氣相色譜-串聯三重四極桿質譜法測定甘蔗中苯酰胺類農藥殘留

曾秋霞，黃敏興*，鄭冰儀，高裕鋒，程巧云，楊李勝，劉志鵬

(1廣東省科學院生物與醫學工程研究所，廣東 廣州 510316；2中國輕工業甘蔗制糖工程技術研究中心，廣東 廣州 510316)

0 引言

甘蔗作為全球主要的糖料作物，是食糖生產的重要原料[1]。甘蔗的生長過程中容易受到病蟲草害的影響[2]，從而降低甘蔗的產量和質量，直接影響食糖生產的經濟效益[3]。為了提高甘蔗的產量和質量，使用除草劑、殺菌劑等農藥成為防治病蟲草害的重要手段，其中苯酰胺類農藥是普遍施用的農藥之一。苯酰胺類農藥是具有酰胺結構的芳香類化合物，用途較廣，特別是苯酰胺類除草劑和殺菌劑，因其具有選擇性好、高效低毒且價格低廉等優點，在國內外獲得廣泛應用[4]。雖然施用苯酰胺類農藥對甘蔗的種植增收起到了非常重要的作用，但是錯用、濫用農藥所引發的農藥殘留超標問題會嚴重影響甘蔗及其制品的質量安全，殘留在甘蔗中的農藥通過食物鏈富集和傳遞進入人體，對人類健康造成潛在威脅[5-6]。因此，建立甘蔗中苯酰胺類農藥殘留的檢測方法，對加強甘蔗中苯酰胺類農藥殘留的監測具有重要意義。

目前關于酰胺類除草劑和殺菌劑的檢測方法較多，有氣相色譜法[7]、氣相色譜質譜法[8]、液相色譜質譜法[9]等，但是同時測定多種苯酰胺類農藥殘留的方法較少，楊曉鳳等[10]應用凝膠滲透色譜凈化-氣相色譜-串聯質譜法測定大豆中23種酰胺類除草劑殘留量，而利用氣相色譜-串聯三重四極桿質譜法測定甘蔗中苯酰胺類農藥殘留則鮮見報道。氣相色譜-串聯三重四極桿質譜法選擇性高，定性定量準確，能有效降低背景噪音和基質干擾，被廣泛應用于復雜樣品的農藥殘留檢測[11]。甘蔗中富含蔗糖、果糖、色素等，基質復雜，基體干擾大，利用QuEChERS技術能有效去除雜質干擾，且前處理過程簡單，成本低廉。

鑒于此，本文應用QuEChERS法結合氣相色譜-串聯三重四極桿質譜技術同時測定甘蔗中22種苯酰胺類農藥殘留，為甘蔗中苯酰胺類農藥殘留的檢測提供技術支撐，也為甘蔗中苯酰胺類農藥殘留的監測提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 儀器和試劑

Agilent 7890B/7000D型氣相色譜三重四極桿串聯質譜儀（配備EI源）（美國Agilent公司）；Sorvall ST4 Plus型離心機（賽默飛世爾科技公司）；AutoEva-20plus E054型自動氮吹儀（?？萍瘓F股份有限公司）；Multi Reax型渦旋振蕩器（德國Heidolph公司）；S22H型超聲波清洗機（昆山市超聲儀器有限公司）；JE3002GE/02型電子天平（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）。

22種苯酰胺類農藥標準溶液（1000 mg/L，農業部環境保護科研監測所）；乙腈、丙酮、乙酸乙酯（色譜純，Sigma-Aldrich公司）；氯化鈉、無水MgSO4（分析純，廣州化學試劑廠）；N-丙基乙二胺(PSA)、C18、石墨化碳黑(GCB，天津博納艾杰爾科技公司)；0.22 μm有機相濾膜（彼西絡科技(廣州)有限公司）

