腐殖酸键合硅胶固相萃取-气相色谱法快速测定玉米油中拟除虫菊酯类农药残留

郑 丹 夏珍珍 彭西甜* 夏 虹 谢光辉

(1.湖北省农业科学院 农业质量标准与检测技术研究所,武汉 430064;2.农业农村部 农产品质量安全风险评估实验室(武汉)，武汉 430064；3.中国农业大学 农学院，北京 100193)

玉米油是由玉米胚芽加工制得的植物油，又称玉米胚芽油或粟米油，是一种高品质的营养健康植物油[1]。精炼的玉米油由于含有超过80%的不饱和脂肪酸和天然维生素A、E、D以及植物甾醇、磷脂等成分，长期食用可预防动脉硬化和冠心病，世界卫生组织将玉米油列为三大最健康的食用油品种之一[1-2]。加上其资源和价格优势，目前，我国玉米油的年均销量增速远高于其他食用油，随着销量的增加其质量安全也引发消费者和政府的广泛关注[1,3-4]。

拟除虫菊酯类农药是继有机磷、有机氯和氨基甲酸酯类农药后模拟除虫菊素合成的一类杀虫剂，具有广谱、高效、低毒和低残留等特点，在我国应用非常广泛。据报道，拟除虫菊酯类农药已成为我国出口农产品中残留超标检出率最高的三类农药之一[4-5]。该类农药疏水性高，残留在油料作物中的菊酯类农药在加工过程中极易污染食用油产品[6]。因此，建立食用油中拟除虫菊酯类农药的快速分析方法，具有重要的现实意义。

食用油基质复杂，在质谱分析前必须除去其中高含量的油脂、色素、不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸等成分[6-9]，同时，菊酯类农药脂溶性较大，油水分配系数高，采用QuECHERS方法提取食用油中该类农药时，回收率偏低[10-13]。我国现有的植物油中农药残留检测的前处理方法，通常先采用液-液萃取再固相萃取(Solid phase extraction, SPE)的方法，操作步骤繁琐，有机溶剂用量较大[8-11,14]。国外对植物油中农药残留检测的研究较多，主要集中在样品的净化方法上[12-17]。SPE是目前较为常用的固态吸附剂净化液体样品的前处理方法，然而传统的C18、硅胶和弗罗里硅土等SPE吸附剂选择性差，因此开发选择性好、萃取效率高的菊酯类固相萃取吸附剂非常重要[8,18-19]。腐殖酸是动植物残体通过生物、非生物降解和缩合等各种作用形成的天然有机质，其分子内含有多种功能基团，与有机分子可发生多种相互作用，如金属螯合、电荷转移、偶极-偶极、离子交换、氢键以及疏水作用，是一种很好的吸附剂配体[20-22]。通过适当改性后制得的腐殖酸类新型吸附剂，被广泛应用于水处理、重金属吸附和有机污染物治理上[23]，然而利用改性的腐殖酸进行玉米油中的农药残留测定鲜有报道，本研究采用腐殖酸键合硅胶作为固相萃取的吸附剂，通过对玉米油中7种常见拟除虫菊酯类农药的测定条件进行优化，旨在建立食用玉米油中常见拟除虫菊酯类农药残留的简便快捷、准确高效和成本低廉的检测方法，以期为建立食用油产品质量安全监管提供更便捷、可靠的方法。

1 材料与方法

1.1 试验仪器

美国安捷公司生产的6890N气相色谱仪，带μECD检测器和自动进样器。德国艾卡集团生产的IKA MS3旋涡混匀器。美国Organomation公司生产OA-HEAT 5085氮吹仪。美国Supelco公司生产固相萃取装置Supelco Visiprep 24TMDL。

1.2 试剂与材料

乙腈、正己烷：色谱纯，美国 J.T.Bake 公司；200～300目层析硅胶(青岛海洋化工厂)；腐殖酸(中国国药集团)。试验用水符合GB/T 6682—2008《分析实验室用水规格和试验方法》[24]一级水要求，乙腈有色谱纯和分析纯2种试剂，其他试剂均为分析纯。农药氯氟氰菊酯、氟胺氰菊酯、氟氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯、氟氰戊菊酯、氯氰菊酯各标准品的质量浓度均为1 000 mg/L，购自农业农村部环境保护科研监测所。腐殖酸键合硅胶固相萃取柱(6 mL，500 mg)的制备见参考文献[20]。试验用到的玉米油购自市场，冷藏备用。

