氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定果蔬中農(nóng)藥殘留的基質(zhì)效應(yīng)

田培， 金銀銀， 劉之煒， 周莉， 徐浩， 狄珊珊， 汪志威， 齊沛沛， 趙慧宇， 王新全

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全危害因子與風(fēng)險(xiǎn)防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究所，浙江 杭州 310021)

農(nóng)藥在農(nóng)作物生長(zhǎng)的過程中承擔(dān)了不可或缺的重要角色，但隨著人們生活水平的不斷提高，食品安全意識(shí)的增強(qiáng)，農(nóng)藥殘留問題成為了餐桌上的擔(dān)憂的話題，從而導(dǎo)致農(nóng)藥的使用備受關(guān)注與爭(zhēng)議。

2018年12月30日農(nóng)村農(nóng)業(yè)部實(shí)施國(guó)標(biāo)GB 23200.113—2018，預(yù)示著氣相色譜儀-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS/MS)在農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥監(jiān)測(cè)工作中應(yīng)用比例急劇增加，使得農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)工作更高效、更快速。色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)具有分辨率高、靈敏度高、檢測(cè)結(jié)果具有權(quán)威性等優(yōu)點(diǎn)[1]，但在使用GC-MS/MS進(jìn)行農(nóng)藥殘留檢測(cè)的過程中，基質(zhì)效應(yīng)是影響檢測(cè)結(jié)果的重要因素之一。檢測(cè)過程中，基質(zhì)內(nèi)存在的物質(zhì)可能對(duì)目標(biāo)物的檢出造成一定的影響，會(huì)導(dǎo)致假陽(yáng)性、靈敏度降低等情況?；|(zhì)效應(yīng)指樣品中除分析物以外的其他成分對(duì)待測(cè)物測(cè)定值的影響，即基質(zhì)對(duì)分析方法準(zhǔn)確測(cè)定分析物能力的干擾[2]。近年來，越來越多的研究致力于消除和補(bǔ)償分析中帶來的基質(zhì)效應(yīng)，例如標(biāo)準(zhǔn)加入法[3]、同位素內(nèi)標(biāo)法[4-5]、使用分析保護(hù)試劑[6]、直接稀釋法[7]等，因此，解決基質(zhì)效應(yīng)問題是提高檢測(cè)準(zhǔn)確度的關(guān)鍵。本文根據(jù)國(guó)標(biāo)GB 23200.113—2018中涉及的兩種前處理方法，選擇具有代表性的蔬菜、水果、食用菌及茶葉樣品，針對(duì)46種農(nóng)藥(有機(jī)磷、有機(jī)氯、擬除蟲菊酯)進(jìn)行基質(zhì)效應(yīng)評(píng)估，以期篩選出適合多種基質(zhì)中農(nóng)藥殘留定量的替代基質(zhì)，用于基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制，以期提高日常檢測(cè)工作效率及結(jié)果準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Agilent 7890B-7000D)；電子天平(Sartorious)；TTL-DCII型氮吹儀(北京同泰聯(lián)科技發(fā)展有限公司)；T18型分散機(jī)(IKA)；VX-Ш多管渦旋振蕩器(北京踏錦科技有限公司)；KQ5200型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(BUCHI)；離心機(jī)(Thermo)；固相萃取儀(Suphlco)。

1.2 材料與試劑

46種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品均購(gòu)于農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(天津)，濃度為1 000 mg·L-1；乙腈(色譜純，Merck)；丙酮、氯化鈉、甲苯、硫酸鎂、檸檬酸鈉、檸檬酸氫二鈉(分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司)；PSA、GCB(Agela)；石墨化炭黑-氨基復(fù)合柱(6 mL，Suphlco)。選擇具有代表性且不含檢測(cè)目標(biāo)農(nóng)藥的空白樣品。

