一种快速测定果蔬中多种农药残留的方法及应用与流程

1.本发明属于食品检测方法技术领域，尤其涉及一种快速测定果蔬中多种农药残留的方法及应用。


背景技术：

2.现行的农药残留检测标准方法，操作步骤不尽相同：样品经各种试剂提取后，经过各种固相萃取柱或基质分散固相萃取材料净化，净化液经浓缩或溶剂置换后，注入检测仪器进行定性定量测定。操作步骤较多，试剂耗材用量大，产生的废液废弃物多，废弃物处理消耗大，环境压力大，消耗人力物力成本较高，不符合低碳经济可持续发展的理念。
3.随着科学仪器技术的发展，无损检测多残留成为可能，它仅需几毫克样品和几十微升有机溶剂就能对样品中的农药残留进行定性和半定量超快速的筛查。该技术仍在研究阶段，其方法准确性、可靠性、基质代表性仍需要进一步考究。目前，气相色谱-质谱/质谱法(gc-ms/ms法)具有选择性高、准确性高等优点，仍然是检测农药残留的必要工具。尤其是分析多农药残留时，为提高柱效、保证分离效果，一般采用程序升温，上百种以上农药同时分析时一般会分成几组分别进样分析，或减缓升温梯度来提高分离度，仪器分析采集数据时间仍然比较长。快速气相色谱分析的研究无非是提高升温速度，缩短色谱柱长度，减小色谱柱内径等措施，但不利于多组分的分离分析。所有现有的商用气相色谱质谱仪器推荐的色谱柱内径一般为0.1毫米-0.25毫米，最大不超过0.32毫米，因为太大内径的色谱柱对真空系统产生影响，降低真空腔的真空度，降低离子传输效率，增加离子反应和高压放电，使图谱信息复杂化，降低仪器灵敏度和内部真空部件的使用寿命，不利于质谱分析。
4.常用的固相微萃取方式有浸入式固相微萃取和顶空固相微萃取。顶空固相微萃取法主要用来分析挥发性或半挥发性的呈香物质或异味成分，对难挥发的物质，萃取效果很差。浸入式固相微萃取法，是将涂有萃取固定相的石英纤维被直接插入到样品基质中，目标组分直接从样品基质中转移到萃取固定相中。但由于萃取纤维材质和溶剂的兼容性，萃取头使用寿命和范围等因素受到限制，仅限于用于水、10倍以上水稀释后的样品中的一些物质的分析或某一类药物残留的分析。自制萃取纤维头的研究比较多，但由于工艺成熟性、萃取吸附剂稳定性、耐用性、适用性等局限，商品化的成品类型很少，目前市面上商品化的固相萃取纤维材质主要是聚二甲基硅氧烷(pdms)，聚丙烯酸酯(pa)，聚二甲基硅氧烷/聚二乙烯基苯(pdms/dvb)，聚二乙烯基苯/宽范围活性炭/聚二甲基硅氧烷(dvb/碳wr/pdms)。


