2013
甘蔗是重要的经济作物，是我国制糖产业的主 要原料。我国有 18 个省（区）种植甘蔗，产区分布 于热带、南亚热带、中亚热带广大地区。由于甘蔗 主要生长在温热潮湿的环境，且生长周期较长，容 易受到病虫、杂草的为害。长期以来为了控制病虫 草害，化学杀虫剂、除草剂等化学农药成为主要的 防治手段被大量使用，其中氨基甲酸酯类农药是普 遍施用的农药之一[1,2,3]。氨基甲酸酯类农药是一种高 效、广谱型杀虫剂，其杀虫作用机制为抑制昆虫神经传导的重要物质乙酰胆碱酯酶的活性。以克百威 （呋喃丹）为例，它可以有效地防治土壤害虫，在 甘蔗种植中曾被广泛应用。由于氨基甲酸酯类农药 被大量不科学地使用， 导致人畜中毒现象时有发生， 因此，许多国家和地区对这种农药在食品中的残留 量都制定了严格的限量标准，氨基甲酸酯类农药残 留的分析检测倍受关注[4,5,6]。
农药残留检测的主要难点是基底复杂和含量较 低，因此，它要求分析方法具有灵敏度高、回收率 高、重现性好等优点。样品前处理技术是农药残留 分析的重要组成部分，是保证分析结果准确可靠的 关键因素之一[7,8]。 QuEChERS （Quick、 Easy、 Cheap、 Effective、Rugged and Safe）方法是由美国化学家 Steven J. Lehotay 和德国 Michelangelo Anastassiadas 提出的一种快速、简单、低成本、有效、稳定和安 全的样品处理方法[9,10]。将 QuEChERS 法和液相色 谱质谱联用技术结合在农药残留检测中具有显著的 优势[11,12]，本文将利用此方法，对甘蔗中 12 种常用 氨基甲酸酯类农药残留进行分析检测。
高效液相色谱串联质谱仪（液相：日本岛津公 司 LC-20AD，质谱：美国 ABI 公司，4000Q trap） ； Milli-Q 超纯水器（美国 Millipore 公司） ；高速匀浆 机（北京中科科尔仪器有限公司） ；Vortex-Genie 2 涡旋混匀器（奥然科技有限公司） ；电子天平（0.1 mg，日本 AND 公司） 。
12 种农药标准溶液（3-羟基克百威、克百威、 残杀威、异丙威、仲丁威、速灭威、涕灭威亚砜、 涕灭威、灭多威、甲萘威、茚虫威和抗蚜威，1000 mg/kg）均购于农业部环境保护科研监测所（天津） ； 乙腈（色谱纯，Sigma-Aldrich 公司） ；乙酸、无水 硫酸镁、氯化钠均为色谱纯，广州化学试剂厂生产； N-丙基乙二胺（PSA）填料（40 μm） 、C18 填料（40 μm） 、石墨化碳（PestiCarb）填料（200Mesh）和有 机相滤膜购于天津博纳艾杰尔科技公司。
实验所用的甘蔗样品为广州甘蔗糖业研究所种 植的粤蔗 22 号，粤蔗 236 号，粤蔗 55 号，粤蔗 60 号，粤蔗 618 号以及市场中购买的 4 个批次的食用 果蔗。
准确移取 10 μL 各种农药单标标准溶液（1000 mg/kg）于 10 mL 容量瓶中，定容得 1.0 mg/kg 的混 合标准溶液。并逐级稀释得到 200、100、50、20、 10、4 μg/kg 的系列混合标准工作液，贮存于 4℃冰 箱中备用。
准确称取已粉碎的甘蔗样品5 g （精确至0.01 g） 于 50 mL 具塞离心管中，加入 10 mL 含 0.1%乙酸 （V/V）的乙腈均质 1 min，超声 15 min，以 5000 r/ min 离心 5 min 后过滤；滤液加入 2 g NaCl，漩涡振 荡后静置分层； 准确移取2.0 mL上清液于离心管中， 加入 0.2 g MgSO4，20 mg PSA 填料、20 mg C18 填 料和 20 mg 石墨化碳填料，漩涡振荡 1 min，取清液 过有机相滤膜，待 LC-MS/MS 分析。
