摘 要：按照QuEChERS处理原则建立一种多功能针式过滤器萃取方法，结合气相色谱串联质谱测定黄瓜样品中18种农药残留。样品经乙腈提取及多功能针式过滤器压滤净化，用气相色谱-串联质谱联用仪分离检测，以外标法定量获取18种农药含量。结果表明，18种农药质量浓度在5～500 ng/mL范围内与色谱峰面积均表现出良好的线性关系，相关系数均大于0.999，方法检出限为0.06～2.88 μg/kg，定量限为0.20～9.60 μg/kg。18种农药在阴性样品中的加标回收率为71.08%～119.04%，测定结果的相对标准偏差为0.91%～4.63%（n=5）。该方法能够满足黄瓜中多种农药残留的检测。

 

关键词： QuEChERS； 气相色谱-串联质谱法； 黄瓜； 农药残留； 多功能针式过滤器

 

黄瓜是葫芦科黄瓜属一年生蔓生或攀援草本植物，也被称为刺瓜、胡瓜及勤瓜等。黄瓜广泛分布于中国各地，以及印度东北部、尼泊尔、缅甸、泰国等地，是夏季的主要蔬菜之一。黄瓜富含水分和多种维生素，具有一定的药用价值，如消炎、祛痰、镇痉等功效；同时，作为食用植物常用于制作沙拉、炒菜、炖汤或腌制食品等。但是，黄瓜易受到各种病虫害的侵袭，如霜霉病、角斑病、叶斑病、灰霉病、菌核病等[1‒2]，因此种植者常常需要使用农药来保护黄瓜的生长。农药对黄瓜的病虫害防治有重要作用，但是，使用禁用农药或高毒农药可能会导致黄瓜残留有害物质，对消费者的健康造成潜在威胁[3]，因此在保障黄瓜产量和品质的前提下，仍需关注农药的安全使用和残留分析，以确保消费者的健康和安全。

农药残留检测分析技术分为样品采集、样品处理和仪器分析测定，据统计，样品处理和仪器分析测定耗时占整个检测过时长50%以上，且潜在实验误差率更是高达30%以上[4]，可见样品处理试验过程的准确性尤显重要。目前，基于QuEChERS原则[5]的样品处理方法，该方法被广泛应用于多品类基质样品[6]处理。该方法的关键控制因子大多体现在提取和净化的过程中，并以上述过程所涉及的提取剂、分析保护剂和净化剂等为改良方向。基于QuEChERS原则常使用的分析提取溶剂涉及乙腈、丙酮或多类别溶剂的混合使用，常用净化方式则多采用以PSA、C18和GCB为代表的离心净化，为整合传统离心方式逐步演变出针式过滤器方式[7]。该类净化方式以多层微孔滤膜并在其中填充净化吸附层的方式组装，并将针式过滤器套设于注射器注射口，以针管浸提液注入至注射器中，均匀推动浸提液依次流经多层微孔滤膜及净化吸附层，最终得到经净化和过滤的液体。其中，净化吸附剂可选择范围较广，多以石墨化碳、弗罗里硅土、氧化铝、苯烯聚合物、硅胶及其化学修饰物居多；微孔滤膜材质则纤维素、聚酰胺、聚砜、尼龙、聚碳酸酯等均可选择[8]。上述净化方式能将QuEChERS传统的吸附剂称量、提取液转移、涡旋吸附、微孔滤膜过滤等净化步骤有机整合简化为一步操作[9‒10]，同步实现净化、吸附、过滤等多种功能于一体完成，减少样品净化处理步骤，促使操作的便捷度，提高工作效率，促进QuEChERS原则便捷性的进一步提升。

