改进QuEChERS结合GC-MS/MS测定西洋参中12种农药残留

李晓莉,许林林,范珺,王忻,宋真真,王建华

改进QuEChERS结合GC-MS/MS测定西洋参中12种农药残留

李晓莉1,许林林2*,范珺3,王忻3,宋真真4,王建华5

1. 淄博市数字农业农村发展中心, 山东 淄博 255000 2. 泰安市中心医院药剂科, 山东 泰安 271000 3. 潍坊市检验检测中心，山东 潍坊 261000 4. 山东省沂南县检验检测中心, 山东 沂南 276300 5. 山东农业大学农学院, 山东 泰安 271018

本文采用磁性Fe3O4纳米粒子（MNPs）改进了QuEChERS前处理技术，结合气相色谱串联质谱（GC-MS/MS），建立了西洋参中12种有机磷和氨基甲酸酯类农药多残留的检测方法。样品由1%醋酸-乙腈提取液提取，氯化钠和无水硫酸镁盐析离心，采用N-丙基乙二胺（PSA）、石墨化炭黑（GCB）、磁性四氧化三铁纳米粒子对提取液进行净化，GC-MS/MS测定。结果显示，所有目标农药的线性相关系数R均大于0.998，方法的定量限（LODs）为1.13~4.80 μg·kg-1，三个水平下的加标回收率为87.51~103.21%，相对标准偏差为1.11~7.32%。采用该方法对山东省超市和药店随机采购的65批西洋参进行检测，其中27批样品共检出10种农药残留。本方法在保证回收率和稳定性的基础上减轻了中草药基质干扰严重的问题，分析速度快，适合对西洋参中农药多残留进行快速分析测定。

西洋参; 联合测定; 农药残留

近几年来西洋参在国内种植面积越来越大，但农药残留问题也越来越突出[1-3]。由于大部分种植户对病虫害的防治缺少经验和技术，往往会选择对病虫害防治效果好的高毒性农药，且中药材易受到土壤中的滴滴涕、六六六等农残的污染[4]。农药残留通过食物链的积累会对人的身体健康造成极大的危害，还会对西洋参药效的发挥产生不利的影响。在中药材走向欧美等国际市场的进程中，中药材中的农药残留问题也成为了对外出口的瓶颈，严重影响了中医药在国际市场上的影响力。

目前，针对水果、蔬菜基质的农药残留检测技术得到了充分的发展，以液液萃取[5]、固相萃取[6,7]、微波辅助萃取[8]、加速溶剂萃取[9]等为主要前处理手段。QuEChERS（Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe）具有回收率高、精确度和准确度高、可分析的农药范围广、分析速度快、溶剂使用量少、操作简便等特点，给多农残分析、多类农药分析等领域带来了革新[10]。近年来，结合磁性纳米材料（MNPs）改进的QuEChERS技术在水果蔬菜农药残留领域逐渐兴起[11]，而对西洋参农药残留测定的研究几乎是空白。本研究采用MNPs改进的QuEChERS技术对西洋参中可能涉及到的12种有机磷及氨基甲酸酯类农药残留进行研究，对在山东省药店和超市随机购买的65批西洋参样本进行农药残留检测，并对检测结果进行分析，得到初步调查结论。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

12种农药标准品（上海安谱实验科技股份有限公司，见表1）；N-丙基乙二胺（PSA）、石墨化碳黑（GCB）（合肥格恩科技有限公司）；甲醇、乙腈（色谱纯，美国ThermoFisher公司）；无水硫酸镁、氯化钠、氯化铁（FeCl3·6H2O）、氯化亚铁（FeCl2·4H2O）、氨水（NH3·H2O）（分析纯，天津科密欧化学试剂有限公司）。

西洋参购于山东省济南、青岛、淄博、泰安、济宁、临沂六个地市的超市和药店，研磨粉碎，过40目筛后混匀密封标记，置于4 ℃冰箱保存。

1.2 仪器与设备

气相色谱-质谱仪：Trace 1310-ISQ，美国ThermoFisher公司；超纯水机：Milli-Q超纯水系统；涡旋机：QL-866，购自江苏其林贝尔仪器有限公司；高速组织捣碎机：德国IKA；真空干燥箱：DZF-6020MBE，购自上海博讯公司；氮气吹干仪：购自美国Organomation Associates公司；均质器：T-18，购自广州仪科实验室技术有限公司；旋转蒸发仪：EL 131购自瑞士Buchi公司；离心机：不低于4500 r·min-1，购自德国B. Hermle AG公司；高分辨率通用型透射电子显微镜：HT7700，购自日立高新技术公司；中药粉碎机：HC-350Y，购自武义海纳电器有限公司。

