QuEChERS-氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定果蔬菌類中10種農(nóng)藥殘留及基質(zhì)效應(yīng)研究

熊瀟垚，任 崗，董照鋒，曹秀榮，趙亞婷

(商洛市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測(cè)中心，陜西 商洛 726000)

20世紀(jì)后期至21世紀(jì)初，農(nóng)藥的濫用對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成了較大的影響，引起了政府和學(xué)界的密切關(guān)注，相關(guān)法律法規(guī)體系的建立、檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)及監(jiān)管工作機(jī)構(gòu)的設(shè)立、檢驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)體系的完善、檢驗(yàn)儀器設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)都應(yīng)運(yùn)而生。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)生活品質(zhì)的期望越來(lái)越高。為了確保大眾吃得安全、優(yōu)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)、健康，食品安全工作者不斷探索更快、更準(zhǔn)、更有效的檢驗(yàn)方法，特別是食用農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測(cè)取得了豐碩的研究成果。農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留檢測(cè)主要包括樣品前處理和儀器測(cè)定2個(gè)部分。前處理方法對(duì)后期儀器分析影響較大，直接關(guān)系到結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性。

目前，農(nóng)藥殘留測(cè)定使用的前處理技術(shù)主要有固相萃取(SPE)、QuEChERS、凝膠滲透色譜(GPC)、基質(zhì)固相分散萃取(MSPDE)、超臨界流體萃取(SFE)、加速溶劑萃取(ASE)等。其中QuEChERS方法因其操作簡(jiǎn)便、高效安全的特點(diǎn)而成為目前種植業(yè)農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測(cè)潛力大、較常見的樣品前處理方法[1-2]。采用氣相色譜質(zhì)譜儀(GC-MS)檢測(cè)蔬菜、水果、食用菌的農(nóng)藥殘留時(shí)，基質(zhì)效應(yīng)可能造成樣品檢測(cè)出現(xiàn)假陽(yáng)性或者假陰性[3-11]，因此有必要對(duì)基于QuEChERS-氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定農(nóng)藥殘留的基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行研究，以保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 供試基質(zhì)及測(cè)定項(xiàng)目

供試基質(zhì)為西紅柿、草莓、白菜、青菜和香菇。選擇咪鮮胺、嘧霉胺、甲霜靈、二甲戊樂(lè)靈、噠螨靈、苯醚甲環(huán)唑、蟲螨腈、克百威、涕滅威、氟蟲腈10種具有代表性的農(nóng)藥。

1.2 儀器與設(shè)備

GCMS-QP2010 Ultra氣相色譜質(zhì)譜儀(由日本島津公司生產(chǎn))；色譜柱：SH-Rxi-5silMS 0.25 μm×30 m×0.25 mm(由日本島津公司生產(chǎn))；渦旋儀(由美國(guó)Scientific Industries公司生產(chǎn))；氮吹儀(由江蘇金壇公司生產(chǎn))；高速冷凍離心機(jī)(由澳大利亞Dynamica公司生產(chǎn))；電子天平(由美國(guó)奧豪斯公司生產(chǎn))；移液槍(由德國(guó)普蘭德公司生產(chǎn))：20～200 μL、移液管(天玻)。

