GC-MS-MS法同时测定烟草中113种有机磷、有机氯及拟除虫菊酯类农药残留

楼小华，高川川，朱文静，张晓瑜，史训瑶

（贵州省烟草质量监督检测站，贵阳 550025）

全球施用在作物上的农药超过 1000种，由于滥用农药及病虫抗药性增强，残留问题日益凸显。2006年日本推出了肯定列表制度，针对800种农药设置了残留限量，使农药残留分析成为当前研究的热点。国内外针对农药残留检测方法作了大量研究，从单一农药品种的残留分析发展到数十种乃至数百种农药残留的同时分析[1-15]。多残留分析是农药残留检测技术的发展趋势。我国烟草中农药残留检测技术研究起步较晚，2010年前颁布了7个国家标准及9个行业标准中涉及有机氯、有机磷、有机氮等30余种杀虫剂、杀菌剂及除草剂的残留分析，难以覆盖种类繁多的农药残留物。2011年颁布的159种农残检测的5个系列标准[16-17]，以气相色谱、液相色谱、气-质联用、液-质联用等技术检测，弥补了上述标准的不足。2003年 Steven提出的分散固相萃取方法[18-21]（即QuEChERS法），是一种快速、简便、价格低廉、适用面（包括农药种类和基质种类）广的样品前处理方法，其低成本高效的样品处理技术，可用于绝大多数食品基质的宽泛的农药残留类别，已被多个国际农药残留分析机构广泛采纳，其试剂包亦已商品化，我国也逐渐采用该法进行高效前处理。烟草中以气相-串联质谱联用仪（GC-MS-MS）对超过100种农药残留的分析方法未见报道。本研究试图建立以QuEChERS一次性前处理、GC-MS-MS一针进样分析100余种有机磷、有机氯及拟除虫菊酯类农药残留物的方法，有利于提高检测效率。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

仪器：ThermoFisher Trace GC Ultra-TSQ Quantum XLS 气谱-三重四极杆串联质谱联用仪（GC-MS-MS），Labnet VX200漩涡振荡器，Centurion K-241高速离心机（5000 rpm）。

试剂：乙腈、甲苯、正己烷、丙酮均为色谱纯；水为超纯水；67种有机磷、31种有机氯、15种拟除虫菊酯农药标准品（购自国外和国内标准物质供应商），分别用正己烷、丙酮溶解配制成单独的浓度为50 μg/mL质量浓度的标准溶液，再以甲苯稀释配制成0.1～2.5 μg/mL的混合标准溶液；内标物灭蚁灵溶于乙腈，浓度0.2 μg/mL，储存于4 ℃冰箱备用。

1.2 样品处理

1.2.1 烟叶样品制备 烟叶样品在 50 ℃下烘干、粉碎，避光低温保存。

1.2.2 样品提取 准确称取2 g烟末于50 mL离心试管中，加10 mL水浸润，加10 mL乙腈漩涡震荡1 min，加入提取试剂包（4 g无水硫酸镁+1 g氯化钠+1 g柠檬酸钠+0.5 g柠檬酸氢二钠）和5 mL甲苯后漩涡震荡2 min，高速离心10 min，取上清液5 mL于10 mL含有净化试剂包（500 mg无水硫酸镁+150 mg N-丙基乙二胺键合固相吸附剂）的离心试管中，漩涡震荡2 min后取上清液于2 mL色谱瓶中，待GC-MS-MS测定。

1.3 GC-MS-MS条件

1.3.1 气相色谱条件 进样模式为带 surge功能的不分流进样；Surge压力250 kPa（1 min）；进样温度250 ℃；

毛细管柱为DB-17 [（50%苯基）-甲基聚硅氧烷，30 m×0.25mm i.d.×0.25 µm d.f.]；程序升温70 ℃保持1 min，20 ℃/min升至130 ℃，4 ℃/min升至270 ℃，保持15 min；流速He1.2 mL/min；传输线温度270 ℃。

1.3.2 串联质谱条件 离子源温度250 ℃；发射电流50 μA；离子化模式EI；离子源封闭式EI源；分析模式为 timed-SRM（定时选择性反应监测）；扫描宽度0.002 m/z；扫描周期0.4 s；峰宽Q1 0.7Da、Q3 0.7Da；碰撞气压力1.5mTorr（Ar）；色谱过滤峰宽10 s。

