改進(jìn)QuEChERS結(jié)合GC-MS/MS測定西洋參中12種農(nóng)藥殘留

李曉莉,許林林,范珺,王忻,宋真真,王建華

改進(jìn)QuEChERS結(jié)合GC-MS/MS測定西洋參中12種農(nóng)藥殘留

李曉莉1,許林林2*,范珺3,王忻3,宋真真4,王建華5

1. 淄博市數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展中心, 山東 淄博 255000 2. 泰安市中心醫(yī)院藥劑科, 山東 泰安 271000 3. 濰坊市檢驗檢測中心，山東 濰坊 261000 4. 山東省沂南縣檢驗檢測中心, 山東 沂南 276300 5. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 山東 泰安 271018

本文采用磁性Fe3O4納米粒子（MNPs）改進(jìn)了QuEChERS前處理技術(shù)，結(jié)合氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（GC-MS/MS），建立了西洋參中12種有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥多殘留的檢測方法。樣品由1%醋酸-乙腈提取液提取，氯化鈉和無水硫酸鎂鹽析離心，采用N-丙基乙二胺（PSA）、石墨化炭黑（GCB）、磁性四氧化三鐵納米粒子對提取液進(jìn)行凈化，GC-MS/MS測定。結(jié)果顯示，所有目標(biāo)農(nóng)藥的線性相關(guān)系數(shù)R均大于0.998，方法的定量限（LODs）為1.13~4.80 μg·kg-1，三個水平下的加標(biāo)回收率為87.51~103.21%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.11~7.32%。采用該方法對山東省超市和藥店隨機(jī)采購的65批西洋參進(jìn)行檢測，其中27批樣品共檢出10種農(nóng)藥殘留。本方法在保證回收率和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上減輕了中草藥基質(zhì)干擾嚴(yán)重的問題，分析速度快，適合對西洋參中農(nóng)藥多殘留進(jìn)行快速分析測定。

西洋參; 聯(lián)合測定; 農(nóng)藥殘留

近幾年來西洋參在國內(nèi)種植面積越來越大，但農(nóng)藥殘留問題也越來越突出[1-3]。由于大部分種植戶對病蟲害的防治缺少經(jīng)驗和技術(shù)，往往會選擇對病蟲害防治效果好的高毒性農(nóng)藥，且中藥材易受到土壤中的滴滴涕、六六六等農(nóng)殘的污染[4]。農(nóng)藥殘留通過食物鏈的積累會對人的身體健康造成極大的危害，還會對西洋參藥效的發(fā)揮產(chǎn)生不利的影響。在中藥材走向歐美等國際市場的進(jìn)程中，中藥材中的農(nóng)藥殘留問題也成為了對外出口的瓶頸，嚴(yán)重影響了中醫(yī)藥在國際市場上的影響力。

目前，針對水果、蔬菜基質(zhì)的農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)得到了充分的發(fā)展，以液液萃取[5]、固相萃取[6,7]、微波輔助萃取[8]、加速溶劑萃取[9]等為主要前處理手段。QuEChERS（Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe）具有回收率高、精確度和準(zhǔn)確度高、可分析的農(nóng)藥范圍廣、分析速度快、溶劑使用量少、操作簡便等特點，給多農(nóng)殘分析、多類農(nóng)藥分析等領(lǐng)域帶來了革新[10]。近年來，結(jié)合磁性納米材料（MNPs）改進(jìn)的QuEChERS技術(shù)在水果蔬菜農(nóng)藥殘留領(lǐng)域逐漸興起[11]，而對西洋參農(nóng)藥殘留測定的研究幾乎是空白。本研究采用MNPs改進(jìn)的QuEChERS技術(shù)對西洋參中可能涉及到的12種有機(jī)磷及氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留進(jìn)行研究，對在山東省藥店和超市隨機(jī)購買的65批西洋參樣本進(jìn)行農(nóng)藥殘留檢測，并對檢測結(jié)果進(jìn)行分析，得到初步調(diào)查結(jié)論。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