1.3 标准溶液的配制

混合标准工作液的配制：将7种拟除虫菊酯类农药标准品(1 000 mg/L)用正己烷分别配制成100 mg/L 的单标储备液，于-18 ℃低温避光保存。分别移取上述 7种农药单标储备液1 mL，置于10 mL 容量瓶中，用正己烷定容至刻度，配制成 10 mg/L 的标准混合使用液。使用时用正己烷逐级配制成所需的标准混合工作液，现用现配。

1.4 样品前处理

取0.5 g匀质植物油样品于10 mL离心管中，加入3 mL正己烷，涡旋振荡2 min，待净化。腐殖酸键合硅胶固相萃取柱用5 mL正己烷活化，随后加入以上样品溶液，以2 mL/min流过固相萃取柱后，采用5 mL正己烷清洗，最后用8 mL丙酮解吸，将解吸溶液转移到10 mL离心管中，在50 ℃条件下氮气浓缩吹干，1.0 mL正己烷复溶，待GC-ECD测定。

1.5 气相色谱条件

色谱柱：DB-1毛细管柱(30 m×250 μm×0.25 μm)；进样口温度：230 ℃；程序升温：初始温度160 ℃，20 ℃/min升至280 ℃，保持15 min；检测器温度：320 ℃；载气：氮气，流速 0.9 mL/min；不分流进样，进样体积：1.0 μL。

2 结果与分析

2.1 材料用量的优化

由图1可知，填料量在200～500 mg时，7种拟除虫菊酯类农药的回收率均呈现上升趋势；填料量≥500 mg 时，回收率趋于稳定，各农药的回收率均>80%。这是由于材料用量的增多，更多的腐殖酸吸附位点能够与目标物相互作用，提高了分析物的萃取效率，而当吸附剂用量≥500 mg时，达到吸附平衡。因此，综合考虑材料用量成本和回收率，选择500 mg腐殖酸键合硅胶填充固相萃取柱。

图1 应用不同填料用量的农药回收率

2.2 上样溶剂的优化

食用油粘度较大，在固相萃取前采用适合的溶剂进行稀释，以此提高分析物的传质和固相萃取的流速非常必要。本研究选取正己烷和乙酸乙酯作为上样溶剂，比较了7种拟除虫菊酯类农药的回收率。由表1 可知，以正己烷为提取溶剂时，7种拟除虫菊酯的回收率均在88.6%～99.5%，而采用乙酸乙酯时，回收率均<20%。这可能是由于拟除虫菊酯类农药与腐殖酸硅胶之间存在极性相互作用和电荷转移作用，采用极性较大的溶剂时破坏了这种相互作用，因此选择正己烷作为提取溶剂更合适。

表1 应用不同上样溶剂的农药回收率

2.3 解吸溶剂的优化

由图2可知，不同的解吸液对7种拟除虫菊酯农药的回收率有一定的影响。氰戊菊酯除在丙酮解吸中的回收率为89.2%，其余3种解吸液处理后均<70%，而氯氟氰菊酯由甲醇解吸后的回收率仅为58.6%。丙酮是一种溶解能力很强的溶剂，能够很好地破坏拟除虫菊酯类农药与吸附剂之间的疏水和 π-π 作用力，将其作为解吸溶剂时，7种拟除虫菊酯类农药的回收率均>88.6%。同时，丙酮的沸点较低，易于下一步的浓缩，因此选择丙酮作为解吸溶剂。

图2 应用不同解吸液的农药回收率

综上所述，优化好的萃取条件如下：选择500 mg材料用量，正己烷作为上样溶液，8 mL丙酮解吸。由图3可知，经腐殖酸键合硅胶固相萃取柱净化后，色谱图中基质干扰很少，能够很好地满足玉米油中菊酯类农药残留的检测。

1,氯氟氰菊酯；2，氟氯氰菊酯；3，氟氰戊菊酯；4，氯氰菊酯；5，氰戊菊酯；6，氟胺氰菊酯；7，溴氰菊酯。

2.4 线性方程、最低检出限和基质效应

以标准溶液的峰面积(Y)为纵坐标，质量浓度(X，μg/mL)为横坐标分别绘制正己烷溶剂标准曲线和玉米油空白基质标准曲线。以接近检出限浓度的样品计算方法中的农药检出限(MDLs)，以10倍信噪比时可以检测到的化合物质量浓度作为农药的定量限(MQLs)。采用基质效应评价样品基质对定量分析的影响，基质效应按照如下公式计算[25]：

