QuEChERS-氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定玉米中7種有機(jī)磷農(nóng)藥

馬健生 張澤宇 王鑫

摘要? 采用烘干玉米粉碎制樣，優(yōu)化了QuEChERS提取玉米中有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)快速提取玉米中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留，并建立了氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜對(duì)樣品中有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行定性定量檢測(cè)。結(jié)果表明：7種有機(jī)磷農(nóng)藥的檢出限（LOD）為0.03～0.49 μg/kg，定量限（LOQ）為0.08～1.62 μg/kg；方法精密度即相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為2.2%～16.7%，回收率為63.8%～122.3%。該方法具有簡(jiǎn)潔快速、回收率高、靈敏度高、抗基質(zhì)干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于大批量玉米類作物中有機(jī)磷農(nóng)藥的痕量分析檢測(cè)。

關(guān)鍵詞? 玉米；有機(jī)磷農(nóng)藥；QuEChERS；氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜

中圖分類號(hào)? TS210.7? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A? 文章編號(hào)? 0517-6611（2024）09-0161-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.09.036

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Detection of Seven Organophosphorus Pesticides in Corn by QuEchERS-GC-MS/MS

MA Jian-sheng，ZHANG Ze-yu，WANG Xin

（China Geological Survey Shenyang Geological Survey Center，Shenyang， Liaoning 110032）

Abstract? Dried corn was crushed to prepare samples， and the method of QuEChERS for extracting organophosphorus pesticides from corn was optimized，the economic and rapid extraction of organophosphorus pesticide residues in corn was realized， and gas chromatography triple quadrupole tandem mass spectrometry was established to qualitatively and quantitatively detect organophosphorus pesticides in samples. The results showed that the limit of detection（LOD） of seven organophosphorus pesticides was 0.03-0.49 μg/kg， limit of quantification（LOQ） was 0.08-1.62 μg/kg;the relative standard deviation （RSD） was 2.2%-16.7%，and the recovery rate was 63.8%-122.3%.This method had the characteristics of simplicity， fast response， high recovery rate， high sensitivity and strong resistance to matrix interference， and its suitable for the analysis and detection of organic phosphorus pesticides in corn crops.

Key words? Corn;Organophosphorus pesticide;QuEChERS;Gas chromatography triple quadrupole tandem mass spectrometry

作者簡(jiǎn)介? 馬健生（1983—），男，遼寧沈陽(yáng)人，高級(jí)工程師，碩士，從事環(huán)境有機(jī)污染物分析研究。

收稿日期? 2023-07-06

有機(jī)磷農(nóng)藥（organophosphorus pesticides，OPPs）是一類具有烷基或芳族取代基的有機(jī)磷酸酯分子，多用作殺蟲劑，部分用于殺菌劑、除草劑，因其經(jīng)濟(jì)高效、廣譜抗性且易降解等特點(diǎn)而廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，然而過(guò)量的使用也給環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品本身帶來(lái)了農(nóng)藥殘留的風(fēng)險(xiǎn)［1］。有機(jī)磷農(nóng)藥一般都是脂溶性的，很容易被植物吸收，一旦過(guò)量使用在農(nóng)作物本身殘留，將會(huì)通過(guò)食物鏈富集在畜禽和人體內(nèi)，最終給人們的身體健康帶來(lái)危害［2-4］。研究發(fā)現(xiàn)這類農(nóng)藥可通過(guò)磷酸化作用抑制乙酰膽堿酯酶，使機(jī)體發(fā)生功能性紊亂，導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)一系列神經(jīng)中毒癥狀，如出汗、震顫、精神錯(cuò)亂、語(yǔ)言失常等，嚴(yán)重者可導(dǎo)致呼吸麻痹而死亡［5-7］。

