基于QuEChERS净化/气相色谱法测定蔬菜及水果中16种有机氯农药残留

王晓春,梁 丽,周焕英

(1.鞍山师范学院 化学与生命科学学院，辽宁 鞍山 114016；2.军事科学院军事医学研究院 环境医学与作业医学研究所，天津 300050)

有机氯农药(OCPs)是典型的持久性有机污染物，具有致癌、致畸和致突变的“三致”作用，因其高毒性、半挥发性、难降解性和生物蓄积性，环境中残留的OCPs会通过食物链进入人体，危害人体健康[1-6]。因此，建立简单、快速、有效的有机氯农药检测方法，对保证食品安全和保护人类健康具有重大的现实意义。

目前，有机氯农药的检测方法主要有气相色谱法(GC)、气相色谱-质谱法(GC-MS)、气相色谱-三重四极杆串联质谱法(GC-MS/MS)、高效液相色谱法(HPLC)和超高效液相色谱-串联质谱法等[7-9]，与之配套的前处理方法有固相萃取法(SPE)、固相微萃取法(SPME)、加速溶剂萃取法(ASE)、超临界流体萃取法(SFE)和基质固相分散萃取法(MSPD)等[10-14]。由于食品中有机氯农药含量低，基质本底复杂，且分析前常需较复杂的前处理方法净化，再经浓缩后上样分析，操作繁琐耗时，灵活性不强，且前处理设备和装置价格也相对较高。QuEChERS方法是由美国农业部的Anastassiades等[15]于2003年首次提出并应用于样品前处理，该方法与SPE技术类似，利用吸附剂与基质中杂质间的相互作用，从而达到净化目的。方法净化彻底，提取效果好，污染小，回收率和精密度较高，分析速度快，且操作比SPE更简便，可用于农药、抗生素和毒素等目标物的提取净化[16-19]，以及部分蔬菜和水果中有机氯残留的检测[20-26]。但这些方法存在仪器价格昂贵且操作复杂[20-21]或检测的有机氯农残种类较少[22-25]且大部分为菊酯类农残等不足。另外，油菜和橙子作为色素含量比较大的蔬菜和水果，未见采用QuEChERS净化的相关报道。基于此，本文建立了基于QuEChERS净化/气相色谱法测定蔬菜及水果中16种有机氯农药残留的快速检测方法，方法简单、快速、准确、高效，可用于蔬菜及水果样品中有机氯残留的快速筛查和定量检测。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Agilent 7890A气相色谱配电子捕获检测器(美国Agilent公司),TGL-16C台式高速离心机(上海安亭科学仪器厂),手动移液器(德国艾本德公司)；净化管：QuEChERS Clean-up Kit A(150 mg MgSO4+50 mg PSA+50 mg GCB)和QuEChERS Clean-up Kit B(150 mg MgSO4+50 mg PSA+50 mg C18+7.5 mg GCB)(美国安捷伦公司)；PuriMag Si-C18磁珠(西安齐岳生物科技有限公司)。

乙腈(农残级，Fisher Scientific公司)；乙酸(北京百灵威公司)；标准品：质量浓度为10 μg/mL的16种OCPs混合标准溶液，包括甲氧滴滴涕、六氯苯、α-666、β-666、γ-666、七氯、环氧七氯、艾氏剂、α-硫丹、β-硫丹、狄氏剂、异狄氏剂、p,p′-DDE、o,p′-DDT、p,p′-DDD、p,p′-DDT(北京百灵威公司)；质量浓度为1 000 μg/mL的上述16种有机氯单标(天津阿尔塔科技有限公司)。黄瓜、油菜、橙子和苹果样品均购于天津某大型超市。实验用水为Millipore高纯水。

1.2 标准溶液的配制

混标储备液：取质量浓度为10 μg/mL的16种OCPs混合标准溶液100 μL，置于1 mL棕色容量瓶中，加入900 μL乙腈，混匀后得质量浓度为1 μg/mL的OCPs混标储备液。混合标准工作液：准确量取不同体积的1 μg/mL的16种OCPs的混标储备液，采用逐级稀释法，分别配制质量浓度为2、5、10、25、50、100 μg/L的16种OCPs混合标准工作液。

1.3 样品前处理

准确称取均质样品10 g至50 mL离心管中，加入15 mL含1%冰乙酸的乙腈溶液，剧烈振荡1 min，以8 000 r/min离心5 min。取上清液用含1%冰乙酸的乙腈溶液定容至25 mL；定量转移2 mL定容后的上清液至净化管中，涡旋混合1 min，以8 000 r/min离心5 min。取上清液过0.22 μm有机滤膜，供气相色谱分析。空白实验除不称取蔬菜样品外，其余步骤同上。

1.4 色谱条件

色谱柱：DB-35 MS柱(30 m×250 μm，0.15 μm)；检测器：ECD；载气：高纯(99.999 9%)氮气；载气流速：1.5 mL/min。进样口温度：250 ℃；检测器温度：300 ℃。色谱柱升温程序：初始温度120 ℃，保持2 min，以4 ℃/min升至300 ℃；进样方式：不分流进样；进样量：1 μL。

图1 16种OCPs化合物的色谱图

图2 QuEChERS Clean-up Kit A净化管(A)和QuEChERS Clean-up Kit B净化管(B)净化效果对比以及净化管A与C18磁性材料结合处理后的色谱图(C)

2 结果与讨论

2.1 色谱条件的优化

考察了16种有机氯农药残留的色谱条件，对色谱柱、柱箱温度、进样条件等色谱条件进行优化。结果显示，选取DB-35 MS柱(30 m×250 μm，0.15 μm)并采用“1.4”色谱条件时，16种有机氯农药可达到基线分离，且色谱峰形尖锐对称(图1)。

