碳納米管改進OuEChERS技術應用于氣相色譜法檢測果蔬中5種農藥殘留

Improved QuEChERS Technology Using Carbon Nanotubes for Gas Chromatography Detection of Five Pesticide Residues in Fruits and Vegetables

ZI Qinjiang'， ZHAO Wenying2，WANG Jin3* （l.Eryuan CountyInspectionand Testing Institute，Eryuan 6712oo， China;

2.Lijiang Inspection， Examination and Certification Institute，Lijiang 6741Oo， China;

3.Yunnan Vocational and Technical College of Agriculture， Kunming 65oo31， China）

Abstract： Objective： To establish a QuEChERS technique based on multi-waled carbon nanotubes and combined with gas chromatography for detecting residues of five pesticides， namely oxytetracycline， methyl parathion，chlorpyrifos，azithromycin，and triazophos，in fruits and vegetables.Method： Multi walled carbon nanotubes were used as solid phase extractant，and the QuEChERS pretreatment technology was improved， including optimizing the extraction method， extraction solvent， eluent， and dosage of multi walled carbon nanotubes. Gas chromatography was used to quantitatively determine five pesticide residues.Result： The five pesticides showed a good linear correlation between 0.01mg^-L^-1 and 0.20mg^-L^-1 ，with a correlation coefficient of ? 0.999 0 The detection limit was between 2.25×10^-3mg^.kg^-1 and 1.76×10^-2mg?kg^-1 ， and the spiked recovery rate was 79.3% to 99.5% ； the relative standard deviation is 0.4% to 3.9% .Conclusion： This method has simple sample pretreatment， short analysis time，highaccuracyandsensitivity，and can be used forrapid and accurate detection offive pesticide residues in fruits and vegetables，providing reliable technical supportfor ensuring the qualityand safetyofagricultural products.

Keywords： QuEChERS; multi-walled carbon nanotubes; pesticide residues

分析檢測

農藥殘留分析是一種在復雜基質混合物中提取并定量分析痕量化合物的技術，樣品前處理作為農藥殘留分析中的關鍵步驟，對靈敏度、可靠性、分析速度、選擇性具有直接影響，是當前該領域的重要研究方向之一[。傳統上，液液萃取（Liquid-LiquidExtraction，LLE）[2]、固相萃取（Solid-Phase Extraction，SPE）[3]、固相微萃取（Solid-PhaseMicroextraction，SPME）[4被廣泛應用于樣品前處理，并取得了顯著成效。然而，這些方法也存在一定的局限性，如LLE有機溶劑消耗量大、SPE操作耗時較長、SPME萃取容量較低等問題。

近年來，QuEChERS技術因其具有操作簡便快速、處理效率高、回收率高等優點，在農產品中農藥殘留檢測領域得到了廣泛應用[5]，為復雜基質樣品的前處理提供了新的解決方案。為進一步優化農藥殘留檢測的前處理方法，本研究基于QuEChERS前處理技術，結合多壁碳納米管（Multi-WalledCarbonNanotubes，MWCNTs）比表面積大、穩定耐用、成本低、吸附能力強等優點，將其作為反相固相分散凈化材料，應用于復雜農產品樣品的前處理，以滿足高精度分析的需求[-7]

