張可君,楊 皓,張 媛

(1.天津生物工程職業(yè)技術學院,天津 300462;2.遼寧省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所,遼寧 沈陽 110000)

糧食安全是我國經(jīng)濟安全的重要組成部分,一直都是人們?nèi)粘Ｉ顦O為關注的問題。特別是在2020年初我國新冠爆發(fā)以來,糧食安全的重要性再次提高。在日常的糧食耕作中,常常會使用各種農(nóng)藥來減少糧食病蟲害問題,但糧食中的農(nóng)藥殘留會影響人們的身體健康。對此,針對糧食中的農(nóng)藥殘留問題,我國食品安全國家標準GB 2763規(guī)定了34種農(nóng)藥在大米中的農(nóng)藥殘留標準[1-2]。本研究根據(jù)大米樣品基質情況,重點選取了8種農(nóng)藥進行檢測。

在對大米中農(nóng)藥殘留檢測的研究中,張瑛等[3]采用主成分分析和透射式太赫茲時域光譜(THz-TDS)技術,建立了一種快速檢測方法。結果表明,在大米樣品的沙蠶毒素類農(nóng)藥殘留檢測中,該檢測技術的農(nóng)藥殘留檢測效果良好,具備應用價值。而莫淑梅等[4]則為檢測大米樣品中36種有機磷農(nóng)藥殘留,建立了一種氣相色譜法。試驗結果表明,該氣相色譜法的農(nóng)藥殘留加標回收率在64.7%～120.0%范圍內(nèi),相對標準偏差不超過15%,準確度和靈敏度良好,具備實際應用價值。除了以上的THz-TDS和氣相色譜法以外,許多學者還研究了液相色譜結合質譜法、氣相色譜結合質譜法等方法,對大米中農(nóng)藥殘留進行檢測,均獲得良好的結果反饋,驗證了這些檢測方法的靈敏度、準確性等[5-7]?；诖?本試驗針對大米中8種農(nóng)藥殘留,研究了一種基于超高效液相色譜-串聯(lián)質譜法(UPLC-MS/MS)的檢測技術,為大米中多菌靈等8種農(nóng)藥殘留的檢測提供技術支持。

1 試驗部分

1.1 材料與設備

主要材料:異丙威,標準品,愛巢生物;多菌靈,標準品,雷恩環(huán)保;芐嘧磺隆,標準品,嘉慧興誠;禾草敵,標準品,三舒生物;馬拉硫磷,標準品,迪大科技;稻豐散,標準品,迪大科技;甲基嘧啶磷,標準品,天孚化工;甲基毒死蜱,標準品,源葉生物;QuEChERS萃取鹽包,鴻譜生物;PSA/C18凈化管,德國Supelco;乙腈,色譜純,拓青化工。

主要設備:iChrom 5100型液相色譜儀,依利特分析儀器;LanJ-J07型超聲波清洗機,藍鯨智能超聲波洗凈設備;BaXW-2渦旋混合器,巴躍儀器;SCIEX型三重四級桿質譜儀,安捷倫科技。

1.2 試驗內(nèi)容

采用超高效液相色譜-串聯(lián)質譜法,對隨機選取的市售80份大米樣品進行8種農(nóng)藥殘留檢測。其中,8種需檢測農(nóng)藥分別是多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆、禾草敵、馬拉硫磷、稻豐散、甲基嘧啶磷以及甲基毒死蜱。

1.3 配制標準溶液

單個基質匹配標準溶液[8-9]:使用移液槍分別取1.00 mL的多菌靈等8種農(nóng)藥的標準溶液(100 mg/L),然后分別放入不同的容量瓶(10 mL)中。再分別添加一定量的乙腈,定容稀釋,通過渦旋混合器混合均勻,獲得10 mg/L的單個基質匹配標準溶液,備用。

混合基質匹配標準溶液[10]:用移液槍分別取1.00 mL的多菌靈等8種農(nóng)藥的標準溶液(100 mg/L),一起加入到一個容量瓶(10 mL)中。再添加一定量的乙腈,定容稀釋,之后渦旋混合,獲得10 mg/L的8種農(nóng)藥混合標準溶液,再直接稀釋,配置成后續(xù)試驗需要的不同濃度混合基質匹配標準溶液。

1.4 樣品處理

(1)通過食品料理機,將隨機選取的80份大米樣品制成粉樣。然后過40目篩后,用塑料袋裝好,密封,放入冰箱保存。

(2)稱取5.0 g大米粉樣,放入離心管中。先向離心管中添加5 mL蒸餾水,采用渦旋混合器進行混合。之后繼續(xù)添加10 mL的乙腈溶液,渦旋混合,并進行超聲處理10 min。然后與QuEChERS萃取鹽包混合,在5 000 r/min的轉速下,進行離心處理5 min,獲得待凈化樣液。