玉米作為我國(guó)的主要糧食作物，2021年產(chǎn)量已達(dá)到28 884萬(wàn)t，約占我國(guó)年糧食總產(chǎn)量的40%［8］。近些年我國(guó)對(duì)于食品中有機(jī)磷殘留的控制力度也逐漸在擴(kuò)大，制訂更新了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)GB 2763—2021《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》，其中對(duì)于動(dòng)物源性和植物源性中玉米及鮮食玉米有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留量都有最大殘留量（maximum residue limit，MRL）控制要求，其中規(guī)定玉米中MRL分別為敵敵畏0.20 mg/kg、毒死蜱0.05 mg/kg、甲拌磷0.05 mg/kg、樂果0.50 mg/kg、甲基對(duì)硫磷0.02 mg/kg［9］。由于玉米基質(zhì)復(fù)雜，含有大量的油脂、糖類、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸等有機(jī)物，因此分離提取玉米中的有機(jī)磷是檢測(cè)其含量的重要環(huán)節(jié)。目前針對(duì)有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留提取的前處理方法有傳統(tǒng)溶劑萃取、加速溶劑萃取、微波萃取、固相萃取、QuEChERS提取法等［10-13］。其中加速溶劑萃取法和微波萃取法用于提取土壤中有機(jī)磷的應(yīng)用較為廣泛。QuEChERS提取法是近年來(lái)發(fā)展較快的一種高效提取方法，已被廣泛應(yīng)用于蔬菜水果、中草藥等植物源性樣品的前處理提取中，其中的乙二胺-N-丙基甲硅烷（PSA）可有效除去有機(jī)酸、脂肪酸和糖類化合物，C18可去除脂類等非極性化合物。有機(jī)磷的檢測(cè)方法主要有酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）、氣相色譜法（GC）、氣相色譜質(zhì)譜法（GC-MS）、氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法（GC-MS/MS）、液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法（LC-MS/MS）等［14-18］。酶聯(lián)免疫法常用于快速篩查檢測(cè)，檢測(cè)精度不高；由于玉米基質(zhì)復(fù)雜，一般的氣相色譜（FPD檢測(cè)器）及氣相色譜單四極桿質(zhì)譜受基質(zhì)效應(yīng)影響依然較大，容易造成結(jié)果假陽(yáng)性等問題。液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法靈敏度高，抗基質(zhì)干擾能力強(qiáng)，但是儀器使用維護(hù)成本相對(duì)較高。該試驗(yàn)采用QuEChERS提取法前處理樣品，選用氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法可有效提高檢測(cè)靈敏度，依靠高靈敏度的AEI源最大限度降低基質(zhì)干擾帶來(lái)的問題，建立一種高效快速、精準(zhǔn)地適用于玉米中有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留的檢測(cè)方法。

1? 材料與方法

1.1? 儀器與材料

氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀（Agilent-8890-7010B，AEI源），氮吹濃縮儀（Labtech Multivap-10），多管渦旋振蕩器（CM-100），離心機(jī)（Anke TDL-40b），超純水儀（Milli-Q），電子天平（sartorius）。

7種有機(jī)磷混合標(biāo)準(zhǔn)品（偉業(yè)計(jì)量，BWN5841-2016）：甲基對(duì)硫磷、敵敵畏、樂果、馬拉硫磷、對(duì)硫磷、甲拌磷、毒死蜱，各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度均為100 mg/L。正己烷（農(nóng)藥殘留級(jí)）；乙酸（色譜純）；乙腈（色譜純）；丙酮（農(nóng)藥殘留級(jí)）；甲醇（色譜純）；檸檬酸鈉、乙酸鈉、硫酸鎂、氯化鈉均為分析純?cè)噭?；N-丙基乙二胺；PSA（固相萃取劑）；C18（固相萃取劑）。

1.2? 試驗(yàn)方法

1.2.1? 色譜條件。

色譜柱為TG-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度250 ℃；進(jìn)樣量1 μL，不分流進(jìn)樣；升溫程序：初始溫度60 ℃保持4 min，10 ℃/min升至270 ℃；載氣為高純氦氣（純度99.999%）；碰撞氣為高純氮?dú)猓兌?9.999%）；恒流模式，流速1.0 mL/min。

