優(yōu)化QuEChERS—?dú)庀嗌V法測(cè)定谷物中有機(jī)氯和多氯聯(lián)苯殘留

沈小明+蔡小虎+沈加林

摘要：建立一種快速檢測(cè)谷物中16種有機(jī)氯和多氯聯(lián)苯的QuEChERS-GC分析方法。通過(guò)系統(tǒng)考察提取溶劑和凈化條件，確立QuEChERS方案：樣品以正己烷-乙酸乙酯（體積比為=4 ∶1）為提取溶劑，進(jìn)行超聲+漩渦提取，以N-丙基乙二胺（primary secondary amine，簡(jiǎn)稱PSA）、C18E作為吸附劑進(jìn)行凈化，采用氣相色譜-電子捕獲檢測(cè)器（gas chromatography- electron capture detector，簡(jiǎn)稱GC-ECD）進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，16種有機(jī)氯和多氯聯(lián)苯在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，定量限（limit of quantity，簡(jiǎn)稱LOQ）在03～42 μgkg之間。樣品加標(biāo)回收率為875%～1062%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為163%～482%。

關(guān)鍵詞：谷物；有機(jī)氯農(nóng)藥；多氯聯(lián)苯；QuEChERS；氣相色譜法

中圖分類號(hào)： S4823+2；TX2075+3文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）21-0219-04

收稿日期：2016-06-08

作者簡(jiǎn)介：呂愛(ài)娟（1981—），女，江蘇常州人，碩士，工程師，主要從事環(huán)境污染檢測(cè)與控制研究。Tel：（025）84897953；E-mail：lajsunny@163com。

糧食與食品安全關(guān)乎民生問(wèn)題，水稻、小麥、玉米等谷物作為三大主糧，其安全問(wèn)題更是受到高度關(guān)注。農(nóng)作物易受土壤、灌溉用水的影響，有機(jī)氯（organochlorine pesticides，簡(jiǎn)稱OCPs）和多氯聯(lián)苯（polychlorinated biphenyls，簡(jiǎn)稱PCBs）作為環(huán)境中典型的持久性有機(jī)污染物（persistent organic pollutants，簡(jiǎn)稱POPs） 1 ]具有高度的疏水性，易通過(guò)食物鏈蓄積在脂肪中。根據(jù)GBT 19649—2006《糧谷中475種農(nóng)藥及相關(guān)化學(xué)品殘留量的測(cè)定-氣相色譜質(zhì)譜法》2]，并結(jié)合已有文獻(xiàn)報(bào)道3-6]，目前谷物中OCPs和PCBs殘留主要采用快速溶劑萃?。╝ccelerated solvent extraction，簡(jiǎn)稱ASE）、索氏和超聲等方法結(jié)合凝膠滲透色譜和固相萃取柱凈化進(jìn)行測(cè)定。這些前處理方法都較為成熟，但存在一些不足：耗時(shí)、勞動(dòng)密集、須要使用大量有毒有機(jī)溶劑（索氏萃取和超聲萃?。?、高成本投資和維護(hù)快速溶劑萃取儀。凈化過(guò)程一般采用固相萃取柱層析，該方法包括老化、淋洗、洗脫等環(huán)節(jié)，容易引起重復(fù)性差的問(wèn)題。QuEChERS（quick，easy，cheap，effective，rugged and safe，簡(jiǎn)稱QuEChERS）方法作為一種相對(duì)環(huán)境友好、高效的前處理技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于蔬菜、水果的農(nóng)藥殘留檢測(cè)中7]。QuEChERS方法用于谷物中農(nóng)藥殘留的檢測(cè)亦有報(bào)道8-14]，但采用該方法同時(shí)測(cè)定OCPs 和 PCBs的報(bào)道較少。

