基于QuEChERS净化-气相色谱法同时测定蔬菜中6种有机磷类农药残留

钟志凌,唐吉旺

(1. 长沙市农产品质量监测中心，湖南 长沙 410003;2. 湖南省产商品质量监督检验研究院，湖南 长沙 410007)

蔬菜是人们日常生活中消费最为广泛、数量最大的重要农产品之一. 据统计，我国居民每年新鲜蔬菜的食用率(消费量与生产量的比值)在90%上. 而当前蔬菜面临最大的质量问题就是农药残留问题. 有机磷类农药作为一类高效、低毒、低残留广谱性杀虫剂，被广泛用于农作物虫害的防治. 农药的不合理使用，就会造成农产品农药残留污染问题，残留的农药进入食物链中给人体身体健康带来不利的影响. 因此，有必要加大蔬菜中这些农药残留的检测力度，并建立快速、灵敏的多农药残留检测方法.

目前有机磷农药测定方法主要有液相色谱法[1]、气相色谱法[2-6]、气相色谱串联质谱法[7-9]和液相色谱串联质谱法[10-11]. 有机磷类农药残留的传统检测方法是气相色谱法，近年来也多使用气相色谱-串联质谱法. 该方法虽然具有检测通量、定性准确的优点，但通常会受样品基质的影响，蔬菜样品中复杂的样品基质会给检测结果带来较大的基质效应，不利于准确定量. 据文献报道，利用气相色谱火焰光度检测器(GC-FPD)法检测有机磷农药时受基质的干扰较少，有利于检测结果的准确定量分析[6]. 有机磷农药残留的检测国家标准中主要也是以气相色谱法为主，如农业部标准NY/T 761-2008《蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留的测定》、GB/T 5009.145-2003《植物性食品中有机磷和氨基甲酸酯类农药多种残留的测定》及GB/T 5009.20-2003《食品中有机磷农药残留量的测定》等. 但是国家标准中样品前处理主要采用液液萃取法、固相萃取法和凝胶渗透色谱法等传统的处理方法，不仅操作步骤较为繁琐，费时费力,而且通常需要大量有机的试剂,不利于环保. 由美国化学家StevenJ.Lehotay和德国Michelangelo Anastassiadas提出的QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe) 方法, 具有快速、简便、廉价、高效、耐用和可靠的特点，同时所需溶剂需要量少、污染低[12]. 该方法很好了解决了以上传统前处理方法所存在的操作繁琐、费时费力及污染程度大等问题. 本工作采用QuEChERS方法对蔬菜样品中有机磷农药进行快速地提取净化，气相色谱法火焰光度检测器测定蔬菜中6种有机磷农药.

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

GC-2010 PLUS气相色谱仪(日本岛津公司)，配火焰光度检测器(FPD)，Neofuge 23R台式高速冷冻离心机(上海力申科学仪器有限公司)，JX164841数显型多管式旋涡混合器(美国Talboys公司)，DHS-220高速匀浆机(LabTech公司).

敌敌畏、甲胺磷、乙酰甲胺磷、灭线磷、氧乐果、三唑磷标准品，纯度均高于99.0%，由安普公司提供. 乙腈、丙酮均为农残级；无水硫酸镁(MgSO4)，分析纯，使用前在马弗炉里500 ℃烘烤3 h；无水醋酸钠(NaAc)，N-丙基乙二胺(PSA)分析纯. 其他试剂为分析纯. 蔬菜样品均采购于当地市场.

1.2 仪器工作条件

气相色谱条件：色谱柱，毛细管柱型号为DB-17(30 m×0.25 mm,0.25 μm)；进样口温度为230 ℃，进样量为1.0 μL，进样方式：分流进样，分流比10:1. 火焰光度检测器(FPD)温度为250 ℃，载气为高纯氮气(99.999%)，柱流量为 1.5 mL/min，氢气流量为62.5 mL/min，空气流量为90 mL/min, 尾吹气流量为60 mL/min；程序升温：初始温度80 ℃，保持1 min，以20 ℃/min速率升温至200 ℃；以5 ℃/min速率升温至250 ℃，保持5 min.