1.3 标准储备液的制备

分别准确称取5~10 mg（精确至0.1 mg）农药标准品置于100 mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度线，于4 ℃下避光保存。从每个单个标准储备液中分别移取一定量溶液于同一个100 mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度线，配成混合标准溶液并于4 ℃下避光保存。为了减少或消除样品基质效应对分析检测结果产生的影响，使用空白样品提取净化后的溶液配成适当浓度的农药基质混合标准工作溶液，现用现配。

1.4 磁性纳米粒子制备

Fe3O4磁性纳米粒子采用课题组较为成熟并在果蔬农药残留测定研究中使用的合成方法[11]：称取5.4110 g氯化铁（FeCl3·6H2O）于250 mL圆底烧瓶中，加入100 mL去离子水溶解，再加入1.9889 g氯化亚铁（FeCl2·4H2O），磁力搅拌使之溶解。在30 min内逐滴滴加110 mL氨水（NH3·H2O），磁力搅拌，保持70 ℃油浴3 h。合成的磁性纳米粒子先用去离子水清洗5~6次至pH达到中性，然后用乙醇清洗两次后放入45 ℃真空干燥箱内干燥。

1.5 样品前处理

取5.00 g西洋参样品于50 mL塑料离心管中，加入5 mL水，静置10 min，之后加入10 mL 1%醋酸-乙腈提取液，涡旋60 s。加入1.5 g氯化钠和4.0 g无水硫酸镁后立即涡旋60 s，然后离心5 min (6000 rpm)。取上清液3 mL于5 mL离心管中，加入50 mg MgSO4，50 mg PSA和50 mg GCB粉末并涡旋60 s，再加入50 mg磁性四氧化三铁纳米粒子并涡旋60 s，然后通过外加磁场的吸附沉淀净化，上清液过0.22 μm滤膜后进行仪器分析。

1.6 GC-MS/MS条件

分析仪器为赛默飞Trace 1310气相色谱仪串联ISQ质谱仪，离子源为电化学离子源（EI）。色谱柱：DB-1701石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。色谱柱升温程序：50 ℃保持1 min，然后以30 ℃·min-1升温至150 ℃，再以5 ℃·min-1升温至250℃，再以10 ℃·min-1升温至300 ℃，保持10 min；进样口温度：290 ℃；进样量：1 μL；进样方式：无分流进样，1.0 min后开阀；载气：氦气，纯度≥99.999%；流速：0.8 mL·min-1；离子源：EI；GC-MS/MS传输线温度：280 ℃；离子源温度：280 ℃。各目标化合物的保留时间及选择离子监测参数见表1。

表 1 12种农药气相色谱串联质谱分析参数

2 结果与分析

2.1 前处理条件的优化

2.1.1 提取剂的选择本实验对比了乙腈、正己烷、甲醇、乙酸乙酯、丙酮五种提取溶剂对目标农药（0.1 mg·kg-1）的提取效果。实验结果如图1所示，采用乙腈作为提取溶剂时，农药的回收率最高，且在盐饱和的状态下乙腈可以与水相完全分离，并且不需要引入非极性溶剂，最终选用乙腈作为提取剂。

图 1 提取溶剂对农药提取效果的影响（c=0.1 mg·kg-1，n=3）

2.1.2 净化剂及磁性纳米材料的使用配比优化PSA（N-丙基乙二胺）主要去除样品基质中的有机酸、糖类、酚类、脂肪酸等极性物质，GCB（石墨化炭黑）对样品中色素有较强的吸附能力。本研究对PSA在0 mg、20 mg、40 mg、60 mg、80 mg及GCB在0 mg、10 mg、20 mg、30 mg、40 mg添加量的情况下，对12种目标农药在0.1 mg·kg-1浓度的样品加标回收率进行了研究，如图2（a）、（b）所示，确定PSA及GCB的最优添加量分别为40 mg和30 mg。

图 2 不同净化剂使用量对加标回收率的影响（c=0.1 mg·kg-1，n=3）

（a）PSA （b）GCB （c）MNPs

本研究同样考察了Fe3O4磁性纳米粒子的添加量在0~80 mg时的五个梯度水平（0 mg、20 mg、40 mg、60 mg、80 mg）对12种代表性目标物的回收率产生的影响，实验结果如图2（c）所示。当Fe3O4磁性纳米粒子的添加量为40 mg时，12种目标物的回收率均达到最高值，且外加磁场吸附效果良好，因此确定40 mg为最佳使用量。