本試驗(yàn)將QuEChERS方法應(yīng)用于大米、小麥、玉米等谷物中常見(jiàn)的9種OCPs 和 7種指示性PCBs的檢測(cè)，系統(tǒng)考察QuEChERS方法前處理?xiàng)l件，主要通過(guò)優(yōu)選提取溶劑，比較 N-丙基乙二胺（primary secondary amine，簡(jiǎn)稱PSA）、末尾封端C18填料（C18E）、石墨化碳黑（graphitized carbon black，簡(jiǎn)稱GCB）等3種分散吸附劑對(duì)樣品提取液的吸附效果，建立QuEChERS結(jié)合氣相色譜-電子捕獲檢測(cè)器（gas chromatography- electron capture detector，簡(jiǎn)稱GC-ECD）法測(cè)定谷物中16種有機(jī)氯和多氯聯(lián)苯的殘留情況。

1材料與方法

11儀器與主要試劑

主要儀器有GC-2014氣相色譜儀（日本島津公司），配電子捕獲檢測(cè)器（electron capture detector，簡(jiǎn)稱ECD，日本島津公司），WH-3漩渦振蕩儀（上海滬西分析儀器廠有限公司），10、100 μL及1、5 mL 氣密型注射器，Milli-Q純水系統(tǒng)，KQ-500DE數(shù)控超聲波清洗器（昆山超聲儀器有限公司），高速離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）。

主要試劑有9種OCPs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（德國(guó) Dr Ehrenstorfer）：α-六氯環(huán)已烷（α-hexachlorocyclohexane，簡(jiǎn)稱α-BHC）、六氯苯（hexachlorobenzene，簡(jiǎn)稱HCB）、β- BHC、γ- BHC、δ- BHC、o，p′-雙對(duì)氯苯基三氯乙烷（o，p′-dichlorodiphenyltrichloroethane，簡(jiǎn)稱o，p′-DDT）、p，p′-DDT、p，p′-雙（6-羥基-2-萘）二硫p，p′-bis （6-hydroxy-2-naphthyl） disulfide，簡(jiǎn)稱p，p′-DDD]、p，p′-1，1-雙（對(duì)氯苯基）-2，2二氯乙烯p，p′-1，1-bis（chlorophenyl）-2，2-dichloroethylene，簡(jiǎn)稱p，p′-DDE]，7種PCBs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（德國(guó) Dr Ehrenstorfer）：PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB138、PCB153、PCB180；六氯苯標(biāo)準(zhǔn)溶液購(gòu)自中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；正己烷、丙酮、乙酸乙酯等均為農(nóng)殘級(jí)；水為Milli-Q超純水；N-丙基乙二胺填料、C18E（美國(guó)Welchrom公司）、GCB（美國(guó)Supelco公司）。

12樣品制備

大米、小麥、玉米樣品均購(gòu)自超市。樣品粉碎后過(guò)60目篩，低溫保存待測(cè)。所有樣品均取適量干燥至恒質(zhì)量，測(cè)定含水率，試驗(yàn)結(jié)果均以樣品干質(zhì)量計(jì)。

13樣品提取與凈化

提?。壕芊Q取2 g樣品于50 mL 具塞玻璃試管中，加入5 mL 正己烷-乙酸乙酯（體積比為=4 ∶1），搖勻，超聲 15 min，中間搖勻2次，取出高速渦旋2 min，加入05 g無(wú)水MgSO4，再渦旋1 min，溶液過(guò)045 μm濾膜。凈化：取2 mL濾液，加入100 mg PSA、50 mg C18E、25 mg GCB，渦旋30 s，過(guò)045 μm濾膜，濾液待測(cè)。endprint

14色譜條件

色譜柱為T(mén)R-5，60 m×025 mm×0 25 μm；載氣為氮?dú)?；流速?1 mLmin；進(jìn)樣口溫度為250 ℃；程序初始溫度為150 ℃，以3 ℃min升至 240 ℃，再以 5 ℃min升至 310 ℃；檢測(cè)器溫度為320 ℃；進(jìn)樣量1 μL，不分流。

