QuEChERS-氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)測定番茄中46種農(nóng)藥殘留

薛新花，李婷婷，劉 盼，周 麗, ，任興權(quán)，王 蓉

（1.酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅酒泉 735000；2.酒泉市食品檢驗(yàn)檢測中心，甘肅酒泉 735000）

番茄（SolanumlycopersicumL.）屬茄科茄屬，富含番茄紅素、維生素、酚類物質(zhì)、有機(jī)酸等多種營養(yǎng)成分，由于其獨(dú)特的口感和豐富的營養(yǎng)，深受廣大消費(fèi)者的喜愛[1]。同時(shí)番茄屬于蔬果兼用型蔬菜，是酒泉戈壁日光溫室中主要栽培種植的蔬菜種類[2]。由于日光溫室是封閉的，其高溫、高濕、無雨的種植環(huán)境，在滿足蔬菜生產(chǎn)周期的同時(shí)也為害蟲提供了適宜的生態(tài)環(huán)境，為了保證蔬菜質(zhì)量，農(nóng)藥被使用到蔬菜生產(chǎn)過程中。但在施用農(nóng)藥用來防治病蟲害的過程中，生產(chǎn)者常常盲目或過量使用農(nóng)藥，造成番茄時(shí)有農(nóng)藥殘留超標(biāo)問題出現(xiàn)，從而影響番茄質(zhì)量安全[3]。因此，建立番茄中快速、高效、準(zhǔn)確的農(nóng)藥多殘留的檢測方法對控制番茄農(nóng)藥殘留，促進(jìn)戈壁設(shè)施產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。

農(nóng)藥殘留檢測過程中，從樣品中提取目標(biāo)物是關(guān)鍵過程，目前最常見的前處理方法有加速溶劑萃取法[4]、固相萃取法[5-6]、分散液相萃取法[7]等，這些方法都需要特定的設(shè)備，不能最大化使用到檢測過程中。而QuEChERS法是近年來備受歡迎的樣品前處理方法，具有快速（quick）、簡單（easy）、廉價(jià)（cheap）、高效（effective）、可靠（rugged）、安全（safe）等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于蔬菜[8]、水果[9-10]、谷物[11]等基質(zhì)樣品中多殘留農(nóng)藥的快速前處理技術(shù)。對于番茄中農(nóng)藥殘留的檢測方法主要有氣相色譜法[12]、液相色譜法[13]、氣相色譜質(zhì)譜法[14-15]、液相色譜質(zhì)譜法[16]，對于大多數(shù)檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)，在合規(guī)運(yùn)營的前提下，多采用快速簡便的前處理方法和高靈敏度、高準(zhǔn)確度、高通量的檢測技術(shù)。趙麗敏等[17]利用優(yōu)化的QuEChERS法結(jié)合氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法分析了番茄和油菜中的50種農(nóng)藥殘留。Yang等[18]等用改進(jìn)的QuEChERS方法結(jié)合氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定蔬菜中118種農(nóng)藥殘留量。

本研究采用QuEChERS方法處理樣品，根據(jù)46種農(nóng)藥的回收率高低對提取溶劑和凈化條件進(jìn)行選擇和優(yōu)化，同時(shí)采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀分析樣品，建立了同時(shí)測定番茄中46種農(nóng)藥殘留的QuEChERS-GC-MS快速分析方法?？疾炝怂⒎椒ǖ撵`敏度、精密度以及基質(zhì)適用性等。該方法高效、快速、靈敏、準(zhǔn)確，能滿足番茄中農(nóng)藥殘留的檢測要求，可為番茄的質(zhì)量控制提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

