碳納米管改進(jìn)OuEChERS技術(shù)應(yīng)用于氣相色譜法檢測(cè)果蔬中5種農(nóng)藥殘留

Improved QuEChERS Technology Using Carbon Nanotubes for Gas Chromatography Detection of Five Pesticide Residues in Fruits and Vegetables

ZI Qinjiang'， ZHAO Wenying2，WANG Jin3* （l.Eryuan CountyInspectionand Testing Institute，Eryuan 6712oo， China;

2.Lijiang Inspection， Examination and Certification Institute，Lijiang 6741Oo， China;

3.Yunnan Vocational and Technical College of Agriculture， Kunming 65oo31， China）

Abstract： Objective： To establish a QuEChERS technique based on multi-waled carbon nanotubes and combined with gas chromatography for detecting residues of five pesticides， namely oxytetracycline， methyl parathion，chlorpyrifos，azithromycin，and triazophos，in fruits and vegetables.Method： Multi walled carbon nanotubes were used as solid phase extractant，and the QuEChERS pretreatment technology was improved， including optimizing the extraction method， extraction solvent， eluent， and dosage of multi walled carbon nanotubes. Gas chromatography was used to quantitatively determine five pesticide residues.Result： The five pesticides showed a good linear correlation between 0.01mg^-L^-1 and 0.20mg^-L^-1 ，with a correlation coefficient of ? 0.999 0 The detection limit was between 2.25×10^-3mg^.kg^-1 and 1.76×10^-2mg?kg^-1 ， and the spiked recovery rate was 79.3% to 99.5% ； the relative standard deviation is 0.4% to 3.9% .Conclusion： This method has simple sample pretreatment， short analysis time，highaccuracyandsensitivity，and can be used forrapid and accurate detection offive pesticide residues in fruits and vegetables，providing reliable technical supportfor ensuring the qualityand safetyofagricultural products.

Keywords： QuEChERS; multi-walled carbon nanotubes; pesticide residues

分析檢測(cè)

農(nóng)藥殘留分析是一種在復(fù)雜基質(zhì)混合物中提取并定量分析痕量化合物的技術(shù)，樣品前處理作為農(nóng)藥殘留分析中的關(guān)鍵步驟，對(duì)靈敏度、可靠性、分析速度、選擇性具有直接影響，是當(dāng)前該領(lǐng)域的重要研究方向之一[。傳統(tǒng)上，液液萃取（Liquid-LiquidExtraction，LLE）[2]、固相萃取（Solid-Phase Extraction，SPE）[3]、固相微萃取（Solid-PhaseMicroextraction，SPME）[4被廣泛應(yīng)用于樣品前處理，并取得了顯著成效。然而，這些方法也存在一定的局限性，如LLE有機(jī)溶劑消耗量大、SPE操作耗時(shí)較長(zhǎng)、SPME萃取容量較低等問(wèn)題。

近年來(lái)，QuEChERS技術(shù)因其具有操作簡(jiǎn)便快速、處理效率高、回收率高等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[5]，為復(fù)雜基質(zhì)樣品的前處理提供了新的解決方案。為進(jìn)一步優(yōu)化農(nóng)藥殘留檢測(cè)的前處理方法，本研究基于QuEChERS前處理技術(shù)，結(jié)合多壁碳納米管（Multi-WalledCarbonNanotubes，MWCNTs）比表面積大、穩(wěn)定耐用、成本低、吸附能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，將其作為反相固相分散凈化材料，應(yīng)用于復(fù)雜農(nóng)產(chǎn)品樣品的前處理，以滿(mǎn)足高精度分析的需求[-7]

1材料與方法

1.1儀器、試劑與材料

混合勻漿機(jī)；恒溫水浴鍋；固相萃取裝置；氣相色譜儀（配有火焰光度檢測(cè)器）。

氧樂(lè)果、甲基對(duì)硫磷、毒死蜱、水胺硫磷和三唑磷（ 100.0mg^-1-1 ，中國(guó)計(jì)量院）；乙腈、丙酮（賽默飛費(fèi)希爾試劑公司）；水為去離子水。