(3)凈化處理。用移液槍吸取2.00 mL待凈化樣液,放入QuEChER凈化管中,其中,QuEChER凈化管中含有25 mg N-丙基乙二胺(PSA)、25 mg 3-羥基十八烷酸甲酯(C18)以及150 mg硫酸鎂。然后通過渦旋混合器將凈化管內(nèi)物質進行混合2 min。然后,將混合后的待凈化樣液轉移到離心機中,設置離心機的轉速為8 000 r/min,進行一定時間的離心處理。最后,將上層清液分離出來,然后用0.22 μm微孔濾膜過濾,對濾液進行分析。

1.5 試驗條件

1.5.1液相色譜參數(shù)

在液相色譜試驗中,采用的色譜柱為USHA C18-AQ液相色譜柱,規(guī)格為50 mm×2.1 mm×1.7 μm;柱溫設置為35℃,進樣體積設置為2 μL;采用的流動相由乙腈和0.1%體積分數(shù)的甲酸水溶液共同組成,流速為0.4 mL/min。除此之外,液相色譜試驗中的梯度洗脫設置為:1 min,80%A;1 min,50%A;4 min,90%A;5 min,90%A[11]。

1.5.2質譜參數(shù)

以多重反應檢測模式對多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆等8種農(nóng)藥進行檢測,質譜參數(shù)見表1。

表1 農(nóng)藥質譜參數(shù)情況

采用ESI源和DMRM正離子掃描模式;毛細管電壓設置為2.0 kV;離子源溫度控制為150℃,而脫溶劑溫度控制為500℃[12]。除此之外,脫溶劑氣流量設置為800 L/h、錐孔氣流量設置為20 L/h。

2 結果與分析

2.1 質譜條件分析

在液相質譜系統(tǒng)中分別注入配置好的100 μg/L的多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆等8種農(nóng)藥的單個標準溶液。通過液相質譜系統(tǒng)的自動優(yōu)化功能,結合正離子掃描模式,分別確定在最佳質譜參數(shù)設置下的多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆等8種農(nóng)藥的母離子、子離子。并且,以響應值強度分別確定定量、定性離子。在對多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆等8種農(nóng)藥的液相色譜-質譜圖中,各農(nóng)藥的峰型均較好。

2.2 提取溶劑分析

與水果蔬菜相比,大米的含水量較少,一般在處理過程中需要對干燥大米樣品進行加水潤濕處理。在本試驗中,分別對干燥大米樣品加水潤濕處理和不加水處理的多菌靈等8種農(nóng)藥提取測試。對比結果表明,在對干燥大米樣品加水潤濕處理后,用乙腈溶液提取的多菌靈等8種農(nóng)藥回收率比不加水處理高。同時,加水潤濕處理方式的農(nóng)藥基質響應效果較小。這是因為,在對干燥大米樣品進行加水潤濕處理后,可以去除大米樣品中原本含有的一些易溶水雜質。同時,加水潤濕方式可以使大米樣品與提取溶劑接觸更加充分,從而增加農(nóng)藥回收率。因此,在本試驗中,未獲得較好的農(nóng)藥回收率,選擇以5 mL水對5 g大米樣品進行潤濕處理,并以10 mL乙腈進行農(nóng)藥提取。

2.3 樣品前處理分析

本試驗通過對大米樣品進行直接提取,然后離心處理的方式,對大米樣品進行前處理,這可以增加大米樣品農(nóng)藥提取效率[13-14]。在對大米樣品進行前處理后,離心過濾后的檢測溶液透明無雜質。其中,農(nóng)藥提取離子的色譜圖見圖1。

圖1 農(nóng)藥提取離子色譜圖

測試結果表明,超高效液相色譜柱的柱壓沒有出現(xiàn)大幅度升高的現(xiàn)象,并且,該方法靈敏度未出現(xiàn)明顯變化。由此可見,通過該前處理方式對大米樣品進行處理,并不會對液相質譜系統(tǒng)造成污染,可以保證檢測質量,且可用于對大量大米樣品的農(nóng)藥殘留檢測。

2.4 方法驗證分析

2.4.1線性范圍和基質效應

在對80份大米樣品的農(nóng)藥殘留檢測過程中,檢測溶液中不僅含有需要檢測的殘留農(nóng)藥化合物,還有一些其他的提取物,這會對農(nóng)藥殘留檢測結果的準確性產(chǎn)生影響,即基質效應問題。而基質效應比值是表示基質效應的增強或抑制情況(SSE)的表征。對于本試驗需要檢測的多菌靈等8種大米農(nóng)藥殘留,基質效應比值為0.85～1.15則表示基質效應較小。當基質效應比值超過1.15時,基質效果明顯,且對農(nóng)藥質譜響應起到增強效應。當基質效應比值小于0.85時,則表明基質效果明顯,且對農(nóng)藥質譜響應起到抑制效應。表2為在大米樣品中,多菌靈等8種農(nóng)藥的基質效應情況。根據(jù)表2可知,多菌靈等8種農(nóng)藥具備良好的線性關系,且相關系數(shù)R2在0.999 4及以上。

