分析测试新成果 (23 ~ 29)
滤过型萃取柱-超高效液相谱-串联质谱法同时测定
王子剑1
，赵劲松1
，郭晓宇1
，李 倩1
，郑天驰1
，商爱媛1
，范 赛
2
（1. 北京市大兴区疾病预防控制中心，北京 102600；2. 北京市疾病预防控制中心，北京 100013）摘要：建立了超高效液相谱-串联质谱测定水果中杀虫剂、杀菌剂、除草剂等11种常见农药的方法. 水果样品经乙腈提取，提取液经滤过型萃取柱（m -PFC ）净化，正离子多反应模式（MRM ）监测，外标法定量. 水果中11种农药的检出限为1~3 µg/kg ，在1.0~100.0 ng/mL 的范围内线性关系良好，相关系数r 不低于0.996 9. 在样品基质中分别添加5、20、50 µg/kg 的标准品进行加标回收试验，11种农药的平均回收率为88.9%~110.1%，相对标准偏差（RSD ）为2.7%~8.5%（n =6）. 方法操作简单、灵敏度高，能够准确测定水果中11种农药残留.关键词：农药残留；滤过型萃取柱；超高效液相谱-串联质谱法；水果
中图分类号：O657. 63 文献标志码：B 文章编号：1006-3757（2023）01-0023-07DOI ：10.16495/j.1006-3757.2023.01.004
Simultaneous Determination of 11 Pesticide Residues in Fruits by Filtered Extraction Column-Ultra Performance Liquid Chromatography-Tandem
Mass Spectrometry
WANG ZiJian 1
， ZHAO Jingsong 1
， GUO Xiaoyu 1
， LI Qian 1
， ZHENG Tianchi 1
， SHANG Aiyuan 1
， FAN Sai
2
（1. Daxing Center for Disease Control and Prevention , Beijing 102600, China ；2. Beijing Center for Disease
Control and Prevention , Beijing 100013, China ）
Abstract ：A method for the determination of 11 common pesticides in fruits, such as pesticides, fungicides and herbicides, was set up using the ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS). The fruit samples were extracted with acetonitrile, a
nd the extracts were purified using a filtered extraction column (m -PFC), monitored by the positive ion multiple reaction mode (MRM), and quantified by the external standard method. The detection limits of 11 pesticides in fruits were 1~3 µg/kg, with good linearity in the range of 1.0~100.0ng/mL, with the correlation coefficient r not less than 0.996 9. The standards of 5, 20 and 50 µg/kg were added to the sample matrix for spiked recovery tests. The average recoveries rate of 11 pesticides were 88.9%~110.1%, and the relative standard deviation (RSD) were 2.7%~8.5% (n =6). The method is simple and sensitive, and can accurately determine 11 pesticide residues in fruits.
Key words ：pesticide residues ；m -PFC ；UPLC-MS/MS ；fruits
我国是水果生产和消费大国，为提高水果产量与质量，各种杀虫剂、杀菌剂、除草剂等农药已广泛应用于水果种植中
[1-2]
. 农药的使用也导致了农药残
留问题的出现. 与2019版相比，2021年我国发布的
收稿日期：2023−01−16； 修订日期：2023−02−24.
作者简介：王子剑（1987−），男，主管检验师，研究方向为食品检测技术，E-mail ：通信作者：范赛（1982−），男，研究员，《分析测试技术与仪器》青年编委，研究方向为食品检测技术，E-mail ：
.
第 29 卷第 1 期分析测试技术与仪器
Volume 29 Number 1
2023年3月
ANALYSIS AND TESTING TECHNOLOGY AND INSTRUMENTS Mar. 2023
《食品中农药最大残留限量》（GB2763—2021）中，食品中农药最大残留限量指标新增2 985项. 其中，水果作为居民日常消费重点农产品的限量标准数量增长明显，增加了615项，占新增限量总数的20.6%，占GB2763—2021食品限量总数的24.5%[3]. 当前农药残留风险仍是食品安全最大隐患之一，受到人们广泛关注[4].
