QuEChERS-气相色谱-质谱同时测定生姜中16种农药残留

卢琦，陈子雷，丁蕊艳，郭长英，毛江胜，李慧冬

1.山东省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所（济南 250100）；2.农业农村部农产品质量安全风险评估实验室（济南）（济南 250100）；3.山东省食品质量与安全检测技术重点实验室（济南 250100）

生姜是我国居民生活中不可或缺的农产品，也是我国广泛种植栽培的重要蔬菜。我国是世界上的产姜大国，年产量仅次于印度居世界第二位[1]。山东是生姜农产品出口大省，产品出口世界各国，但在种植过程中，为了降低病虫害如姜腐烂病、姜青枯病、猿叶虫等对生姜品质的影响[2]，农药的大量使用大大增加了生姜中农药残留超标的风险，同时由于生姜中含有大量的姜辣素、芳香性挥发油脂姜酮、姜酚等含硫的挥发性化合物，这些物质与农药的性质相似，对农药残留的检测分析造成了一定的困难。为了满足国内外对农药残留日趋严格的要求，同时保证我国生姜产品顺利出口世界各地，建立一种操作简便、快速、准确的生姜样品中农药残留检测方法非常重要。

目前，常用的农药残留检测方法有气相色谱法[3-7]、高效液相色谱法[8-10]、气相色谱串联质谱法[11-14]与高效液相色谱串联质谱法[15-18]。前处理方法主要有QuEChERS法[19-20]、固相萃取法[21]、液液萃取法[22]、凝胶渗透色谱法[23-24]等。由于气相色谱串联质谱仪和高效色谱串联质谱仪的检测效率及准确度普遍高于气相色谱与液相色谱，近年来已被广泛使用。王艳丽等[13]采用固相萃取-气相色谱-三重四极杆串联质谱法测定茶叶中45种有机磷农药残留；黄绍军等[14]采用固相萃取-气相色谱-串联质谱法检测了丽江玛咖中41种有机氯和菊酯类农药残留；何强等[18]也利用超高效液相色谱-串联质谱法测定了浓缩苹果汁中61种农药残留量；但是采用气相色谱串联质谱法同时测定生姜中多种农药残留的报道不是很多。研究采用气相色谱串联质谱结合QuEChERS法，一次性同时检测16种农药，并结合保留时间和特征选择离子判断结果，以期为生姜中多种农药残留的检测提供方法参考。

1 材料与方法

1.1 材料

随机从济南市场抽取生姜样品30批。

1.2 仪器与试剂

Agilent5977气相色谱串联质谱仪、旋转蒸发仪、LDZS-2高速离心机（北京京立离心机公司）；T25 D均质机（德国IKA公司）；RV10 D旋转蒸发仪（德国IKA公司）；MS3 D S25漩涡混合器（德国IKA公司）；BSA224S-CW万分之一电子天平（德国 Sartorius公司）。

乙腈和正己烷（HPLC级，美国Fisher 公司），氯化钠（分析纯，国药集团）；QuEChERS净化管、C18固相萃取柱、PestiCarb/NH2柱。农药标准品（10 mg/L）主要包括溴虫腈、噁草酮、二嗪磷、伏杀硫磷、氟氯氰菊酯、治螟磷、氟乐灵、乙烯菌核利、异丙草胺、抗蚜威、氯菊酯、杀螟硫磷、甲基毒死蜱、喹硫磷、五氯硝基苯及毒死蜱。

1.3 仪器条件

色谱条件：色谱柱，DB-5MS；色谱柱温度程序，40 ℃保持1 min，然后以30 ℃/min程序升温至130℃，以5 ℃/min升温至250 ℃，再以10 ℃/min升温至300 ℃，保持5 min；载气，氦气，纯度≥99.999%；流速，1.2 mL/min；进样口温度，290 ℃；进样方式，不分流。

质谱条件：电子轰击源，70 eV；离子源温度，230 ℃；GC-MS接口温度，280 ℃；进样量，1.0 μL；溶剂延迟时间，6 min；扫描方式，选择离子检测（SIM）模式。定量离子（m/z）及定性离子（m/z）见表1。

表1 16种农药的质谱参数

1.4 标准溶液的配制

准确移取1 mL标准品（10 mg/L），用丙酮定容至10 mL，配制成1 mg/L的标准溶液。再准确吸取1.0，0.5，0.2，0.1和0.05 mL上述标准溶液，用丙酮定容至1.0 mL，得到质量浓度分别为1.0，0.5，0.2，0.1和0.05 mg/L的标准溶液系列。以各物质定量离子的峰面积（y）对质量浓度（x）绘制标准曲线。外标法定量。

基质匹配标准溶液：准确移取适量混合标准溶液，用生姜空白样品提取液稀释，配制成系列基质匹配标准溶液，现配现用。

1.5 样品前处理

样品预处理：将生姜样品用食品粉碎机打碎，混匀，密封，于-20 ℃保存。

1.5.1 QuEChERS处理过程

准确称取10 g粉粹后的生姜样品于50 mL聚丙烯具塞离心管中，加入20.0 mL乙腈，用匀浆机中高速均质提取3 min，加入5 g氯化钠，涡旋3 min，静置分层，在离心机中以12000 r/min离心5 min，吸取10 mL上清液于QuEChERS净化管（色素样品净化管：150 mg PSA+15 mg GCB+900 mg MgSO4）净化管，并加入一颗陶瓷均质子，摇匀，在离心机中以12000 r/min离心5 min，取5 mL上清液于250 mL圆底烧瓶中，在旋转蒸发仪中旋蒸至干，用2.5 mL正己烷定容，装进样小瓶混匀，待测。