1.3 QuEChERS前處理

稱取(10.00±0.05)g蔬菜、水果(葡萄、草莓、大白菜、豇豆、芹菜、韭菜)試樣于50 mL離心管中，每份加入10 mL乙腈、4 g硫酸鎂、1 g氯化鈉、1 g檸檬酸鈉、0.5 g檸檬酸氫二鈉以及1顆陶瓷均質(zhì)子，渦旋混勻1 min，在4 200 r·min-1條件下離心5 min，待凈化。

稱取2 g茶葉試驗(yàn)樣品于50 mL離心管中，加10 mL水渦旋混勻，靜置30 min。加入15 mL乙腈-醋酸溶液、6 g無水硫酸鎂、1.5 g醋酸鈉及1顆陶瓷均質(zhì)子，渦旋混勻1 min，在4 200 r·min-1條件下離心5 min，待凈化。

凈化時(shí)轉(zhuǎn)移6 mL上清液到內(nèi)含900 mg硫酸鎂及150 mg PSA的15 mL離心管中；對(duì)于韭菜等顏色較深的試樣，則轉(zhuǎn)移6 mL上清液到含885 mg硫酸鎂、150 mg PSA及15 mg GCB的15 mL離心管中。將離心管渦旋混勻1 min后，在4 200 r·min-1條件下離心5 min，準(zhǔn)確移取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，超聲波振蕩1 min，過0.22 μm濾膜，待GC-MS/MS測(cè)定。

移取8 mL茶葉提取上清液到內(nèi)含1 200 mg硫酸鎂、400 mg PSA、400 mg C18及200 mg GCB的15 mL離心管中。其余步驟同上。

1.4 固相萃取前處理

稱取(20.00±0.05)g蔬菜、水果試樣于100 mL玻璃瓶中，加入40 mL乙腈，用高速勻漿機(jī)15 000 r·min-1勻漿2 min后，加入放有5～7 g氯化鈉的具塞量筒中劇烈振蕩數(shù)次，靜置分層，準(zhǔn)確吸取10 mL上清液于100 mL茄形瓶中。40 ℃水浴旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至1 mL左右，40 ℃水浴氮?dú)獯抵两?，待凈化?/p>

稱取(5.00±0.05)g茶葉試驗(yàn)樣品于100 mL玻璃瓶中，加10 mL水渦旋混勻，靜置30 min后加入20 mL乙腈，用高速勻漿機(jī)15 000 r·min-1勻漿2 min，再加入放有5～7 g氯化鈉的具塞量筒中劇烈振蕩數(shù)次，靜置分層，準(zhǔn)確吸取5 mL上清液于100 mL茄形瓶中，其余步驟同上。

凈化時(shí)用5 mL乙腈-甲苯溶液預(yù)洗固相萃取柱，棄去流出液。下接150 mL雞心瓶，置于固定架上。將裝有待凈化試樣的茄形瓶用3 mL乙腈-甲苯溶液洗滌，超聲振蕩后移至固相萃取柱中，再用2 mL乙腈-甲苯溶液洗滌超聲振蕩，并將洗滌液移入柱中，重復(fù)2次。用25 mL乙腈-甲苯溶液淋洗小柱，收集上述所有流出液于150 mL雞心瓶中，40 ℃水浴旋轉(zhuǎn)濃縮至近干。加入50 μL內(nèi)標(biāo)溶液，加入2.5 mL乙酸乙酯復(fù)溶，超聲振蕩1 min，過0.22 μm濾膜，待GC-MS/MS測(cè)定。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：先用乙酸乙酯溶液配制含有固定濃度內(nèi)標(biāo)的溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液，目標(biāo)農(nóng)藥濃度分別為5、10、20、50、100、200、500 μg·L-1，然后用不同濃度的溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液溶解基質(zhì)，配制成基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液。

溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：用乙酸乙酯溶液配制含有固定濃度內(nèi)標(biāo)的溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液，目標(biāo)農(nóng)藥濃度分別為5、10、20、50、100、200、500 μg·L-1。

