QuEChERS一气相色谱一三重四极杆质谱法同时测定枸杞中46种农药残留
研究背景
枸杞(Lycium barbarum)为茄科类灌木，是我国传统的药食同源植物。枸杞主要含有胡萝卜素、核黄素、酸浆果红素、抗坏血酸、烟酸、甜菜碱及微量元素等化学成分，具有补肾养肝、润肺明目、降血糖、降血脂等多种功效，其丰富的营养价值和保健功效倍受人们的青睐。由于枸杞含糖量高，易发生木虱、实蝇、瘿螨、蚜虫等虫害，且防治难度大一。目前大部分市售枸杞来源于人工栽培，规模化种植使得大面积病虫害的发生较为频繁和严重。为了提高产量，大量使用多种农药进行防治，造成枸杞农药残留严重，影响枸杞质量安全。近年来，随着国际贸易竞争的不断加剧以及各国对食品安全要求的提高，欧盟、美国、日本等国家都对枸杞产品制定了严格的农药残留限量，然而我国出口枸杞中农药残留超标被官方通报的情况时有发生。农药残留问题已经成为我国枸杞出口所遭遇的主要技术性贸易壁垒。因此，建立枸杞中快速、准确、高效的多农药残留检测方法对于控制枸杞农药残留污染、促进枸杞产业健康发展至关重要。
目前对于枸杞中农药残留量的主要检测方法有气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)、 高效液相色谱一串联质谱法(HPLC—MS/MS)及气相色谱一质谱联用法(GC—MS)。气相色谱一质谱联用法兼具气相色谱高分离效能和质谱准确鉴定化合物结构的特点，可达到同时定性定量的检测目的。但单级质谱灵敏度和选择性不理想，易受基质成分干扰，GC—MS/MS相对于传统的GC—MS而言，在农药残留检测领域具有高效、稳定、基质干扰小等突出优点。目前，将GC—MS/MS检测技术用于枸杞中农药残留检测的研究报道较少，方翠芬等采用乙酸乙酯提取浓缩枸杞样品，建立了测定枸杞中23种农药残留量的GC—MS/MS方法。由于枸杞中含有大量色素及多糖类物质，基质复杂，在质谱分析中可能带来严重的基体效应和干扰，在进行仪器分析前，需采取适当的前处理方法去除基质中的干扰物。现行的国家标准及文献报道方法多采用固相萃取法(SPE)进行净化，SPE柱净化效果虽好，但价格较昂贵，且操作繁琐。QuEChERS方法具有操作简便、快速、净化效率高、消耗有机溶剂少、成本低等优点，被广泛应用于复杂基质中多农药残留的检测。
易守福团队将GC—MS/MS检测系统与QuEChERS前处理方法结合，用于枸杞中多种农药残留快速提取检测。样品经乙腈提取，提取液通过QuEChERS 法净化排除复杂基体的测定干扰，利用GC—MS/MS在MRM模式下直接测定，建立了同时测定枸杞中46种农药残留的方法。该方法高效、快速、灵敏、准确，能满足枸杞中农药残留的检测要求，可为枸杞的质量控制提供技术手段。
1 研究结果
1.1仪器条件优化
分别对46种农药化合物进行全扫描，选择2～3 个特征且丰度高的离子作为母离子。再分别对每个母离子进行子离子扫描，设定碰撞电压在5～35 eV之间，每隔5 eV进行1次碰撞优化碰撞能量，择优选取强度和信噪比兼顾的离子对分别作为定量和定性离子对。本文选用Agilent HP一5MS柱，在分离过程中采用程序升温可有效地改善峰形，通过分段离子扫描可有效提高仪器检测灵敏度。经过优化，46种农药残留组分多反应监测模式条件及保留时间如表1所示。
气相色谱一三重四极杆质谱法检测100 ng/mL 氧乐果等46种农药化合物基质混合标准溶液，所得总离子流图如图1所示。
1.2样品前处理方法的考察
1.2.1提取溶剂的选择
以加入100 μg/kg农药混标的枸杞样品为研究对象，考察了丙酮、乙腈、正己烷三种不同溶剂对各农药组分的提取效果。结果表明46种农药组分在丙酮、乙腈、正己烷三种溶剂中的平均回收率分别为86.62％、89.75％和67.53％。正己烷极性相对较弱，不利于提取极性较大的农药组分；使用丙酮提取液中色素等杂质较多，容易造成仪器污染并影响检测结果；乙腈提取效果最好，农药回收率高，由于乙腈适宜于萃取极性范围较宽的多种农药，且不易提取色素和脂肪等非极性成分，使净化更简便且提取效果最好，所以本实验选择乙腈作为提取溶剂。
