儀中進行檢測分析。色譜條件為色譜柱：DB-5柱（30m×250μm×0.25μm）；升溫程序：50℃保持1min，25℃/min升到125℃，10℃/min升高升到295℃，保持10min；載氣：恒壓57kPa；進樣量：1μL，不分流進樣。質譜條件為離子源70eV；離子源溫度150℃，接口溫度280℃。

2結果與分析

2.1提取過程優化

2.1.1樣品規模及粉碎茶樣粒度大小的選擇

" QuEChERS法在研發之初主要是針對果蔬等含水量相對較高的樣品設計的，一般樣品稱取量為10g，而對于茶葉等含水量較低的樣品來說，其取樣量可適當減少，一般取樣量為2-5g。[6]本研究的取樣量為2 g，這使得更小樣品規模的檢測成為了可能。研究顯示，適宜的粒度大小對于QuEChERS法的可行性及有效性具有重要影響，對于干燥的茶樣，其粒度大小在20-50目之間提取效果較好。[4，6]本實驗將干燥茶樣磨碎后，選擇20-50目之間不同篩孔大小的篩子將粉碎茶樣進行過篩處理，實驗結果如圖1所示。由圖1可知，粒度大小在20目時，農藥的回收率相對較高，但與其余粒度大小的回收率差別并不顯著（P＜0.5），本研究最終選取茶樣粒度大小為20目。

2.1.2提取試劑的選擇

研究顯示，QuEChERS法常用的提取劑主要有乙酸乙酯、乙腈、丙酮和正己烷等，與乙酸乙酯、丙酮和正己烷相比，選用乙腈作為提取劑時，所得提取液的共萃物相對較少，同時往提取液中添加氯化鈉、硫酸銅等鹽類后，則可利用所發生的鹽析反應，將乙腈與水分離開，故目前乙腈是QuEChERS法較常選用的提取劑。然而，少數農藥在乙腈的作用下容易降解。[6]本研究為了探討不同提取劑的提取效果優劣程度，分別以乙酸乙酯、乙腈、丙酮和正己烷作為提取劑，最終對比分析不同提取劑對應的農藥回收率（結果見圖2）。由圖2可知，以丙酮作為提取劑的農藥回收率相對較高，但與乙腈作為提取劑的農藥回收率差別較小。此外，乙腈提取液的顏色相對較淺，表明提取液中萃取的脂類及色素等非極性雜質較少，后續的凈化難度相對較小，操作更為簡便。故綜合考慮，本研究選取乙腈作為茶樣中待測農藥的提取劑。

2.2凈化過程優化

" QuEChERS法常用的吸附劑有PSA（N-丙基乙二胺）和ODSC18，此外，根據所測樣品的性質不同，也可將GCB（石墨化炭黑）氧化鋁粉、氨丙基粉等與之配合或單獨使用。[7]本實驗以PSA配合GCB作為吸附劑，同時為了減少提取液中的共萃物，往提取液中添加氯化鈉、硫酸鎂等鹽類，通過發生的鹽析反應，促使提取液（乙腈）與水分離開。通過優化純化過程中的PSA、GCB、MgSO4、NaCl添加量，以期改進茶樣的前處理方法。

2.2.1 PSA的用量

PSA是一種弱陰離子交換吸附劑，能有效去除脂肪酸、碳水化合物、酚類和少量色素。[8]本研究為了考察PSA的凈化效果，添加不同質量的PSA，看其對方法回收率的影響，結果如圖3所示。

由圖3可知，PSA添加量為50mg時，各農藥的回收率相對較高，參照原始的QuEChERS方法的用量，將PSA的用量定為1mL提取液使用50mgPSA凈化。

2.2.2 GCB的用量

GCB表面具有特殊的六元環結構，其對稱的、平面的芳香結構農藥具有很強的選擇性吸附和保留作用，常被用來凈化色素含量較高的復雜基質，因其對農藥有保留作用，它的用量得在去除色素和保證回收率之間進行優化選擇。[6，9]本研究在保持其他凈化劑數量不變的情況下，改變GCB的數量為10、15、20、25mg，方法回收率見圖4。

