QuEChERS结合GC-MS/MS测定41种农残及方法耐用性探究

◎ 黄高柳，易泽夫，杨博文，吴 景，罗 扬

（长沙市农产品质量监测中心，湖南 长沙 410003）

食品安全既是重要的民生问题，也是推进生态文明建设、实现美丽中国梦的重要抓手，而农药残留超标则是影响食品安全的重要因素[1]。基于此，近几年国家不仅加大了对农药使用的监管力度，并且对果蔬中农药残留的限量要求也日益严格。但随着各种害虫的耐药性不断提升，各式农药也在不断更新换代，这样的变化使得果蔬中的农药残留的化学成分更加复杂，用传统的气相、液相方法检测工作量十分艰巨，因此以QuEChERS前处理结合串联质谱的多农残检测方法应运而生[2]。

气相色谱串联质谱仪（GC-MS/MS）检测具有灵敏度高，抗干扰能力强，选择性好等优点，正好满足农药多残留分析的需求[3]。但由于基质种类多，有些基质成分复杂，在进行上机测定时，往往会因为进样次数不断增多而造成进样口和离子源污染，导致某些农药的检测灵敏度逐渐下降，从而影响检测结果，虽然可以通过更换衬管、割柱头以及清洗离子源等操作对仪器进行维护，但这无疑增加了检测的成本与时间。因此，对样品的净化成为提高方法耐用性的关键。而石墨化碳黑（GCB）正是一种优良的气相色谱吸附剂，具有均匀石墨化表面的规则多面体结构，对平面分子有极强的亲和力，适用于净化植物中的色素[4]，在QuEChERS前处理方法中应用广泛。为了探究样品净化中GCB的含量与方法耐用性的关系，本论文将以甘薯叶，辣椒，甘蓝以及葡萄四种果蔬为研究对象，探究在0.1 mg·kg-1的加标水平下，GCB的用量对方法回收率、精密度以及耐用性的影响，从而确定QuEChERS前处理方法中GCB的最佳使用量，以期建立一种采用GC-MS/MS检测农残，且具备大批量处理分析样品能力的方法，让检测效率大幅提升。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

41种农药标准物质（100 mg·L-1），均由农业部环境保护科研监测所提供。

乙腈（色谱纯，美国Supelco公司）、丙酮（色谱纯，美国TEDIA天地试剂公司）、正己烷（色谱纯，美国TEDIA天地试剂公司）、氯化钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）、石墨化碳黑（GCB，安捷伦科技公司）、2 mL净化管（内含50 mg PSA、50 mg C18、150 mg MgSO4，迪马科技有限公司）。

1.2 仪器与设备

7890B-7000C三重四极杆串联质谱（安捷伦科技公司）、数字式脉冲涡旋仪（WIGGENS技术公司）、高速离心机（赛默飞科技公司）、T200电子天平（常熟双杰测试仪器厂）、N-EVAP氮吹仪（美国Organomation公司）。

1.3 标准溶液配制

分别准确移取41种100 mg·L-1农药标准品，用丙酮稀释成2 mg·L-1混标中间液备用。再取41种2 mg·L-1混标中间液适量，逐级用空白基质液稀释成质量浓度为0.005 mg·L-1、0.01 mg·L-1、0.05 mg·L-1、0.1 mg·L-1和0.5 mg·L-1的基质标准工作溶液。

1.4 样品前处理

称取10 g空白基质于50 mL塑料离心管中，加入20 mL乙腈和陶瓷均质子，盖上离心管盖剧烈振荡1 min，加入5 g氯化钠，放入涡旋振荡器中涡旋振荡10 min后4 000 r·min-1离心4 min。将QuEChERS净化粉末（内含不同量GCB）灌入2.5 mL注射器，吸取超过2 mL上清液，剧烈振荡，让净化粉末与上清液充分混合，过0.22 μm微孔滤膜，用5 mL玻璃刻度管准确收集2 mL滤液，50 ℃水浴氮吹至净干，用正己烷+丙酮（1∶1）定容至1 mL，用于测定。

1.5 GC-MS/MS分析条件

1.5.1 气相色谱条件

色谱柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；色谱柱流量1.2 mL·min-1；进样口温度280 ℃；载气为高纯He（纯度大于99.999%）；传输线温度280 ℃；不分流进样；进样量1 μL；程序升温：初始柱温70 ℃保持1 min，50 ℃·min-1升至150 ℃保持0 min，6 ℃·min-1升至280 ℃保持1 min，10 ℃·min-1升至300 ℃保持3 min。

1.5.2 质谱条件

电子轰击源：70 eV；四极杆MS1和MS2温度180 ℃；离子源温度280 ℃；多反应监测MRM模式。41种农药对应序号以及定量定性离子对和碰撞能量详见表1。

1.6 标准曲线绘制

将4种果蔬的空白样品进行提取、净化、浓缩和复溶后，所得到的基质空白液作为混合标准溶液的稀释液，按1.3节的操作准确配制成质量浓度为0.005 mg·L-1、0.01 mg·L-1、0.05 mg·L-1、0.1 mg·L-1和0.5 mg·L-1的系列基质标准工作溶液，以1.4和1.5节的条件进行上机测定，绘制标准曲线，进行线性回归计算[5]。