1.3.3 液体自动进样器条件 进样体积：1 μL；进样模式：热针进样；进样前后驻留模式：3 s和2 s。

2 结果与讨论

2.1 前处理方法的确定

我们发现，YC/T405.2—2011及 YC/T405.3—2011两个标准中的74种农药均适用于GC-MS-MS分析，前处理和净化方法虽有不同，但经优化可予以合并。本法采用乙腈＋提取试剂包漩涡振荡提取、甲苯+净化试剂包净化、离心、滤膜过滤后直接进样方式，省却了 YC/T405.2—2011中正己烷-乙酸乙酯提取及固相萃取小柱净化步骤（该步骤主要为了避免杂质对电子俘获检测器的干扰），得益于三重四极杆串联质谱高通量的离子扫描功能和有效消除离子串扰的优点。

实际检测验证表明，应用该法1 d可处理20～40个烟草样品，溶剂耗费大大降低，同时也减少了实验室废弃物的环境污染。

2.2 色谱柱的选择

在一根毛细管柱上实现上百种农药组分色谱峰的完全分离是困难的。用于多农残检测的毛细管色谱柱一般采用中等或极性的固定液、柱长30～60 m、内径0.2～0.25mm[12,22]。在优选本法时，曾采用 DB-1701、PEG-20M、HP-5MS的 30 m 柱和HP-5MS、DB-17的15 m柱。分离结果，上述30 m柱由于极性较强或偏中性，往往会出现组分峰疏密不均现象，保留时间过长；而采用15 m柱虽然能在30 min之内全部出峰，但重叠峰过多，不利于定性定量。最后选定DB-17 [（50%苯基）-甲基聚硅氧烷，30 m×0.25mm i.d.×0.25 µm d.f.]作为分离柱，能达到出峰均衡、分析时间较短的目的（表1、图1）。

表1 不同极性及长度毛细管柱的分离效果Table 1 Separation effect of different polarity and length of capillary columns

图1 113种农药SRM扫描总离子流图（加入烟草基质）Fig.1 SRM TIC of 113 Pesticides (tobacco matrix added)

2.3 农药组分SRM质谱参数的优化

本研究在使用30mDB-17毛细管柱对100余种组分进行分离时，往往会在同一个保留时间有2个组分重叠。普通的单四极杆GC-MS虽有选择性离子监测功能，但对相同类型农药组分仍要求有较高的分离度。而三重四极杆串联质谱则因具有高通量离子传输性能和碰撞室零串扰技术特点，对重叠组分选择其特征子离子进行定性，有效解决了干扰问题。图1中，在21.39 min处有2个重叠峰，SRM离子对可完全区分，不影响定性定量。

在优化 SRM 参数时，先通过质谱全扫描方式确定每一种农药组分的保留时间，再通过不断更换碰撞能量选择合适的母离子→子离子，其选择性和灵敏度得到了极大地提升。同时，将每一种组分至少2个离子对及碰撞能量在Excel表中进行编辑，或查阅文献得到的优化参数通过EZmethod功能直接导入到仪器方法中，得到多组分农药 SRM监测参数表（表2）。每种农药的验证是通过两个 SRM离子对，其不同浓度下的离子比例非常稳定。每种化合物的两个 SRM 离子对的比值用来进行定性确证，其响应值用于定量分析。

2.4 某些稳定性差的农药分析问题

针对甲胺磷、乙酰甲胺磷、敌百虫、久效磷、氧乐果稳定性较差，极性大，基质效应较强，普通气相色谱难以准确定量的问题[22]，本研究通过更换衬管、截除毛细管入口段、选择特征离子对方式，有效解决了上述问题。使用新的不分流衬管时，不填充石英棉，先进几针高浓度的标样予以饱和，进样50～100针后更换衬管，脏衬管经超声波清洗、硅烷化可重复使用。图2为烟草基质中上述5种农药SRM扫描色谱图。

表2 124种农残组分SRM质谱参数及检测限、回收率Table 2 SRM Mass parameters, LOD and recoveries of 124 pesticide components