1.2.2? 質(zhì)譜條件。

離子源為高效電子轟擊離子源（AEI）；質(zhì)譜傳輸線溫度280 ℃；離子源溫度250 ℃；電子能量70 eV；掃描模式為動(dòng)態(tài)多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（dMRM）。

1.2.3? 樣品前處理。

1.2.3.1? 樣品制備。

將新鮮玉米風(fēng)干后，剝粒，105 ℃烘箱烘干后粉碎機(jī)粉碎，過(guò)10目篩，為保證樣品均一性，采用四分法取樣混勻后裝袋備用。

1.2.3.2? 樣品提取。

準(zhǔn)確稱取玉米粉末樣品1.00 g于50 mL離心管中，再加入20.0 mL酸性乙腈溶液（含0.1%乙酸），渦旋1 min，搖勻，4 000 r/min離心10 min，加入1.2 g檸檬酸鈉和1.2 g乙酸鈉，渦旋1 min，4 000 r/min離心10 min，取上清液，分別加入0.2 g PSA、0.2 g C18和0.4 g無(wú)水硫酸鎂（400 ℃烘干2 h），渦旋1 min，4 000 r/min離心10 min，取全部上清液，氮吹濃縮近干后用正己烷復(fù)溶，定容至1 mL。

1.2.4? 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線溶液配制。

1.2.4.1? 正己烷混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

取7種有機(jī)磷混合標(biāo)準(zhǔn)溶液1 mL置于100 mL容量瓶中，加正己烷配制成濃度為1.0 mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。從儲(chǔ)備液中分別移取一定體積混標(biāo)溶液配制成標(biāo)準(zhǔn)工作曲線溶液，體積為1 mL，濃度分別為10、20、50、100、200 μg/L。

1.2.4.2

基質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)工作曲線溶液配制。稱取不含農(nóng)藥的空白玉米樣品1.00 g，按“1.2.3.2”方法提取上清液，作為稀釋溶劑配制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的基質(zhì)溶液，從“1.2.4.1”標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1.0 mg/L）中分別移取一定體積標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，配制成濃度為0、20、50、100、200 μg/L的基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線溶液。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 提取試劑對(duì)比

選擇丙酮和乙腈2種提取溶劑，分別添加100 μg的混標(biāo)，按“1.2.3”操作后7種有機(jī)磷農(nóng)藥提取回收率見圖1。從圖1可以看出，選用丙酮和乙腈作為提取溶劑有機(jī)磷農(nóng)藥回收率存在明顯差異，7種有機(jī)磷農(nóng)藥用乙腈提取的回收率為80.8%～109.6%，用丙酮提取的回收率為22.0%～41.4%，結(jié)果表明乙腈明顯好于丙酮，能夠在低水分含量的情況下更好地溶解樣品中有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留，因此選擇乙腈作為提取溶劑。

2.2? 提取及凈化試劑加入量對(duì)比

研究加入不同體積（10、20、30 mL）的乙腈（含0.1%乙酸）對(duì)7種有機(jī)磷農(nóng)藥回收率的影響，結(jié)果見圖2。從圖2可以看出，加入10 mL乙腈后整體回收率偏低，分析主要是由于提取試劑體積較小，玉米粉末無(wú)法充分分散到溶劑中導(dǎo)致提取不完全，20、30 mL乙腈溶劑對(duì)于總體有機(jī)磷農(nóng)藥回收率的影響偏差不大，因此選擇添加20 mL乙腈溶劑作為提取溶劑體積。

2.3? 質(zhì)譜條件優(yōu)化

采用FullScan模式得到7種有機(jī)磷農(nóng)藥的總離子流圖，見圖3；確定各物質(zhì)的保留時(shí)間，識(shí)別前級(jí)離子和產(chǎn)物離子，然后自動(dòng)優(yōu)化碰撞能量，最后用dMRM多反應(yīng)監(jiān)測(cè)選擇特征離子進(jìn)行定量定性分析，7種有機(jī)磷農(nóng)藥保留時(shí)間、定性定量離子對(duì)、碰撞能量見表1。