1材料與方法

1.1儀器、試劑與材料

混合勻漿機；恒溫水浴鍋；固相萃取裝置；氣相色譜儀（配有火焰光度檢測器）。

氧樂果、甲基對硫磷、毒死蜱、水胺硫磷和三唑磷（ 100.0mg^-1-1 ，中國計量院）；乙腈、丙酮（賽默飛費希爾試劑公司）；水為去離子水。

多壁碳納米管（Multi-Walled CarbonNanotubes，MWCNTs），外徑 5～15nm ，純度 gt;95% ，Adamas試劑有限公司。

普通白菜、花椰菜、芹菜、結球甘藍、蘋果和梨6種樣品均隨機采購于洱源某農貿市場或生產基地。

1.2實驗方法

1.2.1多壁碳納米管固相萃取小柱的制備

參考[8-9]方法，稱取 4.0g MWCNTs粉末置于燒瓶中，依次加入 60mL 濃硫酸、 120mL 濃硝酸，經超聲振蕩 45min 后，在 80°C 恒溫水浴條件下回流 ^1h 。隨后將反應體系靜置冷卻至室溫，通過過濾除去樣品中的酸液，并反復用水沖洗直至洗脫液呈中性，用烘箱烘干后研磨成粉末，制得氧化后的MWCNTs。在 6mL 的固相萃取空柱中放入少量的脫脂棉并壓實，確保脫脂棉高度約為 0.3cm ，將篩板放入固相萃取柱中，稱取 70mg 經氧化處理的MWCNTs粉末于固相萃取柱中，使其均勻填充于固相萃取柱內，并在上方放置柱篩板壓實。

1.2.2 樣品前處理

（1）樣品制備。抽取水果和蔬菜樣品，選取其可食用部分，采用四分法均勻分割后，將其切碎并置于食品加工機中進行充分打碎處理。把打碎的樣品分裝至樣品瓶中，并在 -20～-16°C 條件下儲存，待用。

（2）樣品提取。根據《蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農藥多殘留的測定》（NY/T761—2008）[1]的方法，稱取樣品25.0g 置于錐形瓶中，加入 50.0mL 乙腈，在轉速為12 000r?min^-1 的勻槳機上勻漿 2min 。隨后，將均質的溶液用濾紙過濾，并將濾液收集于 100mL 具塞量管中（內含 6g 氯化鈉），蓋緊塞子后用力振蕩1min ，靜置 30min ，直至水相和有機相完全分離。

（3）樣品凈化。取 10.00mL 上層乙腈提取液，放入 100mL 燒杯中，在 80°C 水浴鍋上加熱蒸發至近干，取出冷卻至室溫后加 5.0mL 混合液（乙腈-甲苯體積比為 3：1 ），蓋上鋁箔，備用。萃取柱在使用前需依次用 5mL 乙腈-甲苯混合液 （3：1 ，體積比）、 5mL 純凈水活化。將上述備用液轉移至已活化的MWCNTs固相萃取小柱上，真空抽至近干，再用 15mL 乙腈－甲苯混合液 （3：1 ，體積比）多次洗脫，收集濾液，并水浴蒸發至近干，用 5mL 丙酮定容，并經 0.22μm 濾膜過濾后進行測定。

1.2.3 標準溶液配制

用丙酮將濃度為 100mg?L^-1 的氧樂果、甲基對硫磷、毒死蜱、水胺硫磷和三唑磷5種農藥標準溶液配制成 1mg?L^-1 的混合標準溶液，用丙酮將混合標準溶液逐級稀釋成質量濃度分別為0.01、0.05、0.10mg^-L-1 和 0.20mg^.L^-1 的系列標準工作溶液。

1.2.4 氣相色譜條件

色譜柱：Rxi- 17 R 柱；進樣口溫度： 220^qC ；檢測器溫度： 250^qC ；升溫程序：初始溫度 150°C ，保持 3min ，以 20^°C?min^-1 升至 250^qC ，保持 20min ：進樣量： 1μL ，不分流進樣；載氣（ N₂ ）流速：1.0mLmin^-1 H₂ 流速： 60mLmin^-1 ；無水空氣流速：（204號 80mL?min^-1 。

分析檢測

2結果與分析

2.1樣品前處理條件的優化

2.1.1 提取方式的選擇

本實驗考察超聲、振蕩和勻漿3種提取方法對5種農藥回收率的影響。如圖1所示，氧樂果、甲基對硫磷、毒死蜱、水胺硫磷和三唑磷在超聲提取時的回收率分別為 68.0% 、 72.2% 、 75.9% 、 70.2% 和74.1% ；勻漿提取的回收率分別為 75.1% 、 83.0% /92.3% 、 77.9% 和 95.0% ；振蕩提取的回收率分別為65.0% 、 71.1% 、 75.0% 、 71.1% 和 73.2% 。3種提取方式的回收率均滿足農藥殘留檢測的要求，但在相同提取時間內，勻漿提取方式的提取率最高，因此最終選定勻漿提取作為實驗提取方法。

