改良QuEChERS-气相色谱-质谱法测定蔬菜中的有机磷

梅 婷吴荣顺魏 波

（1.深圳海吉星农产品检测科技中心有限公司，深圳518000；

2.深圳大学，深圳 518052）

农药残留超标不仅影响国民身体健康，而且是我国农产品出口的重要障碍。各国政府及组织均制定了各类农产品中的农药最大残留限量标准（MRLs）。为应对日益增多的检测项目和日益严格的限量要求，应用GC、GC-MS进行多组分同时检测，已成为研究和应用的热点[1,2]。而农药残留检测的样品处理过程比较复杂，试剂用量较大，检测周期长。Anastassiades等[3]在2003年首次报道了“QuEChERS方法”（Quick,Easy,Cheap,Effective,Rugged and Safe）。因其具有快速、简单、廉价、有效、可靠、安全的特点而得名，该技术采用

分散固相萃取净化法，在乙腈提取液中直接加入PSA吸附剂粉末进行净化，操作简单、快速、试剂用量小，目前已在农药检测方面得到了一定的应用[4-8]，但是由于该法对于一些复杂基质净化效果不理想，难以满足某些农药方法检出限的要求，因此此方法的运用受到了一定的限制。鉴于此，本文对样品的提取及净化方法进行了改进，提取步骤中加入了0.1%乙酸，净化步骤中筛选出最优的PSA净化剂，然后选择加入了C18以及石墨化炭黑净化剂，极大地改善了净化的效果，提高了方法的灵敏度，将改进后的方法结合GC-MS应用于蔬菜中农药残留的检测，取得了较满意的效果。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜蔬菜（白菜、菠菜、油麦菜），购于深圳海吉星农产品批发市场。

12 种农药标准品（毒死蜱、乙拌磷、三唑磷、敌敌畏、甲基对硫磷、久效磷、甲胺磷、乙硫磷、伏杀硫磷、乐果、马拉硫磷、丙溴磷）购于农业部环境保护科研监测所，质量浓度为100μg/mL，于-18℃储存。

冰醋酸、醋酸钠（分析纯）；无水硫酸镁（分析纯，用前在500℃马弗炉内烘干5h，200℃时取出装瓶，贮于干燥器中，冷却后备用）；氯化钠（分析纯，经120℃烘干处理8h）。以上试剂均为上海国药集团生产；

甲醇，购于天津塞弗科技有限公司；

丙酮（J.T.Baker），乙腈（J.T.Baker）均为色谱纯；

PSA，C18以及GCB均购于深圳逗点生物技术有限公司，其规格与型号如表1所示。

表1 不同规格及型号的净化剂技术参数Tab.1 Technical parameters of different sorbent

1.2 仪器与设备

气相色谱 -质谱仪 （GC-MS）：Agilent 7890A-5795C；

IKA-MS1振荡器（德国IKA）；

N-EVAPTM111氮吹仪（美国Organomation Associates）。

1.3 GC-MS仪器条件

色谱柱：HP-5MS色谱柱（30mm×0.32mm，0.25μm），熔融石英毛细管柱。

升温程序：初始温度90℃，保持2min，以10℃/min升至 150℃，保持 2min，再以 5℃/min升至210℃，保持 2min；最后以 10℃/min升至 250℃，保持5min。

载气 He（纯度 99.99%），流速 0.8mL/min，进样口温度230℃；进样量1.0μL；不分流进样。电子电离源；电子能量70eV；离子源温度230℃；质量扫描范围40～500m/z，选择离子（SIM）监测方式。

1.4 样品处理

取试样可食用部分，粉碎并混合均匀，准确称取10.00g，置于50mL离心管中，加入一定量的乙腈或0.1%冰醋酸-乙腈、无水硫酸镁和氯化钠，剧烈振荡2min，以5000r/min离心5min，准确吸取有机相，加入一定量的无水硫酸镁不同含量的净化剂，涡旋混合5min，5000r/min离心5min，吸取上层清液，40℃氮气吹干，2mL丙酮溶解残渣，取上层清液，过0.45μm滤膜，进样。