2.4? 基質(zhì)效應(yīng)影響

基質(zhì)效應(yīng)（matrix effects，ME）指樣品中除目標(biāo)物外的成分對(duì)于目標(biāo)物信號(hào)響應(yīng)的正向或負(fù)向干擾，實(shí)際應(yīng)用中采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的k值（斜率）與純?nèi)軇┱和闃?biāo)準(zhǔn)工作曲線K值（斜率）的比值進(jìn)行評(píng)估，即ME=k/K，當(dāng)ME≥1時(shí)基質(zhì)為增強(qiáng)效應(yīng)，ME<1基質(zhì)為減弱效應(yīng)，一般認(rèn)為0.8≤ME≤1.2時(shí)為弱基質(zhì)效應(yīng)，ME>1.2或ME<0.8時(shí)為強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)。該研究利用乙腈（含0.1%乙酸）的提取清液作為配制標(biāo)準(zhǔn)曲線的基質(zhì)溶液，比較各目標(biāo)物與正己烷體系的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的ME值，7種有機(jī)磷農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)見表2。從表2可以看出，7種有機(jī)磷農(nóng)藥的ME為2.18～5.99，均為強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)，因此該研究最終定量采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

2.5? 方法檢出限、定量限、精密度、回收率

以低濃度水平（10 μg/L）添加到空白玉米樣品中，按照“1.2.3”操作過(guò)程處理樣品并上機(jī)檢測(cè)，以3倍的信噪比（S/N）作為方法檢出限（LOD），10倍信噪比（S/N）作為方法定量限（LOQ），7種有機(jī)磷農(nóng)藥的LOD為0.03～0.49 μg/kg，LOQ為0.08～1.62 μg/kg。以低、中、高3個(gè)濃度水平（10、50、100 μg/L）進(jìn)行樣品加標(biāo)回收試驗(yàn)，每組樣品平行測(cè)定7次，7種有機(jī)磷農(nóng)藥的檢出限、精密度、回收率見表3，從表3可以看出，3個(gè)添加濃度水平的精密度為2.2%～16.7%，回收率為63.8%～122.3%。

2.6? 實(shí)際樣品測(cè)試

在不同市場(chǎng)上選購(gòu)玉米11組，經(jīng)制樣后按照“1.2.3”過(guò)程處理后上機(jī)檢測(cè)，其中1組玉米中檢出甲拌磷，檢出濃度為0.04 mg/kg，已接近《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》中對(duì)于玉米中甲拌磷的控制限要求（0.05 mg/kg），檢出樣品色譜質(zhì)譜圖見圖4，表明該研究方法適用于玉米中有機(jī)磷農(nóng)藥的檢測(cè)。

3? 結(jié)論

該研究利用優(yōu)化的QuEChERS法提取玉米中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留，并結(jié)合氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀，建立了一套高效快速靈敏地檢測(cè)玉米中有機(jī)磷類農(nóng)藥的檢測(cè)方法。采用烘干制樣的方式制備玉米樣品，保證了樣品檢測(cè)的均一

性和代表性，樣品含水量較低，相比于一些研究文獻(xiàn)［2，17，19］，

該研究稱樣量相對(duì)較少同時(shí)也減小了PSG、C18等試劑的用

量，達(dá)到了快速、經(jīng)濟(jì)、高效提取玉米中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的效

果，建立的氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀的超高靈敏度

檢測(cè)方法能夠大大降低基質(zhì)效應(yīng)帶來(lái)的假陽(yáng)性干擾，實(shí)際應(yīng)用效果良好，適用于大批量規(guī)?；挠衩字杏袡C(jī)磷農(nóng)藥殘留的檢測(cè)。

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