本试验依据国内水果种植中主要使用的农药种类，在查阅文献并总结历年食品污染及有害因素监测方案的基础上，选取了克百威（氨基甲酸酯类杀虫剂，应用广泛）、氟虫腈（苯基吡唑类杀虫剂，应用广泛）、硫环磷（有机磷杀虫剂，有代表性）、噻虫啉（新烟碱类杀虫剂，复杂基质中响应较低）、萎锈灵（酰胺类杀菌剂，回收率偏低）、嘧菌环胺（嘧啶类杀菌剂，有代表性）、腈菌唑（三唑类杀菌剂，有代表性）、氰草津（三嗪类除草剂，有代表性）、氟噻草胺（酰胺类除草剂，有代表性）、特丁津（三嗪类除草剂，有代表性）、噻吩磺隆（磺酰脲类除草剂，有代表性）等4种杀虫剂、3种杀菌剂及4种除草剂.
已报道的水果中农药残留的检测方法主要有气相谱法、高效液相谱法、气相谱-质谱联用法、液相谱-质谱联用法等[5-6]. 净化的方法有固相萃取（SPE）[7]、固相微萃取（SPME）[8]和QuEChERS （Quick，Easy，Cheap，Effective，Rugged，Safe）[9-12]等. 利用SPE法进行前处理时需经活化、上样、淋洗、洗脱等步骤，操作繁琐，且固相萃取柱是一次性消耗品，无法重复利用导致成本较高. SPME法是在SPE法的基础上进行改良，其用到的萃取纤维可重复利用，不再是一次性消耗品. 但由于SPME过程需要特殊的装置且仅可针对少数部分农药残留使用，虽然材料可以重复利用，但价格并不低，成本依然较高，导致目前在农残检测分析上并没有普遍使用SPE. 利用QuEChERS法进行前处理时需对样品进行反复涡旋震荡、离心、过滤等步骤，在处理大量样品时耗时耗力[13].
本试验前处理采用一种新型滤过型萃取柱（multiplug filtration clean-up, m-PFC）. 该萃取柱将QuEChE
RS过程中的N-丙基乙二胺（PSA）、硫酸镁等净化材料填充到萃取柱内的多壁碳纳米管上，通过反复抽拉注射器达到样品的多次净化[14-15]. 因多壁碳纳米管比表面积大，净化效果比传统QuEChERS 好. 样品经m-PFC后无需离心，节省了时间，提高了效率.
目前暂无水果样品中经m-PFC技术前处理，结合超高效液相谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）法检测萎锈灵、嘧菌环胺等11种农药的文献报道. 本试验选取了具有代表性的4种杀虫剂、3种杀菌剂、4种除草剂，建立了m-PFC技术结合UPLC-MS/MS 法检测水果中萎锈灵、嘧菌环胺等11种农药的方法. 该方法具有使用溶剂少、前处理简单、灵敏度高、重现性好、回收率高等优点，可满足水果中多种杀虫剂、杀菌剂、除草剂同时快速检测的要求，具有一定的实际意义，为水果农药残留监管提供了必要的技术支持.
1 试验部分
1.1 仪器与试剂
超高效液相谱-串联质谱（SCIEX，AB 5500 QTRAP® LC-MS/MS）；谱柱1（Waters，ACQUITY UPLC BEH C18柱，2.1 mm×100 mm，1.7 µm）；谱柱2（Waters，ACQUITY UPLC HSS T3，2.1 mm×100 mm, 1.8 µm）；超纯水机（Millipore，Milli-Q）；PL402-L型天平（瑞士METTLER TOLEDO公司，感量为0.1 mg）；BD-400匀浆机配陶瓷刀片（瑞士Buchi公司）；滤过型萃取柱（华仁健康，IC-QuE3150-CP 型）.
嘧菌环胺、特丁津购自CHEM SERVICE，其余9种农药标准品均购自Xstandard. 甲醇（谱纯）、乙腈（谱纯）、丙酮（谱纯）、甲酸（谱纯）、NaCl （分析纯）、QuEChERS萃取盐包购自Dikma公司.
