UPLC-MS/MS測定蔬菜中5種酰胺類農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)

屠雨晨，王明芳，彭力，黃華，唐佳妮

(浙江中科院應(yīng)用技術(shù)研究院分析測試中心，浙江 嘉興 314006)

酰胺類殺蟲劑是近幾年由Dupont公司從鄰氨基苯甲二酰胺類化合物中篩選出來的廣譜殺蟲劑，對危害水稻、棉花等多種作物上的重要鱗翅目害蟲具有較好的防治效果[1]。隨著這些新型農(nóng)藥的廣泛應(yīng)用，其殘留問題可能給農(nóng)產(chǎn)品帶來安全隱患[2]。為保障消費(fèi)者健康和避免不必要的農(nóng)業(yè)損失和國際貿(mào)易爭端[3]，有必要建立這5種化合物殘留的分析方法。然而，蔬菜樣品在被檢測的過程中往往會存在基質(zhì)效應(yīng)，導(dǎo)致檢測結(jié)果與實(shí)際數(shù)值偏差變大[4]。美國臨床實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化委員會(NCCLS)認(rèn)為，基質(zhì)效應(yīng)是除目標(biāo)分析物以外，樣品中其他成分對待測物測定值的影響[5]，根據(jù)襯底對響應(yīng)值的不同影響，將基體效應(yīng)分為基體增強(qiáng)效應(yīng)和抑制效應(yīng)[6]?；|(zhì)效應(yīng)的存在嚴(yán)重影響農(nóng)藥殘留定量分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，對基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行評估，可指導(dǎo)方法改進(jìn)并采取有效的基質(zhì)效應(yīng)補(bǔ)償措施，保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性[6]。目前，對于有機(jī)磷等常用農(nóng)藥在蔬菜中的基質(zhì)效應(yīng)有著廣泛的探討和研究[7-8]，但是針對蔬菜中酰胺類農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)的研究文獻(xiàn)并未見報道。

本文采用QuEChERS樣品前處理方法與UPLC-MS/MS分析檢測方法有機(jī)結(jié)合，研究蔬菜種類、農(nóng)藥品種以及農(nóng)藥濃度對5種酰胺類農(nóng)藥基質(zhì)效應(yīng)的影響，以期獲得液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法在酰胺類農(nóng)殘檢測時數(shù)據(jù)精確性的影響結(jié)果，考察不同蔬菜基質(zhì)標(biāo)樣能否合并使用的可能性。

1 材料與方法

1.1 儀器、試劑與材料

主要儀器有Acquity H超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀(UPLC-MS/MS)，配電噴霧離子源(ESI)，均為美國Waters公司；D-9勻漿器(德國Miccra GmbH公司)；樣品均質(zhì)機(jī)(法國Robot Coupe公司)。

農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)包括氯蟲苯甲酰胺、溴氰蟲酰胺和氟啶蟲酰胺(純度≥99%，北京曼哈格生物科技有限公司)，氟酰胺(純度99.5%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)，氟吡菌胺(純度90.0%±0.5%，德國DR)5種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品。

主要試劑乙腈(色譜純)、甲酸(色譜純)和乙酸銨(色譜純)均購于美國Fisher Scientific公司；無水硫酸鎂(分析純，上海安譜試驗(yàn)科技股份有限公司)；乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)和十八(烷)基硅烷(C18)均購于上海安譜試驗(yàn)科技股份有限公司；試驗(yàn)用水符合GB/T 6682—2008規(guī)定的一級水。

樣品。根據(jù)GB 2763—2016對蔬菜類別的分類，選取以下蔬菜：根菜類蔬菜(胡蘿卜、甘薯、白蘿卜)、莖菜類蔬菜(蓮藕、馬鈴薯、冬筍、姜、茨菇、芋艿、荸薺)、葉菜類蔬菜(菠菜、茼蒿、甘藍(lán)、洋蔥、白菜、芹菜、包心菜、韭菜、大蔥、大蒜)、花菜類蔬菜(金針菇、花椰菜、芥藍(lán)、西藍(lán)花)、果菜類蔬菜(黃瓜、冬瓜、番茄、南瓜、絲瓜、苦瓜、辣椒、茄子、豇豆、玉米、刀豆)等共35種蔬菜，將樣品置于食品加工器中充分粉碎，制成待測樣，冷藏保存。

1.2 試驗(yàn)條件

1.2.1 樣品前處理

試驗(yàn)使用QuEChERS方法對35 種目標(biāo)物進(jìn)行提取和凈化。稱取40 g試樣(精確至0.01 g)放入250 mL離心管中，加入40 mL乙腈，在勻漿機(jī)中高速勻質(zhì)3 min后加入20 g無水硫酸鎂，再勻質(zhì)3 min，將離心管放入離心機(jī)中，3 000 r·min-1離心5 min。分取上層清液15 mL用于凈化處理。

