基于QuEChERS-GC-FPD法对5种蔬菜中18种有机磷农药残留基质效应的研究

文/杨志敏 冯翀 潘秀丽 张婕 张兰 通讯作者/吴福祥

蔬菜作为重要的农产品，是日常开展农药残留检测的主要分析对象，其种类丰富、组成各异。有机磷农药在农产品的农药残留检测中占比70%[1]，气相色谱法检测果蔬中有机磷农药残留是仪器分析中常用的痕量和微量分析技术[2-3]，在色谱分析中样品基质干扰普遍存在，但随着对农药残留分析标准化程度的不断深入，基质效应的干扰问题越来越受到检测人员的重视。基质效应是指样品中非待测组分对待测物测定值的干扰和影响[4]。对待测物响应值的影响情况可分为基质增强效应和基质减弱效应。基质效应的产生会使检测结果偏离实测值，给分析结果带来误差[5]。常见消除基质效应的方法有内标法[6-7]、基质匹配标曲法[8]、分析保护剂补偿法[9]等。基质匹配标曲法在实际检测中常常涉及多种样品，若每种样品匹配相对应的一种基质，这样实验室的前处理工作量会很大，基于QuEChERS法具有快速简单、廉价高效、安全可靠的特点，目前成为检验检测机构较为常用的一种样品前处理技术[10]。因此，本文结合日常检验工作，采用QuEChERS前处理方法研究5种蔬菜中18种有机磷农药残留的基质效应具有十分重要的意义，为蔬菜中多种农药残留检测的基质效应校正提供科学依据，使检测结果更为准确可靠。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

芹菜、小油菜、辣椒、黄瓜、娃娃菜均购自当地市场。供试18种有机磷农药标准品（纯度≥98.5%），购于Dr.Ehrenstorfer GmbH 公 司；乙腈（色谱纯），批号：1975-5-8，Merck；正己烷（色谱纯），批号 ：110-54-3，Merck；QuEChERS盐包（醋酸钠、硫酸镁、氯化钠），批号：5982-5650，均购于Agilent公司；净化管（N -丙基乙二胺PSA、石墨化炭黑GCB、硫酸镁），批号：5982-5256CH，均购于Agilent公司。

7890B气相色谱仪，Agilent；ME204电子天平，METTLER TOLED ；5810R高速低温离心机，Eppendorf；EVA32多功能样品浓缩仪，北京普立泰科仪器有限公司；KS501圆周震荡摇床，IKA；VORTEX-5涡旋混匀器，其林贝尔；A11BS025刀式研磨仪，IKA。

1.2 方法

1.2.1 标准溶液制备

分别称取各供试标准品，用丙酮制备成1.00 mg/ml的标准储备液，4℃冷藏避光，备用；临用前用正己烷或基质溶液稀释成0.025～0.400 mg/L的混合标准工作溶液。

1.2.2 基质的制备

精密称定样品5 g于高速离心管中，加入10 ml乙腈，剧烈振荡 10 min，放入冰箱中 -18℃冷藏10 min，加入QuEChERS萃取盐包6.5 g，涡旋 1 min，混均，室温下静置 5 min 后，于4℃、4000 r/min 离心 5 min，移液器移 取 7 ml上 清液于QuEChERS净化管中，涡旋1 min，混匀后于4℃、4000 r/min 离心 5 min，移液枪量取2.00 ml上清液于离心管中，40℃水浴中氮气吹至近干后，加入2.00 ml正己烷涡旋溶解，溶液过0.2 μm滤膜，气相色谱仪测定。

1.2.3 气相色谱条件

DB-1701色谱柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm），进样口温度：200℃，不分流进样，进样量1 μl，流量：2 ml/min，程序升温：初始温度80℃，以20℃/min 升温至 150℃，再以10℃/min升温至 180℃，保持7 min，以5℃/min升温至220℃，保持 5 min，再以40℃/min 升温至 250℃保持 2 min，FPD 温度：270℃，空气流量100 ml/min：氢气流量：75 ml/min。

1.2.4 基质效应计算

以正己烷纯溶剂配制的标准品溶液为对照标样，制备的蔬菜基质配制的标准品溶液为基质标样，同条件下基质标样的峰面积与对照标样的峰面积之比为该种基质的基质效应，当比值大于等于1时为基质增强效应，比值小于1时为基质减弱效应。

2 结果与分析

2.1 色谱条件的优化

将正己烷配制的18种有机磷农药的混合标准溶液注入气相色谱仪，通过调整程序升温条件，经FPD检测后最终得到峰形和分离效果好的色谱图（图1、表1），解决了倍硫磷、马拉硫磷和杀螟硫磷，杀扑磷和丙溴磷的色谱峰重叠分不开的问题，建立了同时测定多种有机磷的检测方法。

