姜黃中農藥殘留量檢測的前處理方法研究與優化

關鍵詞：姜黃，農藥殘留，前處理，QuECHERS法，方法優化

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2024.10.022

0 引言

姜黃，又名郁金、寶鼎香，為一種姜科植物的干燥根莖。姜黃的藥用價值、食用價值高，市場前景廣闊，肇慶市高要區多地均有規模種植，并多次入選廣東省“粵字號”農業品牌，暢銷海外。隨著肇慶地區工、農業的發展，周邊環境包括土壤、湖泊的污染已不容忽視，由于姜黃的主要食用為根莖部位，容易在生長過程中，通過土壤水質吸收農藥殘留。因農殘檢測樣品時涉及到的農藥類型多、含量低，樣品基體復雜，因此前處理技術在進行農藥殘留分析時尤為關鍵[1]。

近年來不斷出現一些新型前處理技術，主要有固相萃取法（SPE）、凝膠滲透色譜（GPC）、微波萃取法（MAE）、QuECHERS 法等，不同的前處理方法各有利弊，現階段主流的兩種前處理方法主要有，固相萃取法（SPE）和QuECHERS法。固相萃取法（SPE）凈化相對徹底，基質效應小，但溶劑使用量大；QuECHERS法，操作簡單便捷，檢測成本低，但凈化粗糙，基質效應大[2，3]。

本研究通過目前主流的前處理方法QuECHERS法基礎上，對其進行調整優化，通過比較不同參數的凈化效果；同時，優化氣相色譜-質譜聯儀的參數條件，建立一種準確有效、簡單快捷、經濟環保的農殘檢測方法。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

Trace1300-ISQ氣相色譜質譜聯用儀（美國賽默飛科技有限公司），AL204電子天平（梅特勒-托利多儀器公司），AS2060B超聲波清洗儀〔美瑞泰克科技（天津）有限公司〕，IKA渦旋混勻器〔艾卡（廣州）儀器設備有限公司〕，CT15RT臺式高速冷凍離心機（Hitachi日立公司），MPEva_DM36全自動氮吹儀〔睿萊博儀器（廣州）有限公司〕。

1.1.2 試劑

農殘標準品：標準樣品由上海安譜科技有限公司購得，鄰苯基苯酚、六氯苯、七氟聚酯、甲基毒死蜱、異丙草胺、甲基嘧啶磷、毒死蜱、丁苯嗎啉、聯苯菊酯、氧化氯丹、反式氯丹、丙酯殺螨醇、滅蟻靈、噠螨靈、氯苯胺靈、丁特硫磷、氯唑磷、殺螟硫磷、氯酞酸甲酯、三唑酮、水胺硫磷、順式氯丹、丙草胺（批號2102053）、噻嗪酮、抑草蓬、甲氰菊酯、氟氰戊菊酯、甲基對硫磷、滅草環、馬拉硫磷、環氧七氯B。實驗試劑：乙腈，正己烷，異辛烷，乙酸乙酯，硫酸鎂，氯化鈉，檸檬酸鈉，檸檬酸二鈉，冰乙酸，凈化劑CNW（MgSO4；PSA；GCB；C18）。 姜黃樣品由肇慶宏志達農副產品有限公司提供試驗樣品，并對樣品切片、粉碎、研磨處理。

1.1.3 試劑配制

標準貯備液：取適量的上述1.1.2的標準溶液，用正己烷、乙酸乙酯等溶劑稀釋到10.0mg/L；標準工作液：取適量標準儲備液，并對其進行分組，用姜黃空白基質提取液配制成0.05mg/L、0.10mg/L、0.20mg/L、0.25mg/L、0.40mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、2.5mg/L、3.0mg/L的系列標準工作液。

2 實驗方法

2.1 樣品前處理

樣品提取：稱取2g已經粉碎研磨后的試樣（精確至0.01g），于50mL離心管中，加入10mL超純水超聲混勻，靜置，加入20mL乙腈-冰乙酸（99：1），勻漿提取1min，后放入冰箱中冷凍5min，加入6g硫酸鎂，1.5g乙酸鈉，劇烈振搖1min，后再勻漿提取1min，4200r/min離心。

樣品凈化：取上層清液8mL，置于含600mg硫酸鎂，300mgPSA、300mgGCB、200mgC18的離心管中，渦旋混勻1min，42 0 0 r/min離心，準確吸取2mL上層清液于試管中，洗脫液濃縮至近干，并用乙酸乙酯定容至1mL，期間加入內標環氧七氯B，混勻，上機測定。

2.2 儀器方法和條件

色譜柱：D B - 5 M S 石英毛細管柱，3 0 m×0 . 2 5m m×0 . 2 5μm；升溫程序：10 0℃（保持1min）→2 0℃/min 2 4 0℃（保持3min）→10℃/min 3 0 0℃（保持8min）；溫度：進樣口：2 50℃；四極桿：2 5 0℃；離子源：3 0 0℃；進樣：進樣量1. 0μL；進樣體積：1. 0μL；不分流，流速：1m L /min；載氣：高純氦氣。

3 結果與分析

3.1 樣品提取優化

將姜黃研磨成粉末狀態，根據農殘的特性，按相似相容原則使用丙酮、（1：1）丙酮正己烷、二氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯，4%乙酸乙腈作為姜黃的提取溶劑，對姜黃中農藥殘留量進行提取實驗，根據提取效果色素含量、脂肪含量、蛋白含量、基質干擾等進行比較，研究發現乙腈（1%冰乙酸）提取的提取效果最好，因為乙腈對不同極性范圍的農藥殘留都具有比較好的提前效果，有較好的水溶性，而加入1%的冰乙酸，主要作用是用來調節pH，使部分中性條件下容易降解的農藥，如：水胺硫磷、殺螟硫磷不易降解。

