杜利君¹ 田津瑞¹ 薛 颖¹ 张艺凡¹ 常腾月¹

摘 要 为了适应农药残留分析高灵敏度和快速性的趋势与要求，本方法选取农产品中具有代表性的苹果、梨、木耳、黄瓜、土豆、菠菜、西红柿作为基质，用QuEChERS-气相色谱-质谱法测定其中的有机磷、有机氯、拟除虫菊酯、氨基甲酸酯类等143种农药及其代谢物残留量。检出限LOD为0.002 mg/kg，定量限LOQ为0.005 mg/kg；各农药标准溶液在0.005 mg/L～0.1 mg/L范围内与响应值（定量离子峰面积）有良好的线性关系；采用各基质进行了3个添加水平10平行的回收率试验，回收率为81.4%～103.9%，RSD≤10.4%。本方法快速简便、经济高效，且具有较高的灵敏度，适用于农产品中农药残留的日常检测和快速筛查。

关键词 QuEChERS；气相色谱-串联质谱；农产品；农药残留

 Rapid Detection of 143 Pesticide Residues in Agricultural Products by QuEChERS and Gas chromatography-mass spectrometry 

DU Li-Jun¹  TIAN Jin-Rui¹  XUE Ying¹  ZHANG Yi-Fan¹  CHANG Teng-Yue¹ 

Abstract In this article, representative agricultural products such as apple, pear, agaric, cucumber, potato, spinach and tomato were selected as substrates. The residues of 143 pesticides including organophosphorus, organochlorine, pyrethroids, carbamate and their metabolites were determined by QuEChERS andgas chromatography-mass spectrometry. The determination of the method was 0.002 mg/kg, the quantitative limit of the method was 0.005 mg/kg. Each pesticide standard solution has a good linear relationship with the response value (quantitative ion peak area) in the range of 0.005 mg/L-0.1 mg/L. Three recovery experiments at 10 parallel additive levels were carried out for each substrate, the recovery rate was 81.4%-103.9%, and the RSD was≤10.4%. This method is rapid, simple, economical, highly sensitive, and it is suitable for the routime detection and rapid screening of the multipesticide residues in agricultural products.

Keywords QuEChERS; gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS); agricultural products; pesticide residues

农药有杀虫、杀菌、杀螨、除草等用途，在现代农业生产中对保障农产品产量、质量发挥着重要作用。但是农药有一定的危害性，有的甚至是剧毒，给人类生命安全及生态环境造成威胁^[1]。为了保护农产品安全性,许多国家或地区对农药残留等化学污染物检测种类越来越多、限量标准越来越严。为应对日益增多的检测项目和严格的限量标准, 农药多残留快速检测方法的开发是开展日常监督检验和风险评估的主要筛查技术，对正确使用农药、保障人类健康和保护生态环境具有重要的理论和实践意义。

气相色谱-质谱（GC-MS）法是多种农药残留同时检测的重要分析技术。目前，应用GC-MS进行多农药残留同时分析的国家标准和行业标准均采用电子轰击电离(EI)方式，可同时分析上百种农药。但EI方式易受样品基质干扰而使灵敏度降低，很多农药在用GC-EI/MS分析时，检出限难以满足有关标准要求，所以如何通过简化的样品处理步骤同时检测多种农药残留，并且检测限量能够满足所有国家和地区的要求，是农药残留检测工作迫切需要解决的问题。现有标准中关于农药残留的标准很多，但实际应用中面临的问题是要求检测项目越来越多，而且分别对应多个标准，要全部检测需通过多种前处理过程和使用多种仪器才能完成。近年来，基于QuEChERS进行前处理，采用气相色谱-三重四极杆质谱法检测的应用也越来越多^[2-17]。由于气相色谱-三重四极杆质谱法高准确性、高效性及基质干扰小的优点，动态多反应监测（DMRM）模式检测具有高灵敏度、高选择性和对色谱峰形改善等优点，气相色谱-三重四极杆质谱结合DMRM成为高通量筛查农药多残留的首选方法，降低对前处理的要求，使得快速检测成为可能。另外，国家标准GB 23200.113-2016正式发布，使得QuEChERS结合气相色谱串联质谱检测的应用更为广泛。但还存在部分问题，一是不同的样品QuEChERS的净化填料不同，批量检测复杂度增加，提取溶剂需要进行溶剂置换，增加了操作难度；二是气相色谱串联质谱仪运行样品一次进样约50 min，导致检测时间很长。本方法以农产品中常用的农药残留作为研究对象，对现有的QuEChERS样品处理技术和气相色谱串联质谱条件进行了优化改进，同时对方法的灵敏度、准确度、精密度和稳定性进行了考察，优化出可同时快速测定农产品中农药多残留的检测方法，为保证农产品质量安全提供技术支撑。