多壁碳納米管（Multi-Walled CarbonNanotubes，MWCNTs），外徑 5～15nm ，純度 gt;95% ，Adamas試劑有限公司。

普通白菜、花椰菜、芹菜、結(jié)球甘藍(lán)、蘋(píng)果和梨6種樣品均隨機(jī)采購(gòu)于洱源某農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)或生產(chǎn)基地。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1多壁碳納米管固相萃取小柱的制備

參考[8-9]方法，稱(chēng)取 4.0g MWCNTs粉末置于燒瓶中，依次加入 60mL 濃硫酸、 120mL 濃硝酸，經(jīng)超聲振蕩 45min 后，在 80°C 恒溫水浴條件下回流 ^1h 。隨后將反應(yīng)體系靜置冷卻至室溫，通過(guò)過(guò)濾除去樣品中的酸液，并反復(fù)用水沖洗直至洗脫液呈中性，用烘箱烘干后研磨成粉末，制得氧化后的MWCNTs。在 6mL 的固相萃取空柱中放入少量的脫脂棉并壓實(shí)，確保脫脂棉高度約為 0.3cm ，將篩板放入固相萃取柱中，稱(chēng)取 70mg 經(jīng)氧化處理的MWCNTs粉末于固相萃取柱中，使其均勻填充于固相萃取柱內(nèi)，并在上方放置柱篩板壓實(shí)。

1.2.2 樣品前處理

（1）樣品制備。抽取水果和蔬菜樣品，選取其可食用部分，采用四分法均勻分割后，將其切碎并置于食品加工機(jī)中進(jìn)行充分打碎處理。把打碎的樣品分裝至樣品瓶中，并在 -20～-16°C 條件下儲(chǔ)存，待用。

（2）樣品提取。根據(jù)《蔬菜和水果中有機(jī)磷、有機(jī)氯、擬除蟲(chóng)菊酯和氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥多殘留的測(cè)定》（NY/T761—2008）[1]的方法，稱(chēng)取樣品25.0g 置于錐形瓶中，加入 50.0mL 乙腈，在轉(zhuǎn)速為12 000r?min^-1 的勻槳機(jī)上勻漿 2min 。隨后，將均質(zhì)的溶液用濾紙過(guò)濾，并將濾液收集于 100mL 具塞量管中（內(nèi)含 6g 氯化鈉），蓋緊塞子后用力振蕩1min ，靜置 30min ，直至水相和有機(jī)相完全分離。

（3）樣品凈化。取 10.00mL 上層乙腈提取液，放入 100mL 燒杯中，在 80°C 水浴鍋上加熱蒸發(fā)至近干，取出冷卻至室溫后加 5.0mL 混合液（乙腈-甲苯體積比為 3：1 ），蓋上鋁箔，備用。萃取柱在使用前需依次用 5mL 乙腈-甲苯混合液 （3：1 ，體積比）、 5mL 純凈水活化。將上述備用液轉(zhuǎn)移至已活化的MWCNTs固相萃取小柱上，真空抽至近干，再用 15mL 乙腈－甲苯混合液 （3：1 ，體積比）多次洗脫，收集濾液，并水浴蒸發(fā)至近干，用 5mL 丙酮定容，并經(jīng) 0.22μm 濾膜過(guò)濾后進(jìn)行測(cè)定。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

用丙酮將濃度為 100mg?L^-1 的氧樂(lè)果、甲基對(duì)硫磷、毒死蜱、水胺硫磷和三唑磷5種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液配制成 1mg?L^-1 的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用丙酮將混合標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋成質(zhì)量濃度分別為0.01、0.05、0.10mg^-L-1 和 0.20mg^.L^-1 的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.2.4 氣相色譜條件

色譜柱：Rxi- 17 R 柱；進(jìn)樣口溫度： 220^qC ；檢測(cè)器溫度： 250^qC ；升溫程序：初始溫度 150°C ，保持 3min ，以 20^°C?min^-1 升至 250^qC ，保持 20min ：進(jìn)樣量： 1μL ，不分流進(jìn)樣；載氣（ N₂ ）流速：1.0mLmin^-1 H₂ 流速： 60mLmin^-1 ；無(wú)水空氣流速：（204號(hào) 80mL?min^-1 。