12種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品（上海安譜實驗科技股份有限公司，見表1）；N-丙基乙二胺（PSA）、石墨化碳黑（GCB）（合肥格恩科技有限公司）；甲醇、乙腈（色譜純，美國ThermoFisher公司）；無水硫酸鎂、氯化鈉、氯化鐵（FeCl3·6H2O）、氯化亞鐵（FeCl2·4H2O）、氨水（NH3·H2O）（分析純，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司）。

西洋參購于山東省濟(jì)南、青島、淄博、泰安、濟(jì)寧、臨沂六個地市的超市和藥店，研磨粉碎，過40目篩后混勻密封標(biāo)記，置于4 ℃冰箱保存。

1.2 儀器與設(shè)備

氣相色譜-質(zhì)譜儀：Trace 1310-ISQ，美國ThermoFisher公司；超純水機(jī)：Milli-Q超純水系統(tǒng)；渦旋機(jī)：QL-866，購自江蘇其林貝爾儀器有限公司；高速組織搗碎機(jī)：德國IKA；真空干燥箱：DZF-6020MBE，購自上海博訊公司；氮氣吹干儀：購自美國Organomation Associates公司；均質(zhì)器：T-18，購自廣州儀科實驗室技術(shù)有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：EL 131購自瑞士Buchi公司；離心機(jī)：不低于4500 r·min-1，購自德國B. Hermle AG公司；高分辨率通用型透射電子顯微鏡：HT7700，購自日立高新技術(shù)公司；中藥粉碎機(jī)：HC-350Y，購自武義海納電器有限公司。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)儲備液的制備

分別準(zhǔn)確稱取5~10 mg（精確至0.1 mg）農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品置于100 mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度線，于4 ℃下避光保存。從每個單個標(biāo)準(zhǔn)儲備液中分別移取一定量溶液于同一個100 mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度線，配成混合標(biāo)準(zhǔn)溶液并于4 ℃下避光保存。為了減少或消除樣品基質(zhì)效應(yīng)對分析檢測結(jié)果產(chǎn)生的影響，使用空白樣品提取凈化后的溶液配成適當(dāng)濃度的農(nóng)藥基質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，現(xiàn)用現(xiàn)配。

1.4 磁性納米粒子制備

Fe3O4磁性納米粒子采用課題組較為成熟并在果蔬農(nóng)藥殘留測定研究中使用的合成方法[11]：稱取5.4110 g氯化鐵（FeCl3·6H2O）于250 mL圓底燒瓶中，加入100 mL去離子水溶解，再加入1.9889 g氯化亞鐵（FeCl2·4H2O），磁力攪拌使之溶解。在30 min內(nèi)逐滴滴加110 mL氨水（NH3·H2O），磁力攪拌，保持70 ℃油浴3 h。合成的磁性納米粒子先用去離子水清洗5~6次至pH達(dá)到中性，然后用乙醇清洗兩次后放入45 ℃真空干燥箱內(nèi)干燥。

1.5 樣品前處理

取5.00 g西洋參樣品于50 mL塑料離心管中，加入5 mL水，靜置10 min，之后加入10 mL 1%醋酸-乙腈提取液，渦旋60 s。加入1.5 g氯化鈉和4.0 g無水硫酸鎂后立即渦旋60 s，然后離心5 min (6000 rpm)。取上清液3 mL于5 mL離心管中，加入50 mg MgSO4，50 mg PSA和50 mg GCB粉末并渦旋60 s，再加入50 mg磁性四氧化三鐵納米粒子并渦旋60 s，然后通過外加磁場的吸附沉淀凈化，上清液過0.22 μm濾膜后進(jìn)行儀器分析。