2 结果与讨论

2.1 提取条件的选择

2.1.1 提取溶剂的选择

分别用乙腈、甲醇、丙酮、乙酸乙酯等溶剂提取白菜样品中的有机磷农药，结果表明,丙酮和乙腈的提取效果最好（如图1）。但丙酮与水混溶，检测样品中微量的水对HP-5MS色谱柱有很大的影响。用乙腈提取时，可利用盐析效应去除水分，无需加入大量无水MgSO4，因此选择乙腈作为提取剂。实验研究表明，10mL和20mL乙腈对12种有机磷农药的提取回收率影响不大。但使用乙腈-0.1%甲酸提取时，提高了碱敏性农药的回收率，且色谱峰峰型更尖锐、对称。

图1 不同有机溶剂对白菜中有机磷萃加标回收率影响（净化剂：PSA-1 和 C18-1）Fig.1 The effect of different oganic sovlents on recovery of organophsphorus in cabbage(purifier:PSA-1 and C18-1)

2.1.2 脱水剂的选择

本研究比较了使用10mL乙腈对10.00g样品进行均质提取时，比较了5种不同组成脱水剂（见表2）的提取效果。由表2可以看出，仅加入NaCl，提取液中含有一定量的水；而加入4gMgSO4+1gNaCl或3g MgSO4+2gNaCl，乙腈提取液体积约为8.0mL。确定乙腈均质提取时加入3gMgSO4+2gNaCl。因此确定使用10mL乙腈-0.1%甲酸提取10g样品中残留的农药，加入3gMgSO4+2gNaCl振荡离心。然后，取6mL提取液净化，离心之后取4mLN2吹干，丙酮复溶。其目的就是为了富集更多的目标物，使方法检出限降低。

表2 不同类型脱水剂对萃取效果的影响Tab.2 The effect of different type of purifiers on extraction effect

注：MgSO4为无水MgSO4，NaCl也经过烘干去水

2.2 净化条件的选择

基质分散净化常用的净化剂有PSA粉、C18粉、GCB粉。PSA去除脂肪酸效果较好，在去除色素、甾醇和维生素方面效果一般，而C18和GCB除维生素、色素、甾醇的能力较好。上述净化剂在去除杂质的同时也可能对目标化合物产生吸附。

2.2.1 两种不同型号的PSA及其用量的筛选

图2 未净化的白菜基质及采用PSA-1与PSA-2净化的白菜基质GC-MS谱图Fig.2 GC-MS spectrogram of purified cabbage solution w ith PSA or w ithout PSA

表3 不同类型PSA净化后农药的回收率Tab.3 The average recoveries of pesticide purified by different kind of PSA

在待净化并加标的白菜基质中，分别添加一定量的PSA-1与PSA-2，净化分析，未净化以及净化后的谱图见图2。从图2中可以看出，未净化的白菜基质基线相对较高，说明PSA对样品有一定的净化能力，但PSA-2在6.571min引入一个较大的杂峰，从而干扰甲胺磷，其它农药的添加回收率与PSA-1无太大差别（如表3所示）。可能是因为经过PSA-2处理后的样品受到了样品基质增强效应的影响，这种基质增强效应与进样时基质成分阻止溶剂的活性位点有关，一旦某种农药与基质结合，样品的基质增强效应就会从无增加到较大。而甲胺磷的离子化效率受样品基质的影响较大。但具体原因，尚需进一步分析。

表4 添加农药经PSA净化和不同PSA-1量净化后的回收率Tab.4 Mean recovery in cabbage samp les after different amount of PSA purified

选取PSA-1，对其量进行单因素实验，1mL提取液用量分别添加为20mg、50mg、100mg。实验表明，随着PSA用量的加大，其杂峰干扰越小，当PSA-1含量从20mg增加到50mg时，其回收率加大，但当PSA含量增大到100mg时，回收率反而下降（如表4所示），尽管其杂峰干扰小（如图3所示）。因此1mL提取液的最优添加量为50mg。经添加50mg/mL的PSA-1净化后，除敌敌畏外，其余农药的回收率均在85%以上。