结合《四川省食品安全抽检实施细则》（2024版）规定，针对黄瓜的抽检项目多集中在敌敌畏、毒死蜱、腐霉利、乐果、氧乐果、乙螨唑等农药种类上。但是，在果蔬种植的过程中使用的农药种类却是纷繁复杂，并不局限于上述种类，为了进一步满足批量快筛的实际检测需求，笔者重点立足提取剂和净化方式的高效便捷度为优化方向，建立改进的多功能针式过滤器萃取方法优化开展测定18种农药残留的黄瓜样品处理，并结合气相色谱-质谱联用仪进行测定，该方法能够满足黄瓜类样品中部分种类农药残留的检测需求，为常规果蔬类样品分析奠定基础。

 

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱-串联质谱联用仪：8890-7000D型，美国安捷伦科技有限公司。电子天平：JD 200-2型，感量为0.01 g，沈阳龙腾电子有限公司。涡旋混合器：HY-2型，上海仪电科学仪器股份有限公司。高速冷冻离心机：TGL-16型，湖南湘仪仪器有限公司。乙腈、丙酮、乙酸乙酯、正己烷等提取试剂：均为色谱纯，成都市诺尔施科技有限责任公司。乙二胺-N-丙基硅烷：青岛邦凯高新技术材料有限公司。多功能针式过滤器：内含150 mg硫酸镁、25 mg乙二胺-N-丙基硅烷，天津阿尔塔科技有限公司。QuEChERS提取包：内含4 g硫酸镁、1 g氯化钠、1 g柠檬酸钠、0.5 g柠檬酸氢二钠，天津博纳艾杰尔科技有限公司。陶瓷均质子：2 cm（长）×1 cm（外径），安捷伦（中国）有限公司。18种农药标准品：质量浓度均为100 μg/mL，相关信息见表1，农业部环境保护科研监测所。

表1   18种农药标准品CAS号

Tab. 1   CAS numbers of 18 pesticide standards

 

1.2 仪器工作条件

1.2.1 色谱仪色谱柱：HP-5MS-UI型毛细管柱（30 m × 0.25 mm， 0.25 μm，美国安捷伦科技有限公司）；进样口温度：250 ℃；进样方式：不分流进样；进样体积：1 μL；升温程序：初始温度为50 ℃，保持1 min，以25 ℃/min速率升至125 ℃，再以10 ℃/min速率升至300 ℃，保持5 min；载气：高纯氦气，体积分数为99.999%，流量为1.6 mL/min，载气节省模式。1.2.2 质谱仪电离方式：EI离子源；电离能量：70 eV；离子源温度：280 ℃；传输线温度：250 ℃；扫描方式：dMRM监测模式；溶剂延迟时长：5.0 min。18种农药色谱保留时间及离子参数见表2。

表2   18种农药色谱保留时间及离子参数

Tab.2   Retention time and ion parameters of 18 pesticides

农药	保留时间/min	定性离子		定量离子
		质荷比	碰撞能量/eV	质荷比	碰撞能量/eV
敌敌畏	6.119	109.0, 79.0	5	184.9, 93.0	10
异丙威	9.099	121.0, 77.0	10	136.0, 121.0	20
灭线磷	10.137	157.9, 97.0	15	157.9, 114.0	5
芳去津	11.344	215.1, 58.0	5	215.1, 173.1	5
特丁硫磷	11.645	230.8, 202.8	10	230.8, 174.8	5
地虫硫磷	11.716	136.9, 108.9	5	245.9, 136.9	5
氯喹磷	12.154	161.0, 119.1	5	256.9, 162.0	10
乙草胺	12.779	174.2, 119.1	10	223.0, 119.1	15
乙烯菌核利	12.813	187.0, 124.0	20	197.9, 145.0	15
甲霜灵	13.079	234.0, 119.1	20	234.0, 174.1	10
马拉硫磷	13.572	172.9, 99.0	15	126.9, 99.0	5
艾氏剂	13.655	292.7, 257.7	10	262.8, 192.8	10
甲基异柳磷	14.289	199.0, 121.0	15	241.0, 121.0	25
腐霉利	14.741	96.0, 67.1	10	282.8, 96.0	10
狄氏剂	15.602	262.9, 193.0	35	262.9, 191.0	35
异菌脲	17.752	313.8, 55.9	20	313.8, 244.9	10
联苯菊酯	17.989	181.2, 165.2	25	181.2, 166.2	10
氟戊菊酯	21.536	167.0, 125.1	15	208.9, 141.1	15