1.6 GC-MS/MS條件

分析儀器為賽默飛Trace 1310氣相色譜儀串聯(lián)ISQ質(zhì)譜儀，離子源為電化學(xué)離子源（EI）。色譜柱：DB-1701石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。色譜柱升溫程序：50 ℃保持1 min，然后以30 ℃·min-1升溫至150 ℃，再以5 ℃·min-1升溫至250℃，再以10 ℃·min-1升溫至300 ℃，保持10 min；進(jìn)樣口溫度：290 ℃；進(jìn)樣量：1 μL；進(jìn)樣方式：無分流進(jìn)樣，1.0 min后開閥；載氣：氦氣，純度≥99.999%；流速：0.8 mL·min-1；離子源：EI；GC-MS/MS傳輸線溫度：280 ℃；離子源溫度：280 ℃。各目標(biāo)化合物的保留時間及選擇離子監(jiān)測參數(shù)見表1。

表 1 12種農(nóng)藥氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析參數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 前處理條件的優(yōu)化

2.1.1 提取劑的選擇本實驗對比了乙腈、正己烷、甲醇、乙酸乙酯、丙酮五種提取溶劑對目標(biāo)農(nóng)藥（0.1 mg·kg-1）的提取效果。實驗結(jié)果如圖1所示，采用乙腈作為提取溶劑時，農(nóng)藥的回收率最高，且在鹽飽和的狀態(tài)下乙腈可以與水相完全分離，并且不需要引入非極性溶劑，最終選用乙腈作為提取劑。

圖 1 提取溶劑對農(nóng)藥提取效果的影響（c=0.1 mg·kg-1，n=3）

2.1.2 凈化劑及磁性納米材料的使用配比優(yōu)化PSA（N-丙基乙二胺）主要去除樣品基質(zhì)中的有機(jī)酸、糖類、酚類、脂肪酸等極性物質(zhì)，GCB（石墨化炭黑）對樣品中色素有較強(qiáng)的吸附能力。本研究對PSA在0 mg、20 mg、40 mg、60 mg、80 mg及GCB在0 mg、10 mg、20 mg、30 mg、40 mg添加量的情況下，對12種目標(biāo)農(nóng)藥在0.1 mg·kg-1濃度的樣品加標(biāo)回收率進(jìn)行了研究，如圖2（a）、（b）所示，確定PSA及GCB的最優(yōu)添加量分別為40 mg和30 mg。

圖 2 不同凈化劑使用量對加標(biāo)回收率的影響（c=0.1 mg·kg-1，n=3）

（a）PSA （b）GCB （c）MNPs

本研究同樣考察了Fe3O4磁性納米粒子的添加量在0~80 mg時的五個梯度水平（0 mg、20 mg、40 mg、60 mg、80 mg）對12種代表性目標(biāo)物的回收率產(chǎn)生的影響，實驗結(jié)果如圖2（c）所示。當(dāng)Fe3O4磁性納米粒子的添加量為40 mg時，12種目標(biāo)物的回收率均達(dá)到最高值，且外加磁場吸附效果良好，因此確定40 mg為最佳使用量。

2.1.3 磁性納米粒子凈化效果的對比本研究發(fā)現(xiàn)在凈化體系中加入磁性四氧化三鐵納米粒子后（a）雜質(zhì)峰明顯比未添加磁性四氧化三鐵納米粒子（b）的雜質(zhì)峰少，如圖3所示。這充分說明磁性四氧化三鐵納米粒子可以吸附體系中的干擾物質(zhì)，提高凈化效率。

圖 3 空白樣品凈化后的上清液對比圖（a）加入MNPs（b）不加入MNPs

2.2 方法學(xué)驗證

本研究采用添加回收率的方法驗證準(zhǔn)確度和精密度，在西洋參樣品中添加3個不同濃度水平（0.01 mg·kg-1、0.05 mg·kg-1、0.2 mg·kg-1）12種農(nóng)藥的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個水平重復(fù)6次，結(jié)果如表2所示。該方法對不同目標(biāo)農(nóng)藥的線性范圍有所不同，大多數(shù)目標(biāo)物的線性相關(guān)系數(shù)大于0.998，在各自線性范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。方法定量限在1.13~4.80 μg·kg-1區(qū)間內(nèi)，三個加標(biāo)水平的回收實驗得到的回收率范圍在87.51~103.21%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均低于7.32%，能夠滿足多農(nóng)殘檢測要求。

