QuEChERS-氣相色譜-質譜法同時測定香蕉酸奶中5種擬除蟲菊酯類農藥殘留

楊會會，婁芳慧，韓二芳，古洋，錢志偉

（河南農業職業學院食品工程學院，鄭州451450）

0 引 言

擬除蟲菊酯類農藥（Pyrethroid Pesticides）是一種高效低毒的殺蟲劑，但是過量的使用仍然會導致哺乳類動物長期接觸低劑量的殘留菊酯。研究表明擬除蟲菊酯類農藥對神經系統、生殖系統和免疫系統等存在一定的毒性。因此，中國、日本和歐盟均對擬除蟲菊酯類農藥在谷物、食用菌、香蕉和乳制品等產品中的殘留量做出了嚴格的規定。

香蕉酸奶是一種具有多種保健作用的功能性食品[1]，近年來出現大量關于香蕉酸奶制作工藝方面的研究[2-3]。但是目前擬除蟲菊酯類農藥殘留的研究主要集中在果蔬[4～6]、茶葉[7]和藥材[8]等方面，關于香蕉酸奶中擬除蟲菊酯類農藥殘留的檢測尚未見報道。

該實驗采用Q uEChERS法對香蕉酸奶樣品進行前處理，實現低耗高效的檢測效果，為香蕉酸奶的安全監督提供便捷可靠的檢測方法。

1 實驗

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890B-5977A氣質聯用色譜儀，湘儀臺式高速冷凍離心機，漩渦振蕩儀，超聲波萃取儀，氮吹儀。

農藥標準品（質量濃度100 m g/L）：聯苯菊酯、甲氰菊酯、三氟氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯；正己烷、乙腈、丙酮、二氯甲烷（色譜純試劑）；無水硫酸鎂（分析純）；乙二胺-N-丙基硅烷（PSA）、十八烷基鍵合硅膠（C18）。

1.2 混合標準工作溶液配制

分別用微量注射器精確吸取200μL各擬除蟲菊酯標準品至2 m L容量瓶中，用正己烷定容。則混合標準工作溶液中各組分的質量濃度均為10m g/L。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

（1）提取。稱取4.0 g左右香蕉酸奶樣品至離心管中，向其中加入10 m L乙腈。渦旋1 min后用超聲波萃取儀提取20 min（超聲功率比：30%；超聲開/關：3.0 s/3.0 s），再向離心管中加入4 g無水硫酸鎂，渦旋1 min。在4℃低溫條件下以8 000 r/min離心5 min，將上清液轉移至另外一潔凈離心管中。向呈有酸奶樣品的離心管中再次加入5 m L乙腈，渦旋振蕩1 min，而后在4℃低溫條件下以8 000 r/min離心5 min，取上清液。合并兩次提取所得上清液。

（2）凈化。向裝有提取液的離心管中加入300m g無水 MgSO4，300 m g PSA和 100 m g C18；渦旋振蕩2 min，在4℃低溫條件下以轉速為8 000 r/min離心5 min，取上清液至氮吹管中，在70℃的情況下氮吹至近干，而后用正己烷復溶至1.0m L，經0.22μm有機濾膜過濾至氣相色譜進樣瓶中，用GC-M S測定。

1.3.2 儀器條件

（1）色譜條件。Agilent HP-5色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25μm），進樣模式：不分流進樣；進樣口溫度：250℃，進樣量為1μL。程序升溫：初始溫度180℃，保持1 min，以25℃/min升溫至240℃，保持2 min，以0.5℃/min升溫至242℃，保持1 min，以8℃/min升溫至260℃，保持8min，以10℃/min升溫至280℃；后運行溫度為285℃，運行3 min。載氣：He，純度≥99.999%。

（2）質譜條件。溶劑延遲時間為3 min；色譜-質譜傳輸線溫度為280℃；離子源溫度為230℃；離子化方式為EI；四級桿溫度為150℃；電子能量為70 eV，測定方式為SIM，各組分定性及定量條件如表1所示。