1.6 GC-MS/MS分析方法

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Agilent 7890B-7000D)進(jìn)行代表基質(zhì)中46種農(nóng)藥分析，色譜條件如下：HP-5(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，氦氣(純度≥99.999%)，流速1.0 mL·min-1，進(jìn)樣體積1.00 μL，進(jìn)樣口230 ℃。程序升溫：60 ℃保持 1 min，然后以40 ℃·min-1程序升溫至170 ℃，再以10 ℃·min-1升溫至310 ℃，保持3 min。質(zhì)譜儀條件如下：EI離子源，多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式(MRM)，離子源230 ℃，連接管280 ℃，四級(jí)桿150 ℃。目標(biāo)農(nóng)藥質(zhì)譜參數(shù)如表1所示。

表1 目標(biāo)農(nóng)藥GC-MS/MS參數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)效應(yīng)分析

根據(jù)公式“基質(zhì)效應(yīng)=(基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線方程斜率/溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線方程斜率-1)×100%”，評(píng)估兩種前處理方法的基質(zhì)效應(yīng)情況，當(dāng)值大于0時(shí)為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)，小于0時(shí)為基質(zhì)抑制效應(yīng)；當(dāng)值大于50或小于-50時(shí)為強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)，介于-50到-20以及20到50的為中等基質(zhì)效應(yīng)，而-20到20的為弱基質(zhì)效應(yīng)。46種目標(biāo)農(nóng)藥在各基質(zhì)中線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)大于0.99。

如圖1中A和B所示，大部分農(nóng)藥在檢測(cè)過程中受到強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)影響，在QuEChERS法中，葡萄、草莓、大白菜、豇豆、芹菜、韭菜、茶葉中強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)分別占44%、56%、51%、53%、47%、53%、53%，中等基質(zhì)效應(yīng)的數(shù)量分別占22%、20%、20%、22%、22%、18%、18%；在固相萃取法中，強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)分別占71%、69%、60%、71%、64%、67%、67%，中等基質(zhì)效應(yīng)占22%、16%、22%、20%、20%、20%、18%。因此，在QuEChERS法中基質(zhì)受到基質(zhì)效應(yīng)的影響強(qiáng)度略低于固相萃取法；前處理方法相同的情況下，不同基質(zhì)之間強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)的比例相差不大。

圖1 QuEChERS(A、C)和固相萃取(B、D)前處理方法中目標(biāo)農(nóng)藥在不同樣品中的基質(zhì)效應(yīng)

在不同基質(zhì)中，敵敵畏、α-666、β-666、毒死蜱、三唑酮、p,p′-DDE等基質(zhì)效應(yīng)相對(duì)較弱，例如敵敵畏，在兩種前處理方法中，強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)基質(zhì)所占比例0%，中等基質(zhì)效應(yīng)基質(zhì)所占比例為14%。而乙酰甲胺磷、甲基異柳磷、二甲戊靈、氯氟氰菊酯、氯菊酯、氟氯氰菊酯等在各試樣中皆表現(xiàn)為強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)。

QuEChERS法中弱、中、強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)分別占比29%、20%、51%，而固相萃取中，弱、中、強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)分別占比13%、20%、67%。如圖1中C和D所示，目標(biāo)農(nóng)藥主要受增強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)影響。在QuEChERS法中，增強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)的農(nóng)藥占比為81%，抑制基質(zhì)效應(yīng)的農(nóng)藥占比僅有19%，而在固相萃取法中增強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)的農(nóng)藥占比為94%，比較可知，固相萃取法中受強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)影響的農(nóng)藥數(shù)量較多。各農(nóng)藥在不同方法中抑制和增強(qiáng)的情況也并不相同，在QuEChERS法中敵敵畏在各基質(zhì)中基質(zhì)效應(yīng)均為抑制，但在固相萃取法中僅在韭菜中表現(xiàn)為基質(zhì)抑制效應(yīng)；在QuEChERS法中毒死蜱全在抑制基質(zhì)效應(yīng)，而固相萃取法中全為增強(qiáng)效應(yīng)。