2結(jié)果與分析

21QuEChERS提取溶劑的考察

結(jié)合文獻(xiàn)4，15]，主要考察混合溶劑正己烷-丙酮（體積比為1 ∶1）、正己烷-乙酸乙酯（體積比為4 ∶1）的提取效率。初步試驗(yàn)結(jié)果表明，大米、小麥和玉米這3種谷物樣品中，大米和小麥的樣品提取液（未凈化）色譜圖基質(zhì)干擾較小、基線平穩(wěn)，玉米樣品（未凈化）基質(zhì)干擾較大，因大米提取液無(wú)色，小麥提取液微黃，所以本試驗(yàn)首先選取大米為試驗(yàn)對(duì)象，比較2種溶劑對(duì)大米中16種OCPs和PCBs的提取效率。由于谷物均為干性介質(zhì)，目標(biāo)化合物與樣品結(jié)合較為緊密，渦旋在萃取方式上相對(duì)柔和，樣品與溶劑接觸時(shí)間較短使目標(biāo)化合物不能有效溶出，因此，本試驗(yàn)在單獨(dú)渦旋振蕩的基礎(chǔ)上增加超聲，谷物水分含量較少，在其中加入05 g無(wú)水MgSO4用于脫水。樣品提取同“13”節(jié)中的步驟。

由圖1可知，正己烷-乙酸乙酯（體積比為4 ∶1）的回收率高于正己烷-丙酮（體積比為1 ∶1）的回收率，正己烷-丙酮（體積比為1 ∶1）回收率的結(jié)果誤差相對(duì)較大，圖譜也顯示雜質(zhì)峰較多，可能是因?yàn)樵摶旌先軇O性較大，可以提取出更多淀粉、色素等對(duì)結(jié)果造成一定的干擾。

22QuEChERS凈化條件的優(yōu)化

221吸附劑對(duì)不同溶劑加標(biāo)回收率的影響

考慮到谷物中含淀粉、脂肪酸及少量色素等特點(diǎn)，考察PSA、C18E、GCB等3種吸附劑的吸附效果。試驗(yàn)首先考察單種吸附劑在純?nèi)軇┙橘|(zhì)中對(duì)OCPs、 PCBs的吸附效果，然后考察在正己烷-乙酸乙酯（體積比為4 ∶1）、正己烷溶劑中3種吸附劑對(duì)9種OCPs添加濃度為10 μgL、7種PCBs添加濃度為 100 μgL 的回收率的影響。參考美國(guó)分析化學(xué)家協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（association of official analytical chemists，簡(jiǎn)稱AOAC） 200701、歐洲標(biāo)準(zhǔn)（european norm，簡(jiǎn)稱EN）156627]，分別取100 mg PSA、50 mg C18E、25 mg GCB加入加標(biāo)溶劑中。由圖2可知，在正己烷介質(zhì)中，PSA對(duì)β- BHC和δ- BHC產(chǎn)生較強(qiáng)吸附作用，回收率分別為289%、117%，對(duì)其他化合物基本無(wú)影響；GCB對(duì)HCB、δ-BHC、PCB28及PCB118存在一定的吸附作用；C18E對(duì)所有化合物均無(wú)影響。

由圖3可知，在正己烷-乙酸乙酯（體積比為4 ∶1）介質(zhì)中，PSA與C18E對(duì)所有化合物均無(wú)吸附作用；GCB主要對(duì)HCB產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸附作用，這與HCB的平面結(jié)構(gòu)有關(guān)。2種溶劑中吸附劑表現(xiàn)的不同吸附能力說(shuō)明，吸附劑對(duì)目標(biāo)化合物的吸附能力與溶劑的極性有關(guān)?？紤]到溶劑與實(shí)際樣品提取液存在差別，本試驗(yàn)初步確定樣品經(jīng)正己烷-乙酸乙酯（體積比為4 ∶1）提取后，提取液直接采用PSA、C18E凈化，GCB有待進(jìn)一步考察。

222吸附劑對(duì)樣品基質(zhì)加標(biāo)回收率的影響

本試驗(yàn)對(duì)大米正己烷-乙酸乙酯（體積比為4 ∶1）提取液的加標(biāo)情況進(jìn)行考察。試驗(yàn)取大米正己烷-乙酸乙酯（體積比為4 ∶1）提取液基質(zhì)，加入適量標(biāo)準(zhǔn)溶液，再分別加入PSA、C18E、GCB。結(jié)果表明，PSA、C18E對(duì)目標(biāo)化合物無(wú)影響，16種OCPs和PCBs的回收率均在95%～110%之間，與溶劑加標(biāo)結(jié)果基本一致；加入吸附劑GCB后，HCB的回收率為802%，其他15種化合物的回收率在90%～108%之間，回收率明顯高于溶劑加標(biāo)，這說(shuō)明樣品中雜質(zhì)與目標(biāo)化合物對(duì)GCB產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附作用。針對(duì)不同的樣品基質(zhì)，在凈化樣品的同時(shí)，要保證目標(biāo)化合物的回收率，精確考察GCB的用量。

