气相色谱-三重四极杆质谱法测定绿茶中35种农药残留

高尧华，刘梦琳，李林杰，孙 立，张晓文，阎 炳，张鸿伟*

（1.日照海关，山东 日照 276826；2.青岛海关技术中心，山东 青岛 266114）

绿茶因含有多种氨基酸和丰富的矿物质等营养成分，多年来占据我国传统饮品的重要位置，同时也是我国主要出口经济作物之一，广受国内外市场好评。近年来茶叶的需求量增大，种植面积及生产规模相应扩大，但部分茶农的食品安全意识淡薄，在茶树种植采摘期间用药种类及剂量不科学，导致部分茶叶中农药残留污染问题，不但影响广大消费者对茶类产品的认可度，更引起对茶类食品安全的关注。我国最新国家标准（GB 2763-2021 和GB 2763.1-2022）规定了茶叶中71 种农药的最大残留限量［1-2］，欧盟规定了茶叶中502种农药、日本相关法规规定了230种农药的最大残留限量［3］，且规定茶叶中多种农药的最大残留限量最小值为0.01 mg/kg［4］。因此，茶叶中农药残留检测方法的性能指标事关农药残留控制，影响我国茶叶产业对外贸易发展。

目前，茶叶类产品中农药残留的分析方法主要以色谱和质谱测定为主［5-10］。茶叶基质复杂，增加了农药残留分析难度，因此降低茶叶基质影响，提高检测方法的准确度和灵敏度成为茶叶分析的关键技术。QuEChERS 法因具有通用性强、操作简单快速等优点，在农药残留前处理中已被广泛应用。茶叶作为复杂基质植物源性产品，在前处理过程中主要使用QuEChERS 法［11-13］和固相萃取法［14-16］。本研究根据GB 2763-2021 及GB 2763.1-2022 的检测要求，通过优化QuEChERS 前处理方法，建立了同时测定绿茶中35种常用农药的气相色谱-三重四极杆质谱法。该方法检测灵敏度高，可实现茶叶中35种常用农药的准确测定，可为茶叶类产品的质量安全把控提供技术支持。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

7890A-7000B 气相色谱-三重四极杆质谱仪（美国Agilent 公司）；IKA KS260 振荡器（德国IKA 公司）；Buchi 旋转蒸发仪（瑞士Buchi 公司）；离心机（上海安亭科学仪器厂）；IKA MS3 basic 涡旋混匀器（德国IKA公司）。

乙腈（色谱纯，美国Tedia 公司）；丙酮、正己烷（色谱纯，德国Merck 公司）；氯化钠（分析纯，天津市鼎盛鑫化工有限公司）；十八烷基硅烷（C18）、石墨化炭黑（GCB）、N-丙基乙二胺（PSA）购于天津博纳艾杰尔股份有限公司。

1.2 标准溶液配制

35种农药标准品（农业部环境保护科研监测所，纯度均大于99%，质量浓度均为1 000 µg/mL）：具体名称见表1，用丙酮-正己烷（3∶7，体积比）混合溶液稀释，配制成质量浓度为10 µg/mL的混合中间标准溶液，于-18 ℃冰箱避光、密封保存，保存期为6个月。

表1 35种化合物的仪器分析参数Table 1 Parameters for instrumental analysis of 35 compounds

标准工作溶液的配制：准确移取适量混合中间标准溶液，用经确证不含目标农药的绿茶空白基质提取液稀释成10、20、50、100、200、500、1 000 µg/L的标准工作液，现配现用。

1.3 样品前处理

准确称取2.00 g（精确至0.01 g）茶叶试样，置于50 mL 离心管中，加入15 mL 85 ℃热水充分浸泡30 min，放凉后，加入20 mL 乙腈振荡提取30 min，加入5 g 氯化钠涡旋1 min，以5 000 r/min 离心5 min。移取10 mL 上清液至盛有200 mg PSA、200 mg C18、50 mg GCB 的净化管中，涡旋30 s，过滤至鸡心瓶中，滤液经45 ℃旋转蒸发至近干，加入1.0 mL 丙酮-正己烷（3∶7）混合溶液定容后，过0.22 µm滤膜，供上机分析。

1.4 仪器条件

1.4.1 色谱条件色谱柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 µm）弹性石英毛细管柱；载气：高纯氦气（99.999%）；碰撞气：高纯氮气（99.999%）；流速：1.1 mL/min；进样方式：不分流进样；升温程序：50 ℃保持2 min，以25 ℃/min 程序升温至150 ℃保持6 min，再以3 ℃/min 程序升温至200 ℃，最后以8 ℃/min程序升温至280 ℃保持7 min；进样口温度：260 ℃；进样量：1.0 µL；溶剂延迟：5 min。