影響農殘提取的主要因素為樣品粉碎度、含水率、離心轉速、時間、提取次數、溫度、沖洗體積、分散萃取鹽的種類和用量等。本項目擬采用影響因素參數試驗，分別對當下主流的幾種方法進行微波萃取、超聲萃取、固相萃取（SPE）、QuECHERS試驗，確定出最大提取量的最佳參數。

研究人員研究發現，通過對空白基質樣品加入1mL 單標物質濃度為0.20mg/ L的殺螟硫磷，直接上機測試，測試發現其中固相萃取，固相萃取（SPE）重復提取次數為3次，提取溫度為4 0℃，加入鹽5g時，提取的效果最好，回收率為97.3%；QuECHER S法重復提取次數為2次，提取溫度為40℃，無水硫酸鎂為6g，醋酸鈉為1.5g時，次之，而微波萃取、超聲萃取均不如前兩種。但前處理過程中，固相萃取提取時使用的總量為150mL乙腈，使用了大量的有機溶劑，在凈化和蒸發濃縮過程，耗時過長，操作復雜，而QuECHERS法具有操作簡單便捷，使用的溶劑少，對環境友好，檢測成本低的優勢，研究人員主要使用了QuECHERS法進行了優化。通過調整兩種鹽試劑的配比，加入6g硫酸鎂，1.5g乙酸鈉，在乙酸鈉作用下能與水分離；加入硫酸鎂，可以吸收水份，增加農殘在有機相的溶解，過多過少的鹽對目標物和水分離效果均不理想。

加入10mL水超聲混勻，使姜黃粉被水更好地浸潤，能夠使農藥殘留在液體介質里更好地提取，同時可以提高乙腈的提取效率；因無水硫酸鎂吸水放出熱量，一方面升溫能夠提高萃取速率，但另一方面升溫容易使部分低沸點的農殘揮發或分解，所以放置冰箱內冷凍降低溫度，增加手動振搖時間，提高提取效率。

3.2 樣品凈化優化

姜黃中含有姜黃素、姜黃油、生物堿、甾醇類化合物等一種或多種物質，在樣品凈化過程中，因添加了10mL水，雖然溶液中的提取效率提升了，但姜黃中的其他物質隨著水的加入均被更多地提取出來了。若提取液中大量存在這些物質，將會引起基質效應，影響儀器檢測的準確性，因而研究人員采用了通過調整QuECHERS法中凈化材料的配比進行試驗：PSA（100、200、300、400、600mg）、C18（10 0、20 0、30 0、40 0、60 0mg）、GCB（60、80、10 0、20 0、30 0mg）等影響因素參數試驗，通過加標回收率確定最優的參數。研究發現當硫酸鎂為600mg，PSA為300mg、GCB為300mg、C18為20 0mg，姜黃空白基質溶液的色素和姜黃油等物質能夠剛好被吸附褪去，適量提高P SA和GCB的含量以除去色素、生物堿、多糖類物質，C18主要是用來除去固醇類和脂肪酸類物質，通過對空白基質樣品加入1mL單標物質濃度為0.20mg/L的殺螟硫磷，直接上機測試，發現樣品的回收率能達到95.2%，有較好的樣品回收率。通過氮吹濃縮至近干，盡管乙腈溶液的膨脹系數大，極性大，對分子涂膜柱不利，但它對不同極性范圍的農殘都有很好的提取效果，尤其是加入1%冰乙酸之后，而濃縮近干這一步驟，恰好能夠除去樣品提取過程中的乙腈（1%冰乙酸），因此，加入C18，同時提高了PSA，GCB的含量，同時加入了環氧七氯B，能夠更好地除去姜黃樣品中的色素、生物堿多糖等的基質干擾。

3.3 儀器條件優化

儀器的穩定性、精密度和重現性都會影響分析結果的準確性，因此使用優化好的氣相質譜儀的流速、柱溫、進樣口溫度、檢測器溫度。研究人員首先使用了濃度為1μg/mL的混合標準溶液，運用Scan在定量離子50～550（m/z）范圍內進行全掃描，選擇豐度高及質量數高的特征離子作為母離子，詳見表1，然后通過對比儀器數據庫中MD9BEzFKDmHjWVwVPT4ROg==的離子豐度，確認15種農殘的定量離子（m/z）以及定性離子。

3.4 方法的線性范圍

將混合標準溶液用姜黃基質空白稀釋至適當濃度進行測定，以濃度為橫坐標，對應的峰面積為縱坐標，繪制標準曲線，通過計算，得出15種農藥的線性回歸方程。得到標準曲線，見表1。結果表明，15種農藥在0.05～3.0mg/L線性范圍內，其相關系數均大于0.995，待測標準溶液濃度與對應的峰面積呈現良好的線性關系。

3.5 方法的準確度和精密度

準確度以回收率來標示，將15種農殘劃分成3組進行測定，重復測定3次為計算精密度，按不同組別，向空白姜黃的樣品添加標準物質：其中①組加標量為0.0200mg/kg；②組加標量為0.0400mg/kg；③組加標量為0.100mg/kg，回收率和精密度見表1。結果表明農殘數據按照不同的濃度添加量，回收率范圍均在80%～120%之內，精密度均小于5%。

4 結論

綜上結果表明，此方法對姜黃中農殘的前處理具有較高的準確度和較好的重現性優點，可有針對性地用于姜黃中多種農藥殘留的分析測定。