淺析QuEChERS方法中GC-MS/MS檢測農藥殘留的影響因素

潘艦　高會蘭　韓葉　韓壽勇

摘 要：基質效應導致儀器對待測組分的響應出現(xiàn)增強或抑制，影響待測物定性和定量的準確度。基質效應主要包括色素、辛辣物質、酸堿性、樣品均勻性、樣品與基質一致性等因素。農藥的結構與穩(wěn)定性也會影響定性和定量結果的準確性。在農殘檢驗工作中應充分考慮各種因素對GC-MS/MS的影響。

關鍵詞：基質效應；主要因素；定性；定量

Analysis of Influencing Factors on Detection of Pesticide Residues with GC-MS/MS in QuEChERS Method

PAN Jian， GAO Huilan， HAN Ye， HAN Shouyong

（Binzhou Inspection and Testing Center， Binzhou 256600， China）

Abstract： The matrix effect leads to the enhancement or inhibition of the response in the instrument with the components to be determined， which affects the accuracy of the qualitative and analysis of the substances to be measured. The main factors of matrix effect include pigment， acrid substance， acid-base property，sample uniformity， consistency of the sample with the matrix， etc. The structure and stability of pesticides will also affect the accuracy of qualitative and quantitative results. The impact of various factors on GC-MS/MS should be fully considered in the inspection of pesticide residues.

Keywords： matrix effect; main factors; qualitative; quantitative

蔬菜水果屬于植物類食材，其中含有大量的纖維素、果膠類、維生素和其他微量元素。隨著人們生活水平的提高，人們對蔬菜水果的品質要求日益嚴格。農藥被廣泛應用于現(xiàn)代農業(yè)生產(chǎn)中，在防治農作物病蟲害、提高產(chǎn)品質量和產(chǎn)量上做出了巨大貢獻，但因用藥不當或違規(guī)使用農藥而導致的食品安全問題也威脅著人們的健康[1]。植物源性農藥殘留問題已成為民眾和監(jiān)管部門關注的焦點。

QuEChERS方法作為農產(chǎn)品檢測的快速前處理技術，自開發(fā)以來備受矚目，近幾年更是被廣泛地應用到蔬果、食品、土壤、中藥和水的檢測中[2-4]?！妒称钒踩珖覙藴?植物源性食品中208種農藥及其代謝物殘留量的測定 氣相色譜-質譜聯(lián)用法》（GB 23200.113—2018）中將QuEChERS處理方法引入樣品前處理，檢測樣品涵蓋蔬菜、水果、食用菌、谷物、油料、堅果、茶葉和香辛料，充分說明QuEChERS方法更快速、簡便、經(jīng)濟、高效、穩(wěn)定和安全[5]。QuEChERS結合質譜法是較為主要的農藥多殘留檢測手段，正逐步取代氣相色譜在農殘檢測中的應用。目前，QuEChERS聯(lián)合質譜是多殘留檢測的發(fā)展趨勢。但植物源性食品成分復雜，經(jīng)QuEChERS方法處理后依然殘留部分色素、生物堿、脂類、多糖等物質，檢測過程中會產(chǎn)生較強的基質效應。影響基質效應的因素較多，如基質種類、被分析農藥的結構性質[6]?；|效應的存在嚴重影響了農藥殘留的定量分析[7]。因此，分析國標QuEChERS方法中GC-MS/MS檢測的影響因素，對于檢驗部門有重要的意義。

1 植物色素

植物色素在植物中廣泛分布，包括脂溶性的葉綠體色素和水溶性的細胞液色素，前者存在于葉綠體中，如葉綠素；后者存在于液泡中，如花青素屬黃酮類物質。植物色素是基質效應的主體，容易被QuEChERS前處理提取液萃取，是對檢測影響較廣的因素，大體分為深色系、淺色系和無色系。深色系如茶葉、韭菜、芹菜等；淺色系如黃瓜、大白菜、胡蘿卜等；無色系如番茄、花椰菜、蓮藕等。色素對大部分農藥的檢測起到增強效應，且同種食品色素越深基質效應也會越強。QuEChERS方法處理不同程度色素時，最主要的不同是石墨化炭黑和乙二胺-N-丙基硅烷化硅膠的用量，顏色越深使用的量越大，但回收率隨之降低，使用過程中應做好質量控制。

在對樣品篩查時不可能用每種基質做標準曲線，為減少工作量，一般選擇淺色系做基質標曲，既能體現(xiàn)標準物質在基質的影響下離子化的實際情況，也能減少大量色素對進樣系統(tǒng)的污染。經(jīng)大量實驗數(shù)據(jù)分析，初篩的定性準確，定量的準確度也在95%以上。