色谱柱：Restek Ultra AQ C18（100×2.1 mm×3 μm） ；流动相 A：0.1%甲酸水溶液，流动相 B：乙 腈； 梯度洗脱： 0～3 min， 5% B， 3～5 min 5%～10% B， 5～10 min 10%～60% B， 10～14 min 60% B， 14～ 16min， 60%～99% B，16～18 min，99% B，18～ 20 min，99%～5% B，20～22 min 5% B；流速：0.4 mL/min；柱温：40℃；进样量：5 μL。
电离模式：ESI+；仪器参数：气帘气压力 344.5 kPa，碰撞气压力中档，离子喷雾电压 5500 V，离 子源温度 550 ℃，雾化气压力 344.5 kPa，辅助加热 气压力 344.5 kPa，接口加热器为开；采集模式：多 反应监测 MRM，具体参数如表 1 所示。
|
表 1 12 种氨基甲酸酯农药保留时间与多反应监测条件 |
氨基甲酸酯类化合物结构中带有氨基，呈弱碱 性，在流动相中加入一定比例的酸性溶液，氨基甲 酸酯类化合物在流动相中呈离子形式存在，离子化 效率提升，有助于提高检测的灵敏度。12 种氨基甲 酸酯农药标准品的 MRM 谱图如图 1 所示，除了 1 和 2 的峰形略有拖尾变宽，其它化合物的峰形都较 好；化合物 3 和 4 的保留时间一致，但是由于两个 化合物的监测离子对有明显的差别，对质谱检测不 会造成影响。
|
图 1 氨基甲酸酯农药混合标准溶液（100 μg/ kg）的 MRM 谱图 1 涕灭威亚砜；2 灭多威；3 3-羟基克百威；4 抗蚜威；5 涕灭威；6 速灭威；7 残杀威；8 克百威；9 甲萘威；10 异丙威；11 仲丁威；12 茚虫威。 |
质谱条件优化方法是：在注射泵直接进样的条 件下，在正离子模式下进行母离子全扫描，确定各 种氨基甲酸酯农药的分子离子峰，然后以该分子离子峰为母离子，对其子离子进行全扫描，获得二级 质谱响应较强的子离子，最后以多反应监测模式进 行采集，并获得去簇电压和碰撞能量等相关参数， 具体参数如表 1 所示，使所测的质谱峰强度最优。
由于甘蔗样品的纤维较粗，粉碎后的颗粒依然 较大，必须利用均质机进行匀浆处理，使得有机溶 剂可以有效地将农药残留从甘蔗组织中提取出来。 另外，在均质后，再进行超声处理也可以进一步提 高提取效果。提取溶剂的选择，主要考虑溶剂对农 药的溶解性，乙腈是 QuEChERS 法的首选溶剂，它 对氨基甲酸酯类农药的溶解效果较好，可以有效地 将各种氨基甲酸酯农药残留从甘蔗组织中萃取出 来。加入 0.1%乙酸于乙腈中，可以进一步保护部分 易分解氨基甲酸酯类农药（如涕灭威亚砜）的稳定 性。
QuEChERS 法的净化剂主要有 PSA、C18、石 墨化碳填料。 PSA 主要用于除去基质中的糖类物质、 有机酸和部分色素等；C18 主要用于除去基质中的 非极性物质和色素等；石墨化碳填料的吸附能力较 强，对有机物质都有一定的吸附作用；加入硫酸镁主要是除去溶液中的水分[9,10,11,12]。由于净化剂的用量 对检测回收率的影响较大， 我们考察了 2 mL 的待测 液加入 0、20、40、60、80 mg 等量的 3 种填料时对 样品回收率的影响，实验结果表明在标准加入量为 100 μg/kg 时，20 mg 等量加入填料，样品回收率较 高，都在 85%～105%的区间内，符合检验要求。
用 4.0～200.0 μg/kg 标准工作溶液进样分析， 根据标准物质浓度（x）和峰面积（y）计算的线性 方程见表 2。结果表明，12 种氨基甲酸酯农药标准 曲线的相关系数在 0.9951～0.9999，线性良好。方 法检出限（LOD）以空白样品基质稀释标准曲线上 的最低浓度出峰时， 取信噪比 S/N = 3 计算得出。 定 量限（LOQ）是以空白样品基质稀释标准曲线上的 最低浓度出峰时，取信噪比 S/N = 10 计算得出。12 种氨基甲酸酯农药的最低检出限 0.03～0.19 μg/kg， 定量限范围 0.10～0.63 μg/kg （表 2） ，可以满足氨基 甲酸酯类农药痕量分析的需要。
