GC-PFD法檢測果蔬農藥殘留的基質干擾及判定

沈 歡，姚曉寒，王 蕾，魏山友

(1.賀州市檢驗檢測中心，廣西 賀州 542899；2.富川瑤族自治縣檢驗檢測中心，廣西 富川 542700)

長期以來，農業(yè)生產依靠農藥對農作物病蟲害進行防治，因此，農藥殘留問題已成為制約農業(yè)高質量發(fā)展的主要因素。農藥殘留是指農藥使用后殘存于生物體、食品和環(huán)境中的微量農藥原體、有毒代謝物、降解物和雜質的總稱[1]。農藥殘留超過最大殘留限量時，會對人畜產生不良反應，或通過食物鏈對生態(tài)系統(tǒng)中的生物造成毒害[1]。在實行“從農田到餐桌”的食品安全保障體系中，農藥殘留檢測工作起到了關鍵的作用。

氣相色譜-火焰光度檢測法(GC-FPD)對含硫、磷化合物具有高選擇性和高靈敏度[2-3]，因具有選擇性好、靈敏度高、重復性好等優(yōu)點，它仍然是有機磷農藥殘留檢測的重要方法之一[4]。但GC-FPD技術的局限性在于利用保留時間定性，當樣品基質中含有硫、磷化合物時，易出現(xiàn)基質干擾峰(假陽性)，影響檢驗結果的判定?；|干擾是指樣品中非目標化合物對檢驗結果的干擾。在氣相色譜分析中，基質干擾主要表現(xiàn)為樣品基質中的某些成分在檢測時與目標物質發(fā)生相同或相近的保留行為，從而在色譜圖中出現(xiàn)重疊或相近的色譜峰。近年來，關于果蔬基質對農殘檢測干擾的研究較多[5-7]，但大多涉及的基質種類單一，農藥品種較少。

本研究考察了100多種果蔬基質對29種有機磷農藥殘留檢測的干擾，探究不同類別果蔬的基質干擾峰特點，并采用氣相色譜-質譜聯(lián)用技術(GC-MS)對干擾峰進行定性確認，以期為果蔬農殘檢測提供更精準的判定。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

本研究所用材料均為2017—2023年廣西種植業(yè)產品質量安全例行監(jiān)測的樣品；29種有機磷類農藥(敵敵畏、敵百蟲、甲胺磷、速滅磷、乙酰甲胺磷、滅線磷、治螟磷、甲拌磷、氧樂果、特丁硫磷、二嗪磷、久效磷、地蟲硫磷、樂果、磷胺、甲基毒死蜱、甲基對硫磷、毒死蜱、殺螟硫磷、對硫磷、馬拉硫磷、倍硫磷、水胺硫磷、喹硫磷、丙溴磷、殺撲磷、甲基硫環(huán)磷、硫環(huán)磷、三唑磷)標準品：100 μg/mL，農業(yè)部環(huán)境保護科研檢測所；乙腈、丙酮(HPLC級，美國Fisher公司)；氯化鈉(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)；QuEChERS提取鹽包(4 g MgSO4、1 g NaCl、0.5 g DHS、1 g TSCD)、QuEChERS凈化管(150 mg PSA、15 mg GCB、885 mg MgSO4)，島津(上海)實驗器材有限公司。

1.2 儀器與設備

GC-2010 Plus氣相色譜儀，配有雙火焰光度檢測器(FPD)，雙aoc-20i自動進樣器(日本島津公司)；GCMS-TQ8040 氣相色譜/三重四級桿質譜聯(lián)用儀(日本島津公司)；T25 basic型勻漿機(德國IKA公司)；L550離心機(湘儀離心機儀器有限公司)；Multi Reax渦旋振蕩器(德國Heidolph公司)；Micro17微量離心機(美國賽默飛公司)；TTL-DCⅡ型氮吹儀(北京同泰聯(lián)科技發(fā)展有限公司)。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品前處理方法

氣相色譜樣品前處理：準確稱取 25.0 g 試樣、7.0 g 氯化鈉于 100 mL 塑料具塞離心管中，加入 50 mL 乙腈，在勻漿機中高速勻漿 2 min，室溫下靜止 10 min。然后以 5000 r/min 高速離心 5 min，吸取上層清液 2 mL 于離心管中，50 ℃ 氮吹至近干，丙酮定容至 1.4 mL，過 0.2 μm 濾膜，待測。