2.1.2 洗脫劑的選擇

參考李楊梅等[的實驗方法，考察丙酮：正己烷（ ${ ＼mathrm { ～ ～ ＼mathscr ～ { ～ 1 ～ } ～ } } ： { ＼mathrm { ～ ～ 1 ～ } }$ ，體積比）、丙酮：正己烷（ 3：1 ，體積比）、乙睛：甲苯（ （3：1 ，體積比）3種洗脫劑對5種農藥回收率的影響。如圖2所示，當洗脫劑為丙酮：正己烷（ 1：1 ，體積比）時，氧樂果、甲基對硫磷、毒死蜱的、水胺硫磷和三唑磷的回收率分別為 85.0% 、 92.4% 、 95.3% 、 90.7% 和 93.1% ；當丙酮：正己烷（ 3：1 ，體積比）作為洗脫劑時，上述5種農藥的回收率分別為 87.1% 、 90.1% 、 89.6% 、 91.2% 和 80.1% ；當乙腈：甲苯（ 3：1 ，體積比）作為洗脫劑時，5種農藥的回收率分別為 89.7% 、 94.8% /94.2% 、 95.6% 和 96.2% 。結果表明，3種洗脫劑均可有效降低雜質對5種農藥檢測結果的干擾。其中，當洗脫液中含有甲苯時，可以減少MWCNTs對目標農藥的吸附作用，從而使回收率相對較高。因此，本實驗選擇乙腈：甲苯（ 3：1 ，體積比）作為洗脫劑。

2.1.3 洗脫液體積的選擇

考察不同洗脫液體積（10、15、 20mL 和 25mL ）對5種農藥回收率的影響。由圖3可知，當洗脫液體積 15mL 時，氧樂果、甲基對硫磷、毒死蜱、水胺硫磷和三唑磷的回收率分別為 80.5% 、 92.4% /95.4% 、 93.9% 和 92.4% ，符合農藥殘留檢測要求。繼續增加洗脫液體積，5種農藥的回收率變化不大。因此，經綜合考慮，選擇洗脫液的最佳使用體積為15mL ○

2.2 MWCNTs填料量的確定

考察不同MWCNTs填料量（50、70、 90mg 和120mg ）對5種農藥回收率的影響。如圖4所示，三唑磷的回收率隨MWCNTs填充量的增加而降低，當MWCNTs填料量為 120mg 時，三唑磷的回收率僅為 58.4% ，低于 70% 農藥檢測回收率的最低標準。

不同MWCNTs填充量對氧樂果、甲基對硫磷、毒死蜱和水胺硫磷這4種農藥的回收率影響不大，均在 71.8%～ 90.2% ，符合農藥殘留的分析要求。當MWCNTs填料量為 70mg 時，氧樂果、甲基對硫磷、毒死蜱、水胺硫磷和三唑磷的回收率較為穩定且相對較高，綜合考慮成本節約等多種因素，本實驗選擇 70mgMWCNTs 為固相萃取柱的最佳填料量。

2.3方法線性關系和檢出限

取1.2.3中的混合標準工作溶液進行測定，以濃度為橫坐標，以峰面積為縱坐標繪制標準曲線，并根據3倍信噪比（ S/N） 計算檢出限。如表1所示，5種農藥在 0.01～0.20mg^-1-1 線性相關性良好，相關系數 ?0.999 0 ，符合農藥殘留檢測要求。檢出限在 2.25×10^-3～1.76×10^-2mg?kg^-1 ○

2.4 回收率和精密度

選用空白基質樣品，在低（ 0.05mg?kg^-1 ）、中（ 0.10mg^?kg^-1 ）、高（ 0.16mg^.kg^-1 ）3個水平濃度下進行加標，每個水平重復測定3次。由表2可知，5種農藥的平均回收率在 79.3%～ 99.5% ，相對標準偏差（RelativeStandardDeviation，RSD）在0.4%～3.9% ，符合相關農藥殘留分析要求。

