改進QuEChERS法快速檢測食用植物油中多種有機磷農藥殘留的研究

馬 雙，程妮酈，莫 敏，譚斯勻，謝婭芹，曹淑瑞

(1.重慶化工職業學院，重慶 401228； 2.重慶出入境檢驗檢疫局 檢驗檢疫技術中心，重慶 400020)

食用植物油是從植物種子、果肉及其他部分提取所得，由脂肪酸和甘油化合而成的天然高分子化合物[1-3]。油脂可為我們的日常活動提供必需的能量和營養，如亞油酸、亞麻酸等必需脂肪酸和其他脂溶性維生素[4-5]。然而油料作物在種植過程中不可避免地使用農藥，油料中殘留的農藥會遷移至油中對人體健康造成威脅。有機磷農藥是我國目前使用范圍廣、用量大的殺蟲劑之一[6-9]。殘留的有機磷農藥可與機體內乙酰膽堿酯酶活性中心結合生成磷酸化膽堿酯酶，抑制膽堿酯酶使其失去分解乙酰膽堿的能力，造成乙酰膽堿積累，引起神經功能紊亂，從而導致對人體的損害，嚴重危害人體健康[10]。

植物油和一般食品基質差異很大，主要由脂肪酸甘油酯組成，同時大多數農藥是脂溶性的，因此檢測植物油中的農藥殘留時，必須盡可能地除去基質中的脂肪、色素及其他高相對分子質量的干擾物，否則基質干擾物會污染檢測儀器，降低儀器使用壽命[11-13]。對于植物油中殘留農藥的檢測，常規的液- 液萃取[14]和固相萃取[15]等前處理步驟復雜，試劑消耗量大，樣品處理時間長，大批量樣品檢測時效率較低[16-17]。要實現多種農藥的同時提取凈化，得到較好的回收率和精密度往往有一定困難。而QuEChERS法以其快速、簡便、價格低廉、有效、可靠和安全的優點在農藥殘留分析中得到了廣泛應用，該法已應用于蔬菜、大米、水果、茶葉等多種農藥殘留的凈化提取中[18-19]。本研究以N-丙基乙二胺(PSA)和石墨化碳黑(GCB)作為QuEChERS法的吸附劑除去食用植物油基質中的干擾物，結合氣相色譜建立了快速、高效的食用植物油中12種有機磷農藥的檢測方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

油脂樣品，購買于重慶各大超市。丙酮、正己烷、乙酸乙酯、環己烷，HPLC級，美國Tedia公司；甲胺磷、滅線磷、氧樂果、久效磷、樂果、毒死蜱、馬拉硫磷、對硫磷、喹硫磷、硫環磷、三唑磷、殺撲磷標準品，純度≥99.5%，曼哈格生物科技有限公司；N-丙基乙二胺(PSA)，美國Agilent公司；石墨化碳黑(GCB)，美國Sigma公司；無水硫酸鎂，成都科龍化工試劑廠；氯化鈉，重慶川東集團有限公司。

GC-2010plus氣相色譜儀，日本島津公司；離心機，德國Hettich公司；旋轉蒸發儀，德國Heldolph公司；氮吹儀，美國Organomation公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 標準儲備液和工作液的配制

準確稱量適量的甲胺磷、滅線磷、氧樂果、樂果、毒死蜱、對硫磷、喹硫磷、硫環磷、三唑磷、殺撲磷、久效磷、馬拉硫磷標準品，用丙酮溶解并配制成質量濃度為1.0 mg/mL的標準儲備溶液。準確移取各標準儲備溶液0.1 mL于10 mL容量瓶中，用乙酸乙酯定容，配制成10 mg/L的混合標準溶液。將混合標準溶液用乙酸乙酯稀釋成質量濃度分別為0.02、0.05、0.10、0.20、0.50 mg/L的標準工作液，待用。

1.2.2 樣品前處理

本文研究了QuEChERS、凝膠滲透色譜(GPC)和液-液萃取法(LLE)3種樣品前處理方式。

1.2.2.1 QuEChERS方法

稱取2.0 g食用油樣品于50 mL離心管中，加入20 mL正己烷-乙腈溶液(體積比1∶3)，分別采用超聲波提取(40 kHz、10 min)、振蕩提取(300 r/min 振蕩10 min)、渦旋提取(60 Hz、10 min)3種提取方式，對其中的有機磷農藥進行提取，然后4 000 r/min離心2 min，獲得上清液，重復提取3次，合并上清液。上清液轉移至已加入10 mg GCB、10 mg PSA和100 mg無水硫酸鎂的50 mL 離心管中，300 r/min振蕩30 min后4 000 r/min離心2 min，收集上清液于旋轉蒸發瓶中濃縮至近干后加入乙酸乙酯定容至2 mL，過0.22 μm濾膜，濾液供氣相色譜檢測分析。