2.2 替代基質(zhì)選擇

選擇7種代表性試樣，根據(jù)基質(zhì)種類、復(fù)雜程度進(jìn)行混合，混合基質(zhì)1為黃瓜∶葡萄∶胡蘿卜∶普通白菜=1∶1∶1∶1、混合基質(zhì)2為平菇∶韭菜∶葡萄∶胡蘿卜=1∶1∶1∶1、混合基質(zhì)3為韭菜∶平菇∶生姜∶黃瓜=1∶1∶1∶1。采用單點(diǎn)法進(jìn)行替代基質(zhì)的研究，選擇基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0.20 mg·L-1，根據(jù)公式“基質(zhì)效應(yīng)=(基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液峰面積/溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液峰面積-1)×100%”，采用主成分分析(PCA)結(jié)合基質(zhì)效應(yīng)比較，希望篩選出合適的替代基質(zhì)。

根據(jù)PCA分析(圖2)可知葡萄、韭菜較為分散，與其較強(qiáng)的基質(zhì)效應(yīng)結(jié)果一致；其他蔬菜和混合基質(zhì)較為集中，其中普通白菜和混合基質(zhì)1處于中間位置，可以嘗試作為替代基質(zhì)進(jìn)行研究。在混合基質(zhì)1、普通白菜作為替代基質(zhì)時(shí)，葡萄基質(zhì)中弱基質(zhì)效應(yīng)分別僅占68.3%、56.1%，其余蔬菜和食用菌弱基質(zhì)效應(yīng)均占80%以上，黃瓜、胡蘿卜、平菇、葡萄、生姜、普通白菜、韭菜在普通白菜和混合基質(zhì)1作為基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)的基質(zhì)效應(yīng)分別改善了65.9%、80.5%、82.9%、43.9%、78.0%、87.8%、80.5%和68.3%、73.2%、78.0%、56.1%、73.2%、75.6%、75.6%，根據(jù)圖1中A和圖2可知，46種農(nóng)藥(有機(jī)磷、有機(jī)氯、擬除蟲菊酯)在GB 23200.113—2018使用中，弱基質(zhì)效應(yīng)約占15%，然而在普通白菜和混合基質(zhì)1作為基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液中，弱基質(zhì)效應(yīng)占80%以上。由此可知，利用普通白菜或混合基質(zhì)1作為基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)弱基質(zhì)效應(yīng)比例明顯增加，極大地改善了基質(zhì)效應(yīng)問題。

圖2 不同樣品的基質(zhì)效應(yīng)

3 小結(jié)

基質(zhì)效應(yīng)是影響檢測(cè)定量分析準(zhǔn)確性的重要因素，本文依據(jù)GB 23200.113—2018方法，研究了46種農(nóng)藥在代表性試樣中的基質(zhì)效應(yīng)情況。結(jié)果表明，在QuEChERS法中，不同基質(zhì)中目標(biāo)化合物的基質(zhì)效應(yīng)主要為增強(qiáng)(約81%)，強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)比例為51%，在固相萃取法中約94%化合物為增強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)，強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)比例為67%。選擇普通白菜、混合基質(zhì)1(黃瓜∶葡萄∶胡蘿卜∶普通白菜=1∶1∶1∶1)作為替代基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，代表性試樣中基質(zhì)效應(yīng)以弱基質(zhì)效應(yīng)為主。綜上，采用QuEChERS法更為快速，選用普通白菜和黃瓜∶葡萄∶胡蘿卜∶普通白菜(1∶1∶1∶1)作為替代基質(zhì)進(jìn)行基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液校正，可以解決大部分基質(zhì)效應(yīng)問題，適用性需要進(jìn)一步研究。