223吸附劑對(duì)不同實(shí)際樣品的凈化效果比較

取大米、小麥和玉米樣品的正己烷-乙酸乙酯（體積比為4 ∶1）提取液，加入標(biāo)準(zhǔn)溶液后比較凈化前后的效果，試驗(yàn)首先考察PSA、C18E。凈化前大米基本無(wú)色，小麥微黃，玉米顏色較深，經(jīng)PSA、C18E凈化后，小麥與玉米的顏色變淺。從色譜圖上看，大米和小麥凈化前基線基本平穩(wěn)，雜質(zhì)峰較多但對(duì)16種目標(biāo)化合物的干擾較小，凈化后雜質(zhì)峰減少。玉米凈化前基質(zhì)干擾嚴(yán)重、基線不平穩(wěn)（圖4），基質(zhì)主要對(duì)PCB101和DDE的色譜峰有影響。加入PSA后，基線略有改善，加入PSA與C18E后，基線平穩(wěn)。從回收率結(jié)果來(lái)看，凈化前PCB101和DDE的回收率分別為646%、889%，加入PSA凈化后兩者的回收率分別為907%、929%，加入PSA與C18E后兩者的回收率分別為1052%、1032%。加入PSA與C18E可以在較大程度上降低玉米基質(zhì)的干擾。

由于玉米經(jīng)PSA與C18E凈化后呈淺黃色，在加入PSA與C18E的基礎(chǔ)上，再加入GCB。結(jié)果表明，GCB的加入沒(méi)有使樣品明顯脫色，考慮到GCB的加入對(duì)部分目標(biāo)化合物回收率的影響較大，PSA與C18E聯(lián)合凈化已能滿足凈化要求。因此，本試驗(yàn)采用PSA與C18E作為凈化劑。

23校準(zhǔn)曲線、定量限、回收率及精密度

將16種OCPs與PCBs配制成系列混和標(biāo)準(zhǔn)曲線，按色譜條件進(jìn)行分析。由表1可知，16種OCPs和PCBs在一定濃度范圍內(nèi)峰面積（y）與濃度（x）呈線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0997。以信噪比（signal-to-noise ratio，簡(jiǎn)稱SN）=10為最低定量限（LOQ），

選用不含目標(biāo)化合物的大米作為空白基質(zhì)樣品，對(duì)該方法的精密度和準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。平行稱取5份空白樣品，加入濃度為20 μgkg的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照“13”“14”節(jié)的方法進(jìn)行處理，16種OCPs和PCBs回收率在875%～1062%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在163%～482%之間，回收率的結(jié)果表明該方法具有良好的準(zhǔn)確度和精密度。endprint

24谷物樣品部分檢測(cè)結(jié)果

按照 “13”“14”節(jié)中的步驟對(duì)市售部分谷物樣品進(jìn)行檢測(cè)。OCPs參照GB 2763—2012《食品中農(nóng)藥最大殘留限量》16]中谷物中成品糧農(nóng)藥再殘留限量，DDT總量<50 μgkg；谷物中PCBs殘留限量暫無(wú)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，參照GB 2762—2012《食品中污染物限量》17]中水產(chǎn)動(dòng)物及其制品限量，PCBs總量<500 μgkg，由表2可知，本試驗(yàn)樣品的檢測(cè)結(jié)果低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限量?？紤]到糧食安全必須得到絕對(duì)保障，有必要建立快速的檢測(cè)方法。