1.2 样品前处理
1.2.1 样品制备
取水果可食用部分1 kg左右，用匀浆机匀浆后分成二份，一份待测，一份于−20 ℃冰箱中保存备检.
1.2.2 样品处理
准确称取匀浆后的样品10 g（精确至0.01 g），置于50 mL聚丙烯离心管中，加入10 mL 乙腈、5 g NaCl，震荡涡旋2 min，10 000 r/min离心10 min （4 ℃）. 采用m-PFC反复抽提1 mL左右上清液，将m-PFC连接0.22 µm滤膜过滤上清液，待测.
1.3 液相谱条件
谱柱：ACQUITY UPLC BEH C18柱（2.1 mm×100 mm, 1.7 µm）；柱温：40 ℃；进样体积：1 µL；流速：0.3 mL/min；流动相：A相，0.1% 甲酸水溶液，B相，乙腈；梯度洗脱条件如表1所列.
24分析测试技术与仪器第 29 卷
表 1 梯度洗脱条件
Table 1 Gradient elution conditions
时间/min纯乙腈/%0.1%甲酸水溶液/%
0.0110.090.0
7.095.0 5.0
8.095.0 5.0
8.110.090.0
20.010.090.0
1.4 质谱条件
离子化方式：电喷雾离子源（ESI+）；喷雾电压：+5.5 kV；离子源温度：600 ℃；气帘气压强：0.138
MPa；雾化气压强：0.103 MPa；辅助加热气压强：0 MPa；检测方式：多离子反应监测（MRM）；其它质谱条件如表2所列.
1.5 标准工作溶液的配制
准确称取或移取适量每种农药标准品于10 mL容量瓶中，用甲醇定容至10 mL，配制成质量浓度为0.1 mg/mL的储备液，于−20 ℃避光保存. 一般选择与被测样品性质相同或相似的空白样品，经前处理得到空白基质溶液. 前期预试验发现待测几种水果样品基质效应相近，且待测水果大部分为葡萄样品，故选择葡萄样品经1.2 节步骤处理后作为空白基质溶液. 准确吸取相应体积标准储备液，加入空白葡萄基质溶液1 mL，涡旋混匀，配制成1.0、5.0、10.0、25.0、50.0、100.0 µg/L系列混合标准工作溶液，采用外标法定量.
2 结果与讨论
2.1 离子对的选择及优化
使用甲醇将标准储备液稀释至100 ng/mL，利用质谱针泵进样，依次将100 ng/mL的11种农药标准品注入质谱，分别采用正、负离子扫描模式对标准品进行扫描. 结果在正离子模式下，11种标准品均有较好响应. 在步进电压为5 eV的碰撞能量下分别对11种标准品进行扫描，选取相对丰度较高且干扰较少的碎片离子作为特征子离子，优化去簇电压（DP）和碰撞能量（CE），优化后参数如表2所列.
2.2 谱流动相的优化
在流动相的选择中，比较了甲醇-水溶液、乙腈-水溶液、甲醇-0.1%甲酸水溶液、乙腈-0.1%甲酸水溶液在ACQUITY UPLC BEH C18柱（2.1 mm×100mm, 1.7 µm）反相谱柱的分离效果. 结果表明，乙腈比甲醇的出峰时间快，且流动相中加入少量甲酸可以促进萎锈灵等化合物的电离，提高离子化效率并获得更好的峰形. 故确定流动相为乙腈-0.1%甲酸水溶液.
2.3 谱柱的选择
选择ACQUITY UPLC HSS T3（2.1 mm×100 mm, 1.8 µm）和ACQUITY UPLC BEH C18（2.1 mm×100 mm, 1.7 µm）两种waters公司的谱柱进行对比，发现后者出峰快. 可能是由于前者极性较强，对某些极性较强的化合物保留性也较强. 因此，最终确定谱柱采用ACQUITY UPLC BEH C18（2.1 mm×100 mm, 1.7 µm），流动相为乙腈-0.1%甲酸水溶液.图1为11种农药标准品的MRM谱图.