序号 中文名 通用名 母离子/(m·z-1)子离子/(m·z-1)碰撞能/eV保留时间/min检测限/(mg·L-1) 决定系数 回收率/%变异系数/%61 倍硫磷 Fenthion 278 109 18 24.61 0.004 0.984 4 75.6 11.2 62 甲基异柳磷 Isofenphos-methyl 199 121 15 24.63 0.004 0.994 8 96.5 1.3 63 异柳磷 Isofenphos 213 121 17 24.93 0.004 0.965 4 78.9 2.6 64 水胺硫磷 Isocarbophos 289 136 10 25.20 0.004 0.996 1 95.0 5.0 65 α-硫丹 α-Endosulfate 195 159 15 25.57 0.000 5 0.999 6 85.4 7.7 66 o,p'-DDE o,p'-DDE 318 246 20 25.64 0.005 0.998 9 94.2 6.8 67 毒虫畏 Chlorfenvinphos 267 159 15 25.82 0.004 0.982 1 113.6 10.5 68 α-氯丹 α-Chlordane 375 268 15 25.83 0.000 5 0.998 4 95.8 5.1 69 喹硫磷 Quinalphos 298 156 10 26.22 0.008 0.984 7 105.6 5.9 70 β-氯丹 β-Chlordane 373 266 15 26.38 0.000 5 0.998 9 102.3 1.5 71 稻丰散 Phenthoate 246 121 10 26.71 0.008 0.986 3 121.6 12.5 72 狄氏剂 Dieldrin 277 207 20 27.06 0.000 5 0.999 4 87.1 11.1 73 p,p'-DDE DDE p,p 246 176 25 27.34 0.000 5 0.999 9 106.2 5.3 74 杀虫畏 Tetrachlorvinphos 329 109 22 27.54 0.004 0.984 6 79.9 10.0 75 丙溴磷 Profenofos 337 188 30 27.99 0.004 0.997 4 102.8 11.5 76 o,p'-DDD o,p'-DDD 235 165 15 28.12 0.005 0.998 6 102.0 3.8 77 苯线磷 Fenamiphos 154 139 10 28.21 0.008 0.988 7 76.6 6.0 78 杀扑磷 Methidathion 145 85 10 28.37 0.008 0.982 7 69.8 7.4 79 灭菌磷 Ditalimfos 299 243 10 28.69 0.004 0.978 2 65.1 14.6 80 氟氰菊酯-1 Flucythrinate-1 199 107 22 28.71 0.002 0.996 2 104.4 12.0 81 氟氰菊酯-2 Flucythrinate-2 199 157 10 28.71 0.002 0.994 5 112.4 14.5 82 异狄氏剂 Endrin 263 191 25 28.81 0.000 5 0.997 5 80.6 3.6 83 p,p'-DDT p,p'-DDT 235 165 15 29.40 0.008 0.992 2 89.5 4.6 84 蚜灭磷 Vamidothion 145 112 10 29.43 0.010 0.976 8 103.5 18.4 85 p,p'-DDD p,p'-DDD 235 165 15 29.79 0.000 5 0.997 8 102.2 7.9 86 β-硫丹 β-Endosulfate 195 159 15 29.93 0.000 5 0.996 6 100.4 8.5 87 稻瘟灵 Isoprothiolane 290 118 15 30.13 0.025 0.975 9 75.0 14.0 88 乙硫磷 Ethion 231 175 15 30.32 0.008 0.985 8 81.6 6.9 89 o,p'-DDT o,p'-DDT 235 165 15 31.05 0.000 5 0.996 5 88.9 5.5 90 硫丙磷 Sulprofos 322 156 15 31.20 0.008 0.984 1 111.5 8.7 91 三硫磷 Trithion 342 157 10 31.48 0.008 0.998 5 100.8 10.8 92 联苯菊酯 Bifenthrin 181 166 12 31.86 0.002 0.992 0 96.3 8.4 93 苄呋菊酯-1 Resmethrin-I 171 128 9 32.00 0.002 0.996 5 102.1 9.0 94 硫丹硫酸盐 Endosulfan sulfate 272 237 12 32.08 0.000 5 0.994 1 89.6 6.9 95 三唑磷 Triazophos 313 172 10 33.34 0.008 0.996 2 105.7 7.4 96 苄呋菊酯-2 Resmethrin-II 171 128 9 33.40 0.002 0.992 1 104.9 5.9 97 克瘟散 Edifenphos 173 109 15 33.53 0.010 0.975 9 69.4 11.5 98 甲氰菊酯 Fenpropathrin 181 152 15 33.59 0.008 0.996 0 114.2 16.5 99 胺菊酯 Tetramethrin 164 107 17 33.66 0.008 0.994 7 80.8 3.6 100 高效氯氟氰菊酯 Cyhalothrin-I 197 141 10 34.76 0.002 0.996 2 91.3 14.2 101 甲氧氯 Mehoxychlor 227 212 15 35.08 0.005 0.995 8 84.2 12.6 102 苯醚菊酯-1 Phenothrin-I 123 81 12 35.30 0.002 0.984 7 88.1 12.0 103 哒嗪硫磷 Pyridiphenthion 340 199 10 35.65 0.008 0.988 5 104.7 11.5 104 苯醚菊酯-2 Phenothrin-II 123 81 12 36.20 0.002 0.996 1 96.4 12.8 105 氟杀硫磷 Phosalone 182 111 15 36.65 0.008 0.984 7 104.5 1.0 106 亚胺硫磷 Phosemet 160 133 15 36.83 0.008 0.996 5 116.4 5.8 107 氯菊酯-1 Permethrin-I 183 168 15 37.90 0.002 0.984 1 110.2 9.9 108 氯菊酯-2 Permethrin-II 183 168 15 38.34 0.002 0.979 9 106.5 10.5 109 保棉磷 Azinphos-methyl 104 77 15 38.91 0.008 0.986 2 122.6 6.5 110 氟氯氰菊酯-1 Cyfluthrin-I 163 127 10 39.15 0.002 0.998 6 108.2 10.2 111 氟氯氰菊酯-2 Cyfluthrin-II 163 127 10 39.39 0.002 0.994 2 112.0 14.2 112 益棉磷 Azinphos-ethyl 104 77 15 39.60 0.008 0.982 5 80.2 13.6 113 氟氯氰菊酯-3 Cyfluthrin-III 163 127 10 39.61 0.002 0.984 9 102.6 12.0 114 蝇毒磷 Coumaphos 226 163 20 40.07 0.008 0.995 6 78.4 15.2 115 氯氰菊酯-1 Cypermethrin-I 181 152 20 40.37 0.004 0.998 3 114.1 8.6 116 氯氰菊酯-2 Cypermethrin-II 181 152 20 40.43 0.004 0.984 5 98.3 12.6 117 氯氰菊酯-3 Cypermethrin-III 181 152 20 40.71 0.004 0.995 8 102.6 14.0 118 氟胺氰菊酯-1 tau-Fluvalinate-I 250 200 20 41.80 0.004 0.985 6 86.2 5.7 119 氟胺氰菊酯-2 tau-Fluvalinate-II 250 200 20 42.04 0.004 0.994 2 79.8 3.2 120 氟胺氰菊酯-3 tau-Fluvalinate-III 250 200 20 42.49 0.004 0.993 1 87.9 9.7 121 氰戊菊酯-1 Fenvalerate-I 167 125 10 44.24 0.004 0.999 3 96.3 6.6 122 氰戊菊酯-2 Fenvalerate-II 167 125 10 45.19 0.004 0.984 5 102.5 8.7 123 四溴菊酯 Tetramethrin 164 107 17 48.86 0.002 0.998 5 81.6 15.2 124 溴氰菊酯 Deltamethrin 181 152 20 48.88 0.002 0.993 6 95.3 12.0