表2 12種目標(biāo)物的定量限、線性范圍、標(biāo)準(zhǔn)曲線方程及線性相關(guān)系數(shù)

表 3 12種農(nóng)藥在3個添加水平下的回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=6）

2.3 實際樣品檢測

對山東地區(qū)市售西洋參進(jìn)行農(nóng)藥多殘留情況篩查。從山東省泰安市，臨沂市，淄博市，濟(jì)南市，青島市，濟(jì)寧市六個地市的超市、藥店和農(nóng)貿(mào)市場隨機(jī)采集了65個市售西洋參樣品進(jìn)行農(nóng)殘篩查。實驗結(jié)果表明，共27個樣品檢測出10種（莠去津、異丙威、西瑪津、乙草胺、烯唑醇、吡蟲啉、殺螟丹、茚蟲威、稀禾定、甲胺磷）農(nóng)藥殘留，莠去津、吡蟲啉和甲胺磷的檢出頻率較高，吡蟲啉（113.61 μg·kg-1）、乙草胺（92.32 μg·kg-1）檢測出個別高濃度殘留，其余農(nóng)藥檢出濃度較低。

表 4 西洋參中12種農(nóng)藥的檢出濃度、檢出率

3 結(jié)論

本文建立了基于磁性四氧化三鐵納米粒子(MNPs)特性，經(jīng)改進(jìn)QuEChERS技術(shù)，結(jié)合氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(GC-MS/MS)測定西洋參中12種有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥多殘留的檢測方法。該方法簡單快速，靈敏度高，準(zhǔn)確性好。采用該方法對山東省超市和藥店隨機(jī)采購的65批西洋參樣品進(jìn)行農(nóng)藥殘留檢測，27批樣品中共檢出10種農(nóng)藥殘留。與現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)方法[12,13]相比，本文所建立的方法具有操作簡便快捷、有機(jī)試劑使用量少且靈敏度高等優(yōu)點。在保證回收率和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，能有效降低中草藥在檢測過程中的基質(zhì)干擾，從而大大提高了檢測效率，滿足農(nóng)藥多殘留分析的要求。

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Determination of 12 Pesticide Residues inUsing Modified QuEChERS Method with Gas Chromatography Tandem Mass Spectrometry

LI Xiao-li1, XU Lin-lin2*, FAN Jun3, WANG Xin3, SONG Zhen-zhen4, WANG Jian-hua5

1.255000,2.271000,3.261000,4.276300,5.271018,

In this study, magnetic iron tetroxide nanoparticles (MNPs) were used to improve the pre-treatment technology of QuEChERS, combined with gas chromatography tandem mass spectrometry (GC-MS/MS), a method for the determination of 12 organophosphorus and carbamate pesticide residues inwas established. The samples were extracted from 1% acetic acid acetonitrile extract, centrifuged by salting out sodium chloride and anhydrous magnesium sulfate, purified by N-propyl ethylenediamine (PSA), graphitized carbon black (GCB) and magnetic iron tetroxide nanoparticles, then determined by GC-MS/MS. The results showed that the linear correlation coefficient of all the target pesticides was greater than 0.998, the LODs of the method was 1.13 - 4.80 ug·kg-1, the recovery of the three levels was 87.51 - 103.21%, and the RSD was 1.11 - 7.32%. This method was used to detect 65 batches ofrandomly purchased by supermarkets and pharmacies in Shandong Province, among which 10 pesticide residues were detected in 27 batches. On the basis of ensuring the recovery and stability, this method can reduce the serious matrix interference of Chinese herbal medicine, and the analysis speed is fast. It is suitable for the rapid analysis and determination of pesticide residues in.

; cooperation determination; pesticide residue

S481+.8

A

1000-2324(2021)02-0210-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2021.02.009

2019-10-11

2019-12-01

山東省重大科技創(chuàng)新工程項目(2019JZZY020903);山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目(SDAIT-20-04)

李曉莉(1974-),女,農(nóng)業(yè)推廣碩士,正高級農(nóng)藝師. E-mail:zblixl@126.com

Author for correspondence. E-mail:xulin233happy@163.com