試驗(yàn)選擇100 mg PSA和100 mg C18這2種吸附劑作為凈化材料對提取液進(jìn)行凈化，將所取上清液分別置于已裝有QuEChERS填料(PSA、C18和無水硫酸鎂)的15 mL帶蓋聚四氟乙烯離心管中，渦旋劇烈振蕩30 s后以3 000 r·min-1離心5 min，取1 mL上清液過0.22 μm濾膜待測。

1.2.2 基質(zhì)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)

分別用1.2.1節(jié)處理后的不同蔬菜基質(zhì)液將10.00 mg·L-1的5種混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液配制成質(zhì)量濃度為0.05和0.15 mg·L-1的基質(zhì)配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，每種基質(zhì)做3組平行，以基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液和溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液的目標(biāo)物峰面積相對比值評價基質(zhì)效應(yīng)。

1.2.3 色譜條件

本試驗(yàn)所使用的色譜柱為Waters BEH C18(1.7 μm，2.1×100 mm)；柱溫35 ℃；流速為0.3 mL·min-1；根據(jù)5種酰胺類農(nóng)藥的不同特性，選擇合適的流動相以及梯度洗脫條件。本試驗(yàn)采用2 mM乙酸銨(A相)和乙腈(B相)作為流動相，梯度洗脫條件如表1所示。

表1 液相色譜梯度洗脫條件

1.2.4 質(zhì)譜條件

采用電噴霧(ESI)正離子模式掃描采集數(shù)據(jù)；多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)；離子源電壓3KV；脫溶劑氣流速800 L·h-1；反吹氣流速50 L·h-1，其他質(zhì)譜條件參數(shù)詳見表2。

表2 5種酰胺類農(nóng)藥的質(zhì)譜檢測參數(shù)信息

注：*定量離子對。

2 結(jié)果與分析

2.1 絕對基質(zhì)效應(yīng)的評價

基質(zhì)效應(yīng)是指樣品中除了目標(biāo)分析物以外的其他成分對待測物質(zhì)量濃度的影響，即基質(zhì)對分析方法準(zhǔn)確性的干擾。

當(dāng)ME(100×基質(zhì)中分析物的峰面÷純?nèi)軇┓治鑫锏姆迕?>100%時，表明該基質(zhì)對目標(biāo)化合物存在基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)；相反ME<100%時，表明該基質(zhì)對目標(biāo)化合物存在基質(zhì)抑制現(xiàn)象。當(dāng)|ME-1|≤20%時，其數(shù)值在誤差范圍之內(nèi)，可以認(rèn)為該基質(zhì)沒有基質(zhì)效應(yīng)；若|ME-1|處20%～50%，則表明該基質(zhì)有中等基質(zhì)效應(yīng)；|ME-1|>50%，說明基質(zhì)效應(yīng)較強(qiáng)，且表現(xiàn)為基質(zhì)對分析物的響應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)。比較5種酰胺類農(nóng)藥的基質(zhì)響應(yīng)相對強(qiáng)度(ME)，依此對每個農(nóng)藥作圖，得到35種基質(zhì)中5種農(nóng)藥的ME圖。

2.2 農(nóng)藥總離子流色譜圖

在1.2.3節(jié)的色譜條件下，5種酰胺類農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)液(濃度為0.05 mg·L-1)的總離子流色譜圖如圖1所示。出峰順序依次為氟啶蟲酰胺、溴氰蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺、氟吡菌胺和氟酰胺。5個農(nóng)藥峰無互相疊加、干擾，均得到較好的分離。