番茄樣品 按照NY/T 789-2014《農(nóng)藥殘留分析樣本的采樣方法》[19]，采自酒泉市戈壁農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園，采集當(dāng)天運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，并將樣品破碎、打成漿后置于-18 ℃冰箱中備用；甲胺磷、敵敵畏、乙酰甲胺磷、氧樂果、滅線磷、甲拌磷、甲拌磷砜、甲拌磷亞砜、樂果、唑螨酯、五氯硝基苯、嘧霉胺、二嗪磷、氯唑磷、氟蟲脲、抗蚜威、甲基對硫磷、莠滅凈、氟甲腈、氟蟲腈、氟蟲腈砜、氟蟲腈亞砜、殺螟硫磷、毒死蜱、噻蟲嗪、嘧菌環(huán)胺、戊菌唑、腐霉利、粉唑醇、己唑醇、抑霉唑、咯菌腈、腈菌唑、三唑磷、氟環(huán)唑、肟菌酯、亞胺硫磷、聯(lián)苯肼酯、乙螨唑、伏殺硫磷、氯苯嘧啶醇、噠螨靈、腈苯唑、啶酰菌胺、氟氰戊菊酯、嘧菌酯標(biāo)準(zhǔn)品 濃度均為100 μg/mL（46），農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所；乙腈、甲醇、正己烷 色譜純，德國Merck公司；丙酮 色譜純，南京化學(xué)試劑股份有限公司；氯化鈉、無水硫酸鎂 分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；檸檬酸鈉、檸檬酸氫二鈉 分析純，天津光復(fù)化學(xué)試劑公司；乙二胺-N-丙基硅烷（PSA）40～60 μm Biosun公司；石墨化碳黑（GCB）40～60 μm 日照科譜諾新材料有限公司；C1840～60 μm Agilent公司。

TRACE1310+TSQ8000Evo三重串聯(lián)四極桿氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜連用儀 賽默飛世爾科技（中國）有限公司；PL602E/02型便攜式天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；Vortex-Genie2渦旋混合器美國Scientific Industries公司；Quintix2102-1CN高速冷凍離心機(jī) 長沙英泰儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理 參考GB 23200.113-2018的標(biāo)準(zhǔn)方法[20]，將制備好的樣品在室溫下解凍，準(zhǔn)確稱取10 g番茄樣品于50 mL離心管中，用移液管精密加入10.0 mL乙腈，2000 r·min-1下渦旋振蕩10 min，再加入2 g氯化鈉、4 g硫酸鎂、1 g檸檬酸鈉和0.5 g檸檬酸氫二鈉后劇烈振蕩2 min，再以8000 r/min的轉(zhuǎn)速離心5 min。準(zhǔn)確吸取上清液3 mL加入到凈化管中，2000 r·min-1下渦旋振蕩萃取3 min，再以8000 r·min-1離心5 min，精密移取上清液1 mL，用氮?dú)饩徛抵两珊笥靡宜嵋阴?fù)溶，經(jīng)0.22 μm有機(jī)濾膜過濾后用于GC-MS/MS測定。同法處理空白試樣，制得空白基質(zhì)溶液。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)系列配制 分別吸取各農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/mL）0.10 mL于10 mL容量瓶中，用乙酸乙酯定容至刻度，得到1 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液，于-18 ℃冰箱中密封、避光保存。準(zhǔn)確吸取混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液，用乙酸乙酯配制成濃度分別為0.005、0.010、0.050、0.100、0.500 μg/mL的農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)系列。吸取6份按照1.2.1制備的空白基質(zhì)溶液1 mL，用氮?dú)饩従彺蹈?，再向其中分別加入1 mL農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液復(fù)溶，配制成基質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)系列。以46種農(nóng)藥的基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)系列的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，各農(nóng)藥的定量離子對的峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3 色譜條件 色譜柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；程序升溫：40 ℃保持1 min，以40 ℃/min升溫至120 ℃，以5 ℃/min升溫至240 ℃，再以12 ℃/min升溫至300 ℃，保持10 min；載氣：高純氦氣（純度為99.999%）；流速1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度300 ℃；不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1 μL；碰撞氣：高純氬氣（純度為99.999%）。

1.2.4 質(zhì)譜條件 電離方式：電子轟擊離子源，70 eV；離子源溫度：280 ℃；傳輸線溫度：280 ℃；掃描方式：多反應(yīng)監(jiān)測（SRM）；溶劑延遲5.0 min。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用TraceFinder軟件處理數(shù)據(jù)，用TraceFinder和Microsoft Excel 2010軟件分析數(shù)據(jù)并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 儀器條件優(yōu)化

采用全掃描模式對各農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)品分別進(jìn)行掃描，確定46種農(nóng)藥的保留時(shí)間，并在質(zhì)譜圖中選擇豐度高且質(zhì)荷比大的特征離子為母離子，母離子通過適宜碰撞能量的碰撞池產(chǎn)生子離子，從中選取1～2個(gè)靈敏度高、強(qiáng)度大的子離子，與母離子組成定量離子對和定性離子對。表1為46種農(nóng)藥組分優(yōu)化的保留時(shí)間、定量離子對、定性離子對和碰撞能量。圖1為46種農(nóng)藥的總離子流圖。

表1 46種農(nóng)藥的保留時(shí)間和質(zhì)譜條件Table 1 Retention time and mass spectrometric parameters of 46 kinds of pesticides