表1 5種擬除蟲菊酯農藥的保留時間和特征離子

2 結果與分析

2.1 色譜條件的優化

5種擬除蟲菊酯類農藥均屬于帶負電荷的弱極性物質，選用非極性或弱極性色譜柱更有利于目標化合物的分離。常用于分離擬除蟲菊酯類農藥的毛細管色譜柱為HP-5（非極性）和DB-1701（弱/中等極性），實驗中所涉及的幾種擬除蟲菊酯類農藥沸點相對比較高，其中氰戊菊酯和溴氰菊酯農藥的沸點均為300℃。HP-5和DB-1701毛細管色譜柱的最高使用溫度分別為350℃和300℃，為防止柱流失現象出現，實驗過程中選擇HP-5毛細管色譜柱對5種擬除蟲菊酯農藥進行分離。測定過程中經過多次反復實驗，最終確定程序升溫條件，標準物質色譜如圖1所示。由圖1可以看出，5種擬除蟲菊酯類農藥的色譜峰峰形尖銳且響應較好，能夠實現目標化合物的有效分離。

圖1 5種擬除蟲菊酯類農藥標準品氣相色譜圖

2.2 擬除蟲菊酯提取條件優化

向空白樣品中加入相同體積的擬除蟲菊酯混合標準溶液，分別考察提取溶劑、提取次數和超聲提取時間對測定結果的影響。

2.2.1 提取溶劑的選擇

實驗分別考察了正己烷、乙腈、丙酮和二氯甲烷對香蕉酸奶中5種擬除蟲菊酯類農藥的提取效果。四種有機溶劑作為提取試劑時加標回收率分別在62.9%～90.8%，84.2%～104.4%，71.9%～84.9%和73.17%～90.2%之間；具體結果如圖2所示。香蕉酸奶本身富含脂肪，以丙酮和正己烷作為提取試劑時，溶劑將樣品中的脂類也提取出來，導致干擾物質增加，并且丙酮作為提取試劑時回收率總體偏低。二氯甲烷對三氟氯氰菊酯和氰戊菊酯的提取效果不太好，并且二氯甲烷本身毒性比較大，對實驗操作人員的損害比較大。相比較而言，乙腈穿透力強，易滲入至細胞組織，更容易將5種擬除蟲菊酯類農藥從樣品中提取出來，并且樣品中油脂等雜質也不易被乙腈提取出來[9]，避免提取液中其他成分過多導致儀器受污染。因此該實驗最終選擇乙腈作為提取試劑。

圖2 提取試劑對5種擬除蟲菊酯類農藥回收率的影響

2.2.2 提取次數的選擇

提取次數可能對擬除蟲菊酯類農藥的回收率產生比較大的影響。在超聲功率比為30%，超聲開3.0 s而后關3.0 s的條件下，實驗依次考察了使用乙腈對酸奶中擬除蟲菊酯類農藥提取1～4次時目標物質的回收率，具體操作為：第一次提取時向加標樣品中加入10m L乙腈和4 g無水硫酸鎂，渦旋1 min+超聲萃取20 min，離心后取上清液；第二次提取時向首次提取后的樣品中加入5m L乙腈，渦旋1min，離心取上清液；第三、四次提取方法與第二次提取相同，合并上清液。對四分空白加標樣品分別進行提取1～4次操作，考察其回收率，結果如圖3所示。由圖3可以看出，僅提取1次時5種擬除蟲菊酯類農藥的回收率總體偏低，在67.1%～83.3%之間；提取兩次時目標物質的回收率在87.8%～101.6%之間，已經能夠滿足實驗需求，隨著提取次數增加各組分回收率提高的程度比較小，與此同時也會帶來試劑用量大、操作時間延長、共提取雜質增多等不利因素，為后期提取液的凈化和上機測定帶來較大的干擾。因此實驗最終選擇用提取次數為兩次。

圖3 不同提取次數對5種擬除蟲菊酯類農藥回收率的影響

2.2.3 超聲提取時間的選擇

香蕉酸奶中的很多組分容易與擬除蟲菊酯類農藥結合，單純以振蕩或渦旋的形式很難徹底的實現酸奶中擬除蟲菊酯農藥的提取。因而，實驗選用渦旋+超聲萃取的形式提高5種擬除蟲菊酯類農藥的回收率。渦旋振蕩1 min后將離心管置于超聲萃取儀上，在超聲功率比為30%、超聲開3.0 s而后關3.0 s的條件下分別考察未超聲、超聲5，10，15，20 min和超聲25 min處理后樣品的測定情況，結果如圖4所示。由圖4可以看出，在0～20 min范圍內，5種擬除蟲菊酯農藥的回收率總體成增長趨勢，當提取時間為25min時甲氰菊酯和三氟氯氰菊酯的回收率反而降低。這可能是因為在0～20min內隨著超聲時間延長，樣品中細胞破裂逐步完全，擬除蟲菊酯類農藥逐漸被釋放出來；20 min后細胞破碎已經基本到達最大程度，持續的超聲所產生的熱效應反而可能會導致部分擬除蟲菊酯類農藥分解，造成其回收率降低。因此實驗最終選擇超聲時間為20min。