 

1.3 溶剂配制

混合标准中间溶液：1 000 ng/mL，吸取18种农药标准溶液0.1 mL，用乙腈稀释、定容，于冰箱冷藏保存。系列混合标准工作溶液：准确吸取适量的混合标准中间溶液，分别稀释定容至1 mL，配制成18种农药残留的质量浓度均分别为5、10、50、100、500 ng/mL系列混合标准工作溶液。样品基质系列标准工作溶液：准确吸取适量的混合标准中间溶液，分别采用阴性黄瓜基质定容至1 mL，配制成18种农药残留的质量浓度均分别为5、10、50、100、500 ng/mL的样品基质系列混合标准工作溶液。

1.4 实验方法

1.4.1 样品制备黄瓜样品按照GB 2763—2021《食品安全国家标准　食品中农药最大残留限量》附录A的取样要求匀浆样品并冷冻保存，备用。1.4.2 样品处理称取10 g左右黄瓜样品，置于50 mL离心管中，使用瓶口分液器准确加入10.0 mL不同类型的提取试剂，而后加入QuEChERS提取包及1颗陶瓷均质子，采用超声波超声提取上述样品15 min，取出，以6 000 r/min离心3 min，然后准确吸取上清液1 mL，加入到针孔式过滤器中，以1～2滴/s的速率挤压过滤于样品瓶中，或准确吸取上清液6 mL于净化管中，离心净化，作为样品溶液。

1.5 基质效应

参照文献[11]所述方法测定，基质效应按照公式（1）进行判定：

式中：EM——基质效应；Am——基质标准溶液色谱峰面积；As——试剂标准溶液色谱峰面积。当EM大于100%，为基质增强效应；当EM等于100%，视为无基质效应；当EM小于100%，为基质减弱效应。

1.6 数据处理

采用气相色谱串联质谱联用仪配套软件进行数据采集并分析，用Excel处理数据处理并绘制图形。

 

2 结果与分析

2.1 色谱条件选择

选用气相色谱条件［12］前提下，参照GB 23200.113—2018《食品安全国家标准　植物源性食品中208种农药及其代谢物残留量的测定　气相色谱-质谱联用法》标准所规定的定量离子对和定性离子对信息，确定18种农药的总离子流色谱图如图1所示。

  1—敌敌畏；2—异丙威； 3—灭线磷； 4—莠去津； 5—特丁硫磷； 6—地虫硫磷； 7—氯唑磷； 8—乙草胺； 9—乙烯菌核利； 10—甲霜灵； 11—马拉硫磷； 12—艾氏剂； 13—甲基异柳磷； 14—腐霉利； 15—狄氏剂； 16—异菌脲； 17—联苯菊酯； 18—氰戊菊酯

图1　黄瓜基质中18种农药混合标准溶液的总离子流色谱图

Fig. 1   Total ion current diagram of 18 pesticide mixed standard solutions in Cucumber matrixt/min

2.2 样品处理条件优化

2.2.1 提取溶剂的选择在农药残留的处理过程，提取剂的选择多存在单一或混合溶剂之分。结合目标物质极性差异以及邓红莲等[13‒14]的前期研究结果，按需选择提取溶剂，分别考察单一或混合溶剂对黄瓜中农药残留的提取效果，结果如图2所示。从图2中可以看出，正己烷作为单一提取溶剂，对上述18种农药残留的萃取效率较低，这可能与正己烷为非极性溶剂，而18种农药为极性化合物有关，18种农药化合物的回收率均为70%～120%。此外，乙腈、丙酮两种溶剂对上述18种化合物的提取效果均表现良好。其中，乙腈对18种农药化合物的回收率为75%～125%，而丙酮的回收率则更优，为90%～125%，这可能与丙酮的强极性特性密切相关。