由圖4可知，每種農藥的回收率在60%～120%之間，隨著GCB用量的增加，各種回收率逐漸降低，當GCB用量在10mg時，每種農藥的回收率最高，在71%～120%之間，基本符合農藥殘留檢測的要求。雖然當GCB的數量在15、20、25mg時提取液中的色素能很好地去除，但以回收率為首要考慮因素，GCB的用量定為1mL提取液使用10mgGCB。

2.2.3 MgSO4、NaCl的用量

茶葉為干性樣品，提取前先用水浸泡震蕩30min，可以提高溶劑的提取效率。加入NaCl可以使水和乙腈分層，而后加入MgSO4去除樣品水分，可提高樣品的回收率，但MgSO4的加入量不宜過多，且需在NaCl之后加入，防止MgSO4直接遇水結塊直接將目標化合物包裹，影響農藥的提取效率，因此MgSO4在凈化階段加入。參考美國官方分析方法AOAC2007.1用量為每1mL提取液使用150mg，以確保凈化液在進入色譜柱時不帶有任何水分。[10]MgSO4和NaCl發生的反應有利于提高極性農藥的回收率，NaCl添加得越多乙腈和水分離得越徹底，然而，NaCl過多會降低回收率。本文針對此問題選用部分農藥對NaCl用量進行測定，分別添加10、20、30、40、50mgNaCl進行測定，結果如圖5所示。

" 由圖5可知，隨著氯化鈉用量的增加，回收率也逐漸增加且變化較為明顯，但用量為40mg和50mg時回收率區別不大，考慮到氯化鈉用量不宜過多，本文氯化鈉用量添加40mg。

3.3測定結果分析

3.3.1線性相關性分析

" 以峰面積為縱坐標（Y），標準工作液濃度為橫坐標（X），繪制標準曲線，結果如下表所示。

由表1可知，各種農藥的相關系數在99.84%-99.99%之間，其線性關系良好，呈正相關。

3.3.2加標回收率和精密度實驗結果分析

在不含目標農藥的空白茶葉粉碎樣品中添加0.05mg/kg水平的農藥進行加標回收率試驗，對加標樣品做6次平行測定，以3倍標準偏差為檢出限，得到加標回收率、相對標準偏差以及定量限如表2所示。

由表2可知，各農藥組分6次平行測定的相對標準偏差在1.34%-4.97%之間，精密度符合實際測定要求，加標回收率在63.3%-131.3%之間，大部分在70%-120%之間，準確度符合分析要求，且可以看出各農藥六次測試農藥殘留量均在國家標準定量限內，該茶葉農藥殘留符合標準。

4結論

茶葉基質復雜，茶樣前處理是農殘檢測分析過程中的一個關鍵步驟，需通過多種提取、純化技術除雜，才可降低干擾。目前，普遍采用的前處理法多數需旋轉蒸發濃縮或氮吹后上機檢測，存在損耗率高和耗時長的問題。本研究建立了優化的QuEChERS-GC-MS測定茶葉中農藥殘留的快速檢測法，該方法通過優化提取過程中茶樣粒度大小、提取劑種類及純化過程中PSA、GCB、MgSO4、NaCl用量，改進茶樣前處理方法。經過優化后，茶樣適宜粒度大小為20目，最佳提取劑為乙腈，PSA適宜添加量為50mg、GCB適宜添加量為10mg、MgSO4適宜添加量為150mg、NaCl適宜添加量為40mg。優化后方法的RSD值在1.34%-4.97%之間，加標回收率在63.3%-131.3%之間，檢測限在0.036-2.811μg/kg之間，檢測農藥標準曲線線性相關性均良好，R2均大于0.99。此外，優化后的QuEChERS法對樣品的前處理耗時較短，一般在30min以內。綜上可得出結論，優化后的試驗方法加標回收率、相對標準偏差、最低檢出濃度等方面基本符合目前我國茶葉農殘MRL要求，適合茶葉中多種農藥殘留的批量檢測分析。

參考文獻：

[1]" 盧俊文，張憲臣，楊芳，等. QuEChERS-氣相色譜-串聯

質譜法測定蔬菜中多溴聯苯和多溴聯苯醚[J]. 食品科

學，2017，38（12）：253-259.