1.5.2 固相萃取处理过程

提取：准确称取10 g粉粹后的生姜样品于50 mL聚丙烯具塞离心管中，加入20.0 mL乙腈，用匀浆机中高速均质提取3 min，加入5 g氯化钠，涡旋3 min，静置分层，在离心机中以12000 r/min离心5 min，取上清液5 mL于平底烧瓶中，旋蒸至近干，待净化。

净化：在固相萃取柱中加入约2 cm高无水硫酸钠，用5 mLV（乙腈）∶V（甲苯）=3∶1预淋洗，弃去淋洗液。分三次分别用5，10和10 mL的淋洗液（V（乙腈）∶V（甲苯）=3∶1）复溶洗脱；收集洗脱液用旋转蒸发仪浓缩至近干，用2.5 mL正己烷定容，装进样小瓶，待测。

1.6 添加回收试验

分别在空白生姜样品中添加0.05，0.5和1 mg/kg 3个水平的16种农药的标准品，静置2 h，使各农药标准品被生姜充分吸收，然后按照研究建立的方法进行前处理和检测，同时使用生姜空白基质匹配标准溶液进行校准定量。每个水平重复6次。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理的优化

采用在生姜空白样品中添加0.5 mg/kg的16种农药混合标准工作溶液，按照1.5.1节的前处理方法，重复5次，采用基质匹配标准溶液外标法定量，对前处理条件进行优化。

2.1.1 样品提取溶剂的选择

乙腈对极性和非极性农药的提取兼容性更好，更容易利用盐析作用去除样品中的水分，降低了后续净化的困难与仪器的维护成本，因此研究选取乙腈作为提取剂。

2.1.2 样品净化方式的选择

为了获得良好的净化效果，试验设计了3种净化方法。方法1：C18柱净化；方法2：PestiCarb/NH2柱净化；方法3：QuEChERS净化管净化。采用上述3种方法对16种农药做在生姜样品中添加浓度为0.5 mg/kg的回收试验。结果显示，采用这3种方法净化得到的回收率均在可接受范围内。此外方法1处理完的样品较方法2与方法3颜色较深，含有较多色素。对上述净化方式制备的生姜样品进行扫描（见图1），从中可以看出方法3的杂质峰相较于其他两种方法较少，有利于保护仪器，操作简便，快速高效。因此，研究选用QuEChERS净化管对生姜进行净化。

图1 采用3种净化方法的生姜样品的TIC图

2.1.3 基质效应评价

按照1.5小节方法对空白生姜样品进行前处理，制备生姜空白基质溶液。分别用纯溶剂和生姜空白基质溶液配制农药浓度相同的两种待测液，在条件完全相同的情况下进行检测。根据两者的响应值计算生姜的基质效应[25]，具体计算方式见式（1）。

式中：Mi为生姜基质溶液中各农药的基质效应；Ami为基质溶液中各农药的检测响应值；Asi为纯溶剂中各农药的检测响应值。

试验中，分别用丙酮与生姜空白基质溶液配制16种农药的待测液，使各目标成分的质量浓度为0.5 mg/L，在相同条件下进行检测，按照式（1）对生姜基质溶液的基质效应进行分析，具体结果见表2。

由结果可知16种农药种有7种农药的Mi值为正值，表现为基质增强效应；有9种农药的Mi值为负值，表现为基质抑制效应。其中有75%的农药|Mi|＜20%，表现为弱基质效应，可忽略无需进行校正；有12.5%的农药20%≤|Mi|≤50%，表现为中等程度基质效应；12.5%的农药|Mi|＞50%，表现为强基质效应，需要进行校正[18]。此外上述结果也表明，同种基质中不同农药的基质效应差别较大，如伏杀硫磷的|Mi|值为53.38，是强基质效应；而五氯硝基苯的|Mi|却只有1.66，为可忽略不计的弱基质效应。因此，为提高定量结果的准确性，需要配制基质标准溶液对定量结果进行校正。

2.2 方法学评价

2.2.1 线性范围、相关系数及检出限

由表2可知：16种农药在0.01～1 mg/L质量浓度范围内，各化合物定量离子峰面积与浓度呈良好线性关系，相关系数均大于0.99。以最低添加浓度为定量限。

表2 16种农药的保留时间、线性关系、相关系数、定量限与基质效应

2.2.2 准确度和精密度

由表3的结果可知：16种农药3个加标浓度下的平均回收率在75%～97%之间，相对标准偏差在1.9%～7.8%之间。用此方法测定生姜中16种农药多残留，准确度、精密度均较好，能够满足残留分析要求[26]。

2.3 样品检测

研究采用SIM模式结合保留时间进行定性定量分析，增强了检测结果的准确性，降低了出现假阳性样品的概率。

2.3.1 农药残留水平

利用研究建立的方法对市场采集的30份生姜样品进行16种农药的检测，结果显示：有4份样品检出抗蚜威，最大残留量为0.01 mg/kg；有4份样品检出氯菊酯，最大残留量为0.09 mg/kg；1份样品检出杀螟硫磷，最大残留量为0.02 mg/kg。以上检出的2种农药残留量均低于GB 2763—2019[27]中梨的农药最大残留限量值（maximum residue limit，MRL）（抗蚜威：0.05 mg/kg；氯菊酯：1 mg/kg；杀螟硫磷：0.5 mg/kg）。其他样品中未见目标农药检出。

3 结论

通过乙腈提取，QuEChERS净化管净化，建立了气相色谱-串联质谱检测生姜样品中16种农药残留量的分析方法。经实际样品检测，所建立的方法可以提供准确的定性和定量分析，操作简单、快速、灵敏度高，符合农药多残留检测要求，为生姜的风险评估和多残留检测提供了快速准确的方法支持。