图2   不同溶剂下18种农药的回收率

Fig. 2   Recovery rates of 18 pesticides under different solvents

进一步选取乙腈-丙酮（体积比为1∶1）、乙腈-乙酸乙酯（体积比为1∶1）、丙酮-乙酸乙酯（体积比为1∶1）分别作为混合提取溶剂，考察不同混合溶剂对黄瓜中农药残留的提取效果，结果如图3所示。从图3中可以看出，乙腈-乙酸乙酯（体积比为1∶1）对18种组分回收效率波动范围较大，分布于66%～192%；乙腈-丙酮（体积比为1∶1）和丙酮-乙酸乙酯（体积比为1∶1）对18种农药化合物的回收效果相对稳定。值得注意的是，丙酮-乙酸乙酯（体积比为1∶1）对氰戊菊酯的回收率略高于130%。由此可见，选取混合溶剂并不一定有助于回收率趋向于100%。

图3   不同混合溶剂下18种农药的回收率

Fig. 3   Recovery rates of 18 pesticides under different mixed solvents

综上所述，选取丙酮、乙腈作为提取溶剂，18种农药化合物回收率具有相对突出的优势。在选择上述两种萃取剂作为提取溶剂的基础上，进一步讨论其在后续净化步骤的影响。

2.2.2 净化方式的选择及对比样品净化作为色谱分析过程中较为关键的一个环节，可能决定能否直接排除杂质干扰，同时吸附剂可能吸附部分农药，进而影响分析方法的灵敏度及准确度，因此选择合适的样品净化方式同等重要。经典的QuEChERS净化操作较繁琐，包含吸附剂称量、上清液移取、涡旋吸附净化、离心、微孔滤膜过滤等步骤，且损耗较长。多功能针式过滤器净化同样是基于QuEChERS原理，将净化材料填充于带有机滤膜的一次性注射针管内，整合简化为一步操作，将提取液经过滤器直接过滤至进样瓶中即可上机检测，实现净化吸附和微孔滤膜过滤等同步操作，具有简单、快速、高效等优点，适合批量样品的高通量分析。分别选取丙酮、乙腈作为提取溶剂，后续分别采用离心和压滤方式进行净化对比。其中，离心净化吸取6 mL上清液加到内含净化剂的15 mL塑料离心管中，涡旋混匀1 min，以6 000 r/min离心3 min，取上清液过微孔滤膜后检测；而多功能针式过滤器净化则于2 mL一次性注射器加入1 mL上清液，然后吸入1 mL空气，连接多功能针式过滤器后旋紧，推动注射器柱塞杆，使样品溶液以1～2滴/s匀速通过过滤器至进样小瓶中，直接上机检测。分别经乙腈、丙酮萃取后，对比不同净化方式对18种农药净化效率，结果分别如图4、图5所示。

图 4   乙腈萃取后不同净化方式下18种农药回收率

Fig. 4   Recovery rates of 18 pesticides under different purification methods after acetonitrile extraction

图 5   丙酮萃取后不同净化方式对18种农药净化效果

Fig. 5   Purification effects of different purification methods on 18 pesticides after acetone extraction

从图4、图5可以看出，经典离心净化，无论是乙腈还是丙酮作为提取剂，各化合物的回收率均介于80～130%之间，与2.2.1试验结果基本吻合，最终确定乙腈提取、多功能针式过滤器净化的方式。

2.3 线性方程、相关系数、基质效应

采用乙腈提取辅以压滤净化法测定样品基质系列标准工作溶液，以目标物质量浓度为横坐标，色谱峰面积为纵坐标，绘制标准工作曲线。以仪器3倍及10倍信噪比分别计算方法检出限和定量限。18种农药质量浓度线性范围、线性方程、相关系数、基质效应、检出限及定量限见表3。由表3可知，各农药质量浓度在5～500 ng/mL范围内与色谱峰面积线性关系良好，相关系数均大于0.999；考察结果表明，仅氰戊菊酯无基质效应，其余农药均表现为基质增强效应，表明优选基质匹配校准法来消除基质所带来的干扰，可达到准确测定的目的；方法检出限为0.06～2.88 μg/kg，定量限为0.20～9.60 μg/kg，均低于GB 23200.113—2018《植物源性食品中208种农药及其代谢物残留量的测定　气相色谱-质谱联用法》规定的0.01 mg/kg，满足检测要求。