圖1 番茄基質(zhì)中46種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的總離子流圖Fig.1 TIC of 46 pesticide mixed standard solutionsin tomato matrix

2.2 前處理?xiàng)l件優(yōu)化

2.2.1 提取溶劑的選擇 根據(jù)所檢測的農(nóng)藥極性、檢測樣品的性質(zhì)，選擇所需要的提取溶劑。本文參照李莎等[21]的研究結(jié)果，選擇正己烷、丙酮、乙酸乙酯、乙腈作為提取溶劑，以加入1 mg/kg農(nóng)藥混標(biāo)的番茄樣品為研究對象，考察不同溶劑對番茄中農(nóng)藥殘留的提取效果，結(jié)果如圖2所示。46種農(nóng)藥在正己烷、丙酮、乙酸乙酯、乙腈中的平均回收率分別為82.97%、85.39%、70.58%和97.33%。乙酸乙酯作為提取溶劑，部分農(nóng)藥回收率較低；正己烷由于其自身極性較弱，對于部分有機(jī)磷等極性較大的農(nóng)藥提取率較低；丙酮雖然極性較大，但是作為提取劑，容易將樣品中色素等雜質(zhì)溶解出來，加大后續(xù)凈化難度，同時(shí)丙酮作為易制毒試劑，其揮發(fā)性和毒性較大，不利于環(huán)境保護(hù)和操作人員身體健康；乙腈作為提取溶劑，對農(nóng)藥溶解度大且通用性強(qiáng)，其回收率高，提取效果最好，同時(shí)乙腈對樣品中的色素和油脂等非極性組分的提取率低，樣品基質(zhì)干擾小[22]，所以本文選擇乙腈作為提取溶劑。

圖2 不同提取溶劑對46種農(nóng)藥提取效果的影響Fig.2 Effects of different extraction solvents on the extraction efficiency of 46 kinds of pesticide compounds

續(xù)表1

2.2.2 凈化劑的選擇 PSA、GCB、C18、無水MgSO4是QuEChERS方法主要使用的凈化試劑[23]，其中PSA、GCB和C18主要用于除去樣品中的有機(jī)酸、色素、糖類等大分子干擾物質(zhì)，但是GCB表面具有特殊的六元環(huán)，會(huì)吸附結(jié)構(gòu)對稱的極性組分農(nóng)藥[24]，無水MgSO4主要用于除去樣品中的水分，但是無水MgSO4吸水后會(huì)大量放熱，使樣品溫度升高，從而使熱不穩(wěn)定的農(nóng)藥分解，導(dǎo)致其回收率會(huì)降低。因此，本文參照楊志敏等[25]的研究結(jié)果，設(shè)計(jì)3種不同填料和配比的QuEChERS凈化管（A：PSA 150 mg、GCB 15 mg、MgSO4885 mg，B：PSA 150 mg、GCB 45 mg、MgSO4855 mg，C：PSA 150 mg、C18150 mg、MgSO4900 mg），以45種農(nóng)藥的回收率考察凈化管的凈化效率，結(jié)果見圖3。方案B中45種農(nóng)藥的回收率范圍在29.4%～85.4%之間，且回收率在80%以上的只有氟甲腈、乙酰甲胺磷、氧樂果、甲拌磷砜、甲胺磷，其他農(nóng)藥化合物的回收率均較低，無法滿足試驗(yàn)要求。方案A和C的回收率均在60%～100%之間，但是方案A的平均回收率只有73.7%，而方案C的平均回收率達(dá)到了83.2%，能夠滿足試驗(yàn)要求，因此，本試驗(yàn)以方案C的填料和配比進(jìn)行樣品凈化。

圖3 不同凈化方案對46種農(nóng)藥凈化效果的影響Fig.3 Effects of different purification conditions on the extraction efficiency of 46 kinds of pesticide compounds

2.3 基質(zhì)效應(yīng)