|
|
表 2 12 种氨基甲酸酯类农药的方法检出限、定量限、线性范围、线性方程和相关系数 |
分别准确添加氨基甲酸酯类标准溶液于阴性粤 蔗 22 号甘蔗样品中，设 3 个添加浓度，每个浓度分 别做 6 次重复实验，按上述方法测定，以得到的平 均回收率评价分析方法的准确度，以 6 次测试结果 的相对标准偏差评价方法的精密度。 添加水平为 10、 50、100 μg/kg，平均添加回收率在 81.3%～108.1% 之间，相对标准偏差在 0.8%～4.7%之间（见表 3） ， 均在允许范围内，符合残留分析的要求。
|
|
表 3 甘蔗中 12 种氨基甲酸酯类农药平均回收率和精密度数据表（n=6） |
按上述方法检测了广州甘蔗糖业研究所甘蔗种 植实验场种植的粤蔗 22 号、粤蔗 236 号、粤蔗 55 号、粤蔗 60 号、粤蔗 618 号以及市场中购买的 4 个 批次食用果蔗，共 9 个批次的甘蔗样品，结果均未 检出上述 12 种氨基甲酸酯类农药残留。
通过对前处理方法和色谱质谱条件的优化，建 立了甘蔗中 12 种氨基甲酸酯类农药残留的高效液 相色谱串联质谱检测方法，该方法简单、快速、准 确，可用于甘蔗中氨基甲酸酯类残留的批量检测， 能有效提高工作效率、降低分析成本。
| [1] | 鲁国东,黎常窗,潘崇忠,等.中国甘蔗病害名录[J]. 甘蔗,1997,4(4):19-23. ( 1)
|
| [2] | 周国辉,许东林,沈万宽.甘蔗重要病害研究及防治策略[J]. 甘蔗糖业,2005(1):11-16. (1)
|
| [3] | 王伯辉.我国甘蔗病害的发生现状与研究进展[J]. 中国糖料,2007(3):48-51. (1)
|
| [4] | 岳永德.农药残留分析[M]. 北京:中国农业出版社,2004(4):13-15. (1)
|
| [5] | 陈笑梅,胡贝贞,刘海山,等.高效液相色谱-串联质谱法测定粮谷中9 中氨基甲酸酯类农药残留[J]. 分析化学,2007,35(1):106 (1)
|
| [6] | 黄志波,吴春梅,程雪梅,等.超高效液相色谱-质谱/质谱法测定叶菜中11种氨基甲酸酯农药残留[J]. 热带农业科学,32(3):69-73. (1)
|
| [7] | 王静,金芬,邵华,等.农药多残留检测样品前处理技术研究进展[J]. 农业质量标准,2007(1):28-31. (1)
|
| [8] | 易军,李云春,弓振斌.食品中农药残留分析的样品前处理技术进展[J]. 化学进展,2002,14(6):417. (1)
|
| [9] | Anastassiades M, Lehotay S J, Stajnbaher D, et al．J AOAC Int, 2003, 86(2): 412. (2)
|
| [10] | Lehotay S J, Mastovská K, Lightfield A R．J AOAC Int, 2005, 88(2): 615. (2)
|
| [11] | 王连珠,周昱,陈泳,等.QuEChERS 样品前处理-液相色谱-串联质谱法测定蔬菜中66 种有机磷农药残留量方法评估[J]. 色谱,30(2):146-153. (2)
|
| [12] | 张志勇,龚勇,单炜力,等.QuEChERS-高效液相色谱-串联质谱法测定黄瓜和土壤中甲基硫菌灵和多菌灵[J]. 色谱,30(1):91-94. (2)
|