表 3   18种农药的质量浓度线性范围、线性方程、相关系数、基质效应、检出限及定量限T

ab. 3   The linear range, linear equation, correlation coefficient, matrix effect, detection limit, and quantification limit of the mass concentration of 18 pesticides

 

2.4 方法的回收率和精密度

在前期筛选所得的空白黄瓜样品中加入0.05 mg/kg浓度水平的18种农药标准溶液，涡旋混匀，选用乙腈作为提取剂对样品进行提取，结合压滤净化的方式净化处理，上机进行5次平行测定，试验结果见表4。由表4可知，18种农药残留在阴性样品中的平均加标回收率为71.08～119.04%，测定结果的相对标准偏差为0.91～4.63%，均能达到GB/T 27404—2008《实验室质量控制规范　食品理化检测》标准中农药残留检测的要求。

表 4   样品加标回收与精密度试验结果

Tab. 4   Results of sample spiked recovery and precision testing

 

 

3 结论

成功建立了针对黄瓜中18种农药残留量测定的分析方法。通过乙腈提取、多功能针式过滤器压滤净化的QuEChERS处理手段，结合气相色谱-串联质谱联用仪进行检测。结果表明，18种农药组分在5～500 ng/mL的质量浓度范围内与色谱峰面积呈现的线性关系良好，方法定量限为0.20～9.60 μg/kg，满足农药残留检测的定量限要求。同时，18种农药残留在阴性样品中的加标回收率为71.08%～119.04%，测定结果的相对标准偏差为0.91%～4.63%，均符合回收要求。该方法具备快速、可靠的特性，能够满足黄瓜中多农药残留的检测，可为黄瓜的质量监测提供一种快速高效的分析手段。该方法有望在其他果蔬农产品的农药残留检测领域推广应用，进一步助力农产品质量安全监测体系的完善。随着技术的持续发展，可探索对样品处理流程进一步优化，提高净化效率，降低检测成本；并结合新型检测技术，提升检测的灵敏度与准确性，为保障食品安全贡献更多力量。

 

参考文献

1 NIE J T， YUAN Q， ZHANG W L， et al. Genetics， resistance mechanism， and breeding of powdery mildew resistance in cucumbers （cucumis sativus L.）［J］. Horticultural Plant Journal， 2023， 9（4）： 603.

2 SUN Y M，LI Y R，LI Y，et al. Nitrate mediated resistance gainst Fusarium infection in cucumber plants acts via photorespiration ［J］. Plant， Cell & Environment， 2021， 44（10）： 3 412.

3 陆磊， 周春红， 王建军， 等. 黄瓜中的农药及其代谢物残留量的检测及风险评估［J］. 现代食品， 2023， 29（13）： 164.
    LU Lei， ZHOU Chunhong， WANG Jianjun， et al. Detection and risk assessment of pesticides and metabolites residues in cucumbers ［J］. Modern Food， 2023， 29（13）： 164.

4 赵珊珊， 李敏敏， 肖欧丽， 等. 葡萄及其制品中农药残留现状及检测方法的研究进展［J］. 食品安全质量检测学报， 2020， 11（18）： 6 639.
    ZHAO Shanshan， LI Minmin， XIAO Ouli， et al. Research progress on the status and detection methods of pesticide residues in grapes and their products ［J］. Journal of Food Safety and Quality， 2020， 11（18）： 6 639.

5 陈勇， 毛永琼， 薛雨琴， 等. 农药残留QuEChERS前处理方法研究进展及应用探讨［J］. 食品安全质量检测学报， 2024， 15（9）： 111.
    CHEN Yong， MAO Yongqiong， XUE Yuqin， et al. Research progress and application of QuEChERS pretreatment method for pesticide residues ［J］. Journal of Food Safety and Quality， 2024， 15（9）： 111.