1.2.2净化剂的选择
本实验以2 mL离心后的 100 μg/kg加标标样品提取液为研究对象，对MgSO4、 PSA、GCB、C18。的种类和用量进行优化。对比4种净化管(填料配比详见1．1)的净化效果，结果表明，随着填料种类的增加，净化液越来越澄清(图2)，说明净化效果越好，表明PSA、C18和GCB在枸杞前处理过程中都发挥了相应的除杂效果。同时，对4组填料下46种农药的回收率进行比较，发现含150 mg无水硫酸镁、50 mg PSA的净化剂(2号净化管)不仅可以将枸杞样品中的杂质净化，且对目标农药的吸附少，各农药组分的平均回收率最高，均在80％～100％范围内。这是因为枸杞中主要含多糖类、胡萝卜素、纤维素等营养成分，PSA可将其有效吸附；C18和GCB的加入虽对色素去除更彻底，但也对极性较弱和平面结构的农药有较强的吸附作用，使目标组分的回收率降低。因此，本方法优先采用2号净化管 (含150 mg MgSO4，50 mg填料)对枸杞提取样液进行净化处理。
1.3基质效应
基质效应是样品中其他组分对待测物离子化的影响，导致在进行仪器分析时待测组分的响应出现增强或抑制。基质效应用ME表示，ME(%)= (B—A)/A×100(A和B分别为溶剂和基质标准曲线的线性方程斜率)，｜ME｜<10％提示基质效应较小，可用溶剂标准曲线进行定量；10％<｜ME｜<50％提示基质效应较大，需要用基质标准曲线进行定量以消除基质效应对结果的影响；｜ME｜<50％提示基质效应很强，严重影响定量，需要重新优化样品前处理方法。
本研究分别采用空白基质提取液和丙酮溶剂配制成0.01、0.02、0.04、0.08、0.10、0.20 μg/mL的标准工作液，在相同条件下进行检测，最后分别建立基质标准曲线和溶剂标准曲线，通过上述公式计算ME值，判断基质效应。结果发现各农药组分的ME值均在 10％～50％之间(见表2)，表明存在明显的基质增强效应，在本研究中使用基质匹配外标法对46种农药的残留量进行准确定量。
1.4线性关系、相关系数和检出限
将46种农药配制成6个不同质量浓度的混合基质标准溶液，分别为0.01、0.02、0.04、0.08、0.10、0.20 μg/mL。如表2所示，各组分在相应浓度范围内呈良好的线性关系，线性相关系数r在0.9941～0.9999之间。以信噪比S/N=3和S/N=10所对应的浓度，分别计算各农药组分的检出限和定量限，方法检出限为0.02-3.90 μg/kg，定量限为0.05～12.99 μg/kg(见表2)。
1.5方法的回收率和精密度
在空白枸杞样品中添加浓度分别为10、50、100 μg/kg的46种农药标液，涡旋2 min，静置2 h，按上述所选择的最优条件进行测定，每个添加水平做6次平行实验，计算平均加标回收率和相对标准偏差。测得平均回收率为71.5％～99.8％，相对标准偏差 (RSD)为0.7％～8.9％，实验结果见表2。枸杞样品检测结果的精密度和准确度均达到GB/T 27404— 2008中农药残留检测的要求。
1.6实际样品测定
采用本方法对10批次枸杞样品中46种农药残留量进行测定，结果4批样品检出农药残留，其余样品均未检出。其中有2批样品检出克百威，且含量超出GB 2763—2016规定的限量值20 μg/kg，含量分别为66.7和40.2 μg/kg；另有2批样品检出毒死蜱分别为39.2、26.3 μg/kg，1批样品检出腐霉利19.4 μg/kg， 2批样品检出氯氟氰菊酯分别为135、130 μg/kg，1批样品检出氟氯氰菊酯262 μg/kg，含量均未超过国家限量值，测定结果见表3，部分阳性样品的色谱图见图3。
2 结论
通信作者
易守福
高级工程师
易守福，硕士研究生，高级工程师，主要研究方向为食品安全分析、食品风险预警分析。近年来，主持市厅级科研项目2项，参与了2项省重点科研课题，4项市厅级课题，参与了2项国家标准制订，在国内核心期刊发表学术论文16篇、1项发明专利。
代表性论文：
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