1.3 試劑與材料

乙酸乙酯(色譜純，由國(guó)藥集團(tuán)生產(chǎn))；乙腈(色譜純，由德國(guó)Merck公司生產(chǎn))；丙酮(色譜純，由德國(guó)Merck公司生產(chǎn))；正己烷(色譜純，由德國(guó)Merck公司生產(chǎn))；QuEChERS SPE檸檬酸提取包(內(nèi)含4 g MgSO4、1 g NaCl、0.5 g檸檬酸二氫鈉、1 g檸檬酸鈉，由日本島津公司生產(chǎn))；QuEChERS SPE 15 mL PSA/GC-e凈化管(內(nèi)含885 mg MgSO4、150 mg PSA、15 mg GCB，由日本島津公司生產(chǎn))；QuEChERS SPE 15 mL PSA凈化管(內(nèi)含150 mg PSA、900 mg MgSO4，由日本島津公司生產(chǎn))。微孔濾膜(有機(jī)相，由中國(guó)津騰公司生產(chǎn))：13 mm×0.22 μm。陶瓷均質(zhì)子：2 cm×1 cm。標(biāo)準(zhǔn)品：環(huán)氧七氯(反式)、克百威、甲萘威、嘧霉胺、甲霜靈、二甲戊靈、氟蟲腈、蟲螨腈、噠螨靈、咪鮮胺、苯醚甲環(huán)唑(100 μg/mL)均來(lái)自農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研檢測(cè)所。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 分別準(zhǔn)確吸取10種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 μg/mL)1 mL置于10 mL棕色容量瓶中，用乙酸乙酯準(zhǔn)確定容至10 mL，得到10 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，在4 ℃下避光保存，標(biāo)準(zhǔn)工作液根據(jù)需要現(xiàn)用現(xiàn)配。依次稀釋配制0.01、0.05、0.10、0.50、1.00、2.00 μg/mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，混勻備用。準(zhǔn)確吸取100 μg/mL的環(huán)氧七氯標(biāo)準(zhǔn)溶液350 μL與650 μL乙酸乙酯于1.5 mL的棕色儲(chǔ)液瓶中，混勻得到35 μg/mL的內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液，在4 ℃下避光保存，備用。

1.4.2 基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 空白基質(zhì)溶液氮?dú)獯蹈?，加?0 μL內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液，加入1 mL相應(yīng)的0.01、0.05、0.10、0.50、1.00、2.00 μg/mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液復(fù)溶、混勻，過(guò)微孔濾膜，待上機(jī)測(cè)定。

1.4.3 QuEChERS前處理 樣品前處理方法參考食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)植物源性食品中208種農(nóng)藥及其代謝物殘留量的測(cè)定氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GB 23200.113─2018)[12]。稱取10 g樣品(精確至0.01 g)于50 mL離心管中，加入10 mL乙腈、檸檬酸提取包(內(nèi)含4 g MgSO4、1 g NaCl、0.5 g檸檬酸二氫鈉、1 g檸檬酸鈉)、1顆陶瓷均質(zhì)子，蓋上離心管蓋，劇烈震蕩1 min后，在4200 r/min下離心5 min。吸取6 mL上清液加入內(nèi)含150 mg PSA、900 mg MgSO4的離心管中；對(duì)于深色樣品，則吸取6 mL上清液加入內(nèi)含885 mg MgSO4、150 mg PSA、15 mg GCB的凈化離心管中，渦旋混勻1 min。在4200 r/min下離心5 min后，準(zhǔn)確吸取2 mL上清液于10 mL試管中，40 ℃水浴中氮?dú)獯抵两?。加?0 μL的內(nèi)標(biāo)溶液，加入1 mL乙酸乙酯復(fù)溶，過(guò)微孔濾膜于進(jìn)樣瓶中，待GC-MS分析。

1.5 測(cè)定方法

基于GB 23200.8─2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)水果和蔬菜中500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[13]，建立QuEChERS-GCMS同時(shí)測(cè)定水果、蔬菜和食用菌中10種農(nóng)藥殘留量的方法，研究了在該方法下基質(zhì)種類、基質(zhì)濃度、農(nóng)藥濃度對(duì)10種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)強(qiáng)度。

1.5.2 質(zhì)譜條件 電離模式：電子轟擊源(EI)，能量為70 eV，離子源溫度：230 ℃；接口溫度：280 ℃；掃描方式：選擇離子掃描(SIM)采集[11]。10種農(nóng)藥的保留時(shí)間與質(zhì)譜參數(shù)見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法的線性關(guān)系

對(duì)空白西紅柿基質(zhì)按QuEChERS方法進(jìn)行樣品前處理提取凈化吹干后40 μL的內(nèi)標(biāo)溶液，再用質(zhì)量濃度為0.01、0.05、0.10、0.50、1.00、2.00 μg/mL的溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液代替純?nèi)軇┒ㄈ葜? mL，得到基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照上述測(cè)定方法中的GC-MS參數(shù)進(jìn)行分析。以峰面積比率對(duì)質(zhì)量濃度比率作回歸曲線，其線性方程及相關(guān)系數(shù)如表2所示，10種農(nóng)藥在0.1～2 μg/ mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，線性相關(guān)系數(shù)(r)均大于0.99。分別以目標(biāo)組分母離子的3倍信噪比(S/N=3)確定10種目標(biāo)物的方法檢出限(LOD)，10種農(nóng)藥的LOD如表2所示，均在0.003～0.009 mg/kg之間。