1.2 標準溶液配制

分別準確吸取22種苯酰胺類標準溶液1000 mg/L各0.1 mL，用丙酮稀釋并定容10 mL，配制成質量濃度為10 mg/L的混合標準儲備液，于4℃條件下保存。取上述混合儲備液逐級稀釋，用乙酸乙酯定容，分別配制成5、10、50、100、500 μg/L的混合標準系列工作液。

1.3 樣品前處理

準確稱取粉碎均勻的甘蔗樣品10.00 g于50 mL離心管中，加入20 mL乙腈，渦旋5 min，充分提取后，加入5 g氯化鈉，再渦旋2 min，以4500 r/min離心5 min，移取8 mL上層有機相于凈化管中（含有30 mg無水MgSO4與不同比例的PSA、C18、GCB），渦旋混勻2 min，以4500 r/min離心5 min，用移液槍準確移取4 mL上清液于10 mL刻度管中，氮吹至近干，用2 mL乙酸乙酯復溶，渦旋超聲5 min，過有機濾膜，上機測試。

1.4 色譜和質譜條件

色譜條件：色譜柱：Agilent HP-5MS Ultra Inert(30 m×250 μm×0.25 μm)；升溫程序：起始溫度40℃，保持1 min，以40℃/min升溫至120℃，然后以5℃/min升溫至240℃，再以12℃/min升溫至300℃保持3 min；進樣口溫度280℃；輔助加熱器溫度：280℃；載氣：高純度氦氣；載氣流速：1.2 mL/min；不分流進樣，進樣量1 μL。

質譜條件：離子源:電子轟擊電離源(EI)；電子能量70 eV，離子源溫度280℃；四極桿溫度：150℃；淬滅氣：氦氣；碰撞氣：氮氣；溶劑延遲3 min；選擇動態多反應監測(dMRM)掃描模式。22種苯酰胺類農藥質譜參數見表1。

表1 22種苯酰胺類農藥質譜參數

2 結果與討論

2.1 色譜和質譜條件的優化

根據苯酰胺類農藥屬于弱極性化合物的特性，選擇HP-5MS毛細管色譜柱，通過優化色譜柱程序升溫條件，實現22種苯酰胺農藥的有效分離。在全掃描模式下定性確定22種苯酰胺類農藥的保留時間和特征離子，選擇豐度高、質量數大的特征離子作為母離子；再用產物離子掃描模式獲得子離子；最后在動態多反應監測模式(dMRM)下進行碰撞能量的優化，獲得最佳碰撞能量。質譜具體參數見表1，22種苯酰胺類農藥混合標準溶液的色譜圖見圖1。

圖1 22種苯酰胺農藥混合標準溶液(500 μg/L)TIC總離子流圖

2.2 提取溶劑的選擇

甘蔗樣品中含有大量的粗纖維，進行粉碎均質后能增大甘蔗樣品與有機溶劑的接觸面積，從而提高甘蔗中的農藥提取率，直接用乙腈進行提取是檢測甘蔗農藥殘留常用的方法，乙腈極性相對適中，對各種農藥組分均有較好的溶解度，同時其他共萃物相對較少，適合多種農藥殘留的提取。

2.3 凈化方法的優化

甘蔗中含豐富的糖分、有機酸、色素等物質，基質復雜，容易對目標物造成干擾，降低儀器分析的靈敏度和準確度，因此考慮采用QuEChERS法對甘蔗提取液進行凈化，其中PSA、C18、GCB是常用的凈化劑填料。PSA能去除有機酸、色素和糖類等雜質，C18能去除基質中的非極性物質和色素，GCB有較強的吸附能力，能去除疏水性化合物。加入無水MgSO4的目的是除去提取液中的水分，防止對色譜柱造成損害。本文選擇PSA用量為100、200、300 mg，C18用量為20、50、100 mg，GCB用量為10、30、50 mg進行3因素3水平的正交實驗，通過調整3種填料的用量以找到最優的凈化條件，結果如表2所示。結果表明，當樣品加標水平為50 μg/L，PSA用量為200 mg，C18為100 mg，GCB為10 mg時有21種苯酰胺類農藥能達到回收率范圍在80%～110%之間的要求，其中呋菌胺因其分子結構的特殊性，部分被GCB吸附，導致回收率偏低，為76.5%，但仍能滿足農藥殘留檢測要求。因此，當PSA用量為200 mg，C18為100 mg，GCB為10 mg為最優組合。