2.3 蔬菜種類對基質(zhì)效應(yīng)的影響

根據(jù)GB 2763—2016對蔬菜類別的分類，將35種蔬菜分為根菜類、莖菜類、葉菜類、花菜類和果菜類5個種類?；|(zhì)效應(yīng)是由于內(nèi)源性物質(zhì)與被分析物一同流出造成的，這些物質(zhì)與分析物共同流出噴霧針，對電荷產(chǎn)生競爭，影響分析物的霧化和揮發(fā)，導(dǎo)致最終進(jìn)入質(zhì)譜的離子減少或增強(qiáng)，從而產(chǎn)生基質(zhì)抑制或增強(qiáng)效應(yīng)[9]。將35種蔬菜基質(zhì)配制成質(zhì)量濃度為0.05和0.15 mg·L-1的農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品，并將蔬菜基質(zhì)效應(yīng)結(jié)果分為2組。檢測結(jié)果如圖2所示，根據(jù)2.1節(jié)中提及的絕對基質(zhì)效應(yīng)評價方法，在同濃度同種農(nóng)藥的情況下，以氟啶蟲酰胺和葉菜類蔬菜為例，洋蔥和大蒜的基質(zhì)效應(yīng)最強(qiáng)，呈基質(zhì)抑制效應(yīng)。由于該類樣品在攪碎制備的過程中會釋放出具有特殊氣味且不易被除去的硫化物，在質(zhì)譜檢測中會產(chǎn)生嚴(yán)重的基質(zhì)效應(yīng)，影響檢測結(jié)果[10]。然而，同屬于葉菜類的菠菜卻無明顯的基質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生。絲瓜呈基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)，然而當(dāng)|ME-1|≤20%時，數(shù)值在誤差范圍內(nèi)，可認(rèn)為該基質(zhì)沒有產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)[11]。所以本試驗(yàn)的35種基質(zhì)均呈不同程度的基質(zhì)抑制效應(yīng)或未產(chǎn)生明顯的基質(zhì)效應(yīng)。

圖1 5種酰胺類農(nóng)藥的總離子流色譜

圖2 不同濃度下酰胺類農(nóng)藥在35種蔬菜基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)

2.4 農(nóng)藥種類和濃度對基質(zhì)效應(yīng)的影響

將添加0.05和0.15 mg·L-1的35種蔬菜在同種農(nóng)藥中的基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行比較，結(jié)果如圖3～4所示。根據(jù)2.1中提及的絕對基質(zhì)效應(yīng)評價方法可得出，35種蔬菜在農(nóng)藥濃度為0.05 mg·L-1時的基質(zhì)效應(yīng)大于或等于0.15 mg·L-1的基質(zhì)效應(yīng)。但以辣椒、菠菜、包心菜和絲瓜作為基質(zhì)時，農(nóng)藥濃度為0.15 mg·L-1時的基質(zhì)效應(yīng)反而高于0.05 mg·L-1。相比較而言，氟啶蟲酰胺在35種蔬菜中受到的基質(zhì)效應(yīng)最強(qiáng)。邵康群等[7]在蔬菜中加入不同梯度的有機(jī)磷農(nóng)藥，結(jié)果顯示，基質(zhì)效應(yīng)變化并不隨農(nóng)藥濃度升高而增強(qiáng)，有些農(nóng)藥表現(xiàn)出增強(qiáng)，有些則減弱，有些幾乎不影響，并無明顯規(guī)律可循。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同酰胺類農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)存在差異，改變農(nóng)藥濃度會對基質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生一定的影響，有規(guī)律可循。

圖3 氟酰胺等農(nóng)藥在2種濃度下對不同蔬菜的基質(zhì)效應(yīng)

圖4 氟啶蟲酰胺農(nóng)藥在2種濃度下對不同蔬菜的基質(zhì)效應(yīng)

3 小結(jié)

本試驗(yàn)選取5種酰胺類農(nóng)藥，采用QuEChERS樣品前處理方法與UPLC-MS/MS分析檢測方法有機(jī)結(jié)合定量分析和研究農(nóng)藥在35種蔬菜中的基質(zhì)效應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，所選的5種酰胺類農(nóng)藥在35種蔬菜基質(zhì)中均產(chǎn)生基質(zhì)抑制效應(yīng)或未產(chǎn)生明顯的基質(zhì)效應(yīng)，由此可推斷出基質(zhì)效應(yīng)與蔬菜類別無直接關(guān)系，而是與蔬菜本身有關(guān)，不同酰胺類農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)存在差異性，改變農(nóng)藥濃度會對基質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生一定的影響，有規(guī)律可循。由于基質(zhì)效應(yīng)的復(fù)雜性，在實(shí)際的分析檢測過程中很難找到一種統(tǒng)一的方法來抵消基質(zhì)效應(yīng)的影響。

本文通過分析蔬菜種類、農(nóng)藥種類及農(nóng)藥濃度對基質(zhì)效應(yīng)的影響，對實(shí)際分析檢測中基質(zhì)效應(yīng)的評估提供依據(jù)。在實(shí)際檢測工作中，對于基質(zhì)效應(yīng)較強(qiáng)的化合物，最好對基質(zhì)進(jìn)行分類檢測或基質(zhì)校正，這樣能大大減少基質(zhì)效應(yīng)的干擾，更好地保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。或者在可靠的測試結(jié)果前提下，對農(nóng)藥進(jìn)行稀釋，選取一種或幾種基質(zhì)作為代表，在簡化前處理流程的同時還能保證數(shù)據(jù)的可靠性與準(zhǔn)確性。