表 2 目标化合物质谱参数
Table 2 MS parameters of target compounds 化合物
母离子/
（m/z）
子离子/
（m/z）
去簇电压
（DP）/V
碰撞能量
（CE）/V 萎锈灵236.1142.9*7021
87.07033
嘧菌环胺226.193.010050
108.1*10035腈菌唑289.170.0*12035
125.012049克百威222.1165.0*7017
123.17029氟虫腈454.0368.1*5033
290.15042硫环磷256.2168.0*5131
139.05122噻虫啉253.1126.1*8129
99.18157
氰草津241.1214.2*8627
104.18647
氟噻草胺364.0194.0*7016
152.07027特丁津230.1174.1*4023
104.14041
噻吩磺隆388.0167.03621
205.0*3633
*：定量离子对
第 1 期王子剑，等：滤过型萃取柱-超高效液相谱-串联质谱法同时测定水果中11种农药残留25
2.4 净化方式的选择
水果的主要成分是水、膳食纤维、矿物质、
素、维生素等，主要干扰物质可能是素、糖类、水溶性维生素等. IC-QuE3150-CP 型萃取柱适用于含有大量素及干扰物质的复杂基质样品的净化，因此选择此萃取柱. 将其与Dikma 公司的QuEChERS 萃取盐包（主要成分为MgSO 4、PSA ）的加标回收率进行比较，结果发现：在IC-QuE3150-CP 型萃取柱中，腈菌唑的回收率优于传统QuEChERS 萃取柱，其余10种回收率无明显差别，结果如图2所示.
2.5 提取溶剂的选择
分别尝试了乙腈、甲醇、丙酮等溶剂的提取效
果，提取后的上清液经IC-QuE3150-CP 型萃取柱净化过0.22 µm 滤膜后上机，得到提取回收率，结果如图3所示.可发现使用乙腈提取时11种待测物均获得了较高的回收率，甲醇或丙酮提取效果均不如乙腈，这可能是由于甲醇极性较强，萃取时与水相不能分层，导致目标化合物不能完全萃取到有机相中[16]
.而丙酮极性较弱，腈菌唑等极性较强的化合物不能完全萃取到有机相中[6]
. 乙腈作为提取溶剂时，由于目标化合物在其中都有较好的溶解性，并对样品基
质有较强的穿透力，且加入适量NaCl 可与水相完全分层. 因此，确定乙腈为提取溶剂.
2.6 线性范围及检出限
在优化的条件下，对1.5项下配制的系列混合
标准工作溶液进行上机测定. 以定量离子的谱峰面积为纵坐标，待测组分浓度为横坐标绘制标准曲线. 取样量为10 g ，以3倍信噪比（S/N ）确定检出限（LOD ），结果如表3所列.
2.7 回收率及精密度
采用标准加入法，取空白葡萄样品，准确加入
11种农药的混合标准溶液，制备加标水平分别为5、20、50 µg/kg 的样品各6份，按上述优化条件下提取、净化并测定，计算平均回收率和精密度. 结果如表4所列.
