QuEChERS-气相色谱-三重四极杆串联质谱法测定玉米中7种有机磷农药

摘要  采用烘干玉米粉碎制样，优化了QuEChERS提取玉米中有机磷农药的方法，实现了经济快速提取玉米中有机磷农药残留，并建立了气相色谱-三重四极杆串联质谱对样品中有机磷农药进行定性定量检测。结果表明：7种有机磷农药的检出限（LOD）为0.03～0.49 μg/kg，定量限（LOQ）为0.08～1.62 μg/kg；方法精密度即相对标准偏差（RSD）为2.2%～16.7%，回收率为63.8%～122.3%。该方法具有简洁快速、回收率高、灵敏度高、抗基质干扰能力强的特点，适用于大批量玉米类作物中有机磷农药的痕量分析检测。

关键词  玉米；有机磷农药；QuEChERS；气相色谱-三重四极杆串联质谱

中图分类号  TS210.7  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）09-0161-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.09.036

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Detection of Seven Organophosphorus Pesticides in Corn by QuEchERS-GC-MS/MS

MA Jian-sheng，ZHANG Ze-yu，WANG Xin

（China Geological Survey Shenyang Geological Survey Center，Shenyang， Liaoning 110032）

Abstract  Dried corn was crushed to prepare samples， and the method of QuEChERS for extracting organophosphorus pesticides from corn was optimized，the economic and rapid extraction of organophosphorus pesticide residues in corn was realized， and gas chromatography triple quadrupole tandem mass spectrometry was established to qualitatively and quantitatively detect organophosphorus pesticides in samples. The results showed that the limit of detection（LOD） of seven organophosphorus pesticides was 0.03-0.49 μg/kg， limit of quantification（LOQ） was 0.08-1.62 μg/kg;the relative standard deviation （RSD） was 2.2%-16.7%，and the recovery rate was 63.8%-122.3%.This method had the characteristics of simplicity， fast response， high recovery rate， high sensitivity and strong resistance to matrix interference， and its suitable for the analysis and detection of organic phosphorus pesticides in corn crops.

Key words  Corn;Organophosphorus pesticide;QuEChERS;Gas chromatography triple quadrupole tandem mass spectrometry

作者简介  马健生（1983—），男，辽宁沈阳人，高级工程师，硕士，从事环境有机污染物分析研究。

收稿日期  2023-07-06

有机磷农药（organophosphorus pesticides，OPPs）是一类具有烷基或芳族取代基的有机磷酸酯分子，多用作杀虫剂，部分用于杀菌剂、除草剂，因其经济高效、广谱抗性且易降解等特点而广泛用于农业生产中，然而过量的使用也给环境和农产品本身带来了农药残留的风险［1］。有机磷农药一般都是脂溶性的，很容易被植物吸收，一旦过量使用在农作物本身残留，将会通过食物链富集在畜禽和人体内，最终给人们的身体健康带来危害［2-4］。研究发现这类农药可通过磷酸化作用抑制乙酰胆碱酯酶，使机体发生功能性紊乱，导致机体出现一系列神经中毒症状，如出汗、震颤、精神错乱、语言失常等，严重者可导致呼吸麻痹而死亡［5-7］。

