QuEChERs-超高效液相色谱-串联质谱检测甘蔗中15种有机磷农药残留量的方法研究

李长成，黄敏兴*，陈其钊，王桂华，李家威，高裕锋

(1广东省科学院生物与医学工程研究所，广东广州510316；2国家糖业质量检验检测中心，广东广州510316)

0 引言

甘蔗是最主要的糖料作物，是重要战略物资食糖的主要原料。同时我国是世界主要的食糖生产国和消费国。截至 2020/21年榨季，我国产糖量排名世界第4[1]。因此发展甘蔗种植产业，提升甘蔗品质，对保障国民经济稳定、改善民生具有深远战略意义。目前我国甘蔗种植主要分布在广西、广东、云南、海南等热带和亚热带气候区域。由于热带和亚热带区域高温湿热的气候特点，害虫活跃度高、繁殖性强，极易引起甘蔗病虫害，严重影响甘蔗产量和品质，严重时可造成 8%～20%不等的产量和经济损失[2]，严重制约着我国甘蔗产业的种植规模、生产效益和市场竞争力发展。因此，做好预防甘蔗病虫害防治尤为重要，而使用农药的化学防治是目前防治甘蔗病虫害的重要技术手段。

有机磷农药是用于防治植物病虫害的化合物。我国生产和使用的有机磷农药大多数属于中高毒性，具有杀虫范围广、杀虫效率高、价格低廉、用药量少等特点，在各品类农药的生产量、数量和市场占有率等方面均居首位，目前在防治农林业的病虫害方面具有实际意义[3]。该类化合物的使用能大大改善甘蔗虫害的情况，保护作物的正常生长和提高产量。然而，目前存在盲目增加施药量、忽视休药期等使用不当情况，易造成环境污染和食品安全问题[4-8]。因此，建立高效、快速、准确的甘蔗中有机磷农药多残留检测方法，对准确监测甘蔗中有机磷残留量具有重要意义。

有机磷农药的检测方法主要有酶抑制法、气相色谱法、液相色谱-质谱联用法、毛细管电泳微渗透法等[9]。此前，国内外鲜少有针对甘蔗中有机磷农药的多农药残留方法研究，本文拟结合甘蔗中有机磷农药的使用情况和特点，针对甘蔗的蔗糖含量高、其他有机质复杂等特点，以QuEChERS法作为前处理方法，并进行方法优化[10-12]，建立一套高效、快速、准确的测定甘蔗中有机磷农药多残留的液相色谱质谱检测方法，以期为甘蔗中有机磷多农药残留监测和防控提供有效技术手段。

1 材料与方法

1.1 供试材料及试剂

供试甘蔗样品从市场中随机选取，乙腈(色谱纯，赛默飞世尔科技公司)，无水硫酸镁、氯化钠(分析纯，广州化学试剂有限公司)，PSA、C18、石墨化炭黑(GCB)(分析纯，广州谱登生物科技公司)，有机相滤膜(0.22 μm，天津博纳艾杰尔科技有限公司)。

15种有机磷农药标准溶液(保棉磷、地虫硫磷、甲拌磷、甲基硫环磷、甲基异柳磷、硫线磷、马拉硫磷、氧化乐果、乐果、水胺硫磷、辛硫磷、二嗪磷、特丁硫磷、久效磷、甲基对硫磷，100 mg/L，农业部环境保护科研监测所)。

1.2 仪器与设备

超高效液相色谱-质谱仪(QTrap 5500，美国AB SCIEX公司)；Milli-Q超纯水器(美国Millipore公司)；高速匀浆机(北京中科科尔仪器有限公司)；Vortex-Genie 2涡旋混匀器(奥然科技有限公司)；电子天平(0.1 mg，日本AND公司)。

1.3 试验方法

1.3.1 标准溶液配制

分别准确移取以上 15种有机磷的标准品各 1 mL于10 mL容量瓶中，用乙腈定容，摇匀，配制浓度均为10 mg/L的标准储备液。分别取配制好的10 mg/L标准储备液各1 mL，用乙腈定容至10 mL，配制浓度为1 mg/L的15种有机磷的标准混标储备液。取上述的标准混标储备液，用乙腈溶液逐级稀释，配制浓度为2、5、10、20、50、100 μg/L的标准系列溶液。

1.3.2 样品前处理

准确称取甘蔗样品5 g(精确至0.01 g)于50 mL具塞聚丙烯离心管中，加入15 mL乙腈，涡旋5 min，经4500 r/min离心机离心5 min后过滤，滤液加入5 g NaCl，涡旋5 min后静置分层，超声15 min，离心(8000 r/min，5 min)，待净化。

移取5 mL上清液至含有填充材料的净化管内(50 mg PSA和100 mg C18)，摇匀，静置后准确移取1 mL至玻璃刻度试管，氮吹至近干，用1 mL 30%的乙腈水溶液复溶，经0.22 μm滤膜过滤后供上机分析。

1.3.3 LC-MS条件

色谱条件：Phenomenex Luma Omega C18色谱柱(2.6 μm 100×2.1 mm)，柱温箱温度：40℃，进样量：5 μL，流动相A：5 mmol/L乙酸铵+1%甲酸水，流动相B：乙腈，流速：0.4 mL/min，梯度洗脱程序如表1所示。

