“QuEChERS—气相色谱法检测食用林产品有机磷农药残留技术研究

王宵+李晖+杜业云+辜忠春

摘要：用QuEChERS方法对板栗样品中10种有机磷农药进行前处理优化，建立了板栗有机磷残留量的快速前处理方法，并进行验证。通过对比不同的提取溶剂、取样量、除水剂用量、净化剂用量确定板栗QuEChERS前处理的最佳组合，净化完成后用GC/MS检测。10种有机磷农药的线性相关系数均>0998， 最低检出限为0010～34 mg/kg，平均回收率为801%～1054%，相对标准偏差值为35%～89%。该方法准确、快速、净化效果好，适用于板栗中多种有机磷农药残留的快速检测。

关键词：板栗；有机磷；QuEChERS

中图分类号：S48文献标识码：A文章编号：1004-3020（2017）05-0047-06Determination of 10 Organophosphorus Psticide Residues in Chestnut by QuEChERSGC/MSWang XiaoLi HuiDu YeyunGu Zhongchun

（Hubei Academy of ForestryWuhan430075）

Abstract： An analytical method for quick determination of 10 organophosphorus pesticide residues in chestnut by using QuEChERSGC/MS was proposed. By comparing the different amount of extraction solvent， quantity of sample， water removal agent and adsorbent， the best combination of chestnut pretreatment was selected. Extraction of chestnuts after purification was detected by GC/MS. All of the pesticides linearity was more than 0.998. The detection limits were from 0.010 mg /kg to 0.034 mg /kg.The average recovery rates were from 80.1% to 105.4% with relative standard derivations of 3.5% to 8.9%. This method was rapid， simple， accurate and reliable. It can be applied to determine the organophosphorus pesticide multiresidues in chestnut.

Key words：chestnut； organophosphorus pesticides； QuEChERS

由于环境污染及其农药的大量使用，食用林产品质量安全问题日益突出，而农药残留是影响食用林产品质量安全的重要因素之一[1]。板栗是我国的重要食用林产品，也是我国重要的出口坚果产品[23]。有机磷农药是目前农药使用中较为常见的一种农药，毒性强且易被植物吸收，对消费者的健康安全造成潜在威胁[4]。日本、美国、欧盟等发达国家对板栗等食品中有机磷农药残留的标准要求愈发严格，使我国板栗出口遭受较大的冲击[5]。因此，建立快速、有效、灵敏、可靠的食品农药残留检测方法对于防治农药危害，發展快速、可靠、灵敏和实用的农药残留分析技术无疑是控制农药残留、保证食用者安全和避免贸易争端的基础，具有现实意义[6]。

由于板栗样品基质较为复杂，含有较高含量的蛋白质、糖类和油脂等杂质，基质干扰较大，易污染色谱柱和影响仪器的使用寿命，因此，样品的前处理不仅步骤繁冗，消耗的试剂耗材成本也较高。QuEchERS前处理方法能在净化中有效除去有机酸、植物色素和其它潜在污染物，可以获得干净的色谱图谱。QuEchERS前处理方法主要用于水果和蔬菜的分析，它也可以作为许多食品样品，如蜂蜜，坚果，肉，大豆以及其他食品等的制备方法。本研究将其运用于板栗有机磷农残检验。

1试验

1.1试剂

乙腈（色谱纯），丙酮（色谱纯），乙酸乙酯，醋酸，无水醋酸钠，氯化钠（140 ℃烘烤4 h），无水硫酸镁，固相吸附剂PSA（乙二胺-N-丙基硅烷），GCB（石墨化碳黑）。

10种常用有机磷农药标准品：甲胺磷，敌敌畏，敌百虫，氧化乐果，乐果，杀螟硫磷，马拉硫磷，倍硫磷，毒死蜱，喹硫磷。这10种农药浓度均为100 μg/mL，溶剂为丙酮，购于国家标准物质中心。

根据各农药在仪器上的响应情况，将己知浓度的农药标准储备溶液配成混合农药标准品（包含10种有机磷农药），根据需要用丙酮将混合农药标准品稀释成不同浓度的系列标准储备液备用，标准品及储备液需在黑暗条件下保存于-4～0℃冰箱中。

1.2仪器

赛默飞气相色谱TRACE1310，赛默飞质谱ISQ，高速离心机，超声波震荡器，氮吹仪，食品粉碎机，漩涡震荡仪。

1.3色谱质谱条件

1.3.1气相色谱条件

色谱柱：TG5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。

程序升温：初始温度60 ℃，保留2 min，以25 ℃/min升至150 ℃，再以5 ℃/min升至200 ℃，保留2 min后，以8 ℃/min升至250 ℃，保留3 min。