2.1.3 磁性纳米粒子净化效果的对比本研究发现在净化体系中加入磁性四氧化三铁纳米粒子后（a）杂质峰明显比未添加磁性四氧化三铁纳米粒子（b）的杂质峰少，如图3所示。这充分说明磁性四氧化三铁纳米粒子可以吸附体系中的干扰物质，提高净化效率。

图 3 空白样品净化后的上清液对比图（a）加入MNPs（b）不加入MNPs

2.2 方法学验证

本研究采用添加回收率的方法验证准确度和精密度，在西洋参样品中添加3个不同浓度水平（0.01 mg·kg-1、0.05 mg·kg-1、0.2 mg·kg-1）12种农药的混合标准溶液，每个水平重复6次，结果如表2所示。该方法对不同目标农药的线性范围有所不同，大多数目标物的线性相关系数大于0.998，在各自线性范围内线性关系良好。方法定量限在1.13~4.80 μg·kg-1区间内，三个加标水平的回收实验得到的回收率范围在87.51~103.21%之间，相对标准偏差均低于7.32%，能够满足多农残检测要求。

表2 12种目标物的定量限、线性范围、标准曲线方程及线性相关系数

表 3 12种农药在3个添加水平下的回收率及相对标准偏差（n=6）

2.3 实际样品检测

对山东地区市售西洋参进行农药多残留情况筛查。从山东省泰安市，临沂市，淄博市，济南市，青岛市，济宁市六个地市的超市、药店和农贸市场随机采集了65个市售西洋参样品进行农残筛查。实验结果表明，共27个样品检测出10种（莠去津、异丙威、西玛津、乙草胺、烯唑醇、吡虫啉、杀螟丹、茚虫威、稀禾定、甲胺磷）农药残留，莠去津、吡虫啉和甲胺磷的检出频率较高，吡虫啉（113.61 µg·kg-1）、乙草胺（92.32 µg·kg-1）检测出个别高浓度残留，其余农药检出浓度较低。

表 4 西洋参中12种农药的检出浓度、检出率

3 结论

本文建立了基于磁性四氧化三铁纳米粒子(MNPs)特性，经改进QuEChERS技术，结合气相色谱串联质谱(GC-MS/MS)测定西洋参中12种有机磷和氨基甲酸酯类农药多残留的检测方法。该方法简单快速，灵敏度高，准确性好。采用该方法对山东省超市和药店随机采购的65批西洋参样品进行农药残留检测，27批样品中共检出10种农药残留。与现有的国家标准方法[12,13]相比，本文所建立的方法具有操作简便快捷、有机试剂使用量少且灵敏度高等优点。在保证回收率和稳定性的基础上，能有效降低中草药在检测过程中的基质干扰，从而大大提高了检测效率，满足农药多残留分析的要求。

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Determination of 12 Pesticide Residues inUsing Modified QuEChERS Method with Gas Chromatography Tandem Mass Spectrometry

LI Xiao-li1, XU Lin-lin2*, FAN Jun3, WANG Xin3, SONG Zhen-zhen4, WANG Jian-hua5

1.255000,2.271000,3.261000,4.276300,5.271018,

In this study, magnetic iron tetroxide nanoparticles (MNPs) were used to improve the pre-treatment technology of QuEChERS, combined with gas chromatography tandem mass spectrometry (GC-MS/MS), a method for the determination of 12 organophosphorus and carbamate pesticide residues inwas established. The samples were extracted from 1% acetic acid acetonitrile extract, centrifuged by salting out sodium chloride and anhydrous magnesium sulfate, purified by N-propyl ethylenediamine (PSA), graphitized carbon black (GCB) and magnetic iron tetroxide nanoparticles, then determined by GC-MS/MS. The results showed that the linear correlation coefficient of all the target pesticides was greater than 0.998, the LODs of the method was 1.13 - 4.80 ug·kg-1, the recovery of the three levels was 87.51 - 103.21%, and the RSD was 1.11 - 7.32%. This method was used to detect 65 batches ofrandomly purchased by supermarkets and pharmacies in Shandong Province, among which 10 pesticide residues were detected in 27 batches. On the basis of ensuring the recovery and stability, this method can reduce the serious matrix interference of Chinese herbal medicine, and the analysis speed is fast. It is suitable for the rapid analysis and determination of pesticide residues in.

; cooperation determination; pesticide residue

S481+.8

A

1000-2324(2021)02-0210-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2021.02.009

2019-10-11

2019-12-01

山东省重大科技创新工程项目(2019JZZY020903);山东省现代农业产业技术体系项目(SDAIT-20-04)

李晓莉(1974-),女,农业推广硕士,正高级农艺师. E-mail:zblixl@126.com

Author for correspondence. E-mail:xulin233happy@163.com