分析檢測(cè)

2結(jié)果與分析

2.1樣品前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

2.1.1 提取方式的選擇

本實(shí)驗(yàn)考察超聲、振蕩和勻漿3種提取方法對(duì)5種農(nóng)藥回收率的影響。如圖1所示，氧樂(lè)果、甲基對(duì)硫磷、毒死蜱、水胺硫磷和三唑磷在超聲提取時(shí)的回收率分別為 68.0% 、 72.2% 、 75.9% 、 70.2% 和74.1% ；勻漿提取的回收率分別為 75.1% 、 83.0% /92.3% 、 77.9% 和 95.0% ；振蕩提取的回收率分別為65.0% 、 71.1% 、 75.0% 、 71.1% 和 73.2% 。3種提取方式的回收率均滿(mǎn)足農(nóng)藥殘留檢測(cè)的要求，但在相同提取時(shí)間內(nèi)，勻漿提取方式的提取率最高，因此最終選定勻漿提取作為實(shí)驗(yàn)提取方法。

2.1.2 洗脫劑的選擇

參考李楊梅等[的實(shí)驗(yàn)方法，考察丙酮：正己烷（ ${ ＼mathrm { ～ ～ ＼mathscr ～ { ～ 1 ～ } ～ } } ： { ＼mathrm { ～ ～ 1 ～ } }$ ，體積比）、丙酮：正己烷（ 3：1 ，體積比）、乙睛：甲苯（ （3：1 ，體積比）3種洗脫劑對(duì)5種農(nóng)藥回收率的影響。如圖2所示，當(dāng)洗脫劑為丙酮：正己烷（ 1：1 ，體積比）時(shí)，氧樂(lè)果、甲基對(duì)硫磷、毒死蜱的、水胺硫磷和三唑磷的回收率分別為 85.0% 、 92.4% 、 95.3% 、 90.7% 和 93.1% ；當(dāng)丙酮：正己烷（ 3：1 ，體積比）作為洗脫劑時(shí)，上述5種農(nóng)藥的回收率分別為 87.1% 、 90.1% 、 89.6% 、 91.2% 和 80.1% ；當(dāng)乙腈：甲苯（ 3：1 ，體積比）作為洗脫劑時(shí)，5種農(nóng)藥的回收率分別為 89.7% 、 94.8% /94.2% 、 95.6% 和 96.2% 。結(jié)果表明，3種洗脫劑均可有效降低雜質(zhì)對(duì)5種農(nóng)藥檢測(cè)結(jié)果的干擾。其中，當(dāng)洗脫液中含有甲苯時(shí)，可以減少M(fèi)WCNTs對(duì)目標(biāo)農(nóng)藥的吸附作用，從而使回收率相對(duì)較高。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇乙腈：甲苯（ 3：1 ，體積比）作為洗脫劑。

2.1.3 洗脫液體積的選擇

考察不同洗脫液體積（10、15、 20mL 和 25mL ）對(duì)5種農(nóng)藥回收率的影響。由圖3可知，當(dāng)洗脫液體積 15mL 時(shí)，氧樂(lè)果、甲基對(duì)硫磷、毒死蜱、水胺硫磷和三唑磷的回收率分別為 80.5% 、 92.4% /95.4% 、 93.9% 和 92.4% ，符合農(nóng)藥殘留檢測(cè)要求。繼續(xù)增加洗脫液體積，5種農(nóng)藥的回收率變化不大。因此，經(jīng)綜合考慮，選擇洗脫液的最佳使用體積為15mL ○

2.2 MWCNTs填料量的確定

考察不同MWCNTs填料量（50、70、 90mg 和120mg ）對(duì)5種農(nóng)藥回收率的影響。如圖4所示，三唑磷的回收率隨MWCNTs填充量的增加而降低，當(dāng)MWCNTs填料量為 120mg 時(shí)，三唑磷的回收率僅為 58.4% ，低于 70% 農(nóng)藥檢測(cè)回收率的最低標(biāo)準(zhǔn)。