技术实现要素：

5.本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种快速测定果蔬中多种农药残留的方法及应用，大大减少试剂使用量，减少了废弃物，对人和环境更加友好，在7分钟内快速精准测定果蔬中280种农药残留量，具体的技术方案如下：
6.一种快速测定果蔬中多种农药残留的方法，包括如下步骤：
7.(1)试样的提取：将提取液加入到试样中进行涡旋提取，然后以转速5-8万转每分
钟的转速离心，得到澄清提取液；
8.(2)浸入式固相微萃取：移取步骤(1)得到的澄清提取液2毫升于10毫升顶空瓶中，萃取和进样程序为230℃-260℃氮气保护下老化3-5分钟后，室温冷却2-5分钟，萃取纤维头完全浸润到液面以下，萃取富集，萃取温度为55℃-65℃，搅拌速度为每分钟200-450转，萃取时间为15-30分钟，进样口220℃-250℃解析3-5分钟；
9.(3)微负压组合色谱分析：将三段不同内径规格的色谱柱联接组合，包括无涂层膜的柱一、无涂层膜的柱二和内壁涂有5％苯基/聚二甲基硅氧烷固定相涂层起主分离作用的柱三；柱一和柱二中间加入反吹气体控制器，柱三连通至质谱真空腔内；只设置柱一和柱二的配置参数，柱三不进行任何设置；柱温箱程序升温条件为60℃-70℃保持0.5-1分钟，然后以50℃-60℃每分钟升至310℃-320℃，保持1-2分钟。
10.本发明的试样经少量提取液提取后，采用5-8万转每分钟的超速离心，使得提取液与固体杂质彻底分离，同时一些大分子的蛋白、蜡质酯类等杂质能够克服扩散产生离心沉降，在更多的提取目标物的基础上，更少的引入共萃取杂质成分，使得280种化合物能够都有超过91.3％的回收率；也避免了使用常规净化方法中各种净化填料，降低成本。
11.本发明采用浸入式固相微萃取，采用的浸入式所萃取目标物种类和数量明显多于顶空式；采用固相微萃取法与液体直接进样法，在280种农药的绝对响应面积和信噪比相比较中，固相微萃取法高5-10倍，因此固相微萃取法更低的相对的基质进样量就能够满足限量的要求，更低的进样量意味着能够降低基质效应，色谱柱使用寿命增加，无需经常的切割色谱柱来保持峰形和灵敏度，降低仪器进样口和离子源等的维护频率，节省运行成本。本发明采用的萃取温度、萃取时间和搅拌速率，可进一步提高目标分析物的回收效率和回收稳定性。
12.本发明的微负压组合色谱分析中，将三段不同内径规格的色谱柱联接，柱一和柱二中间加入反吹气体控制器，仪器匹配时仅正确配置这两根色谱柱的规格，从而起到限流限压作用，仪器软件和控制器准确稳定地控制色谱柱前端的载气流速和压力；柱三不匹配到仪器软件中，仪器配置中看不到柱三的任何设置，达到“隐形”效果。柱三连通至质谱真空腔内，提供柱三内腔体的微负压，使之成为真空腔的一部分，载气的粘度降低，分析物的蒸汽压也降低，加快色谱峰分离，与传统色谱柱比较，每个分析物峰宽从5-8秒降低到2-3秒，峰形更尖锐，信噪比更高。不改变仪器的情况下将速度提高至少4倍，达到超高效液相色谱-质谱/质谱方法在相同时间水平，同时提高结果质量，并大大增强稳健性。
13.进一步地，所述提取液为乙腈、甲醇、异丙醇和去离子水等比例均匀混合液。
14.乙腈与水能以任意比例混合，其穿透能力极强，能渗透到组织细胞内部，而在一定浓度的盐存在时又能从水中盐析出来，从而提取食品中的残留药物，在食品中药物残留检测领域，是最佳选择，对大多化合物都能有比较好的提取效率。然而对于一些水溶性强的极性化合物提取效率较低，在盐析过程中极性化合物损失较多，极性更强的甲醇和水的加入，能改善极性化合物的提取效率，异丙醇能与其他溶剂互溶，起到了过渡作用，即使食品本身的盐存在也不会使混合提取液盐析分层，还能使目标物在混合溶剂中均匀分布，使得更多化合物能有更好的溶解和提取率。
15.进一步地，所述试样为1.0-2.0克，所述提取液为2-10毫升。
16.进一步地，所述步骤(2)中，萃取纤维头选用复合聚二乙烯基苯/活性炭/聚二甲基
硅氧烷(dvb/碳wr/pdms)萃取纤维头。在4种商品化萃取纤维头中，dvb/碳wr/pdms纤维的萃取效果最好。
17.进一步地，所述萃取纤维头的膜厚120微米，纤维头长10毫米。
18.进一步地，所述柱一长1米，内径0.25毫米；柱二长5米，内径0.1毫米；柱三长15米，内径0.53毫米，内壁涂层1微米。