6 蒋林惠， 周易枚， 陈煜， 等. QuEChERS结合LC-MS/MS法在粮谷有机污染物检测中的研究进展［J］. 粮食与食品工业， 2021， 28（3）： 64.
    JIANG Linhui， ZHOU Yimei， CHEN Yu， et al. Research progress in the detection of grains’ organic pollutants by QuEChERS & LC-MS/MS［J］. Cereal & Food Industry， 2021， 28（3）： 64.

7 纳谱分析技术（苏州）有限公司. 一种用于样品前处理的多功能针式过滤器：CN202111157173.0［P］. 2021-12-21.
    Naspec Analytical Technology （Suzhou） Co.， Ltd. Multi-functional syringe filter for sample preparation： CN202111157173.0［P］. 2021-12-21.

8 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所. 一种多功能针式过滤器：CN201310047376.3［P］. 2013-05-08.
    Institute of Agricultural Quality Standards and Testing Technology， Chinese Academy of Agricultural Sciences. A Multifunctional Syringe Filter：CN201310047376.3［P］. 2013-05-08.

9 覃国新， 王海军， 何洁， 等. 多功能针式过滤器净化超高效液相色谱法测定大米和花生中玉米赤霉烯酮［J］. 化学分析计量， 2024， 33（1）： 17.
    QIN Guoxin， WANG Haijun， HE Jie， et al. Determination of zearalenone in rice and peanuts by ultra high performance liquid chromatography with multifunctional needle filter purification［J］. Chemical Analysis and Meterage， 2024， 33（1）： 17.

10 覃国新，李慧玲，周其峰，等.多功能针式过滤器净化-UPLC-MS/MS法同步测定香蕉全果、果肉及叶中9种植物生长调节剂残留［J］. 现代食品科技，2022，38（11）： 324.
    QIN Guoxin， LI Huiling， ZHOU Qifeng， et al. Determination of plant growth regulator residues in whole bananas， pulp， and leaves by multifunctional needle filter purification and UPLC-MS/MS method ［J］. Modern Food Science and Technology， 2022， 38（11）： 324.

11 李婷婷， 王蓉， 任兴权， 等.气相色谱法同时测定小麦胚片中26种有机磷农药残留［J］. 食品工业科技， 2023， 44（1）： 307.
    LI Tingting， WANG Rong， REN Xingquan， et al. Determination of 26 kinds of organophosphorus pesticide residues in wheat germ by gas chromatography method simultaneously［J］. Science and Technology of Food Industry， 2023， 44（1）： 307.

12 杨秀虾.气相色谱法测定果蔬中有机磷农药残留［J］.现代食品，2020（4）： 209.
    YANG Xiuxia. Determination of organophosphorus pesticide left in vegetables and fruits by gas chromatography［J］. Modern Food， 2020（4）： 209.

13 邓红莲， 陈怡， 许姝丽， 等. 不同萃取溶剂提取蔬果中有机氯农药的效果比较［J］. 中国卫生检验杂志， 2022， 32（9）： 1 038.
    DENG Honglian， CHEN Yi， XU Shuli， et al. Efficiency comparison of different extraction solvents on extraction of organochlorine pesticides in vegetables and fruits ［J］. Chinese Journal of Health Laboratory Technology， 2022， 32（9）： 1 038.

14 薛新花， 李婷婷， 刘盼， 等. QuEChERS-气相色谱串联质谱法同时测定番茄中46种农药残留［J］. 食品工业科技， 2023， 44（4）： 337.
    XUE Xinhua，LI Tingting，LIU Pan， et al. Simultaneous determination of 46 pesticide residues in tomatoes by QuEChERS method combined with gas chromatography-mass spectrometry［J］. Science and Technology of Food Industry， 2023， 44（4）： 337.

 

来源：化学分析计量

关键词： QuEChERS 气相色谱-串联质谱法 黄瓜 农药残留