基质效应(Matrix effect)=[(基质匹配校准曲线的斜率/溶剂校准曲线的斜率)-1]×100%

由表2可知，正己烷溶剂标曲和玉米油基质标曲中，7种拟除虫菊酯类农药在0.01～0.60 mg/L质量浓度范围内呈线性关系，R2>0.991 2。在玉米油基质中，7种拟除虫菊酯类农药的基质效应均在-20%～20%，表现为弱基质效应，表明经过固相萃取净化后，样品基质对菊酯类农药检测的影响很小。因此，本研究我们采用溶剂校准曲线。7种拟除虫菊酯类农药的最低检出限在0.001～0.005 mg/kg，低于植物油中的最大残留限量(0.01～0.20 mg/kg)。方法定量限为0.003～0.014 mg/kg，显示出较高的灵敏度。

表2 不同农药在正己烷溶剂与玉米油基质匹配液中的校准曲线、相关系数、检出限、定量限和基质效应

2.5 回收率和精确度

如表3所示，7种拟除虫菊酯类农药回收率在84.9%～102.2%，相对标准偏差≤4.7%，表现出较好的准确度和精密度，可满足日常分析的要求。

表3 7种拟除虫菊酯类农药回收率

2.6 固相萃取小柱的重复利用

由图4可知，腐殖酸键合硅胶小柱在反复使用到第7次时，7种拟除虫菊酯类农药的回收率仍在78.01%～100.41%。在反复使用到第8次时，除氟氯氰菊酯的回收率为92.46%、氰戊菊酯的回收率为75.76%外，其余5种的回收率均下降到50.48%～69.69%。反复使用到第9、10和11次后，7种拟除虫菊酯农药的回收率低均≤70%。综上，在保证回收率的情况下，腐殖酸键合硅胶小柱可以重复使用7次，表现出较好的可重复使用性。

图4 SPE固相萃取小柱重复使用条件下7种拟除虫菊酯类农药的回收率

2.7 实际样品的筛查与验证

将本方法应用到市售的20个随机购买的玉米油样品的菊酯类农药测定。其中1个样品检出氯氟氰菊酯，检出浓度为0.011 mg/kg。由图5可知，经GC-MS/MS确认，该样品中含有氯氟氰菊酯。GB2763—2019《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》[26]中规定，食用油中氯氟氰菊酯的最大残留限量为0.02 mg/kg，该样品中农药残留并未超出相应标准。

图5 氯氟氰菊酯标样(a)和阳性玉米油样品(b)的 MRM色谱图

3 讨 论

食用油和一般食品基质差异较大，含有大量油脂和脂肪酸类物质，且由于农药大多数是脂溶性的，因此在食用油的农药残留检测中，研究主要集中在如何有效地去除脂肪、色素及其他高分子量的干扰物质上[6-9,27-28]。目前常用的食用油中农药残留检测方法前处理过程是液-液萃取[8-11]，然后再采用分散固相萃取或凝胶渗透色谱法(GPC)净化[9,14-17,27-28]。液-液萃取和GPC前处理步骤复杂，试剂消耗量大，样品处理时间长，分散固相萃取吸附剂除脂效果有限，有时需要结合冷冻除脂肪的步骤，耗时较长。在本研究中，食用油采用正己烷稀释后，直接进行固相萃取的富集和净化，大大简化样品前处理的流程。同时，吸附剂能够重复使用，节约了样品分析的成本。验证结果也表明该方法中7种农药的在一定质量浓度范围内线性相关性显著，方法检出限和定量限低、精确度高，能够满足食用油日常监管的需求。

4 结 论

本方法采用腐殖酸键合硅胶作为固相萃取的吸附剂，应用在食用玉米油中常见拟除虫菊酯类农药残留检测基础上，采用GC-ECD进行分离检测。对上样溶剂、解吸溶剂及吸附剂用量等相关因素进行优化。结果发现，本研究建立的方法具有操作简单、快速、灵敏度高和检出限低等优点，且腐殖酸键合硅胶固相萃取柱能重复使用7次，降低了样品分析的成本，适用于玉米油中拟除虫菊酯类农药的常规快速检测。