进样口温度：220 ℃，载气：氦气（纯度：99999%），柱流速：10 mL/min，不分流进样。

1.3.2质谱条件endprint

EI源能量：70 ev；倍增器电压1 200 V； MS接口温度：280 ℃，离子源温度：280 ℃；采样模式：全扫描；质量扫描范围：45～600 amu。

质谱先采用全扫描模式，待确定这10种有机磷农药的保留时间之后，使用SIM模式扫描。

1.4样品处理

板栗原材料采自于罗田县，将板栗剥壳后用食品粉碎机粉碎，粉碎后的板栗样品密封后保存至冰箱内。

湖北林业科技第46卷第5期王 宵，等：QuEChERSGC/MS法测板栗中10种有机磷农药残留2试验方法

称取板栗可食部分适量于50 mL离心管中，添加农药标准品混标，添加量为05～1 mg/kg，静置1 h以上。加入10 mL提取溶剂，密封匀质30 s，加入无水硫酸镁（放入冰水中添加），1 g氯化钠，05 g无水醋酸钠，超声5 min，5 000转下离心5 min。 取5 mL上层提取液，加入到10 mL离心管中，加入PSA和GCB，匀质1 min，12 000转离心5 min，取5 mL清液氮吹（45 ℃左右）至近干，用5 mL丙酮定容，过膜上机。

2.1提取溶剂的选择

有机磷农药残留测定常用的提取溶剂有丙酮、乙酸乙酯和乙腈。分别以丙酮、乙酸乙酯、乙腈为提取溶剂，剩下的操作步骤保持一致，对比使用三种溶剂提取的平均回收率。

2.2取样量的优化

当前很多QuEChERS试验中，称取的样品重量都在10 g左右[7-8]，本试验前期试验选用10 g样品进行前处理时，发现净化后样品颜色较深，要用较大量的GCB进行除色。由于GCB对有机磷农药的吸附作用较强，会影响样品的回收率，所以本试验探索10 g以下不同样品量对添加试验回收率的影响，设置四个水平的取样量：1、3、5、7 g，其他操作步骤保持一致，对比不同取样量对应的回收率。

2.3超声波提取时间

添加提取溶剂（本试验中使用的是乙腈），分别超声提取5、10、15、20 min，其余操作保持一致，对比不同提取时间对应的农药回收率，确定最佳提取时间。

2.4除水剂的用量

无水MgSO4能有效地减少水相的体积从而促进极性分析物进入有机层实现分离并获得高的回收率，特别是强极性化合物，如甲胺磷、高灭磷或者氧乐果[9]。根据板栗样品的含水率，通过计算将除水剂无水硫酸镁的用量设置为25、35、45、55 g这四个水平，其他操作保持一致，确定优化后的最佳用量。

2.5净化剂的用量

板栗中含有丰富的糖、淀粉、蛋白质、脂肪及多种维生素等物质，常使用PSA和GCB这两种净化剂协同优化净化效果。PSA可以去除样品中的部分糖类、脂肪酸、极性有机酸和极性色素，对大部分农药几乎没有吸附作用，但是除色素能力一般。GCB可以去除甾醇类和叶绿素等，去除色素的效果较好，但是会无选择性吸附非极性农药，降低大部分农药的回收率[10]。

由于净化剂成本较高，根据相关文献资料[11-13]及平时工作经验，将净化剂的总用量设定为110mg，按比例分配各净化剂的用量。本试验中，这两种净化剂的用量参数设置为PSA+GCB（mg）∶110+0，100+10，90+20，80+30。其他步骤保持一致，通过对比农药回收率确定净化剂体系的最佳用量。

2.6优化试验

完成21～25的优化试验后，计算各农药的标准曲线、相关系数和检出限，添加浓度为001、005、010、020 mg/L这四种浓度的混合农药工作液 ，确定最佳参数进行添加回收试验。

3结果与讨论

3.1提取溶剂的选择

不同提取试剂对农药回收率的影响结果如图1所示。以丙酮为提取试剂时农药的回收率最高，平均回收率为997%，但是丙酮易与水混溶，提取液中杂质较多，净化比较困难。以乙腈为提取剂时， 回收率较低于丙酮，10种有机磷平均回收率为921%。以乙酸乙酯为提取剂时，回收率最低，而且乙酸乙酯微溶于水，不能让水与强极性物质分开。