2 辛辣物質

蒜、蔥、韭菜類蔬菜的細胞質里含有一種含硫有機化合物；細胞壁里含有一種蒜氨酸酶。在樣品破壁勻漿的過程中，會破壞細胞壁，造成含硫有機化合物和蒜氨酸酶混合在一起發(fā)生反應，生成與有機磷和有機氯農藥性質相似的丙酮酸、氨基磺酸類的含硫化合物。一般的前處理方法不能有效凈化這類物質，容易污染進樣系統(tǒng)，對農藥殘留檢測產(chǎn)生較強的基質干擾甚至檢測器飽和，影響檢測結果和檢測器壽命。解決方案是在樣品粉碎前，采用500 W微波加熱處理樣品90 s，使酶失活從而消除其基質干擾[8]，但時間不宜過長，否則待測組分容易發(fā)生分解。

3 前處理溫度、分散度和氮吹

QuEChERS鹽包、凈化管物質中的硫酸鎂等鹽與水結合放熱，使得樣品中一些熱不穩(wěn)定的農藥發(fā)生分解，且易團聚成塊，不利于農殘的有效提取。所以一般在樣品中加入提取液后，振蕩1 min并放入-18 ℃冰箱中保持20 min左右（視冰箱制冷效率，以明顯降低樣品溫度但不凝固為宜），取出晃動2～3下快速加入QuEChERS鹽包，旋緊離心管蓋并劇烈搖晃5～6下放入冰水中。待樣品降溫后再渦旋振蕩、高速離心，將上清液加入凈化管后也應劇烈振蕩5～6下放入冰水，當凈化管降溫后再渦旋振蕩、高速離心，可顯著提高提取效果。

氮吹速率對農藥回收率有一定影響，以氮氣吹至液面產(chǎn)生凹陷但不產(chǎn)生液滴飛濺為宜。當液體剩余不足0.5 mL時，適當降低氮氣流速，殘留半滴液體為近干狀態(tài)，避免液體吹干而影響回收率。

4 植物pH值

食物的酸堿性是根據(jù)食物完全燃燒后產(chǎn)生的灰分溶于水后溶液的酸堿性進行劃分，酸性食品是指食品灰分溶于水后溶液呈酸性的食物，堿性食品是指食品灰分中含有鉀、鈉、鈣和鎂等元素，溶于水后生成堿性溶液的食物。常見植物源性食品酸堿度見表1。

一般情況下農藥在酸性或中性環(huán)境中比較穩(wěn)定，而在堿性環(huán)境中容易分解。由表1可知，常見植物源性食品中大部分屬于酸性、弱堿性及中堿性，在QuEChERS鹽包提供的環(huán)境中呈現(xiàn)酸性，提取條件適合農藥穩(wěn)定；如果是檢測強堿性食品建議采用乙腈-醋酸提取液，在QuEChERS鹽包提供的環(huán)境中也能呈現(xiàn)中性或酸性，有利于農藥的穩(wěn)定提取。

5 檢材不同部位或不同部位占比

不同品種、不同環(huán)境條件下種植的蔬菜，植株莖與葉的比例會有差異，不同部位采樣，或各部位占比不同得到的基質都會有差異。一般情況下植株莖占比增加會增加纖維素的含量，從而減少色素、多糖、脂類占比，使基質效應減弱；反之則會增強。蔬菜、水果不同品種產(chǎn)生的基質效應也有所不同，如四月慢、上海青都是小油菜，但顏色形狀各有差異；青州蜜、水蜜桃都是桃，但顏色、水分、糖分都有較大差異。在制備基質標準物質曲線時，選取基質樣品應品種相同或相近，且盡可能接近檢材的各部位占比。

6 甲胺磷、氧樂果等平面結構農藥

甲胺磷、乙酰甲胺磷、氧樂果和樂果在國家標準中限量要求低，對定量結果的準確性要求很高?！妒称钒踩珖覙藴?食品中農藥最大殘留限量》（GB 2763—2021）規(guī)定，甲胺磷在水果、蔬菜（除蘿卜0.1 mg·kg^-1）中限量0.05 mg·kg^-1；乙酰甲胺磷在水果、蔬菜中限量0.02 mg·kg^-1；氧樂果在水果、蔬菜中限量0.02 mg·kg^-1；樂果在水果、蔬菜（除皺葉甘藍和甘薯0.05 mg·kg^-1）中限量0.01 mg·kg^-1。多次實驗發(fā)現(xiàn)同樣條件下新的色譜柱峰形幾乎沒有拖尾，隨著進樣次數(shù)的增加拖尾現(xiàn)象也逐漸加重，主要是色譜柱進樣口端在載氣中氧或者樣品中含氧物質的作用下，活性位點容易失活，造成各種物質脫附過程不穩(wěn)定，導致色譜峰拖尾，而甲胺磷等平面結構的化合物尤為明顯，適當?shù)亟厝ドV柱兩端尤其是進樣口端能明顯改善拖尾。利用基質配制標準溶液在改善這幾種物質的峰形時十分顯著，因為基質中大量不易揮發(fā)的物質可與進樣口端活性位點結合，使得目標物進入色譜柱活性強的位置，吸附解附過程平衡穩(wěn)定，從而產(chǎn)生尖銳平滑的色譜峰，容易積分使得定量也準確。