1.4.2 质谱条件离子源：电子轰击源（EI）；电离能量：70 eV；离子源温度：230 ℃；辅助加热温度：280 ℃；扫描方式：多反应监测（MRM）模式。35种化合物的仪器分析参数见表1。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理条件的优化

2.1.1 提取溶剂的优化绿茶的冲泡建议温度为85 ℃，为准确测得人体摄入茶汤中农药残留含量，本实验采用85 ℃热水冲泡。在100 µg/L 的35 种农药标准溶液中，加入85 ℃热水冲泡后，采用乙腈提取并浓缩定量，测得定量后溶液与等浓度未加入热水的标准溶液的浓度差小于10%。综合回收率实验结果，说明35种农药在加入85 ℃热水后无降解。

根据茶叶中常用农药的化学性质，在其他条件相同的情况下，考察了甲醇、乙酸乙酯、正己烷、丙酮、乙腈、0.2%及0.5%（体积分数）甲酸-乙腈作为提取溶剂的提取效果。结果显示，丙酮可提取多种色素，提取液呈深绿色近似黑色；甲醇提取液呈墨绿色；乙腈提取液呈绿色；对于甲酸-乙腈提取液，甲酸的加入对色素类化合物无影响，其提取液颜色较乙腈提取液无明显变化；正己烷提取液中色素类化合物较少，呈浅绿色；乙酸乙酯提取液颜色介于乙腈和正己烷提取液颜色之间。各提取液颜色排序：丙酮＞甲醇＞乙腈及甲酸-乙腈＞乙酸乙酯＞正己烷。此外，通过添加100 µg/kg的35种农药对上述提取溶剂的回收率进行考察（见表2）。结果表明，乙腈及甲酸-乙腈的回收率明显优于其他提取溶剂，与乙腈相比，甲酸-乙腈在提取过程中对目标物回收率的改善不明显，仅有5 种目标物采用甲酸-乙腈提取的回收率略高，其他30种目标物与采用乙腈提取的回收率相当或略低。因此实验选择乙腈为提取溶剂。

表2 提取溶剂对35种农药回收率的影响Table 2 Effect of extraction solvents on the recoveries of 35 pesticides

2.1.2 净化条件的优化茶叶中含有多种色素及碱性组分等复杂基质，样品经乙腈提取后提取液中含大量色素及部分脂类共提取物。实验选取QuEChERS 方法的常用净化剂（PSA、C18、GCB）对样品进行净化处理。

根据3 种吸附剂的性质［17］，选取同一茶叶空白样品，按照相同实验过程，选取不同配比的PSA、C18和GCB 为净化材料，以未添加净化剂的空白组为对照，考察对同一样品中添加相同浓度（50 µg/kg）35种农药的回收率差异。实验发现，绿茶基质中吸附剂种类和用量均可影响35种农药的回收率。GCB可有效去除绿茶中色素类化合物；C18能够吸附绿茶样液中脂类化合物；提取液经浓缩后，未添加C18的样品均含可流动油状物，未加入3 种净化剂的样液浓缩后呈深绿色粘稠状，复溶后样液出现分层，导致目标物的回收率较低，且污染离子源和色谱柱。经综合考察，选择PSA+C18+GCB 作为净化剂，提高了目标分析物的回收率，减少了绿茶中脂类和色素类共提取物。为更直观体现净化后回收率的改善效果，以35种化合物经不同净化剂净化后的回收率与其所测最高回收率的比值为纵坐标作图，对比结果见图1。鉴于六六六、滴滴涕同分异构体之间净化效果的差异小于5%，其净化效果在图1中合并表示。

图1 不同净化剂对35种化合物含量的影响Fig.1 Effect of different purifying agents on the contents of 35 compounds

选取PSA、C18用量为50～400 mg，GCB 用量为25～200 mg，对净化剂用量组合进行了优化。结果显示，增加净化剂的用量可提高目标物的净化效果，但当PSA、C18的用量＞300 mg，GCB用量＞50 mg时甲胺磷、乙酰甲胺磷、硫丹、百菌清、氰戊菊酯、苯醚甲环唑、溴氰菊酯等化合物的回收率降低。综合考虑，确定净化材料用量为200 mg PSA、200 mg C18、50 mg GCB。

2.2 质谱条件的优化

根据欧盟96/23/EC 要求，质谱方法定性至少达到4个识别点的要求［18］。三重四极杆质谱在MRM 模式下，1 个母离子加上2 个及以上子离子的识别点≥4。将质量浓度为10 µg/mL 的35 种农药标准溶液进行质谱全扫描模式采集，确定每种化合物的保留时间，并选择丰度高、m/z大的特征离子，在MRM 模式下优化碰撞能量，选择1对丰度较高且基质影响较小的离子对作为定量离子对，另1对作为定性离子对，优化后的参数见表1。35种农药标准溶液的总离子流图见图2。