玉米作为我国的主要粮食作物，2021年产量已达到28 884万t，约占我国年粮食总产量的40%［8］。近些年我国对于食品中有机磷残留的控制力度也逐渐在扩大，制订更新了相关的标准GB 2763—2021《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》，其中对于动物源性和植物源性中玉米及鲜食玉米有机磷类农药残留量都有最大残留量（maximum residue limit，MRL）控制要求，其中规定玉米中MRL分别为敌敌畏0.20 mg/kg、毒死蜱0.05 mg/kg、甲拌磷0.05 mg/kg、乐果0.50 mg/kg、甲基对硫磷0.02 mg/kg［9］。由于玉米基质复杂，含有大量的油脂、糖类、蛋白质、有机酸等有机物，因此分离提取玉米中的有机磷是检测其含量的重要环节。目前针对有机磷类农药残留提取的前处理方法有传统溶剂萃取、加速溶剂萃取、微波萃取、固相萃取、QuEChERS提取法等［10-13］。其中加速溶剂萃取法和微波萃取法用于提取土壤中有机磷的应用较为广泛。QuEChERS提取法是近年来发展较快的一种高效提取方法，已被广泛应用于蔬菜水果、中草药等植物源性样品的前处理提取中，其中的乙二胺-N-丙基甲硅烷（PSA）可有效除去有机酸、脂肪酸和糖类化合物，C18可去除脂类等非极性化合物。有机磷的检测方法主要有酶联免疫吸附法（ELISA）、气相色谱法（GC）、气相色谱质谱法（GC-MS）、气相色谱串联质谱法（GC-MS/MS）、液相色谱串联质谱法（LC-MS/MS）等［14-18］。酶联免疫法常用于快速筛查检测，检测精度不高；由于玉米基质复杂，一般的气相色谱（FPD检测器）及气相色谱单四极杆质谱受基质效应影响依然较大，容易造成结果假阳性等问题。液相色谱串联质谱法灵敏度高，抗基质干扰能力强，但是仪器使用维护成本相对较高。该试验采用QuEChERS提取法前处理样品，选用气相色谱串联质谱法可有效提高检测灵敏度，依靠高灵敏度的AEI源最大限度降低基质干扰带来的问题，建立一种高效快速、精准地适用于玉米中有机磷类农药残留的检测方法。

1  材料与方法

1.1  仪器与材料

气相色谱-三重四极杆串联质谱仪（Agilent-8890-7010B，AEI源），氮吹浓缩仪（Labtech Multivap-10），多管涡旋振荡器（CM-100），离心机（Anke TDL-40b），超纯水仪（Milli-Q），电子天平（sartorius）。

7种有机磷混合标准品（伟业计量，BWN5841-2016）：甲基对硫磷、敌敌畏、乐果、马拉硫磷、对硫磷、甲拌磷、毒死蜱，各标准物质浓度均为100 mg/L。正己烷（农药残留级）；乙酸（色谱纯）；乙腈（色谱纯）；丙酮（农药残留级）；甲醇（色谱纯）；柠檬酸钠、乙酸钠、硫酸镁、氯化钠均为分析纯试剂；N-丙基乙二胺；PSA（固相萃取剂）；C18（固相萃取剂）。

1.2  试验方法

1.2.1  色谱条件。

色谱柱为TG-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度250 ℃；进样量1 μL，不分流进样；升温程序：初始温度60 ℃保持4 min，10 ℃/min升至270 ℃；载气为高纯氦气（纯度99.999%）；碰撞气为高纯氮气（纯度99.999%）；恒流模式，流速1.0 mL/min。

1.2.2  质谱条件。

离子源为高效电子轰击离子源（AEI）；质谱传输线温度280 ℃；离子源温度250 ℃；电子能量70 eV；扫描模式为动态多反应监测（dMRM）。

1.2.3  样品前处理。

1.2.3.1  样品制备。

将新鲜玉米风干后，剥粒，105 ℃烘箱烘干后粉碎机粉碎，过10目筛，为保证样品均一性，采用四分法取样混匀后装袋备用。

1.2.3.2  样品提取。

准确称取玉米粉末样品1.00 g于50 mL离心管中，再加入20.0 mL酸性乙腈溶液（含0.1%乙酸），涡旋1 min，摇匀，4 000 r/min离心10 min，加入1.2 g柠檬酸钠和1.2 g乙酸钠，涡旋1 min，4 000 r/min离心10 min，取上清液，分别加入0.2 g PSA、0.2 g C18和0.4 g无水硫酸镁（400 ℃烘干2 h），涡旋1 min，4 000 r/min离心10 min，取全部上清液，氮吹浓缩近干后用正己烷复溶，定容至1 mL。