图1 18种有机磷农药（0.40 mg/L）的标准溶液色谱图

表1 18种有机磷农药（0.025 mg/l）系统适用性参数

续表

2.2 基质干扰效应

2.2.1 蔬菜种类和农药种类的基质效应

以1.2.2方法制备成5种蔬菜基质溶液，用正己烷和基质溶液分别配制成0.10 mg/L的对照标液和基质标液，每个处理重复3 次，结果如图2所示。从图2可知，5种蔬菜基质对18种有机磷农药化合物的基质效应强度有所差异，除芹菜基质对甲拌磷、二嗪磷和马拉硫磷有轻微的基质减弱效应，其他蔬菜基质对18种有机磷农药均呈基质增强效应，且趋势具有相似性。其中黄瓜基质的总体基质效应较突出；小油菜和娃娃菜的基质效应相当，可能是由于它们同属于叶菜类；辣椒基质除了氧乐果和甲胺磷的基质效应强于小油菜和娃娃菜，其余农药的基质效应都较其略低；芹菜的基质效应影响最为稳定，由此可见，基质效应与基质种类存在着一定的关联性，同一类别的蔬菜基质产生的基质效应相当。

图2 5种基质对18种有机磷农药基质效应的比较

2.2.2农药种类的基质效应

从图3可知，18种有机磷农药（相同浓度）在同一蔬菜基质中的基质效应有所差异，但同一种农药的基质效应强度表现具有一致性，大都呈基质增强效应，其中氧乐果、甲胺磷和水胺硫磷基质增强效应表现突出，甲拌磷、二嗪磷和马拉硫磷既表现出基质增强效应，又表现出轻微基质减弱效应，其他农药的基质效应均表现为轻微的增强效应，可见，基质效应的影响与农药种类具有很大的关联性，这可能与农药的结构和极性有关，有机磷农药大多数含有P=O或P=S基团，更易被进样口活性位点所吸附，从而引起不同程度的基质增强效应。

2.2.3 农药浓度与基质效应的关系

图3 18种有机磷农药的基质效应比较

以黄瓜基质为例，比较了同一基质下18种有机磷农药在不同浓度下所产生的基质效应，结果见表2和图3。由表2和图3可以看出，同一基质对同一农药在不同浓度水平下所产生的基质效应存在一定的差异，在低浓度水平下对甲胺磷、氧乐果和水胺硫磷产生的基质效应影响较大，对乐果、甲基对硫磷、杀螟硫磷的影响次之，随着浓度的增大，基质效应的影响随之减弱并趋于稳定。

3 讨论与结论

采用气相色谱法检测蔬菜中有机磷农药的残留，其产生的基质效应的强弱与蔬菜种类、农药种类、农药浓度有关，其中受农药种类的影响最大，这可能是由于样本基质组成成分和每种农药化合物所含有的基团、特性不同，相互作用于进样口活性位点，对活性位点结合力不同导致基质效应强度差异。

图3 黄瓜基质对 18种有机磷农药的基质效应比较

本实验中含有P=O或P=S基团的甲胺磷、氧乐果、水胺硫磷的基质效应较强，这与徐美蓉[11]报道的含有不同基团或者同一功能基团化合物，由于其极性和理化差异的不同，在不同化学环境和色谱系统中所产生的基质效应会有较大差异的结果相一致。有机磷农药基质效应与样品基质有关，且特性相近同属类样品的基质效应相当，这与余榈[12]，杨燕燕[13]，李红艳[14]，姚勇[15]报道的结果一致。农药浓度水平和基质效应的程度具有一定的关联性，低浓度的总体基质效应大于高浓度，这与刘莉[16]报道黄瓜中甲胺磷、乙酰甲胺磷和氧乐果三种农药的基质效应随着农药浓度的升高却相对减小的结果相一致。因此，在日常实际工作中，用气相色谱法检测农药残留，要特别重视基质效应对检测结果准确度的影响，对于基质干扰不大的样品，可采用试剂配标进行定量，对于基质干扰较大的样品或农药种类，特别是限量边缘样品，最好采取有效方法消除其基质效应，QuEChERS法制备基质溶液快速简便，根据基质各成分含量不同进行分类，选取一种或几种基质作为实际检测过程中的基质代表，优先考虑用基质配制标曲法的方法消除基质效应，提高检测数据的准确性，为检验检测工作的科学性、客观性保驾护航。