2.5 實際樣品測定

采用本研究方法檢測普通白菜、花椰菜、芹菜、結球甘藍、蘋果和梨6種樣品的5種農藥殘留。結果顯示，芹菜中檢測出毒死蜱，測定值為0.017mg^.kg^-1 （未超標），其他樣品均未檢出5種農藥殘留，表明該方法可用于果蔬中5種有機磷農藥的測定。

3結論

本研究成功構建了一種基于MWCNTs改進的QuEChERS-氣相色譜檢測方法，可用于果蔬中氧樂果、甲基對硫磷、毒死蜱、水胺硫磷和三唑磷5種農藥殘留的快速、準確檢測。該方法在傳統QuEChERS方法的基礎上，結合MWCNTs固相萃取柱對前處理方法進行了系統優化與改進。結果表明，MWCNTs對蔬菜水果中的色素及其他雜質具有較好的去除能力，凈化效果良好。5種農藥在 0.01～ 0.20mg^.L^-1 線性相關性良好，相關系數 ?0.999 0 ，檢出限在 2.25×10^-3～1.76×10^-2mg?kg^-1 ，加標回收率為 79.3%～ 99.5% ；相對標準偏差為 0.4%～3.9% 實際樣品檢測結果顯示，除芹菜中檢測出毒死蜱（未超標），其余樣品均為未檢出，表明該前處理方法可以應用于農產品5種農藥殘留的檢測。該方法具有操作簡便、準確度高、精密度好的顯著優勢，能夠快速、準確地完成目標農藥的定性鑒定與定量分析，可廣泛應用于實際果蔬樣品中農藥殘留檢測工作，為保障食品安全提供了強有力的技術支撐。

參考文獻

[1]朱炳祺，金紹強，田春霞，等.多壁碳納米管分散固相萃取結合在線GPC/GC-MS/MS技術同時檢測茶葉中40種有機磷農藥[J].分析測試學報，2018，37（4）：404-410

[2]劉蘭俠，張燕，陳翔，等.CGC-FPD測定生活飲用水中痕量有機磷農藥的研究[J]中國衛生檢驗雜志，2014，24（5）：644-646.

[3]陳燁，許秀艷，呂怡兵，等.固相萃取-雙柱氣相色譜法測定水中多種有機磷農藥殘留[J].中國測試，2011，37（5）：53-55.

[4]華勃，陳小輝，蟻煥鈿.固相微萃取-氣相色譜法測定生活飲用水中的有機磷農藥[J]環境科技，2010，23（增刊 2）：62-63.

[5]杜遠芳，趙天宇，平華，等.QuEChERS-超高效液 相色譜-串聯質譜法同時測定蔬菜廢棄物中70種農藥殘留 [J].食品安全質量檢測報，2025，16（3）：154-161.

[6]成斌，成文萍，齊尚忠，等.碳納米管在色譜分析前處理技術中的應用進展[J食品工業科技，2012，33（18）：397-400.

[7]楊敏，海萊安佳，劉芳，等.多壁碳納米管固相萃取-氣相色譜法測定水樣中毒死蜱、丙溴磷、三唑磷[J].云南大學學報（自然科學版），2016，38（3）：464-470.

[8]彭曉俊，龐晉山，鄧愛華，等.改性多壁碳納米管固相萃取-高效液相色譜法測定農產品中痕量殘留的4種有機氯農藥[J].色譜，2012，30（9）：966-970.

[9]曹慧，陳小珍，朱巖，等.多壁碳納米管固相萃取技術同時測定蜂蜜中多類獸藥殘留[J]高等學校化學學報，2013，34（12）：2710-2715.

[10]中華人民共和國農業部.蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農藥多殘留的測定：NY/T761—2008[S].北京：中國標準出版社，2008

[11]李楊梅，楊敏，譚偉，等.多壁碳納米管固相萃取- 氣相色譜法檢測蔬菜中毒死蜱、丙溴磷和三唑磷農藥殘留 [J].食品工業科技，2014，35（19）：316-320.