質譜定性樣品前處理：稱取 10.00 g 試樣于 50 mL 塑料離心管中，加入 10 mL 乙腈、QuEChERS提取鹽包(4 g MgSO4、1 g NaCl、0.5 g DHS、1 g TSCD)及1顆陶瓷均質子，蓋上離心管蓋，劇烈震蕩 1 min 后以 4200 r/min 離心 5 min。吸取 6 mL 上清液于QuEChERS凈化管(50 mg PSA、50 mg C18、150 mg MgSO4)，旋渦混勻 1 min，以 4200 r/min 離心 5 min。準確吸取 2 mL 上清液于 10 mL 離心管中，40 ℃ 水浴中氮吹近干，加入 1 mL 乙酸乙酯復容，過0.2 μm微孔濾膜用于測定。

1.3.2 標準溶液配制方法

將各農藥標品(100 μg/mL)用丙酮配制成 10 μg/mL 的標準儲備液，貯存在 -18 ℃ 條件冰箱，備用。用丙酮將 10 μg/mL 的標準儲備液分組配制成質量濃度為0.01、0.04、0.1、0.2、0.4 μg/mL 的混合標準工作液，現(xiàn)配現(xiàn)用。

1.3.3 氣相色譜條件

參照NY/T 761-2008檢驗方法，色譜柱：Agilent DB-17(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，Agilent DB-1(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；升溫程序：120 ℃ 保持 1 min，以 15 ℃/min 升至 240 ℃，保持 18 min；載氣(N2)流速 1.2 mL/min，壓力 2.4 kPa，進樣量 1 μL；不分流進樣；V(氫氣)∶V(空氣)=62.5/90.0；柱流量：1.50 mL/min；進樣口溫度：220 ℃；檢測器溫度：250 ℃。

1.3.4 氣相色譜-質譜條件

參照23200.113-2018檢驗方法，色譜柱：島津SH-I-5Si MS(30 m×0.25 mm，0.25 μm)，升溫程序：初始溫度 50 ℃ 保持 1 min，以 25 ℃/min 升至 125 ℃，再以 10 ℃/min 升至 300 ℃ 并保持 15 min；進樣口溫度 250 ℃；載氣(He)柱流量 1.69 mL/min；進樣量 1 μL；不分流進樣；電子轟擊(EI)離子源，離子源溫度 200 ℃；接口溫度 250 ℃，檢測器電壓 1.0 kV，選擇Scan全掃描方式進行數(shù)據(jù)采集，掃描范圍50～500m/z。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

采用oringin2018軟件進行數(shù)據(jù)處理并繪制圖譜。

2 結果與分析

2.1 果蔬樣品的整體基質干擾峰情況

通過對4000多批次100多種果蔬樣品的GC-FPD檢驗結果進行分析，發(fā)現(xiàn)水果表現(xiàn)為無基質干擾峰，色譜圖呈一條直線；白蘿卜(白蘿卜苗)、部分鱗莖類、蕓薹屬類、白菜類有基質干擾峰出現(xiàn)，且不同類別的蔬菜有各自特征基質干擾峰。白蘿卜(白蘿卜苗)有獨特的基質干擾峰，農殘檢測不受基質干擾峰影響；蕓薹屬、白菜類蔬菜在甲胺磷、甲拌磷、氧樂果附近有基質干擾峰出現(xiàn)；韭菜在乙酰甲胺磷處常出現(xiàn)基質干擾峰；蔥蒜類蔬菜由于基質富含揮發(fā)性硫化物，基質干擾峰成片出現(xiàn)，如表1所示。進一步采用GC-MS技術分析上述存在基質干擾峰的樣品，結果：基質干擾峰與有機磷農藥均不匹配，與異硫氰酸酯、硫醚等物質高度匹配。