1.2.2.2 凝膠滲透色譜法(GPC)

稱取2.0 g食用油樣品，用乙酸乙酯-環己烷(體積比1∶1)定容至10 mL，定容液經凝膠滲透色譜儀凈化，凈化條件為運行時間20 min、收集樣液時間8～20 min、波長254 nm、進樣體積5 mL、清洗體積6 mL、清洗次數1次。將經過分離、濃縮的凈化液轉移至氮吹管中，于45℃水浴中氮吹至近干，乙酸乙酯定容至2 mL，供氣相色譜分析測定。

1.2.2.3 液-液萃取法(LLE)

稱取2.0 g食用油樣品，用50 mL 丙酮溶解并洗入分液漏斗中，搖勻后加10 mL水，輕輕旋轉振搖1 min，靜置1 h，棄下層油層，上層溶液自分液漏斗上口傾入另一分液漏斗中，加30 mL二氯甲烷、100 mL硫酸鈉溶液(質量濃度50 g/L)，振搖1 min。靜置分層后，將二氯甲烷提取液移至蒸發皿中。丙酮水溶液再用10 mL二氯甲烷提取1次，分層后，合并至蒸發皿中。自然揮發后，二氯甲烷定容至5 mL，加2.0 g無水硫酸鈉振搖脫水，再加1.0 g中性氧化鋁、0.2 g活性炭振搖脫油和脫色，過濾，濾液供氣相色譜進行分析測定。

1.2.3 氣相色譜分析條件

DB-1701色譜柱(30.0 m×0.25 mm×0.25 μm，美國Agilent公司)；載氣為氮氣；不分流模式進樣；進樣量2.0 μL；進樣器溫度250℃；柱溫箱溫度205℃；檢測器溫度275℃；升溫程序為初始溫度105℃，保持1 min，以10℃/min的速度升至260℃保持2 min，再以5℃/min的速度升至275℃保持3 min。

2 結果與討論

2.1 QuEChERS法樣品前處理條件優化

2.1.1 提取溶劑的優化

利用油脂不易溶于乙腈，易溶于正己烷，而有機磷農藥易溶于乙腈，不易溶于正己烷的特性，分別以正己烷，體積比1∶3、1∶1、3∶1的正己烷-乙腈及乙腈作為提取溶劑，按1.2.2.1進行樣品前處理，并進行氣相色譜分析，考察提取溶劑對農藥回收率的影響。結果發現：采用乙腈作為提取溶劑，油脂浮于溶劑上層，乙腈本身與油脂不相溶，無法與油脂充分接觸，不能完全提取樣品中的殘留農藥；以正己烷為提取溶劑，油脂則完全溶于正己烷，未見分層，但測定過程中需將提取溶劑蒸脫，油脂并不會隨著提取溶劑的揮發而減少，反而會加大凈化的難度；以體積比1∶3、1∶1、3∶1正己烷-乙腈為提取溶劑，則能出現較為明顯的分層，且以體積比1∶3正己烷-乙腈為提取溶劑的效果最好，農藥回收率為89.0%～125.0%。因此，選擇體積比1∶3正己烷-乙腈為提取溶劑。

2.1.2 提取方式的優化

本試驗比較了超聲波提取、振蕩提取、渦旋提取3種提取方式對有機磷農藥回收率的影響，結果見表1。

表1 提取方式對有機磷農藥回收率的影響 %

由表1可見，振蕩提取農藥回收率較好。因此，選用振蕩提取的方式對植物油中的有機磷農藥進行提取。

2.1.3 提取次數的優化

提取次數對殘留農藥的回收率有影響，提取次數過少，會導致植物油中的殘留農藥提取不完全，回收率偏低，但提取次數過多可能會造成帶入提取液的油脂過多，基體影響較大，不利于后續凈化處理。固定其他條件不變，改變提取次數，按1.2.2.1對樣品進行前處理，考察提取次數對農藥回收率的影響，結果見圖1。