7 甲拌磷、倍硫磷等農藥的穩(wěn)定性

甲拌磷、倍硫磷在植物源性食品中易氧化成亞砜和砜，隨時間增加產(chǎn)生的氧化物也會增加，經(jīng)折算后以甲拌磷、倍硫磷計的總量不變，但亞砜和砜在GC-MS/MS上的響應值比原物質低幾個數(shù)量級，容易導致定量不準確。由于這兩種農藥限量值非常低，甲拌磷在水果、蔬菜中限量為0.01 mg·kg^-1，倍硫磷在水果、蔬菜（除結球甘藍、櫻桃限量2 mg·kg^-1，橄欖1 mg·kg^-1）中限量為0.05 mg·kg^-1，為了定量的準確性應盡量降低氧化程度，避免反復冷凍解凍樣品，并在低溫避光的條件下盡快檢測。

8 同分異構體間的相互轉化

同分異構體是指具有相同分子式的分子，各原子間的化學鍵相同，但原子排列卻不同的一類物質。部分同分異構體有著相同或相似的化學性質，其在離子源作用下產(chǎn)生的離子質荷比相同，經(jīng)常在質譜檢測中難以區(qū)分。在檢測菊酯類、苯醚甲環(huán)唑等農藥時，由于同分異構體的存在會檢測出多個色譜峰，如果分組處理會增加工作量，把同分異構體間無雜質峰的多個峰積分成一個面積，以此濃度跟面積的線性關系定量待測樣品，經(jīng)實驗檢測與分組定量結果基本一致。存在同分異構體的菊酯類農藥，隨著時間的變化各同分異構體濃度和響應也會變化，但濃度總和幾乎沒有變化，以面積總和計算濃度的情況下可以忽略相互轉化的影響。

9 結語

農藥殘留檢測經(jīng)常遇到成分復雜、低檢出限、低限量值的情況，在利用QuEChERS便捷的前處理和GC-MS/MS高靈敏度時，應綜合考慮色素、辛辣物質、前處理控制、pH值、采樣合理性和農藥特性等因素，做到有效地提取和降低基質干擾，才能準確定性和定量。

參考文獻

[1]盧熠川，王靈芝.氣質聯(lián)用儀在農藥殘留檢測中的應用研究[J].警戒線，2020（13）：5-6.

[2]謝景麗，李凌云，劉新艷，等.改進的QuEChERS-液相色譜串聯(lián)質譜法快速測定中草藥中147種農藥殘留[J].農產(chǎn)品質量與安全，2016（2）：65-69.

[3]曹小云，陳樹干，曾楚瑩，等.QuEChERS-分散液液微萃取/氣相色譜-串聯(lián)質譜法高通量快速檢測蔬果中152種農藥殘留[J].分析測試學報，2019，38（8）：920-930.

[4]蔡霖，席普宇，謝晴，等.QuEChERS方法聯(lián)合HPLC-MS/MS和GC-MS測定土壤中110種農藥殘留[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2017，36（8）：1680-1688.

[5]司露露，梁楊琳，呂春秋，等.QuEChERS-氣相色譜-串聯(lián)質譜法和高效液相色譜-串聯(lián)質譜法快速檢測蔬菜中267種香港規(guī)例中的農藥殘留量[J].食品安全質量檢測學報，2021，12（1）：122-136.

[6]韓梅，侯雪，邱世婷，等.QuEChERS-氣相色譜-串聯(lián)質譜法測定蔬菜中48種農藥殘留[J].中國測試，2020，46（5）：65-71.

[7]屠雨晨，陳欣慰，黃芳，等.30種農藥殘留在葡萄柚和三紅柚中基質效應的比較[J].農業(yè)科學研究，2021，42（4）：17-22.

[8]高會蘭，潘艦，韓葉，等.基于保留指數(shù)原理結合氣相色譜-三重四極桿質譜法快速篩查蔬菜中農藥殘留的方法研究[J].食品安全質量檢測學報，2021，12（2）：822-826.