表1 果蔬基質干擾峰情況

2.2 白蘿卜(白蘿卜苗)的基質干擾峰情況

圖1為DB-17柱上白蘿卜樣品的色譜圖。白蘿卜基質在DB-17柱上有4個明顯的譜峰(6.573、9.283、10.255、13.04 min)，且響應值強烈。利用外標法對這幾個峰進行判定，發(fā)現(xiàn)與1.1節(jié)中的29種農藥的保留時間都不相同。通過分析比較大量白蘿卜色譜圖，發(fā)現(xiàn)大部分白蘿卜基質在DB-17柱都出現(xiàn)上述4個干擾峰，部分出現(xiàn)3個、5個干擾峰，白蘿卜苗也出現(xiàn)相似現(xiàn)象。因此，判定這幾個峰為白蘿卜(白蘿卜苗)的特征基質干擾峰。有文獻報道，十字花科植物中含有異硫氰酸酯等物質[7]。進一步氣相色譜-質譜驗證，排除有機磷類農藥，結論與上述分析一致，為基質干擾峰。

圖1 白蘿卜樣品色譜圖

2.3 部分蕓薹屬、白菜類蔬菜基質干擾峰情況

如圖2所示，包菜、青花菜在DB-17色譜柱常出現(xiàn)3個峰，保留時間分別為7.089、8.261、9.069 min。其中，8.261 min 與甲拌磷峰(8.405 min)重疊。通過比較DB-1柱的出峰情況，發(fā)現(xiàn)在甲拌磷處沒有峰，因此可以判定RT 8.261為基質干擾峰。通過分析近幾年色譜圖發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的包菜、青花菜樣品都有RT 8.261色譜峰出現(xiàn)，部分樣品還會出現(xiàn)另外2個峰(5.185、5.333 min)。其中， 5.185 min 與甲胺磷峰(5.156 min)重疊，進一步比較DB-1柱出峰情況，發(fā)現(xiàn)在甲胺磷處沒有峰，判定此峰為基質干擾峰。

圖2 包菜、青花菜、芥藍、菜薹樣品色譜圖

芥藍一般出現(xiàn)4個干擾峰，干擾時間分別為5.185、5.333、7.080、8.273 min，譜峰呈現(xiàn)規(guī)律性。與包菜、青花菜類基質干擾峰相似，其在 5.185 min 處與甲胺磷峰重疊，8.273 min 處與甲拌磷峰重疊。通過比較DB-1柱的色譜圖，未發(fā)現(xiàn)有甲胺磷峰、甲拌磷峰，判定為基質干擾峰。

部分菜薹、上海青、白菜在DB-17柱常出現(xiàn)5個干擾峰，保留時間分別為5.080、5.185、5.333、6.835、8.653 min，前3個干擾峰5.080、5.185、5.333 min 常常連在一起出現(xiàn)。其中，5.185 min 與甲胺磷峰(5.156 min)重疊，8.653 min 與氧樂果峰(8.656 min)重疊。進一步比較DB-1柱的保留時間，結果顯示，DB-1柱并無甲胺磷峰和氧樂果峰出現(xiàn)，由此可以判定甲胺磷、氧樂果為基質干擾峰。通過分析近幾年色譜圖發(fā)現(xiàn)，大部分的菜薹、上海青、白菜常出現(xiàn)上述5個干擾峰中的幾個，或者不出峰。

進一步氣相色譜-質譜驗證，基質干擾峰均為假陽性，結論與上述分析一致。結果表明，包菜、青花菜、芥藍、菜薹、上海青、大白菜類蔬菜既有相同或相近的基質干擾峰，又有各自獨特的基質干擾峰。GC-FPD法檢測農藥殘留時，包菜、青花菜、芥藍、菜薹、上海青、大白菜類蔬菜在甲胺磷、甲拌磷、氧樂果附近常有基質干擾峰出現(xiàn)，通過DB-17、DB-1雙柱定量定性，能對有機磷農藥殘留進行有效判斷。有文獻資料研究發(fā)現(xiàn)，基質干擾峰可能是因為這些蔬菜樣品中含有硫醚、硫醇和異硫氰酸酯等揮發(fā)性有機硫化物的緣故[4]。