1.3 标准溶液的配制和标准曲线的绘制

分别准确称取适量的每种农药标准品，用丙酮分别配制成100.0 mg/L的标准储备液，于-20 ℃保存. 分别取1 mL标准储备液于10 mL容量瓶中，用乙腈定容至刻度，配制成浓度均为10 mg/L的混合标准中间溶液. 再以此标准中间溶液，用乙腈逐级稀释成0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mg/L的系列混合标准工作溶液. 每个浓度用气相色谱仪测定2次，以质量浓度平均值(X)为横坐标，峰面积(Y)为纵坐标，用仪器软件自动绘制标准曲线，计算出每种有机磷农药的线性回归方程及相关系数.

1.4 样品的提取

1.4.1 提取溶剂的优化

称取15.0 g空白蔬菜样品(如菠菜)，加入质量浓度均为10 mg/L 的混合标准溶液1.0 mL，充分混匀并放置过夜，以使农残充分吸附在样品基质里面. 然后，分别采用乙酸乙酯、丙酮及乙睛3种不同有机溶剂进行提取，每一种溶剂均提取3遍，每一遍提取溶剂体积均为15 mL. 然后合并提取溶剂并进行浓缩，最后用乙腈进行溶剂交换，并定容至1 mL，经0.45 μm的有机滤膜过滤，进行气相色谱测定.

1.4.2 氯化钠盐析体系提取法

称取15.0 g匀浆好的蔬菜样品于50 mL具塞塑料离心管中，加入15 mL乙腈溶液，高速匀浆2.0 min，然后分别加入6 g MgSO4(无水)、1.5 g无水NaCl. 再加入 4 颗玻璃珠，于自动涡旋振荡器上涡旋振荡1 min，8 000 r/min 离心 5 min，上清液待净化.

1.4.3 乙酸盐缓冲体系提取法

称取15.0 g匀浆好的蔬菜样品于50 mL具塞塑料离心管中，加入15 mL 1%乙酸乙腈溶液，高速匀浆2.0 min，然后分别加入6 g MgSO4(无水)、1.5 g无水NaAc. 再加入 4 颗玻璃珠，于自动涡旋振荡器上涡旋振荡1 min，8 000 r/min 离心 5 min，上清液待净化.

1.5 样品净化

QuEChERS净化步骤：移取1 mL上述待净化液加入到装有50 mgN-丙基乙二胺(PSA)、150 mg MgSO4(无水)的净化离心管中，手动振荡 1 min，8 000 r/min 离心 5 min，取上清液适量，经0.22 μm 尼龙滤膜过滤，用于气相色谱分析.

2 结果与讨论

2.1 提取条件的选择

试验对比了乙酸乙酯、丙酮及乙睛3种不同提取有机溶剂的提取效果. 分别采用乙酸乙酯、丙酮及乙睛有机溶剂对空白加标样品中的6种有机磷进行提取，并根据提取溶剂中目标物的含量，采用标准曲线外标法计算其回收率，试验结果如图1所示. 试验结果表明，用乙酸乙酯提取时，甲胺磷、乙酰甲胺磷及敌敌畏的回收率均不太理想，仅为50%至70%之间. 丙酮的提取效果虽好，但是由于提取了较多的色素和一些脂溶性物质，杂质过多，给净化带来困难，容易污染仪器及色谱柱. 选用乙腈作为提取溶剂时，能够有效提取蔬菜样品中各种有机磷农残，提取回收率均可达90%以上，同时共萃取的杂质量少，可与水有效分离，净化也相对简单. 因此，选用乙腈作为提取溶剂.

此外，试验对比了氯化钠盐析和乙酸盐缓冲体系对蔬菜中有机磷提取效率及稳定性的影响. 分别采用两种不同体系对同一个加标样品的有机磷进行提取，按照1.5节对提取液进行净化，并放置过夜，然后测定其有机磷的含量，并计算每一种有机磷的回收率. 试验结果如图2所示.