19.在气相色谱中的检测器，几乎所有形式的质谱都需要真空系统，所有现有的gc-ms/ms仪器和软件固有的电子压力控制系统(epc)是需要根据载气的类型、色谱柱的内径、膜厚、真空出口条件等以补偿检测器的真空，从而可以准确地控制载气流速和压力。因此，所有现有的gc-ms/ms仪器推荐的色谱柱内径为0.1毫米-0.25毫米，不超过0.32毫米，因为大口径毛细管柱与真空出口相结合的使用可能会使ms系统的离子源中的压力增加到超过容许极限的水平，对真空系统产生影响，降低真空腔的真空度，从而降低离子传输效率，增加分子离子反应和高压放电，使图谱信息复杂化，降低仪器灵敏度和内部真空部件的使用寿命等一系列问题，不利于质谱分析。
20.本发明将3段不同内径规格的色谱柱联接，柱一内径0.25毫米，柱二内径0.1毫米，更好的起到限流限压作用，使仪器软件和控制器更加准确稳定地控制色谱柱前端的载气流速和压力。柱三内径0.53毫米，且不匹配到仪器软件中，达到“隐形”效果，更能提高结果质量及增强稳健性。
21.本发明还提供上述的快速测定果蔬中多种农药残留量的方法在白萝卜、菠菜、青椒、草莓、大葱、大头菜、番茄、胡萝卜、花菜、黄瓜、韭菜、蓝莓、马铃薯、南瓜、牛蒡、平菇、苹果、青刀豆、青梗菜、山药、水果玉米、菘菜、桃子、甜瓜、甜豌豆、土豆、莴苣、西瓜、芋头和圆葱30种果蔬中280种农药的定量测定中的应用。
22.本发明的有益效果为：
23.本发明将固相微萃取与微负压组合色谱柱相结合，应用到果蔬农药残留检测，针对30种果蔬中280种农药，样品经少量提取液萃取高速离心后，采用浸入式固相微萃取自动富集，仪器进样口高温解析，微负压组合色谱柱7分钟内快速分离检测，方法定量限1.0微克每千克，模拟添加回收率达到91.3％-106.5％，平行样相对标准偏差小于等于8.9％，灵敏度高、定量精准且耐用性、稳健度高，试剂用量少，产生的废液、废弃物少，成本低，属于一种环境友好的绿色化学分析方法。
具体实施方式
24.以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
25.下列实例采用样品模拟添加农药的方式进一步说明。
26.取阴性菠菜、平菇、西瓜样品，均质粉碎均匀，分别向菠菜、平菇、西瓜样品中添加3种不同浓度的混标，添加浓度为1微克每千克、2微克每千克、10微克每千克，于-18℃冰箱中冷冻存储备用。
27.实施例1：
28.一种快速测定菠菜中多种农药残留的方法，取上述模拟加标的菠菜作为试样，包括如下步骤：
29.(1)试样的提取：上述模拟加标的菠菜试样2.0克，加入10.0毫升乙腈、甲醇、异丙醇和去离子水等比例混合的提取液，涡旋提取2分钟，然后以转速5万-8万转每分钟超速离心，离心时间2分钟，得到澄清提取液；
30.(2)浸入式固相微萃取：移取步骤(1)得到的澄清提取液2.0毫升于10毫升顶空瓶中，选用复合聚二乙烯基苯/活性炭/聚二甲基硅氧烷(dvb/碳wr/pdms，膜厚120微米，纤维头长10毫米)萃取纤维头，设定萃取和进样程序，260℃氮气保护下老化5分钟后，室温冷却2分钟，萃取纤维头完全浸润到液面以下，萃取富集，萃取温度为65℃，搅拌速度为每分钟350转，萃取时间为15分钟，进样口250℃解析3分钟；
31.(3)微负压组合色谱分析：将3段不同规格的色谱柱联接组合，其中，柱一长1米，内径0.25毫米，无涂层膜；柱二长5米，内径0.1毫米，无涂层膜；柱三长15米，内径0.53毫米，内壁涂层1微米的5％苯基/聚二甲基硅氧烷固定相。柱温箱程序升温条件为：60℃保持1分钟，然后以50℃每分钟升至310℃，保持1分钟。gc-ms/ms动态保留时间多反应监测模式，测得的280种农药检测结果与理论添加量比较，详见表1，回收率91.3％-106.5％，每个添加浓度8个平行检测样的相对标准偏差小于等于8.9％。
32.实施例2：
33.一种快速测定平菇中多种农药残留的方法，取上述模拟加标的平菇作为试样，包括如下步骤：
34.(1)试样的提取：上述模拟加标的平菇试样2.0克，加入10.0毫升乙腈、甲醇、异丙醇和去离子水等比例混合的提取液，涡旋提取2分钟，然后以转速5万-8万转每分钟超速离心，离心时间2分钟，得到澄清提取液；
35.(2)浸入式固相微萃取与(3)微负压组合色谱分析与实施例1的操作步骤相同，此处不再赘述。测得的280种农药检测结果与理论添加量比较，详见表1，回收率92.4％-105.7％，每个添加浓度8个平行检测样的相对标准偏差小于等于7.5％。
36.实施例3：
37.一种快速测定西瓜中多种农药残留的方法，取上述模拟加标的西瓜作为试样，包括如下步骤：
38.(1)试样的提取：上述模拟加标的西瓜试样1.0克，加入2.0毫升乙腈、甲醇、异丙醇和去离子水等比例混合的提取液，涡旋提取2分钟，然后以转速5万-8万转每分钟超速离心，离心时间2分钟，得到澄清提取液；