表1 10種農(nóng)藥的保留時(shí)間與質(zhì)譜參數(shù)

表2 10種農(nóng)藥的回歸方程、相關(guān)系數(shù)、線性范圍和檢出限

2.2 方法的回收率和精密度

采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液-內(nèi)標(biāo)法定量，在西紅柿空白基質(zhì)中添加10種農(nóng)藥進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn)，添加水平分別為0.1、0.5 mg/kg，每個(gè)添加水平平行6次，10種目標(biāo)物在0.1 mg/kg與0.5 mg/kg添加水平下的平均回收率分別為88.5%～105.7%與96.9%～101.4%，結(jié)果表明回收率在允許范圍內(nèi)。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD) 為0.4%～5.1%，試驗(yàn)重復(fù)性良好，準(zhǔn)確度和精密度均可滿足對(duì)農(nóng)藥殘留分析的要求。

表3 10種農(nóng)藥不同添加水平下回收率和精密度結(jié)果(n=6)

2.3 基質(zhì)效應(yīng)分析

Matuszewski等[14]提出用樣品提取后的空白基質(zhì)添加一定濃度農(nóng)藥標(biāo)樣與純?nèi)軇┲型瑵舛绒r(nóng)藥測(cè)定結(jié)果的比值(ME值)來(lái)定量分析基質(zhì)效應(yīng)的方法。本試驗(yàn)沿用此方法，用ME值來(lái)評(píng)價(jià)基質(zhì)效應(yīng)，ME=(空白基質(zhì)中農(nóng)藥的信號(hào)峰面積/純?nèi)軇┲械霓r(nóng)藥信號(hào)峰面積)×100%。若ME<0.85，說(shuō)明基質(zhì)對(duì)分析物的響應(yīng)產(chǎn)生抑制作用；ME>1.15，則說(shuō)明基質(zhì)會(huì)增強(qiáng)分析物的響應(yīng)；0.85

樣品前處理過(guò)程中存在的共提取物對(duì)目標(biāo)化合物的準(zhǔn)確定性定量產(chǎn)生干擾。通過(guò)試驗(yàn)計(jì)算得出10種農(nóng)藥在西紅柿、草莓、白菜、青菜、香菇5種蔬菜、水果、食用菌中不同濃度基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)因子(表4)。

表4 10種農(nóng)藥在不同濃度果蔬基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)因子

2.3.1 不同種類樣品對(duì)基質(zhì)效應(yīng)的影響 同一種農(nóng)藥在不同種類的基質(zhì)中會(huì)呈現(xiàn)出不同的基質(zhì)效應(yīng)(圖1)，不同農(nóng)藥在同一基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)也有所不同。對(duì)表4 中不同種類的果蔬基質(zhì)的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，相較于其他4種基質(zhì)，本研究的10種農(nóng)藥在西紅柿中的基質(zhì)效應(yīng)最弱，其次是白菜，而草莓、青菜比白菜的基質(zhì)效應(yīng)相對(duì)較強(qiáng)，說(shuō)明基質(zhì)效應(yīng)的強(qiáng)弱與基質(zhì)的顏色深淺也有一定的關(guān)系，深色基質(zhì)由于色素的影響導(dǎo)致基質(zhì)效應(yīng)較強(qiáng)，前處理需要對(duì)色素進(jìn)一步凈化。而香菇中含有大量的多糖、嘌呤、核酸、含硫香味物質(zhì)[19]，因而其影響因素較多，導(dǎo)致其基質(zhì)效應(yīng)也相對(duì)較大。所以，在樣品檢測(cè)的前處理環(huán)節(jié)，需要對(duì)樣品進(jìn)行分類，將淺色樣品和深色樣品分類處理凈化，以便減弱基質(zhì)效應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，使檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確。

圖1 不同種類樣品基質(zhì)中10種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)