图1 不同提取溶剂的提取效果Fig. 1 Extraction effect of different extraction solvents

图2 不同提取体系的提取效果Fig. 2 Extraction effect of different extraction systems

由图2可知，采用氯化钠盐析体系提取时，乙酰甲胺磷、甲胺磷、氧乐果及敌敌畏的回收率均不太理想，均在70%以下，敌敌畏的回收率只有30%左右. 而采用乙酸盐缓冲体系提取时，敌敌畏、甲胺磷、乙酰甲胺磷、灭线磷、氧乐果和三唑磷6种有机磷的回收率均在90%以上. 经分析，这可能由于一些稳定差的农药残留(如敌敌畏、甲胺磷及乙酰甲胺磷等)跟提取体系的pH值有关. 在乙酸盐缓冲体系中, 无论何种蔬菜基质, 样品提取液均处于pH为5的平衡缓冲状态中，有利于对酸碱敏感的农药残留的稳定，从而使其获得较高的回收率.

2.2 标准曲线及检出限

按照1.3节可以获得6种有机磷农药的标准曲线，求得线性回归方程和相关系数. 以3倍信噪比(S/N)计算方法的检出限，试验结果如表1所列. 图3为质量浓度为1.0 mg/L的混合标准溶液气相色谱图. 由表1可知，6种有机磷农药在0.2～10.0 mg/L之间线性关系良好，相关系数(R2)均大于0.999.

表1 线性回归方程、相关系数和检出限 Table 1 Linear regression equations, correlation coefficients and detection limits

图3 混合标准溶液色谱图(1.0 mg/L)Fig. 3 Chromatogram of mixed standard solution(1.0 mg/L)

2.3 方法的回收率及精密度

采用在空白样品中添加标准溶液的方法，以基质较为复杂的空白菠菜样品为代表进行低、中、高3个不同浓度的添加回收率试验，3个添加水平分别为0.02、0.05、0.5 mg/kg，每个浓度水平进行6次重复试验. 平均回收率及精密度试验结果如表2所列，空白菠菜样品及其标准添加色谱图分别如图4、5所示. 由表2可知，在菠菜蔬菜介质中敌敌畏、甲胺磷、乙酰甲胺磷、灭线磷、氧乐果和三唑磷6种有机磷的加标回收率在78.5%～106.3%之间，相对标准偏差在1.4%～6.3%之间, 加标回收和精密度均符合GB/T 27404—2008《实验室质量控制规范食品理化检测》的要求.

2.4 实际样品测定

采用本方法对市售50批次蔬菜样品进行检测.

表2 方法的回收率和精密度Table 2 Recoveries and precisions of method

图4 空白菠菜样品色谱图Fig. 4 Chromatogram of blank spinach

图5 空白样品加标色谱图(加标浓度0.5 mg/L)Fig. 5 Chromatogram of spiked sample (0.5 mg/L)

蔬菜品种有苦瓜、四季度、白菜、芹菜、菠菜、豆角、生菜、青椒、西红柿和上海青等十余种. 其中有3批次芹菜样品检出氧乐果，质量分数在0.05～2.9 mg/kg之间，超出了国家标准规定的标准限量值0.02 mg/kg. 另外，有2批次豆角样品检出甲胺磷，质量分数在0.02～0.05 mg/kg之间.

3 结论

蔬菜中有机磷农药残留在乙酸盐缓冲体系中经酸化乙腈提取，N-丙基乙二胺(PSA)和无水MgSO4分散固相萃取净化后，直接供气相色谱法火焰光度检测器(FPD)检测，建立了QuEChERS法-气相色谱法测定蔬菜中6种有机磷农药残留的检测方法，着重探讨了两种不同提取体系(氯化钠盐析和乙酸盐缓冲体系)对蔬菜中有机磷提取效率及稳定性的影响. 本方法具有简便、快速、可操作性强的特点，适合大批量样品中的农药残留检测，半个工作日可处理几十上百批次样品，大大提供了检测效率. 同时该方法灵敏度高，准确可靠，可推广到其他基质样品中的其他诸多农药残留的检测应用当中.