本文使用按照1.2.1制備的番茄空白基質(zhì)溶液和乙酸乙酯溶液分別配制成濃度為0.005、0.05、0.5 μg/mL的基質(zhì)標(biāo)液和溶劑標(biāo)液，用ME來表示基質(zhì)效應(yīng)，計(jì)算公式為ME=A/B，其中A為基質(zhì)標(biāo)液的響應(yīng)值、B為溶劑標(biāo)液的響應(yīng)值。當(dāng)ME＜1時(shí)，表示基質(zhì)對分析物的響應(yīng)有減小的影響；當(dāng)ME=1時(shí)，表示不存在基質(zhì)效應(yīng)，可以用溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線對樣品進(jìn)行定量；當(dāng)ME＞1時(shí)，基質(zhì)對分析物的響應(yīng)有增大的影響[26-27]。46種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)見表2。其中敵敵畏、噻蟲嗪、腈苯唑基質(zhì)效應(yīng)為0.74、0.87、0.95，均小于1，說明基質(zhì)的加入會(huì)使這三種農(nóng)藥的響應(yīng)值減小，其他43種農(nóng)藥均表現(xiàn)為基質(zhì)效應(yīng)增強(qiáng)，為了補(bǔ)償基質(zhì)效應(yīng)，本文采用機(jī)制匹配校準(zhǔn)法來消除基質(zhì)的干擾[28]。

表2 番茄中46種農(nóng)藥的線性方程、決定系數(shù)、基質(zhì)效應(yīng)、檢出限、定量限、回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 2 Linear equations, determination coefficients, matrixeffects (ME), limit of detection (LOD), limit of quatification (LOQ),recoveries and standard deviations of 46 pesticide residues in tomato

2.4 線性方程、決定系數(shù)、檢出限

采用優(yōu)化后的提取和凈化方法，對空白番茄樣品進(jìn)行提取，利用空白番茄樣品的提取液配制基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)系列，得到46種農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)曲線，如表2所示。46種農(nóng)藥在0.005～0.500 μg/mL的濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，R2值均大于0.999。以儀器3倍的信噪比表示方法的檢出限，46種農(nóng)藥的方法檢出限在0.07～2.63 μg/kg，以儀器10倍的信噪比表示方法的定量限，46種農(nóng)藥的方法定量限為0.21～8.39 μg/kg，均低于GB 23200.113-2018標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.01 mg/kg[20]，能夠滿足國家標(biāo)準(zhǔn)對農(nóng)藥殘留檢測的定量限要求。

2.5 方法的回收率和精密度

在番茄樣品中分別加入0.0025、0.025、0.25 mg/kg三個(gè)水平濃度的46種農(nóng)藥標(biāo)液，渦旋混勻2 min，靜置2 h，按照1.2.1的步驟對樣品進(jìn)行提取和凈化，每個(gè)添加濃度做5次平行試驗(yàn)，得到各農(nóng)藥組分三個(gè)添加水平的回收率和精密度，結(jié)果見表2。46種農(nóng)藥殘留的加標(biāo)回收率在70.40%～115.08%范圍內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.22%～4.89%范圍內(nèi)。番茄樣品檢測結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度均能達(dá)到GB/T 27404-2008標(biāo)準(zhǔn)中農(nóng)藥殘留檢測的要求[29]。

2.6 實(shí)際樣品測定

利用優(yōu)化好的QuEChERS前處理方法和GCMS/MS條件，對50批酒泉市戈壁設(shè)施產(chǎn)番茄樣品中的農(nóng)藥殘留量進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)9批樣品中檢出農(nóng)藥殘留。其中9批樣品中均檢出毒死蜱，含量分別為0.0144、0.0127、0.0075、0.0125、0.0117、0.0088、0.0057、0.0051、0.0043 mg/kg，其中3批樣品同時(shí)檢出嘧菌酯，含量分別為0.0365、0.0278、0.0112 mg/kg，但是檢出的殘留農(nóng)藥均未超出GB 2763-2021[30]標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限量值（毒死蜱為0.02 mg/kg、嘧菌酯為3 mg/kg）。

3 結(jié)論

本文采用乙腈提取，PSA、C18、無水MgSO4凈化，HP-5MS色譜柱分離，采用多反映監(jiān)測（MRM）模式檢測，機(jī)制匹配外標(biāo)法定量，建立了同時(shí)測定番茄中46種農(nóng)藥殘留的分析檢測方法。結(jié)果表明，46種農(nóng)藥組分在0.005～0.500 μg/mL的濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，決定系數(shù)均大于0.999，方法檢出限和定量限分別在0.07～2.63 μg/kg和0.21～8.39 μg/kg之間，添加低、中、高三個(gè)濃度水平的平均回收率在70.40%～115.08%范圍內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.22%～4.89%。本文的方法快速、簡單、環(huán)保、靈敏度高，能夠滿足番茄中多農(nóng)藥殘留的檢測，可為戈壁設(shè)施產(chǎn)番茄的質(zhì)量監(jiān)測提供一種快速高效的分析手段。