[2]" 王曉亮，毛衛中，汪新華，等. QuEchERS-高效液相色譜

柱后衍生法測定茶葉中10種氨基甲酸酯類農藥殘留

[J]. 食品工業科技，2018，39（14）：190-193.

[3]" 朱潔靈，周瑞錚，張樹權，等. 改良QuEChERS-GC-TQT/

MS法測定大米中16種有機磷農藥殘留[J]. 食品工業，

2023，44（02）：295-300.

[4]" 葉江雷，金貴娥，吳云輝，等. QuEChERS法提取凈化結

合氣-質聯法快速檢測茶葉中農藥殘留[J]. 食品科學，

2013，34（12）：265-271.

[5]" 李萍萍，張月，吳小芳，等.固相萃取法與QuEChERS法

對比檢測無核荔枝中19種農藥殘留[J]. 熱帶作物學

報，2017，38（08）：1565-1571.

[6]" 張媛媛，張卓，陳忠正，等. QuEChERS方法在茶葉農藥

殘留檢測中的應用研究進展[J]. 食品安全質量檢測學

報，2014，5（09）：2711-2716.

[7]" 劉亞偉，董一威，孫寶利，等. QuEChERS在食品中農藥

多殘留檢測的應用研究進展[J]. 食品科學，2009，30

（09）：285-289.

[8]" 陳玲，劉霜霜，王錫蘭，等. QuEChERS技術凈化材料在

果蔬農藥殘留檢測中的應用進展[J]. 食品安全質量檢

測學報，2023，14（03）：1-9.

[9]" 魏鵬，曹夢超，王全勝，等. QuEChERS-PSA-氣相色譜

法分析聯苯菊酯·啶蟲脒微乳劑在茶園中的殘留特征

[J]. 農業環境科學學報，2015，34（10）：2032-2038.

[10] 賈瑋，黃峻榕，凌云，等. 高效液相色譜-串聯質譜法同

時測定茶葉中290種農藥殘留組分[J]. 分析測試學報，

2013，32（01）：9-22.

Optimized QuEChERS-GC-MS Method for the Determination of Pesticide Residues in Tea

YANG Yan，ZHA Yinjuan，MAO Zhiyi

（West Yunnan University， Lincang 677000，Yunnan， Linxiang District No.1 Middle School，

Lincang 677000，Yunnan， China）

Abstract： Objective： To establish an optimized QuEChERS-GC-MS rapid detection method for pesticide residues in tea. Method： By optimizing the particle size of tea sample， the type of extraction agent during the extraction process， and the amount of PSA， GCB， MgSO4 and NaCl used in the purification process， the pre-treatment method of the tea sample was improved. Finally， acetonitrile was used as the extraction agent， and the dried tea sample sieved through a 20 mesh sieve was mixed with the extraction agent by vortex shaking and ultrasonic extraction for 30 minutes. The extraction solution was centrifuged， and the resulting supernatant （1 mL） was purified by the optimized QuEChERS method （PSA50 mg， GCB10 mg， MgSO4150 mg， NaCl40 mg） and centrifuged. The supernatant was injected into a GC-MS analyzer for further detection and analysis. Result： The RSD value of the method ranged from 1.34% to 4.97%， the spiked recovery rate was between 63.3% and 131.3%， and the detection limit was between 0.036 and 2.811 μ g/kg. The linear correlation of the standard curves for pesticide detection was good， and R2 was greater than 0.99. Conclusion： The optimized QuEChERS-GC-MS method has good linear correlation， accuracy and precision meet the general detection requirements， and is suitable for the detection and analysis of various pesticide residues in tea.

Key words： QuEChERS; GC-MS; tea; pesticide residue