2.8 样品分析
采用本文建立的方法对2022年北京市食品污
染及有害因素监测方案送检的100件水果进行检测，在一份京白梨样品中检出萎锈灵，检出质量分数为3.05 µg/kg[如图4（a ）所示]，一份葡萄样品中检出克百威，检出质量分数为2.72 µg/kg[如图4（b ）所示]，二份草莓样品中检出克百威 ，检出质量分数
14
151602.0×10
3
4.0×103
12
1314
05.0×102
1.0×103
11
1213
05.0×1025
67
5.0×102
1.0×103
1.0×1034
56
5.0×102
1.0×1039
10110
1.0×104
2.0×1045
670
2.0×102
4.0×1026.0×102
9
1011
1.5×1031.0×1035.0×102
t /min
氟噻草胺t /min
I n t e n s i t y /c p s
buchi腈菌唑
t /min
I n t e n s i t y /c p s
克百威
t /min I n t e n s i t y /c p s
氟虫腈
I n t e n s i t y /c p s
硫环磷
t /min
I n t e n s i t y /c p s
嘧菌环
胺t /min
I n t e n s i t y /c p s
氰草津
t /min
I n t e n s i t y /c p s
噻虫啉
t /min
I n t e n s i t y /c p s
5
6
5.0×102
670
5.0×103
1.0×10
4
9
1011
1.0×103
2.0×103
3.0×103噻吩磺隆
t /min
I n t e n s i t y /c p s
特丁津t /min
I n t e n s i t y /c p s
萎锈灵
t /min
I n t e n s i t y /c p s
图1 11种农药标准品的MRM 谱图（10 ng/mL ）
Fig. 1 MRM chromatograms of 11 pesticide standards (10 ng/mL)
26
分析测试技术与仪器第 29 卷
表 3 11种农药的线性方程、线性范围、相关系数及检出限
Table 3 Linear equation, linear range, correlation coefficient and detection limit of 11 pesticides
化合物线性方程线性范围/（µg/L ）相关系数（r ）检出限/（µg/kg ）
萎锈灵y =2 290.53x +266.06 1.0~100.00.999 41嘧菌环胺y =2 876.76x +101.30 1.0~100.00.996 91腈菌唑y =3 278.41x +402.91 1.0~100. 00.999 51克百威y =2 926.46x +619.69 1.0~100.00.998 41氟虫腈y =1 785.38x +321.71 1.0~100.00.999 41硫环磷y =2 683.87x +353.99 1.0~100.00.998 31噻虫啉y =1 966.98x +329.43 1.0~100.00.998 91氰草津y =1 419.88x +235.12 1.0~100.00.998 61氟噻草胺y =1 962.42x +312.87 1.0~100.00.999 11特丁津y =5 098.76x -185.04 1.0~100.00.999 61噻吩磺隆
y =1 061.23x -159.69
1.0~100.0
0.998 1
3
表 4 11种农药回收率及精密度（n =6）
Table 4 Recovery rate and precision of 11 pesticides (n =6)化合物 5 µg/kg
20 µg/kg
50 µg/kg
测定质量分数/
(µg/kg)回收率/%RSD/%测定质量分数/
(µg/kg)回收率/%RSD/%测定质量分数/
(µg/kg)回收率/%RSD/%萎锈灵 5.085101.7 6.219.6898.4 5.751.10102.2 4.7嘧菌环胺 4.85597.1 5.820.56102.8 4.355.05110.1 2.7腈菌唑 4.52590.58.319.4297.17.151.35102.7 4.9克百威 4.76095.27.520.70103.5 4.454.05108.1 3.9氟虫腈 4.44588.9 5.719.6698.3 5.551.35102.7 3.2硫环磷 4.91598.38.219.1095.57.247.7095.4 5.7噻虫啉 4.79095.88.219.4297.1 4.350.45100.9 3.7氰草津 4.78595.77.520.00100.0 6.347.8595.7 4.5氟噻草胺 4.83096.67.218.4692.3 4.653.75107.5 3.5特丁津 4.83596.77.719.1495.7 6.252.35104.7 4.0噻吩磺隆
4.930
98.6
8.5
20.54
102.7
6.3
53.70
107.4
3.8
萎
锈
灵
嘧
菌
环
胺
腈
菌
唑
克
百
威
氟
虫
腈
硫
环磷
噻
虫
啉氰草津氟噻草胺特丁津噻吩磺隆
回收率/%
图2 IC-QuE3150-CP 与QuEChERS 在加标质量分数为
20 µg/kg 下的加标回收率对比
Fig. 2 Spiked recoveries of IC-QuE3150-CP and QuEChERS at adding mass fraction of 20 µg/kg
萎锈灵嘧
菌
环胺腈菌唑克百威氟虫腈硫环磷噻虫啉氰草津氟噻草胺特丁津噻吩磺隆
提取回收率/%
图3 不同溶剂在加标质量分数为20 µg/kg 下的提取
效率对比
Fig. 3 Extraction efficiencies of different solvents at
adding mass fraction of 20 µg/kg
第 1 期
王子剑，等：滤过型萃取柱-超高效液相谱-串联质谱法同时测定水果中11种农药残留
27
发布评论