表2 凈化劑填料的正交實驗設計及結果

2.4 基質效應

基質效應是指樣品中的非待測組分可能對待測組分的產生干擾，影響分析結果的準確性[12]。李敏等[13]通過樣品基質中添加相同含量分析物得到的響應值與純溶劑中的分析響應值比值確定基質效應的大小，若目標物基質效應在100%～120%之間則基質效應弱，120%～150%則基質效應中等，＞150%則為基質增強效應。通過實驗發現，22種苯酰胺類農藥在甘蔗中的基質效應均＞150%，表現為強基質效應，基質效應不可忽略，因此選擇用甘蔗空白樣品基質配制標準曲線進行定量，以減小基質效應的影響。具體苯酰胺農藥的基質效應見表3。

表3 22種苯酰胺農藥的基質效應

2.5 線性關系、檢出限與定量限

用陰性基質甘蔗樣品基質溶液配制標準工作曲線，以標準物質的濃度為橫坐標，各組分的峰面積為縱坐標，求得線性方程和相關系數r2。具體結果見表4。結果表明，22種苯酰胺類農藥標準曲線5～500 μg/L的相關系數r2在0.9993～0.9999之間，線性良好。用信噪比S/N=3計算檢出限，信噪比S/N=10計算定量限，則22種苯酰胺農藥的檢出限范圍在0.1～3.8 μg/kg之間，定量限范圍在0.4～12.5 μg/kg之間。

表4 22種苯酰胺農藥檢測的線性方程、相關系數、檢出限和定量限

2.6 回收率和精密度

選取陰性基質甘蔗樣品添加水平分別為10、50、500 μg/kg進行回收率試驗，每個加標水平平行測定6次，重復測定3天。22種苯酰胺農藥的平均回收率和相對標準偏差結果見表5。由表5可知，平均加標回收率范圍在71.7%～104.0%之間，日內精密度相對標準偏差(RSD)(n=6)在0%～6.7%之間，日間精密度相對標準偏差(RSD)(n=3)在4.7%～9.0%之間，滿足甘蔗中22種苯酰胺類農藥殘留的檢測要求。

表5 甘蔗中22種苯酰胺農藥的平均回收率和相對標準偏差

2.7 實際樣品測定

根據本試驗方法，分別對20個不同批次的甘蔗樣品進行22種苯酰胺類農藥測定，經測定，在20個批次甘蔗樣品中，有2個批次的甘蔗樣品檢出苯霜靈，含量分別為5.9、9.3 μg/kg，有1個批次的甘蔗樣品檢出氟噻草胺，含量為8.7 μg/kg。其余17個批次甘蔗樣品均未檢出。

3 結論

應用QuEChERS前處理技術結合氣相色譜-串聯三重四極桿質譜法(GC-MS/MS)，建立了檢測甘蔗樣品22種苯酰胺類農藥殘留的分析方法。22種苯酰胺類農藥在5～500 μg/L范圍內線性良好(r2＞0.999)，檢出限在0.1～3.8 μg/kg之間，定量限在0.4～12.5 μg/kg之間。在樣品中添加22種苯酰胺類農藥標準溶液，分別進行3水平(10、50、500 μg/kg)添加回收實驗，加標回收率范圍在71.7%～104.0%之間，日內精密度相對標準偏差(RSD)(n=6)在0%～6.7%之間，日間精密度相對標準偏差(RSD)(n=3)在4.7%～9.0%之間。該方法簡單高效，準確度和精密度高，適用于大批量甘蔗樣品中22種苯酰胺類農藥殘留的檢測。