不同MWCNTs填充量對(duì)氧樂(lè)果、甲基對(duì)硫磷、毒死蜱和水胺硫磷這4種農(nóng)藥的回收率影響不大，均在 71.8%～ 90.2% ，符合農(nóng)藥殘留的分析要求。當(dāng)MWCNTs填料量為 70mg 時(shí)，氧樂(lè)果、甲基對(duì)硫磷、毒死蜱、水胺硫磷和三唑磷的回收率較為穩(wěn)定且相對(duì)較高，綜合考慮成本節(jié)約等多種因素，本實(shí)驗(yàn)選擇 70mgMWCNTs 為固相萃取柱的最佳填料量。

2.3方法線性關(guān)系和檢出限

取1.2.3中的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測(cè)定，以濃度為橫坐標(biāo)，以峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并根據(jù)3倍信噪比（ S/N） 計(jì)算檢出限。如表1所示，5種農(nóng)藥在 0.01～0.20mg^-1-1 線性相關(guān)性良好，相關(guān)系數(shù) ?0.999 0 ，符合農(nóng)藥殘留檢測(cè)要求。檢出限在 2.25×10^-3～1.76×10^-2mg?kg^-1 ○

2.4 回收率和精密度

選用空白基質(zhì)樣品，在低（ 0.05mg?kg^-1 ）、中（ 0.10mg^?kg^-1 ）、高（ 0.16mg^.kg^-1 ）3個(gè)水平濃度下進(jìn)行加標(biāo)，每個(gè)水平重復(fù)測(cè)定3次。由表2可知，5種農(nóng)藥的平均回收率在 79.3%～ 99.5% ，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RelativeStandardDeviation，RSD）在0.4%～3.9% ，符合相關(guān)農(nóng)藥殘留分析要求。

2.5 實(shí)際樣品測(cè)定

采用本研究方法檢測(cè)普通白菜、花椰菜、芹菜、結(jié)球甘藍(lán)、蘋(píng)果和梨6種樣品的5種農(nóng)藥殘留。結(jié)果顯示，芹菜中檢測(cè)出毒死蜱，測(cè)定值為0.017mg^.kg^-1 （未超標(biāo)），其他樣品均未檢出5種農(nóng)藥殘留，表明該方法可用于果蔬中5種有機(jī)磷農(nóng)藥的測(cè)定。

3結(jié)論

本研究成功構(gòu)建了一種基于MWCNTs改進(jìn)的QuEChERS-氣相色譜檢測(cè)方法，可用于果蔬中氧樂(lè)果、甲基對(duì)硫磷、毒死蜱、水胺硫磷和三唑磷5種農(nóng)藥殘留的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)。該方法在傳統(tǒng)QuEChERS方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合MWCNTs固相萃取柱對(duì)前處理方法進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化與改進(jìn)。結(jié)果表明，MWCNTs對(duì)蔬菜水果中的色素及其他雜質(zhì)具有較好的去除能力，凈化效果良好。5種農(nóng)藥在 0.01～ 0.20mg^.L^-1 線性相關(guān)性良好，相關(guān)系數(shù) ?0.999 0 ，檢出限在 2.25×10^-3～1.76×10^-2mg?kg^-1 ，加標(biāo)回收率為 79.3%～ 99.5% ；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為 0.4%～3.9% 實(shí)際樣品檢測(cè)結(jié)果顯示，除芹菜中檢測(cè)出毒死蜱（未超標(biāo)），其余樣品均為未檢出，表明該前處理方法可以應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品5種農(nóng)藥殘留的檢測(cè)。該方法具有操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確度高、精密度好的顯著優(yōu)勢(shì)，能夠快速、準(zhǔn)確地完成目標(biāo)農(nóng)藥的定性鑒定與定量分析，可廣泛應(yīng)用于實(shí)際果蔬樣品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)工作，為保障食品安全提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

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