1  实验部分

1.1 试剂与仪器

乙腈、乙酸乙酯（色谱纯，迪马公司）；氯化钠、硫酸镁、柠檬酸钠、柠檬酸氢二钠（分析纯，科密欧化学试剂有限公司）；乙二胺-N-丙基硅烷化硅胶（PSA）、十八烷基硅烷键合硅胶（C18）、石墨化炭黑（GCB）均购于上海安谱实验科技股份有限公司；标准品：143种农药及其代谢物标准品（上海安谱实验科技股份有限公司），详见表1。

TSQ8000气相色谱-质谱仪（美国 ThermoFisher 公司）；分析天平（梅特勒（上海）有限公司）；离心机（美国 ThermoFisher 公司）；涡旋混合器（上海安谱实验科技股份有限公司）；有机相微孔滤膜0.45 μm（上海安谱实验科技股份有限公司）。

1.2 样品前处理

称取10 g试样（精确至0.01 g）于50 mL塑料离心管中，加入10 mL乙腈、4 g硫酸镁、1 g氯化钠、1 g柠檬酸钠、0.5 g柠檬酸氢二钠，盖上离心管盖，剧烈震荡1 min后，4000 r/min离心5 min。吸取1 mL上清液加到内含100 mg硫酸镁、50 mg PSA和50 mg C18的2 mL塑料离心管中，涡流混合1 min，过微孔滤膜，用于测定。对于颜色较深的试样，吸取1 mL上清液加到内含100 mg硫酸镁、50 mg PSA和50 mg C18、7.5 mg石墨化炭黑的2 mL塑料离心管中，涡流混合1 min，过微孔滤膜，用于测定。

1.3 基质混合标准溶液的配制

取农产品空白样品，依照 1.2方法制备得到空白基质溶液。临用前，用空白基质溶液稀释 143种农药混合标准溶液，配制成基质混合标准溶液。

1.4 仪器参考条件

色谱柱：TG-5SIMS气相色谱质谱柱，15 m×0.25 mm×0.25μm；

升温程序：50℃保持1.5 min，然后以30℃/min程序升温至120℃，再以15℃/min升温至280℃，保持5 min；

载气：氦气，纯度≥99.999%；

流速1.0 mL/min；

进样口温度：50℃；

进样量：2μL；

进样方式：PTV不分流进样，不分流时间1 min，进样口初始温度50℃，保持0.1 min，以14.5℃/sec升至65℃，保持1 min，进行溶剂蒸发，再以2.5℃/sec升至250℃，保持5 min，进行样品转移；

电子轰击源：70 eV；

离子源温度：280℃；

传输线温度：280℃；

溶剂延迟：3 min。

多反应监测：每种农药分别选择一对定量离子和一对定性离子，每组所有需要检测离子对按照出峰顺序，分时段分别检测。每种农药的保留时间、定量离子对、定性离子对和碰撞电压详见表1。

2  结果与讨论

2.1 净化体系的优化

参考原QuEchERS，根据基质的不同，分出了8种净化方式，对检测人员来说，需要考虑分类，尤其是批量处理样品时，大大增加了工作量。PSA主要是去除极性有机酸、糖类，C18主要是去除脂类化合物，石墨化炭黑GCB主要去除色素等，但对平面结构目标物具有很强的吸附性。分析8种净化方式的不同，主要是区分是否含有脂肪和色素，当含有时增加了净化填料的种类C18和GCB，C18不仅能去除脂肪，同时能去掉乙腈提取液中的一些非极性物质。另外，结合检测成本，最终采用QuEchERS中净化含脂样品的净化填料100 mg硫酸镁、50 mg PSA和50 mg C18和中等色素样品的净化填料100 mg硫酸镁、50 mg PSA、50 mg C18和7.5 mg GCB进行试验。从质谱图上可以看出，没有明显的干扰峰，可以满足所有样品的检测，可大大提高检测工作效率。

2.2 进样方式优化

由于QuEchERS方法提取液采用的是乙腈，而乙腈虽然可以上气相色谱质谱检测，但乙腈对色谱柱伤害较大，大约进样200针，就会导致色谱柱柱流失严重，而且伤害是不可逆的，现有的办法都是将提取液进行氮吹干，然后用乙酸乙酯等中等或低极性溶剂进行复溶，增加了检测的复杂程度、时间和劳动强度，同时检测人员对氮吹的掌握程度对回收影响较大，对检测人员的技术要求高。本方法采用PTV进样口，通过溶剂蒸发过程将乙腈通过分流出口排掉，再将农药升温气化，通过色谱柱分离，从而最大程度地减少了乙腈进入色谱柱，避免了溶剂置换的过程，缩短了检测流程，降低了对检测人员的技术要求。