板栗样品中脂质含量较高，对比这三种提取试剂，乙腈对脂肪和色素的溶解能力最小，而且大多数有机磷农药在乙腈中的溶解度较高[14]，通过盐析作用，乙腈容易与水分离，因此，它是本试验中优选的提取溶剂。

3.2取样量的优化

不同取样量对应的平均回收率如图2所示。当取样量为1 g时，10种有机磷农药的平均回收率为1050%；当取样量为3 g时，平均回收率为939%；取樣量为5 g时，平均回收率为909%；取样量为7 g时，平均回收率为840%。

对比平均回收率可知，取样量为1 g时回收率最高，但是在取样量较少的情况下，样品中农残含量较少，不易于被准确检出。且样品量较低时，对于整个样品代表性不强[15]。取样量为3 g时，可满足检测需要，样品既不稀释也不浓缩，能最好的保证回收率，且不造成浪费。当取样量为5 g和9 g时，平均回收率降低，同时提取液颜色较深，后期净化比较困难。所以，本试验的最佳取样量为3 g。

3.3超声波提取时间

超声波提取5、10、15、20 min时各样品中10种有机磷农药残留的平均回收率试验结果如图3所示。超声时间为5 min时，农药的平均回收率最低，当超声时间从5 min增加至10 min时，有机磷农药的平均回收率明显增加，但当超声时间从10 min增加至15、20 min时，农药的平均回收率并没有较大变化。

这是因为在一定范围内增加超声时间有利于有机磷农药的提取，当超声时间增加到一定程度后，提取溶剂已经充分萃取目标农药，再增加超声时间并不会对目标农药的提取有影响。为节约操作时间，故本试验选用超声10 min作为优选。

3.4除水剂的用量endprint

无水硫酸镁有比无水硫酸钠高3倍的吸水能力，在处理样品时对样品有更好的脱水能力，也可使样品粉碎更彻底，从而可更有效地提取农药。但是无水MgSO4在除水的过程中会放热，致使目标农药挥发，影响回收率，应将样品管放置于冰水中添加。不同用量的除水剂对回收率的影响如图4所示。

由图4可知，无水硫酸镁用量在2.5g时就已满足除水要求，随着用量的增加，反而会吸附农药导致回收率降低。所以无水硫酸镁的优化用量是2.5g。

3.5净化剂的用量

由图5可知，随着GCB用量的增加，10种有机磷农药的回收率下降，这是因为GCB对目标化合物的吸附性较强，影响目标化合物的回收率。当PSA+GCB的用量为110+0时，目标农药回收率最高，平均回收率能达到988%，但是净化样品颜色较深，净化效果差。综合考虑净化效果和回收率，本试验最终选定PSA用量为100 mg和GCB用量为10 mg的组合作为优化试验的吸附剂组合。

3.6优化实验

取板栗空白基质，添加005、01、02、05、1 mg/L农药标准品混合工作溶液，每个水平重复测定5 次，测定时，先通过全扫描确定各农药的保留时间，再根据目标农药碎片离子的丰度确定定量离子，同时选择特征离子组合（表1）进行SIM扫描。根据其标准物质和待测样品的SIM离子流图中的峰面积，外标法定量分析。

4结论

本试验通过研究对比了提取溶剂、取样量、除水剂用量以及净化剂（PSA+GCB）用量对样品中10种有机磷农药回收效果的影响，确立了在试验条件下的最佳提取溶剂、最优取样量，最佳除水剂用量和最优净化剂搭配，即提取溶剂为乙腈，取样量为3 g，除水剂用量为25 g，净化剂组合用量为100+10 mg。在确立的最优条件下研究建立了板栗中10种农药残留的QuEChERSGC/MS检测方法，并验证了该方法的准确度和精密度。试验结果表明，在添加浓度为001～020 mg/kg的条件下，板栗中10种有机磷农药的平均加标回收率为801% ～1054%，最低检出限为0010～0034 mg/kg，相对标准偏差值为35%～89%，该方法的准确度和精密度均符合残留分析的要求，灵敏度高并且准确性好。

本方法的回收率和相对标准偏差值都比较理想，均能符合农药残留分析的要求，可用于板栗中多种有机磷农药残留的快速筛查与检测[16]，后期可更细化各试验参数的取值范围，利用响应面法更加深入全面的研究板栗的QuEChERS前处理方法。同时，可考察此方法对其他食用林产品的提取净化效果，为更多的食用林产品的农残检测提供技术参考。

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