粮安天下｜LC/MS/MS检测大米中多种农药残留
时间：2023-12-22 阅读：1178
大米是全球消费量最大的食品之一。为提高作物产量，人们往往在大米的生产过程中使用多种农药，以控制杂草与病虫害的影响。由于法律、气候与生产系统的差异，稻作物所使用的农药通常具有国家/地区特点。除影响大米品质之外，大米的农药残留还威胁到一般消费者的身体健康。为规避健康风险，大米中农药残留水平的监测便显得尤为重要。包括中国、美国、巴西、印度、日本和欧盟在内的众多国家和地区已就食品与饲料(含大米)的农药最大残留限量(MRL)作出规定。根据欧盟制定的农药最大残留限量标准，大米中的农药残留主要介于10μg/kg-8,000μg/kg 之间，具体取决于农药品种。如测定的大米农药残留较低，需采用灵敏度、选择性与准确度较高的分析方法。农药多残留分析能够单次测定多种农药的残留水平，而鉴于大米生产过程中可能使用多种农药，这将是最为有效的一种方法。传统上主要通过气相色谱法/质谱分析法(GC/MS) 分析农药残留的情况，但气相色谱法却并不适用于离子化合物与极性化合物，尤其是在进样口处于热不稳定状态的化合物。液相色谱-串联质谱(LC/MS/MS)的选择性与灵敏度较高，同时在多种样品基质中适用的化合物范围较广，现已成为农药残留分析的重要方法。
包括大米在内的食品样品中，多残留分析物目前已广泛采用QuEChERS提取方法进行分析。本研究结合修改后的QuEChERS提取方法与LC/MS/MS技术，提出分析速度更快、灵敏度与选择性更高的农药多残留分析方法，对大米样品中200余种农药进行分析。通过QSight三重四极杆质谱仪的时间管理型MRM™，可为目标分析物自动生成多反应监测(MRM)转换的最佳驻留时间。正如本研究中大米样品的农药多残留分析结果所示，这不仅可缩短方法制定的时间，还可改善数据质量与分析性能。
实验
01 硬件/软件
农药的色谱分离由珀金埃尔默UHPLC系统完成，分析物测定则由珀金埃尔默QSight 220三重四极杆质谱检测器与双离子源进行。所有仪器控制、数据采集和数据处理皆采用Simplicity 3Q™软件进行。
方法
01 样品制备
农药标准品来自于ULTRA® Scientific(罗得岛州北金斯敦)。大米样品则从加拿大安大略省的当地杂货店购得。检测的大米样品包括糙米、黑米、白米(包括泰国香米、印度香米和加州中粒米)，以及两种品牌的有机大米。样品原产地分别为泰国、越南、印度、意大利和美国。根据相应标准处理大米样品时，通过QuEChERS试剂盒(AOAC 2007.01方法)进行细微修改，无需分散固相萃取。定量分析时，向QSight LC/MS/MS系统直接注入1uL提取液。研究以有机糙米样品作为空白对照基质。在10μg/kg与100μg/kg浓度条件下，通过农药加标回收试验对大米样品基质的回收率进行评估。纯溶液(乙腈)和大米样品基质(基质匹配校准品)制备有八种不同浓度的浓度点，校准曲线由此确定。此外，根据纯溶液与大米样品基质所得出的校准曲线，可通过二者的斜率比较对基质效应进行评估。为减少误报与漏报的情况，已针对每种农药开展至少两次的MRM转换监测。计算定量限(LOQ)时，以两次MRM转换的最低信噪比为10作为基础。
02 LCMSMS 离子源条件
LC/MS/MS离子源参数如表1所示。所研究农药MRM通道的部分列表如表2所示。在Simplicity软件的时间管理型MRM中，从内置化合物库中选择特定农药，即可自动生成质谱采集法，其中包括正离子和负离子分析物。
表1. LC/MS/MS 离子源条件
表2.MRM 转换(213种研究农药的部分列表)
结果与讨论
本研究基于溶剂(纯溶液)与大米样品基质得出校准曲线，通过比较纯溶液曲线的斜率(X)与大米样品基质曲线的斜率(Y)对基质效应进行评估。样品基质效应(%)可通过二者斜率的百分数差进行计算：(Y-X)×100/X。若两条曲线的斜率百分数差为正数，则存在信号增强效应，若为负值，则存在信号抑制效应。此外，样品基质效应与化合物存在相关性。例如，乙酰甲胺磷和丙环唑等部分农药出现信号增强(正值)，而毒死蜱和三环唑等其他农药则出现离子抑制(负值)。然而大多数已研究农药的样品基质效应小于20%，因此根据欧盟法规，通过纯溶液确定的校准曲线可用于定量分析，且无显着误差。然而，毒死蜱(-55%)和戊唑醇(-18%)的研究中却观察发现显著的离子抑制效应。因此，为克服基质效应并减少分析结果的变化，本研究中所有分析物的定量分析皆采用基质匹配校准品。
结论
通过使用UHPLC系统与QSight 220三重四极杆质谱仪，建立用于大米农药多残留分析的LC/MS/MS方法。该方法可用于检测大米中200 余种农药，其定量限低于监管机构规定的限量。时间管理型MRM模块简化了质谱分析方法的制定流程，使其驻留时间得到优化，可用于监测食品样品中的大量分析物。本研究使用的QuEChERS 样品萃取显示，大多数农药具有良好的回收率(70-120%)和重现性(RSD<20%)。研究制定的分析方法表明，所检测的农药在大米基质中具有良好的线性，R2大于0.99。通过11份浓度等于或低于欧盟最大残留限量的大米样品，对农药残留进行鉴定与定量。此外，LC/MS/MS方法还被用于其他食品分析，如品质优良的小麦和蔬菜样品等。本文提出的方法可轻易适用于多种分析物的筛选和定量，为大米样品及其他食品样品提供更具成本效益的农药检测方法。
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