2.2 提取溶剂的选择

乙酸乙酯、丙酮和乙腈均为农残分析常用的提取溶剂。其中乙酸乙酯易于提取蜡质、脂肪等非极性提取物，但其不溶于水，对水中溶解度稍大的有机氯目标物回收率较低。丙酮易于提取样品中的色素，但因其与水互溶较难分离。乙腈是蔬菜、水果中农药残留标准分析方法中的首选提取溶剂。由于本文所选样品均含有大量水分，据文献可知以乙腈为提取剂时的提取效果较好，因此选择乙腈为提取溶剂。同时，实验还考察了乙腈中添加乙酸时对蔬菜和水果中OCPs的提取效果。结果发现，加酸后回收率有较大改善，且酸度强弱对大部分OCPs目标物的回收率几乎无影响，只对少数几种OCPs目标物的回收率有较大影响，当乙酸含量为0.5%～2%时，16种目标OCPs的回收率比较理想。因此，实验选用含1%乙酸的乙腈溶液为提取剂。

2.3 净化条件的选择

常用净化剂有N-丙基乙二胺(PSA)、十八烷基硅胶键合相(C18)和碳黑(GCB)等。本实验考察了QuEChERS Clean-up Kit A(150 mg MgSO4+50 mg PSA+50 mg GCB)和QuEChERS Clean-up Kit B(150 mg MgSO4+50 mg PSA+50 mg C18+7.5 mg GCB) 2种净化管对实际样品的净化效果(图2A、B)。结果显示，采用QuEChERS Clean-up Kit A净化后溶液均呈无色状态，而采用QuEChERS Clean-up Kit B净化后，溶液呈不同程度的颜色。由于实验选取的蔬菜和水果样品中色素含量偏高，因此本实验选用QuEChERS Clean-up Kit A净化管净化，16种OCPs的回收率为70.0%～110%。另外，进一步考察了净化管A与C18磁性材料结合对待测物回收率的影响。将净化后的溶液与50 mg的PuriMag Si-C18待磁珠混合后涡旋5 min，待磁分离后过0.22 μm微孔滤膜测定。结果发现，处理后的未加标样品本底的色谱峰与单独采用QuEChERS Clean-up Kit A净化的本底几乎一致(见图2C)，且16种OCPs农药的回收率与仅使用净化管A的结果差别不大，而环氧七氯的回收率显著降低。综合考虑实验成本，最终选择QuEChERS Clean-up Kit A净化管进行净化。

2.4 方法学考察

2.4.1 工作曲线、检出限与定量下限以16种OCPs混标溶液确定GC最优工作条件，同时辅以各OCPs化合物的单标进行准确定性。采用基质加标法确定各不同基质下的标准工作曲线以消除基质效应，保证方法的准确度。准确称取空白黄瓜、油菜、苹果和橙子匀浆样品10 g于50 mL离心管中，加入0、50、125、250、625、1 250、2 500 μL 1 μg/mL的OCPs混合标准储备液，在优化条件下处理并测定，以不加权最小二乘法进行回归运算，获得不同基质下16种OCPs的标准工作曲线。连续测定OCPs标准品11次，以3倍信噪比(S/N≥3)计算方法的检出限(LOD)，以S/N≥10计算定量下限(LOQ)。结果显示，在2～100 μg/L质量浓度范围内，黄瓜、油菜、苹果和橙子样品中的16种OCPs化合物的线性良好，相关系数(r)均大于0.99,LOD为0.16～2.9 μg/L，LOQ为0.5～8.9 μg/L，表1为其中油菜与橙子中16种OCPs的线性方程及相关系数。

表1 16种OCPs的保留时间、线性方程、相关系数、检出限与定量下限

图3 黄瓜样品的加标色谱图

2.4.2 回收率与相对标准偏差分别选取4种蔬菜水果(黄瓜、油菜、苹果和橙子)在优化条件下处理并测定，确认无目标化合物后以其为空白样品，分别向其中添加高、中、低3个水平的混合标准溶液，得到含量分别为5.0、10.0、40.0 μg/kg的加标样品，每个浓度水平重复测定6次。结果显示：在5.0～40.0 μg/kg 加标水平内，16种OCPs在4种基质中的平均加标回收率为70.1%～119%，相对标准偏差(RSD)为0.23%～5.2%，表明该方法具有良好的准确度和精密度，可满足上述蔬菜和水果中16种常见OCPs的检测要求。图2为16种OCPs在空白黄瓜样品的加标色谱图,表2为16种OCPs在油菜和橙子中的回收率及相对标准偏差。

表2 16种OCPs在油菜和橙子中的加标回收率和相对标准偏差(n=6)

2.5 实际样品的测定

采用本方法对购于天津某超市的黄瓜、油菜、橙子和苹果样本中的16种OCPs进行检测，结果显示均未检出，说明本方法中相关OCPs农药的使用得到了有关部门的高度重视和监管，未出现过度使用的现象。

3 结 论

本研究将QuEChERS净化技术与气相色谱相结合，建立了4种蔬菜及水果(黄瓜、油菜、橙子、苹果)中16种OCPs农药残留的检测方法。通过对黄瓜、油菜、橙子和苹果的方法学评价，发现各组分在2.0～100 μg/L范围内线性良好，样品平均加标回收率为70.1%～119%，RSD为0.23%～5.2%。方法具有简便、快速、准确、高效的特点，可用于蔬菜及水果样品中有机氯残留的快速筛查和定量检测。