2.2.2 C18和GCB的选择

PSA去除脂肪酸效果较好，去除色素、甾醇和维生素效果一般，而C18和GCB除维生素、色素、甾醇能力较好。有研究报道C18或石GCB与PSA连用可明显降低基质增强效应[10]。本试验同时考虑加入PSA 50mg/mL、C18或GCB进行混合型分散固相萃取净化，改善净化效果。选用3种不同的C18和石墨化炭黑，比选出效果最优的C18和GCB。12种农药经3种吸附剂处理后的回收率数据见表5。3种C18吸附色素的效果差别不大，回收率结果也都在80%～110%之间；相对来说C18-3更优，这可能与C18-3的含碳量较高及孔径大小有关。选用C18-3来看添加含量对色素吸附的影响，随着C18用量加大，其吸附色素能力越强，但也会加大其对农药的吸附（表5），最终选择C18-3最优添加量为30mg/mL。

图3 添加不同量的PSA-1净化白菜基质的GC-MS谱图Fig.3 GC-MS spectrogram of purified cabbage solution w ith different amount of PSA-1

2.2.3 GCB添加量的优化

表6 菠菜样品添加不同量GCB的回收率Tab.6 Mean recovery in spinach samp les after different

表5 油麦菜样品添加不同类别的C18及不同量的C18-3的回收率Tab.5 Mean recovery in cole sam ples after different amount of C18 purified

表7 12种农药名称、保留时间、定量、定性离子、方法检出限及白菜样品的回收率和精密度实验结果Tab.7 Name,retention time,characteristic ions,method detection lim its of 12 pesticide residuses and mean recovery and repeatability in cabbage sam ples amount of GCB purified

GCB表面是由6个碳原子构成的平面六角形一层层的叠加在一起。由于氧的化学吸附，炭黑表面结构上含有氧复合物，如对苯二酚、醌类、苯并吡喃酮及吡喃盐等，它们的存在，使GCB表面带有一些正电荷，具有阴离子交换的功能，具有较强的吸附杂质的能力。对于菠菜等高色素含量的样品，选取添加PSA-1的量为50mg/mL，同时添加GCB，对其添加量进行单因素实验，6mL提取液用量分别添加40mg、60mg、80mg的GCB。实验结果表明，GCB吸附色素能力较好，当添加量为40mg时，效果最优。随着GCB添加量的增加，其回收率逐渐下降，因此，最优添加量为40mg/6mL（见表 6）。

2.3 方法评估

将改进后方法应用于实际的检测中，该方法的检出限与国标方法GB/T 19648-2006的检出限比较见表7。

3 结论

本文建立了一种新的QuEChERS结合GC-MS检测蔬菜中农药残留的分析方法，对样品提取及净化方法进行了改进，提高了方法的灵敏度和基质净化效果。尽管C18和GCB除去植物色素的能力很强，但PSA除去脂肪酸类干扰物的效果较好，因此本实验将PSA作为基础净化剂，再通过不同的需求添加C18或GCB。此外，PSA和C18在价格上也更具优势。因此，我们针对色素含量较低的样品，如白菜，可采用添加量为50mg/mL的PSA-1，对样品进行净化处理；对于色素含量一般的样品，如生菜，采用50mg/mL的

PSA-1和30mg/mL的C18-3，对样品进行净化处理；对于高色素含量的样品，如菠菜，在添加50mg/mL的PSA-1的同时添加40mg/6mL的GCB来处理。处理后的样品中12种农药的添加回收率均可达到80%～110%。此方法步骤简单，可操作性强，具有良好的准确度和精密度，应用于日常检测可大大降低检测成本，缩短检测周期，本文未涉及的其它蔬菜及农药化合物也同样可以考虑用此方法进行检测。

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