3結(jié)論

本研究開(kāi)發(fā)的QuEChERS方案：樣品以正己烷-乙酸乙酯（體積比為4 ∶1）為提取溶劑，進(jìn)行超聲+渦旋提取，采用PSA、C18E作為吸附劑進(jìn)行凈化，采用GC-ECD進(jìn)行檢測(cè)。該方法操作簡(jiǎn)單、溶劑用量少，樣品前處理時(shí)間短（<30 min），與傳統(tǒng)方法4]相比具有更好的準(zhǔn)確度和精密度，可用于快速檢測(cè)谷物中16種OCPs和PCBs，在相關(guān)污染監(jiān)控檢測(cè)方面具有較好地應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

1]ZK（#]謝武明，胡勇有，劉煥彬，等 持久性有機(jī)污染物（POPs）的環(huán)境問(wèn)題與研究進(jìn)展J] 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2004，20（2）：58-61

2]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 糧谷中475種農(nóng)藥及相關(guān)化學(xué)品殘留量的測(cè)定：氣相色譜-質(zhì)譜法：GBT 19649—2006S] 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007

3]蔣卉，晉玉霞，劉文杰 溶劑萃取-氣相色譜法測(cè)定糧食中硫丹類農(nóng)藥殘留量J] 理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊(cè)），2010，46（3）：251-253

4]楊佳佳，佟玲，吳淑琪，等 加速溶劑萃取-氣相色譜法測(cè)定谷物中有機(jī)氯農(nóng)藥和多氯聯(lián)苯J] 巖礦測(cè)試，2013，32（3）：487-494

5]畢新慧，儲(chǔ)少崗，徐曉白 多氯聯(lián)苯在水稻田中的遷移行為J] 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21（4）：454-458

6]李櫻，儲(chǔ)曉剛，仲維科，等 凝膠滲透色譜和固相萃取凈化-氣相色譜分離組合法測(cè)定糙米中的殘留農(nóng)藥J] 分析化學(xué)，2004，32（10）：1325-1328

7]Anastassiades M，Lehotay S J，tajnbaher D，et al Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extractionpartitioning and “dispersive solid-phase extraction” for the determination of pesticide residues in produceJ] Journal of AOAC International，2003，86（2）：412-431

8]Hou X，Han M，Dai X，et al A multi-residue method for the determination of 124 pesticides in rice by modified QuEChERS extraction and gas chromatography-tandem mass spectrometryJ] Food Chemistry，2013，138（23）：1198-1205

9]龐民好，康占海，陶晡，等 基質(zhì)固相分散-高效液相色譜法測(cè)定小麥籽粒中吡蟲(chóng)啉和啶蟲(chóng)脒殘留J] 農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào) 2008，10（4）：491-494

10]ZK（#]He Z Y，Wang L，Peng Y，et al Multiresidue analysis of over 200 pesticides in cereals using a QuEChERS and gas chromatography-tandem mass spectrometry-based methodJ] Food Chemistry，2015，169：372-380

11]張潛，賴發(fā)偉 氣相色譜法同時(shí)測(cè)定大米中37種農(nóng)藥殘留J] 理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊(cè)），2010，46（11）：1289-1292

12]聶鯤 大米中28種有機(jī)氯及擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥殘留GC-ECD測(cè)定J] 食品工業(yè)科技，2012，33（7）：347-349

13]李春風(fēng)，沈偉健，蔣原，等 分散固相萃取氣相色譜-負(fù)化學(xué)離子源質(zhì)譜法測(cè)定大豆和玉米中20種農(nóng)藥的殘留量J] 色譜，2009，27（2）：176-180

14]Kolberg D I，Prestes O D，Adaime M B，et al Development of a fast multiresidue method for the determination of pesticides in dry samples （wheat grains，flour and bran） using QuEChERS based method and GC-MSJ] Food Chemistry，2011，125（4）：1436-1442

15]Miao Q，Kong W，Yang S，et al Rapid analysis of multi-pesticide residues in lotus seeds by a modified QuEChERS-based extraction and GC-ECDJ] Chemosphere，2013，91（7）：955-962

16]中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部，中和人民共和國(guó)衛(wèi)生部 食品中農(nóng)藥最大殘留限量：GB 2763—2012S] 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2013

17]中國(guó)人民共和衛(wèi)生部 食品中污染物限量：GB 2762—2012S] 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013endprint