1.2.4  标准工作曲线溶液配制。

1.2.4.1  正己烷混合标准溶液。

取7种有机磷混合标准溶液1 mL置于100 mL容量瓶中，加正己烷配制成浓度为1.0 mg/L混合标准储备液。从储备液中分别移取一定体积混标溶液配制成标准工作曲线溶液，体积为1 mL，浓度分别为10、20、50、100、200 μg/L。

1.2.4.2

基质混合标准工作曲线溶液配制。称取不含农药的空白玉米样品1.00 g，按“1.2.3.2”方法提取上清液，作为稀释溶剂配制标准工作曲线的基质溶液，从“1.2.4.1”标准储备液（1.0 mg/L）中分别移取一定体积标准储备溶液，配制成浓度为0、20、50、100、200 μg/L的基质标准工作曲线溶液。

2  结果与分析

2.1  提取试剂对比

选择丙酮和乙腈2种提取溶剂，分别添加100 μg的混标，按“1.2.3”操作后7种有机磷农药提取回收率见图1。从图1可以看出，选用丙酮和乙腈作为提取溶剂有机磷农药回收率存在明显差异，7种有机磷农药用乙腈提取的回收率为80.8%～109.6%，用丙酮提取的回收率为22.0%～41.4%，结果表明乙腈明显好于丙酮，能够在低水分含量的情况下更好地溶解样品中有机磷类农药残留，因此选择乙腈作为提取溶剂。

2.2  提取及净化试剂加入量对比

研究加入不同体积（10、20、30 mL）的乙腈（含0.1%乙酸）对7种有机磷农药回收率的影响，结果见图2。从图2可以看出，加入10 mL乙腈后整体回收率偏低，分析主要是由于提取试剂体积较小，玉米粉末无法充分分散到溶剂中导致提取不完全，20、30 mL乙腈溶剂对于总体有机磷农药回收率的影响偏差不大，因此选择添加20 mL乙腈溶剂作为提取溶剂体积。

2.3  质谱条件优化

采用FullScan模式得到7种有机磷农药的总离子流图，见图3；确定各物质的保留时间，识别前级离子和产物离子，然后自动优化碰撞能量，最后用dMRM多反应监测选择特征离子进行定量定性分析，7种有机磷农药保留时间、定性定量离子对、碰撞能量见表1。

2.4  基质效应影响

基质效应（matrix effects，ME）指样品中除目标物外的成分对于目标物信号响应的正向或负向干扰，实际应用中采用基质标准工作曲线的k值（斜率）与纯溶剂正己烷标准工作曲线K值（斜率）的比值进行评估，即ME=k/K，当ME≥1时基质为增强效应，ME<1基质为减弱效应，一般认为0.8≤ME≤1.2时为弱基质效应，ME>1.2或ME<0.8时为强基质效应。该研究利用乙腈（含0.1%乙酸）的提取清液作为配制标准曲线的基质溶液，比较各目标物与正己烷体系的标准工作曲线的ME值，7种有机磷农药的基质效应见表2。从表2可以看出，7种有机磷农药的ME为2.18～5.99，均为强基质效应，因此该研究最终定量采用基质标准工作曲线。

2.5  方法检出限、定量限、精密度、回收率

以低浓度水平（10 μg/L）添加到空白玉米样品中，按照“1.2.3”操作过程处理样品并上机检测，以3倍的信噪比（S/N）作为方法检出限（LOD），10倍信噪比（S/N）作为方法定量限（LOQ），7种有机磷农药的LOD为0.03～0.49 μg/kg，LOQ为0.08～1.62 μg/kg。以低、中、高3个浓度水平（10、50、100 μg/L）进行样品加标回收试验，每组样品平行测定7次，7种有机磷农药的检出限、精密度、回收率见表3，从表3可以看出，3个添加浓度水平的精密度为2.2%～16.7%，回收率为63.8%～122.3%。