39.(2)浸入式固相微萃取与(3)微负压组合色谱分析与实施例1的操作步骤相同，此处不再赘述。测得的280种农药检测结果与理论添加量比较，详见表1，回收率95.7％-104.7％，平行样的相对标准偏差小于等于8.4％。
40.表1果蔬中280种农药模拟添加回收率和相对标准偏差(n＝8)
41.42.43.44.45.46.47.[0048][0049]
采用本发明的测定方法还对白萝卜、青椒、草莓、大葱、大头菜、番茄、胡萝卜、花菜、黄瓜、韭菜、蓝莓、马铃薯、南瓜、牛蒡、苹果、青刀豆、青梗菜、山药、水果玉米、菘菜、桃子、甜瓜、甜豌豆、土豆、莴苣、芋头和圆葱27种果蔬中280种农药进行检测，模拟添加回收率达到91.3％-106.5％，平行样相对标准偏差小于等于8.9％。
[0050]
综上，本发明的测定方法灵敏度高、定量精准且耐用性、稳健度高，试剂用量少，产生的废液、废弃物少，成本低，属于一种环境友好的绿色化学分析方法。
[0051]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种快速测定果蔬中多种农药残留的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)试样的提取：将提取液加入到试样中进行涡旋提取，然后以转速5-8万转每分钟的转速离心，得到澄清提取液；(2)浸入式固相微萃取：移取步骤(1)得到的澄清提取液2毫升于10毫升顶空瓶中，萃取和进样程序为230℃-260℃氮气保护下老化3-5分钟后，室温冷却2-5分钟，萃取纤维头完全浸润到液面以下，萃取富集，萃取温度为55℃-65℃，搅拌速度为每分钟200-450转，萃取时间为15-30分钟，进样口220℃-250℃解析3-5分钟；(3)微负压组合色谱分析：将三段不同内径规格的色谱柱联接组合，包括无涂层膜的柱一、无涂层膜的柱二和内壁涂有5％苯基/聚二甲基硅氧烷固定相涂层的柱三；柱一和柱二中间加入反吹气体控制器，柱三连通至质谱真空腔内；设置柱一和柱二的配置参数，柱三不进行任何设置；柱温箱程序升温条件为60℃-70℃保持0.5-1分钟，然后以50℃-60℃每分钟升至310℃-320℃，保持1-2分钟。2.根据权利要求1所述的快速测定果蔬中多种农药残留的方法，其特征在于，所述提取液为乙腈、甲醇、异丙醇和去离子水等比例均匀混合的混合液。3.根据权利要求1所述的快速测定果蔬中多种农药残留的方法，其特征在于，所述试样为1.0-2.0克，所述提取液为2-10毫升。4.根据权利要求1所述的快速测定果蔬中多种农药残留的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，萃取纤维头选用复合聚二乙烯基苯/活性炭/聚二甲基硅氧烷(dvb/碳wr/pdms)萃取纤维头。5.根据权利要求4所述的快速测定果蔬中多种农药残留的方法，其特征在于，所述萃取纤维头的膜厚120微米，萃取纤维头长10毫米。6.根据权利要求1所述的快速测定果蔬中多种农药残留的方法，其特征在于，所述柱一长1米，内径0.25毫米；柱二长5米，内径0.1毫米；柱三长15米，内径0.53毫米，内壁涂层膜厚1微米。7.如权利要求1-6任一项所述的快速测定果蔬中多种农药残留量的方法在白萝卜、菠菜、青椒、草莓、大葱、大头菜、番茄、胡萝卜、花菜、黄瓜、韭菜、蓝莓、马铃薯、南瓜、牛蒡、平菇、苹果、青刀豆、青梗菜、山药、水果玉米、菘菜、桃子、甜瓜、甜豌豆、土豆、莴苣、西瓜、芋头和圆葱30种果蔬中280种农药的定量测定中的应用。

技术总结
本发明属于食品检测方法技术领域，涉及一种快速测定果蔬中多种农药残留的方法及应用，方法包括(1)试样的提取；(2)浸入式固相微萃取；(3)微负压组合色谱分析。本发明将固相微萃取与微负压组合色谱柱相结合，应用到果蔬农药残留检测中；针对30种果蔬中280种农药，样品经少量提取液萃取高速离心后，采用浸入式固相微萃取自动富集，仪器进样口高温解析，微负压组合色谱柱7分钟内快速分离检测，方法定量限1.0微克每千克，模拟添加回收率达到91.3％-106.5％，平行样相对标准偏差小于等于8.9％，灵敏度高、定量精准且耐用性、稳健度高，试剂用量少，产生的废液、废弃物少，成本低，是一种环境友好的绿色化学分析方法。境友好的绿色化学分析方法。


技术研发人员：池连学 张禧庆 李帅 马金秀 宋晓慧 刘福臻 王丹 侯甲凯
受保护的技术使用者：山东杰诺检测服务有限公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/8/31