2.3.2 基質(zhì)濃度對(duì)基質(zhì)效應(yīng)的影響 對(duì)樣品按照QuEChERS方法前處理，凈化后，分別吸取1、2、4 mL的上清液濃縮后，用相同濃度的純?nèi)軇?biāo)液復(fù)溶，得到不同濃度基質(zhì)的樣液進(jìn)行分析。通過(guò)表4中不同種類基質(zhì)的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)待測(cè)液中所含目標(biāo)化合物濃度一定時(shí)，克百威、甲萘威的基質(zhì)效應(yīng)隨基質(zhì)濃度的增大而增強(qiáng)的效果不明顯，其余8種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨著基質(zhì)濃度的增大而不斷增強(qiáng)(以西紅柿為例，圖2)。在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中，基質(zhì)配標(biāo)法常被使用匹配樣品基質(zhì)環(huán)境，在一定程度上矯正基質(zhì)效應(yīng)對(duì)測(cè)定的準(zhǔn)確性帶來(lái)的影響[18]。

圖2 不同濃度西紅柿基質(zhì)中10種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)

2.3.3 農(nóng)藥濃度對(duì)基質(zhì)效應(yīng)的影響 比較了同一種蔬菜基質(zhì)(以西紅柿為例) ，不同農(nóng)藥濃度( 0.10、0.50、1.00 μg/mL) 對(duì)基質(zhì)效應(yīng)的影響(圖3) 。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，除西紅柿基質(zhì)中的嘧霉胺外，其他農(nóng)藥在不同基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)都會(huì)隨著農(nóng)藥濃度的增大而逐漸增強(qiáng)。由表5可知，在農(nóng)藥濃度為0.1 μg/mL時(shí)，噠螨靈在5種基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)因子在0.635～1.379之間，基質(zhì)效應(yīng)不明顯；而其他幾種農(nóng)藥在5種基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)因子在1.024～2.051之間，基質(zhì)效應(yīng)較明顯。在濃度為0.50 μg/mL時(shí)，10種農(nóng)藥基質(zhì)效應(yīng)因子在1.190～2.843之間，基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)明顯。在農(nóng)藥濃度為1.00 μg/mL時(shí)，10種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)因子在2.149～5.925之間，基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)明顯。說(shuō)明待測(cè)組分在高濃度下有明顯的基質(zhì)效應(yīng)，隨著濃度水平的增大，基質(zhì)效應(yīng)也會(huì)隨之增大。

圖3 10種農(nóng)藥在不同農(nóng)藥濃度對(duì)果蔬基質(zhì)效應(yīng)的影響

3 結(jié)論

本文建立了 QuEChERS-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定5種蔬菜、水果、食用菌中10種農(nóng)藥殘留的方法，本方法在靈敏度、檢出限指標(biāo)上都有良好的表現(xiàn)，符合分析要求，并且前處理方法操作簡(jiǎn)單便捷，適合實(shí)際樣品的測(cè)定。研究了西紅柿、草莓、白菜、青菜和香菇5種基質(zhì)中 10 種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)，并采用基質(zhì)效應(yīng)因子定量評(píng)估了基質(zhì)種類、基質(zhì)濃度、農(nóng)藥濃度對(duì)10種農(nóng)藥基質(zhì)效應(yīng)的影響。結(jié)果表明，不同基質(zhì)中的10種農(nóng)藥在0.01～2.00 μg/mL濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，平均回收率為88.5%～105.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)為0.4%～5.1%，試驗(yàn)方法科學(xué)。5 種常見蔬菜對(duì)10種農(nóng)藥均存在不同程度的基質(zhì)效應(yīng)，基質(zhì)種類、基質(zhì)濃度和農(nóng)藥濃度均會(huì)影響基質(zhì)效應(yīng)強(qiáng)度，而顏色較深的果蔬的基質(zhì)效應(yīng)較強(qiáng)，且隨著基質(zhì)濃度的增加，其基質(zhì)效應(yīng)逐漸增強(qiáng)；而高濃度農(nóng)藥較低濃度的基質(zhì)效應(yīng)強(qiáng)，對(duì)于蔬菜農(nóng)藥殘留的檢測(cè)，必須考慮基質(zhì)效應(yīng)的影響。

表5 10種農(nóng)藥在不同濃度農(nóng)藥的果蔬基質(zhì)的基質(zhì)效應(yīng)因子