图2 甲胺磷、敌百虫、乙酰甲胺磷、氧乐果、久效磷SRM扫描色谱图（加烟草基质）Fig.2 SRM chromatogram of methamidophos, trichlorphon, acephate, omethoate and monocrotophos(tobacco matrix added)

2.5 检测限、回收率和精密度

农药残留分析中，检出限（LOD）一般要求低于测定目标农药 MRL值一个数量级（即 LOD≤0.1MRL），以信噪比的3倍予以确认。表2中给出了113种农残124个组分的LOD，在0.000 5～0.025 mg/L。在烟草基质中添加0.001～0.050 mg/kg浓度，124个组分SRM离子峰值信噪比均达到或大于10，亦即定量限LOQ在0.001～0.050 mg/kg，均高于国际烟草科学研究合作中心（CORESTA）农用化学品咨询委员会（ACAC）制定的农用化学品指导性残留限量标准MRLs10倍以上，符合检测要求。在空白烟末样品中添加上述112种农药的混合标样，添加浓度在0.1～0.5 mg/kg，重复进行6次实验，得出各农药的平均回收率及相对标准偏差。结果表明，除克瘟散、三氯杀螨醇、地虫硫磷、特丁硫磷、保棉磷等组分回收率偏低或略高外，其他组分均在在70%～120%，平均为93.13%；相对标准偏差＜20%。在0.01～2.5 mg/kg浓度范围内，线性表现良好。

2.6 实际样品测定结果

应用本法对某烤烟产区238个烟叶样品进行检测，同时以YC/T405.2—2011及YC/T405.3—2011的气-质联用仪和气相色谱仪（ECD）验证，检测结果吻合（表3）。以拟除虫菊酯类杀虫剂检出率相对较高，有1个样品超限，有机磷类农残检出率较低，无超限。图3为气相色谱（ECD）检出疑似氰戊菊酯残留，但因以保留时间定性无法确认，在GC-MS-MS的SRM扫描图上得到了进一步肯定。

表3 某烤烟产区238个烟叶样品农残检测结果Table 3 Pesticide residues of 238 tobacco leaf samples

3 结 论

本研究建立了 QuEChERS一次性前处理、GC-MS-MS一针进样分析烟草中100余种有机磷、有机氯及拟除虫菊酯类农药多残留的方法。该方法的LOQ为0.001～0.050 mg/kg，回收率65.1%～122.6%，相对偏差＜20%，与相关标准相比，节省试剂2/3，提高工效2～3倍，满足相关国际法规对农残分析的要求。

图3 某烟叶样品中检出的氰戊菊酯2个异构体（总量为0.14 mg/kg）Fig.3 2 Isomers of fenvalerate detected in tobacco leaves

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