表1 41种农残MRM离子对信息及碰撞能量表

1.7 精密度和回收率测定

本次测试采用空白基质配标-外标法定量，基质标准溶液与样品溶液在同一仪器条件下检测，以降低基质效应[6]。基质选择为甘薯叶，辣椒，甘蓝以及葡萄，添加浓度水平为0.1 mg·kg-1，按照1.4实验部分进行前处理，各个基质的上清液分别用填有0 mg、15 mg、30 mg和60 mg石墨化碳黑的净化粉末进行净化（空白样品和添加样品进行同样的前处理，得到相同净化水平的空白基质液用来配制基质标准溶液），每种净化方式都重复处理6次，以重复样品间相对标准偏差（RSD）考察方法的精密度，平均加标回收率考察方法的准确度[7]。

1.8 方法耐用性测定

对满足回收率需求的GCB使用量处理的样品进行方法耐用性测试，在同一仪器条件下，分别检测进样起始和进样200针后插入的质控样品各个农药的响应值，比对TIC图前后变化。

2 结果与分析

2.1 仪器条件优化

对程序升温进行了较大调整，没有采用GB 23200.113—2018中的升温程序，而是经过对分析物出峰时间的不断调整，使分析时间缩短近10 min，以6 ℃·min-1升至280 ℃，这种较缓的升温梯度能够让后面出峰的菊酯类农药有很好的分离度，保证其在有相互影响的离子对的情况下，可以准确辨识。以10 ℃·min-1升至300 ℃保持3 min，能起到高温烘烤的作用，不仅可以有效老化色谱柱，也能让高沸点的化合物迅速流出色谱柱[8]。

本方法将41种农药按保留时间先后分为24个时间段，每个时间段选择合适的离子对数量，以提高检测的灵敏度，保证所有农药都有良好的峰形和响应。每种农药都选择了3个离子对，用来排除相似结构农药中相同离子对的干扰，能够保证定性的绝对准确[9]。

2.2 样品检测结果

2.2.1 标准曲线和定量限

所得结果表明：41种农药在浓度0.005～0.5 mg·L-1范围内，相关系数R²在0.994 2～0.999 8，以S/N=10确定方法定量限（LOQ）为1.05～9.12 μg·kg-1，均低于GB 23200.113—2018的方法定量限要求（10 μg·kg-1）[10]，具备实验可行性。为统一标准，符合QuEChERS快筛方法要求，将各农药的LOQ统一定为10.00 μg·kg-1，详细结果见表2。

表2 41种农药在5～500 μg·L-1浓度范围线性关系和定量限表

续表2

2.2.2 精密度和回收率测试结果

结果显示，4种基质的回收率在GCB含量为0 mg和15 mg时表现最优，除百菌清和五氯硝基苯外，其他农药的平均回收率基本在65%～110%，满足GB/T 27404—2008对回收率的相关要求，相对标准偏差（RSD）在12.0%以内（n=6），说明本法的重复性良好。从总体上看，净化粉末中石墨化碳黑含量的多少对有机磷农药影响较小，而菊酯类农药的回收率会随着石墨化碳黑含量的增多而下降。甲胺磷，乙酰甲胺磷和氧乐果的回收率较低，分析可能是在氮吹的过程中损失较大，或者这3种农药的提取率较低。百菌清和五氯硝基苯的回收率偏低，是由于石墨化碳黑对该农药的吸附性较强[11]。4种果蔬在不同GCB含量净化方式下加标回收率详细结果见图1～图4。

图1 辣椒0.10 mg·kg-1加标回收率图

图2 甘薯叶0.10 mg·kg-1加标回收率图

图3 甘蓝0.10 mg·kg-1加标回收率图

2.2.3 方法耐用性测试结果

对GCB用量为0 mg和15 mg处理的样品进行方法耐用性测试，结果如图5和图6所示，可明显看出，在同一坐标轴下，进样200针时，使用0 mg GCB净化的样品在仪器进样分析后，插入的质控样品大部分农药响应值下降50%～80%，且有少数农药响应极低，甚至没有出峰或者峰形不平滑，少数药物基质增强效应明显，说明仪器受到的污染比较严重[12]。而使用15 mg GCB用量的净化方式，质控样品各农药的响应值变化基本在30%以内，是可接受的范围。因此，选择GCB含量为15 mg的净化管进行样品批处理净化，可在保证准确度的同时极大地提升方法耐用性。

图6 使用15 mg GCB净化的样品在仪器进样分析后质控样TIC图前后变化图

3 结论

本文采用QuEChERS前处理结合GC-MS/MS检测41种农残，对气相以及质谱条件进行了优化，通过方法加标回收率、RSD、方法耐用性等测试，确定了GCB的最优使用量为15 mg，也证实了本法的可行性。该研究建立的方法具有前处理快速、准确度高、对仪器污染小及重复性好等优点，为多农残检测提供了一种有力的技术手段，在保障食品安全方面具有重要意义[13]，但其使用也有一定的局限性，多农残方法中各个农药的化学性质有很大差异，如本法的百菌清回收率偏低。因此，在检测这类平面结构的农药时，对于GCB的使用要仔细斟酌，这也需要在后续工作中进一步优化[14]。