圖1 提取次數對菜籽油中12種有機磷農藥回收率的影響

由圖1可見，在提取3次后，各農藥的回收率較好。因此，采用對植物油進行3次提取。

2.1.4 凈化吸附劑用量的優化

PSA能有效地凈化提取液并去除提取液中脂肪酸、糖類、酚類等酸性成分以及極性色素。GCB凈化吸附劑碳含量較高，可以通過疏水作用，對非極性組分有較好的吸附效果。GCB對油脂的去除效果十分顯著，同時還可以除去其他一些非極性雜質[6]。固定其他條件不變，分別改變PSA和GCB用量，按1.2.2.1對食用油樣品進行前處理，考察PSA和GCB用量對有機磷農藥回收率的影響，結果見圖2。

圖2 PSA用量和GCB用量對菜籽油中12種有機磷農藥回收率的影響

由圖2可見，隨著PSA和GCB用量的增加，有機磷農藥回收率增加，且均在用量為10 mg時達最大，之后均呈減少趨勢，可能是隨著吸附劑用量的增加，待分析物也被吸附劑吸附，從而導致回收率下降。因此，10 mg PSA和10 mg GCB足以有效去除油脂中的色素和其他非極性雜質，回收率較好，所以選擇此用量進行后續試驗。

2.2 改進QuEChERS法與凝膠滲透色譜、液-液萃取法的比較

本研究將優化后的QuEChERS法與傳統的凝膠滲透色譜(GPC)和液-液萃取法(LLE)兩種前處理方法進行了比較，結果見圖3。

由圖3可見：QuEChERS法的回收率范圍為78.0%～91.5%；GPC的回收率范圍為75.0%～88.5%；優化后的QuEChERS法和GPC對大多數有機磷農藥的提取效率相差不大，但兩者都明顯優于LLE，LLE的回收率范圍為46.5%～95.5%。雖然LLE對三唑磷的回收率很好，但其對大多數有機磷農藥的回收率普遍比QuEChERS、GPC的低，且LLE試劑為二氯甲烷，此試劑為劇毒試劑，經常使用對人體危害較大。GPC對有機磷農藥的回收率雖較好，但較為浪費試劑，且凈化時間較長，每臺凝膠滲透色譜儀對油脂的凈化能力有限，目前市面上凈化油脂能力較大的只有0.5～1 g油脂，不能滿足試驗需要。

注：1.甲胺磷；2.滅線磷；3.氧樂果；4.久效磷；5.樂果；6.毒死蜱；7.馬拉硫磷；8.對硫磷；9.喹硫磷；10.硫環磷；11.三唑噒；12.殺撲磷。

圖3 不同前處理方法對菜籽油中12種有機磷農藥回收率的影響

2.3 QuEChERS方法學驗證

2.3.1 線性范圍和檢出限

重復1.2.2.1樣品前處理部分QuEChERS法，最后以12種有機磷農藥的混合標準工作液為定容溶液，按1.2.3氣相色譜條件進行分析，以峰面積為縱坐標，質量濃度為橫坐標進行線性回歸分析，結果如表2所示。

表2 菜籽油中12種有機磷農藥的線性范圍、相關系數、線性方程及檢出限

由表2可見，12種有機磷農藥的質量濃度在0.02～0.5 mg/L范圍內，質量濃度與色譜峰面積呈良好的線性關系，相關系數范圍為0.998 9～1.000 0，方法檢出限為0.001～0.01 mg/kg。

2.3.2 加標回收率和精密度

選取菜籽油和大豆油為樣品，分別在其空白樣品中按0.05、0.10、0.20 mg/kg 3個添加水平進行加標回收試驗，每個添加水平做6次平行，按1.2.2.1樣品前處理方法和1.2.3氣相色譜條件進行檢測，計算各農藥的平均加標回收率和相對標準偏差(RSD)，結果見表3。

由表3可見，2種植物油中的12種有機磷農藥殘留回收率范圍為80.2%～113.5%，相對標準偏差范圍為5.7%～16.4%。表明該方法能滿足食用植物油中有機磷農藥殘留分析方法的技術要求。

表3 菜籽油和大豆油中12種有機磷農藥的平均加標回收率及相對標準偏差(n=6)

2.3.3 實際樣品檢測

將建立的方法應用于芝麻油、葵花籽油、玉米油、橄欖油、菜籽油、花生油和大豆油等7種食用植物油共35個樣品的檢測，結果均未檢測出有機磷農藥殘留。

3 結 論

本文建立了基于改進的QuEChERS樣品快速前處理結合氣相色譜快速測定食用植物油中12種有機磷農藥的分析方法，對提取溶劑、提取方式、提取次數以及凈化吸附劑用量等相關因素進行優化考察。結果表明，所建立的方法具有良好的靈敏度、準確度和精密度，操作簡便，能夠滿足實際檢測的需要。