对进样程序进行了方法优化，主要包括两方面：一是溶剂蒸发的速率和温度；二是将样品转移到色谱柱的升温速率和温度。溶剂蒸发需要达到一定的温度，保证大部分乙腈能汽化，通过分流出口流出，经尝试不同的温度和速率，通过色谱峰比较，最终确定为14.℃/sec升至65℃，保持1min。溶剂蒸发后，PTV进样口开始升温，将农药汽化转移到色谱柱，当温度达到250℃，涉及的农药都可以汽化，速率尝试了2.5℃/sec、1℃/sec、14℃/sec等条件，速率太快和太慢对峰形和分离度有影响，经比较确定为2.5℃/sec。经大量检测发现，进样600针后，色谱柱还可以正常使用，降低了检测成本。

2.3 基质效应的考察

当采用二级质谱进行农药检测时，基质对农药的响应强度有影响，尤其是对甲胺磷、乙酰甲胺磷、氧化乐果、乐果等拖尾的农药影响很大，都呈现比较大的基质增强效应。考虑到本方法是多残留分析，因此，采用了单独配制每类农产品的空白基质进行标准曲线配制。

2.4 仪器条件的摸索与优化

通常农药残留检测选取都是柱长为30 m的弱极性的气质柱，程序升温检测约需要40 min～60 min。本方法选用TG-5SIMS (15 m×0.25 mm×0.25μm)石英毛细管柱，柱子长度缩短了一半，样品采集时间也降低到了16 min，极大地提高了检测效率，同时采用高选择、高灵敏的气相色谱串联质谱技术进行测定，可以很好地解决样品基质的干扰问题，而且大部分农药都可以达到很好的分离效果。在农药质谱条件摸索过程中，首先通过全扫描数据采集方式作出各种农药标准溶液的总离子流图，得到每个化合物的保留时间，然后根据仪器厂家提供的农药二级质谱库，按照丰度相对较高、分子离子峰和离子质量较大的碎片离子等原则，最终确定了每个农药2个离子对分别作为定性和定量的特征目标监测离子，最后再根据已获得的参数信息建立基于动态多反应监测模式的农药多残留检测方法。该检测方法可以自动对保留时间窗口变化范围进行分配，进而改善多种化合物的负载循环时间，提高分析灵敏度。详细信息见表1。苹果空白基质中143种农药残留的总离子流图见图1。

2.5 方法的准确度和精密度

按照1.2方法处理空白农产品样品，获得空白基质溶液，然后配制成浓度为0.005 mg/L～0.1 mg/L的系列基质混合标准溶液，以各个农药的峰面积为纵坐标、浓度为横坐标，绘制出143种农药的线性关系。结果显示，143种农药在相应的浓度范围内具有良好的线性关系，相关系数Ｒ≥0.99（见表1）。 

采用空白样品添加方式考察143种农药的检出限（S/N≥３）和定量限（S/N≥10），检出限LOD为0.002 mg/kg， 定量限LOQ为0.005 mg/kg，符合农药残留筛查要求。

采用苹果、梨、木耳、黄瓜、土豆、菠菜、西红柿等农产品进行了0.01 mg/kg、0.02 mg/kg、0.05 mg/kg 3个添加浓度的10平行的回收率试验，苹果中0.01 mg/kg添加水平的回收率和精密度数据见表1。苹果中其他添加水平及其他基质各添加水平的回收率为81.4%～103.9%，RSD≤10.4%，表明该方法的准确度和精密度良好，能够满足GB/T 27404-2008对检测的要求。苹果添加0.01 mg/kg的总离子流图见图2。

2.6 样品检测

采用建立的方法对市场上的韭菜、芹菜、西红柿、土豆、菠菜、苹果和梨等近500批农产品进行了检测，发现腐霉利、氯氰菊酯在韭菜中超标严重，尤其是在冬季，最高能达到80 mg/kg，应该是和冬季在大棚中用药较多有关，因此，今后需要强化对冬季农产品的农药残留监督管理工作，更好地保障农产品质量安全。

3  结论

本文采用改进的QuEchERS方法，结合气相色谱-三重四极杆质谱动态多反应监测模式，建立了农产品中多农药残留的高通量检测方法。该方法前处理更加简单、快速，利于大批量样品的检测，同时将仪器检测时间缩短了一半，大大提高了检测效率。通过对实际样品的检测，表明该方法高效、准确、重现性好，可推广应用于农产品中多种农药残留的快速筛查，从样品提取到检测完成仅用半小时即可，为农产品安全监管工作提供了有力的技术支撑。

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 （文章类别：CPST-A）