2.3 凈化條件優化

PSA（N-丙基乙二胺）是一種常用的吸附劑，能夠有效的除去香蕉酸奶提取液中的金屬離子、糖類、酚類、極性的脂肪酸和色素等雜質。C18（十八烷基鍵合硅膠）可以除去提取液中弱極性色素、維生素、脂類和固醇類。研究證明，PSA和C18同時添加時對于脂類的凈化效果會更好[10]，實驗選擇PSA-C18混合試劑作為凈化劑。與此同時，加入適量的無水M gSO4能夠進一步降低提取液中水分質量分數，有助于提高凈化效果。凈化提取液過程中固定無水M gSO4加入量為300m g，依次優化PSA和C18的使用量。

圖4 不同超聲時間對5種擬除蟲菊酯類農藥回收率的影響

在空白加標條件下，分別比較了提取液中PSA加入量為100，150，200，250，300 m g和350 m g時5種擬除蟲菊酯類農藥的回收率，發現PSA加入量為300 m g時各組分回收率最高，在78.3%～90.2%之間，當PSA加入量為350m g時，各組分回收率并沒有明顯的提高。而后在PSA含量為300 m g的基礎上，比較C18含量分別為0，50，100，150 m g和200 m g時的凈化效果，發現當C18加入量為100 m g時回收率達到82.8%～97.5%（詳細結果見圖5），能夠達到實驗要求，C18加入量增加后各組分回收率并無明顯提高，并且聯苯菊酯和溴氰菊酯的回收率反而有所下降，可能是因為部分農藥被C18吸附的緣故，為保證測定結果的準確性并節省實際用量，最終確定C18吸附的用量為100 m g。故實驗選用300m g PSA和100mg C18混合試劑作為凈化劑。

圖5 吸附劑PSA(300mg)-C18(100mg)時5種擬除蟲菊酯類農藥的回收率

2.4 方法驗證

2.4.1 方法的線性范圍及檢出限

為了避免基質效應對測定結果產生影響，實驗中采用基質空白溶液作為溶劑稀釋混合標準溶液，配制濃度為0.05，0.10，0.50，1.00，2.00，2.50 m g/L和3.00 m g/L的5種擬除蟲菊酯標準系列，經GC-M S測定后，以化合物的峰面積（Y）對質量濃度（X）繪制標準曲線，獲得各組分的回歸方程及相關系數R2。以3倍信噪比計算各組分的檢出限，結果見表2。5種擬除蟲菊酯類農藥質量濃度在0.05～3.00 m g/L之間呈現良好的線性關系，檢出限在0.60～1.83μg/kg之間。

2.4.2 精密度與回收率

在香蕉酸奶中加入擬除蟲菊酯混合標準溶液，使其提取凈化后質量濃度分別為0.20，0.75 m g/L和1.00 m g/L，每個水平平行測定5次，結果如表3所示。

可以看出，各組分在三個不同加標濃度下回收率在82.5%～104.3%之間，相對標準偏差在3.1%～6.4%之間，能夠滿足測定要求。

表2 5種擬除蟲菊酯類農藥的線性方程及方法檢出限

表3 5種擬除蟲菊酯類農藥的加標回收率及相對標準偏差

3 結束語

建立了QuEChERS-氣相色譜-質譜技術對香蕉酸奶中5種擬除蟲菊酯類農藥的測定方法。分別從色譜工作條件、提取試劑、超聲時間和凈化試劑4各方面對實驗條件進行優化，建立了香蕉酸奶中5種擬除蟲菊酯類農藥的測定方法。經驗證該方法在低、中、高三個級別的加標情況下回收率和相對標準偏差均符合實驗要求，能夠滿足樣品測定需求。