表2 8種農(nóng)藥基質效應情況

2.4.2定量限與檢出限

以未檢測出農(nóng)藥殘留的大米樣品為基質空白試樣,并進行低水平添加試驗,確定定量限(LOQ)和檢出限(LOD)。其中,LOQ為信噪比(S/N)的10倍,LOD為S/N的3倍[15]。本試驗中,多菌靈等8種農(nóng)藥殘留的定量限與檢出限如表3所示。

表3 8種農(nóng)藥的檢測結果

由表3可知,在添加水平為1～100 μg/kg的條件下,多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆、禾草敵、馬拉硫磷、稻豐散、甲基毒死蜱這7種農(nóng)藥殘留的加標回收率在89.5%～111.8%范圍內(nèi),且定量限為1 μg/kg,相對標準偏差在1.2%～6.9%。而在添加水平為2～100 μg/kg的條件下,只有甲基嘧啶磷這一種農(nóng)藥,其定量限為2 μg/kg,加標回收率在103.8%～115.8%范圍內(nèi),相對標準偏差在3.9%～5.2%范圍內(nèi)。綜合來看,在一定的定量限范圍下,多菌靈等8中農(nóng)藥的相對標準偏差范圍是1.2%～6.9%,加標回收率范圍是89.5%～115.8%。并且,這8種農(nóng)藥的檢出限均不超過0.4 μg/kg。以上這些試驗結果表明,本試驗中采用的液相色譜聯(lián)合質譜的方法,可以用于大米樣品中多菌靈等8種農(nóng)藥殘留檢測。該檢測方法的加標回收率較高,具備較高的精密度,符合食品安全國家標準GB 2763—2021中對相應農(nóng)藥殘留限量的標準。綜上,該超高效液相色譜串聯(lián)質譜的方法滿足監(jiān)測要求,具備實際應用價值。

2.5 大米樣品實際檢測

采用本試驗中研究的超高效液相色譜串聯(lián)質譜的方法,對隨機選取市售的80份大米樣品進行農(nóng)藥殘留檢測。測試結果表明,在隨機選取市售的80份大米樣品中,有35份大米樣品檢測出農(nóng)藥殘留。計算可得,在隨機選取的市售80份大米樣品中,存在大米農(nóng)藥殘留的樣品占比為43.75%。在檢測出農(nóng)藥殘留的35份大米樣品中,檢測出多菌靈農(nóng)藥殘留的大米樣品高達19份,殘留量達到2.3 μg/kg。這表明,大米樣品中多菌靈農(nóng)藥殘留的檢出率為23.75%。但多菌靈的殘留量遠遠低于食品安全國家標準GB 2763—2021中對大米中多菌靈農(nóng)藥殘留限量的要求。綜合來看,在隨機選取的市售80份大米樣品中,多菌靈等8種農(nóng)藥的殘留均低于GB 2763—2021中的限量標準。由此可見,本試驗中所選取的市售80份大米樣品無農(nóng)藥殘留安全隱患,人們可以安心食用。

3 結論

本試驗研究了一種基于超高效液相色譜結合質譜的大米農(nóng)藥殘留檢測技術,并對隨機選取的80份大米樣品中的多菌靈等8種農(nóng)藥殘留進行檢測?，F(xiàn)將具體結論總結如下:

(1)該檢測技術的樣品前處理工藝為:大米樣品先加水潤濕,加萃取鹽包和乙腈提取,稀釋、離心,然后過濾。

(2)多菌靈等8種農(nóng)藥的線性關系良好,相關系數(shù)R2均達到0.999 4及以上。

(3)在加標回收試驗中,該檢測技術在針對大米中8種農(nóng)藥殘留檢測加標回收率為89.5%～115.8%,相對標準偏差為1.2%～6.9%,準確度和精密度良好。其中,多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆、禾草敵、馬拉硫磷、稻豐散、甲基毒死蜱這7種農(nóng)藥的定量限為1 μg/kg,甲基嘧啶磷這1種農(nóng)藥定量限為2 μg/kg。同時,這8種農(nóng)藥的檢出限均不超過0.4 μg/kg。

(4)本檢測技術簡單、便捷、準確、成本低,針對大米樣品中多菌靈等8種農(nóng)藥的加標回收率、相對標準偏差、檢出限、定量限均符合GB 2763—2021中的相關農(nóng)藥殘留量限量的檢測方法標準,可以用于日常大米農(nóng)藥殘留檢測。