表1 梯度洗脱程序表

质谱条件：电喷雾离子源(ESI+)，有机磷农药质谱参数设置见表2。

2 结果与分析

2.1 色谱条件优化

通过比较纯水、5 mmol/L乙酸铵水溶液作为流动相A，以及甲醇、乙腈作为流动相B的流动相体系效果。结果表明，在流动相 A中添加乙酸铵后，有助于改善部分目标化合物的峰形；流动相体系 B中，乙腈作为洗脱溶剂，15种有机磷均有较好保留，峰形和响应均较好。因此，流动相体系选择5 mmol/L乙酸铵水溶液作为流动相 A，乙腈作为流动相 B，采用优化后的色谱条件，15种有机磷的灵敏度较高，峰形尖锐对称，见图1。

2.2 质谱条件优化

根据15种有机磷的分子结构特点，在正离子模式(ESI+)下进行全扫描，确定分子离子，把分子离子作为母离子，给予一定的碰撞能量和碰撞气体，全扫描二级离子，选取丰度较强、干扰较小的2个子离子，与母离子分别组成定性及定量离子对，并优化去簇电压和碰撞电压，15种有机磷的质谱参数优化结果见表2。

表2 15种有机磷农药LC-MS/MS分析条件

2.3 基质效应

基质效应[13]是指样品中被分析物以外的共流出组分对分析物的响应值有干扰，从而影响分析结果的准确性。通过测定含基质的标准溶液和不含基质的标准溶液，分别拟合标准曲线，得出图2的斜率比值。

图2 基质标准曲线的斜率与不含基质标准曲线的斜率比值

在 2～100 μg/L线性范围内，含基质标准曲线的斜率与不含基质标准曲线的斜率的比值在 0.68～1.24之间。以斜率比值在 1.0作为基准来衡量，地虫硫磷、特丁硫磷、硫线磷可认为净化后无明显的基质效应，马拉硫磷、甲基对硫磷、保棉磷均出现基质增强效应，而氧化乐果、水胺硫磷出现了较强的基质抑制作用。由于基质效应在检测工作中普遍存在，在对农药残留进行分析时，需采用空白基质配制标准溶液。

2.4 净化条件的优化

在液相色谱-质谱法检测体系中，内源性杂质会对目标物产生离子抑制效应，不但会降低仪器对目标物的检测灵敏度，还会影响样品加标回收率。而甘蔗富含维生素、膳食纤维、糖分等，因此，有必要对甘蔗的乙腈提取溶液进行净化处理。

试验中对PSA、C18和GCB 3种填料的使用量(0、50、100、150、200 mg 5个使用量)进行了试验，通过比较PSA、PSA+GCB、PSA+C18、PSA+GCB+C18作为净化填料的回收率，确定净化填料种类和用量选择。实验结果表明，当混合填料中存在GCB时i，特丁硫磷的回收明显下降至70%以下，这主要是特丁硫磷是平面分子结构，可被GCB吸附；而当混合填料中PSA和C18的使用量分别为50和100 mg时，样品回收率较高，在 83.00%～109.22%之间，详见表3，符合检验要求。

表3 15种有机磷农药在最优净化条件下的回收率数据

2.5 方法线性和检出限

15种有机磷的线性范围和回归方程见表4，15种有机磷线性良好，相关系数(r2)在0.9991～0.9999之间。按 3倍信噪比(S/N)和 10倍信噪比确定本方法 15种有机磷的检出限(LOD)和定量限(LOQ)，如表4所示，检出限在0.01～0.38 μg/kg之间，定量限在0.03～1.27 μg/kg之间，满足甘蔗中有机磷的检验需求。

表4 15种有机磷的线性范围、线性方程、相关系数(r2)、检出限、定量限

2.6 回收率与精密度

在同一空白甘蔗样品中分别准确添加0.05、0.1、0.2 mg/kg 3个水平的15种有机磷农药的混合标准溶液，每个加标水平做6次平行实验，按照所建立的方法进行样品提取、净化及检测，计算平均回收率和精密度，结果见表5。由表5可知，甘蔗样品中的有机磷农药加标回收率在 81.89%～104.95%，精密度为0.84%～4.98%，满足GB/T 27404-2008《实验室质量控制规范食品理化检测》[14]要求。

表5 方法回收率及精密度 单位：%

2.7 样品分析

按照上述建立的方法检测了从市场上购买回来的20批次甘蔗，除1批次检出乐果，检出值为4.52 μg/kg外，其余样品均未检出上述15种有机磷农药。符合GB 2763-2021《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》[15]规定。

3 结论

本研究建立了甘蔗中 15种有机磷农药残留的液相色谱-质谱串联的检测方法，样品用乙腈提取，在采用 QuEChERS技术的基础上，对 PSA、C18、炭黑的配比进行了优化，该方法高效灵敏，简便快捷，回收率在 81.89%～104.95%之间，精密度在0.84%～4.98%之间，满足日常检测的要求。