2.4 鱗莖類蔬菜基質干擾峰情況

如圖3所示，韭菜基質在DB-17色譜柱出現(xiàn)3個譜峰(7.062、8.136、10.061 min)。其中， 7.062 min 與乙酰甲胺磷峰(7.022 min)重疊。進一步比較DB-1柱的譜峰情況，發(fā)現(xiàn)在乙酰甲胺磷處沒有峰，因此可以判定乙酰甲胺磷峰為基質干擾峰，韭菜基質中含有與乙酰甲胺磷結構類似的物質。通過比較近幾年的韭菜譜圖發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的韭菜都在乙酰甲胺磷處出現(xiàn)假陽性峰，大部分韭菜基質易出現(xiàn)3個基質峰，部分出現(xiàn)2個，或4個干擾峰。

圖3 韭菜、蔥樣品色譜圖

蔥和青蒜類蔬菜的基質干擾較強，常以片狀色譜峰出現(xiàn)。通過比較大量的譜圖，我們發(fā)現(xiàn)此類蔬菜在DB-17色譜柱上，譜峰一直延續(xù)到 12.5 min。其中，保留時間(4.577、4.887、5.032、5.194、5.455 min)呈現(xiàn)5連峰，6.675、6.970 min、8.083、8.299 min，9.089、9.309 min，10.490、10.828 min 常常一起出現(xiàn)，譜峰呈現(xiàn)明顯規(guī)律性。通過比較保留時間，我們發(fā)現(xiàn) 5.194 min 與甲胺磷峰重合，8.299 min 在治螟磷峰(8.32 min)附近。進一步比較DB-1柱的保留時間，結果顯示，DB-1柱并無甲胺磷峰和治螟磷峰出現(xiàn)，由此可以判定甲胺磷峰、治螟磷峰為基質干擾。進行氣相色譜-質譜驗證，基質干擾峰均為假陽性，結論與上述分析一致。有文獻資料報道，蔥蒜類蔬菜樣品中含有大量硫醚、硫代磺酸酯等揮發(fā)性有機硫化物[4]，這可能是基質干擾峰出現(xiàn)的原因。

GC-FPD技術檢測蒜米(干大蒜)時，蒜米的基質干擾峰強烈，在1.3節(jié)實驗條件下部分干擾峰的響應值達到2×105mV 或更高(0.4 μg/mL 的氧樂果響應值約為2×102mV)，遠遠超過標準曲線的響應值(標準曲線質量濃度為：0.01、0.04、0.1、0.2、0.4 μg/mL)。如圖4所示，虛線部分為蒜米的譜圖，以片狀譜峰出現(xiàn)且響應值較強，實線為有機磷標準溶液譜圖。其中，氧樂果(8.656 min)等農藥由于響應值較小，已完全掩蓋在蒜米基質干擾峰下。分析近幾年蒜米的檢測結果，采用加標回收等方法，并對比氣相色譜-質譜檢驗結果，我們發(fā)現(xiàn)在蒜米的強烈基質干擾峰下，仍然能利用DB-17、DB-1雙柱定性對有機磷農藥殘留進行有效判斷。這是由色譜分離技術的基本原理決定的，不同物質分配系數(shù)不同，流出色譜柱的保留時間不同，各物質之間的相互作用并不影響其保留時間，因此能進行有效判斷。

圖4 大蒜和農藥標準溶液色譜圖

3 結論

采用GC-FPD技術檢測果蔬有機磷農藥殘留時，蔬菜基質干擾峰保留時間在 15 min 以內。白蘿卜(白蘿卜苗)、鱗莖類(韭菜、蔥、青蒜、洋蔥、蒜米)、蕓薹屬(甘藍、青花菜、花椰菜、芥藍、菜薹)及部分白菜類有各自獨特的基質干擾峰，譜峰規(guī)律。蕓薹屬、白菜類蔬菜在甲胺磷、甲拌磷、氧樂果附近有基質干擾峰出現(xiàn)；韭菜在乙酰甲胺磷處常出現(xiàn)基質干擾峰；蔥蒜類蔬菜基質干擾峰強烈，譜峰成片出現(xiàn)，利用外標法雙柱定性均能對有機磷農藥殘留進行有效的判定。水果類未發(fā)現(xiàn)有基質干擾峰，有機磷農藥檢測不受影響。