图2 35种化合物在MRM模式下的总离子流图Fig.2 Total ion chromatogram of 35 compounds in MRM mode the number denoted was the same as those in Table 1

2.3 基质效应

根据文献［19-22］，基质效应（ME）计算方法为：ME=（基质中目标分析物的定量离子峰面积/溶剂中目标分析物的定量离子峰面积-1）×100%。当｜ME｜≤20%，通常认为基质效应较小，可不考虑基质效应影响；20%＜｜ME｜≤50%，表明存在中等基质效应；当｜ME｜＞50%，表明存在较强基质效应，会导致目标化合物定量不准确［23-26］。

对比了200 µg/L 基质匹配标准溶液和溶剂标准溶液的峰面积，平行测定6 次。结果表明，35 种化合物中，大于70%的化合物表现为强基质效应。综合考虑，本实验选用基质匹配标准工作曲线进行定量，以降低基质效应的影响。

2.4 线性关系与检出限

配制10、20、50、100、200、500、1 000 µg/L 系列质量浓度的基质匹配标准溶液，在优化的色谱及质谱条件下进行测定，以35种农药的质量浓度（µg/L）为横坐标，以定量离子所对应的峰面积为纵坐标，得到各目标物的线性方程。结果显示，35种化合物在10～1 000 µg/L范围内线性关系良好，相关系数（r2）大于0.99。分别以3 倍信噪比（S/N）和10 倍信噪比所对应的质量浓度确定检出限（LOD）和定量下限（LOQ），得到35种化合物的LOD为1～5 µg/kg，LOQ为5～15 µg/kg（见表3）。

表3 35种化合物的检出限、定量下限、平均回收率与相对标准偏差（n=6）Table 3 LODs，LOQs，average recoveries and relative standard deviations（n = 6） of 35 compounds

（续表3）

2.5 回收率及相对标准偏差

选取经检测无目标农药残留的市售绿茶为空白基质，分别添加低、中、高3 个不同水平（20、40、200 µg/kg）的35种农药标准溶液，进行空白加标实验，每个加标浓度平行测定6次，结果见表3。结果显示，加标样品中35 种农药的平均回收率为70.3%～112%，相对标准偏差（RSD）为1.6%～12%，该方法的精密度和准确度均符合农药残留检测要求。

2.6 实际样品测定

根据日照产茶区分布特点，选取奎山、巨峰、三庄3 个主产地作为研究对象，对同一种植区春、夏、秋3 季茶叶中的农药残留概况进行分析。采用本方法对上述产区市售30 份日照绿茶样品（春茶12份，夏茶9份，秋茶9份）进行检测。由表4可见，12份春茶中巨峰、奎山两地各有1份样品检出，9份夏茶中仅巨峰有1份样品检出，9份秋茶中仅巨峰有1份样品检出。

表4 日照绿茶样品中农药残留检出概况（µg/kg）Table 4 Overview of pesticide residues in Rizhao green tea samples（µg/kg）

实验结果表明，日照绿茶中春茶和秋茶的农药残留种类主要为毒死蜱、溴虫腈、联苯菊酯、甲氰菊酯、氯氰菊酯；夏茶的农药残留种类主要为毒死蜱、溴虫腈、联苯菊酯、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯，以上检出农药的残留量均未超过国家要求的最大残留限量。

采用本方法对5份日照红茶、1份金骏眉、1份南京绿茶、2份西湖龙井和1份铁观音进行加标回收实验（100 µg/kg），35 种农药的回收率为77.0%～115%，回收率符合要求，表明本方法不受上述样品种类限制。

2.7 本法与国家标准方法的比较

目前我国已发布的茶叶中农药残留检测国家标准方法主要有GB 23200.13-2016［27］、GB 23200.113-2018［28］和GB/T 23204-2008［29］。GB 23200.13-2016和GB/T 23204-2008在前处理过程中均采用固相萃取柱净化，且样品用量大；本方法采用QuEChERS前处理方法，操作简单快速，样品用量少、试剂消耗少，污染小。GB 23200.113-2018 虽采用QuEChERS 前处理方法，但本实验针对35 种绿茶种植常用农药的化学性质，对QuEChERS 方法中3 种净化剂的配比进行优化，提高了方法的灵敏度和准确性。同时，前处理采用85 ℃热水冲泡，能更准确反映实际摄入的农药残留量。综上，本方法操作简单、快速、准确，可作为标准方法的有效补充。

3 结 论

本文建立了绿茶中35种常用农药的QuEChERS/气相色谱-三重四极杆质谱测定方法，样品用85 ℃热水冲泡放凉后，采用乙腈提取，经优化的QuEChERS 前处理方法净化后，采用MRM 模式进行检测。该方法操作简单，检测效率高，成本较低，适用于绿茶中农药残留的准确定性和定量分析，为绿茶中农药残留监测提供了技术支持。