茶叶中有机磷、有机氯及拟除虫菊酯类17种农药残留——气相色谱检测方法的研究

茶叶中有机磷、有机氯及拟除虫菊酯类17种农药残留——气相色谱检测方法的研究

刘欣1,  ,陈静1, ,刘艾佳1, 胡碧莲2,  ,刘亚非3  

1．怀化市农业综合服务中心，湖南 怀化 418000；

2.沅陵县农产品质量安全监测站，湖南 沅陵 419600；

3.湘西土家族苗族自治州农产品质量检验检测中心，湖南 湘西土家族苗族自治州 416000

摘  要：本研究通过对茶叶农药残留分析前处理的关键步骤以及气相色谱仪的检测条件进行了对比和优化，建立了有机磷、有机氯及拟除虫菊酯类17种农药残留-气相色谱检测方法。本方法在灵敏度、准确度和精密度均符合农药残留分析的相关标准要求，适用于配备有气相色谱仪和相应检测器的实验室，对检测茶叶中其它农药残留参数，也起到借鉴和参考作用。

关键词：茶叶；农药残留；气相色谱

我国一直以来便是全球最大的茶叶生产和出口国之一，随着全球市场对茶叶需求的持续增长,茶叶的品质和质量的要求也更高更严。为促进茶叶的消费和出口，提供安全、优质的茶叶，农业部制定了《绿色食品 茶叶》等相关标准[1]，并对茶叶农药残留的检测参数、方法及限量值进行了明确规定。

本研究对茶叶中常用且有限量值的有机磷、有机氯及拟除虫菊酯类17种农药残留参数的气相色谱检测方法进行探索和建立。通过试验对比采用不同提取溶剂，不同的净化方式等多方因素对检测结果可能造成的影响，建立本实验方法。通过此方法对茶叶中17种农药残留进行添加回收实验，试验结果的灵敏度、准确度和精密度均符合农药残留分析的相关要求。

1.实验部分

1.1主要仪器与试剂

Agilent 7890B气相色谱仪，配有电子捕获检测器（ECD）和火焰光度检测器（FPD磷滤光片），安捷伦科技（中国）有限公司；Multifuge X1R高速冷冻离心机，赛默飞世尔科技（中国）有限公司；电子天平，YP4002，上海越平科学仪器（苏州）制造有限公司。

乙腈、丙酮、正己烷、甲苯均为色谱纯,默克股份两合公司；石墨化炭黑填料（GCB）500mg/氨基填料（NH2）500mg,6mL；水为一级水。

1.2标准溶液的配制

灭线磷、甲拌磷、毒死蜱、杀螟硫磷、甲基异柳磷、水胺硫磷、杀扑磷、丙溴磷、三氯杀螨醇、虫螨腈、联苯菊酯、甲氰菊酯、氯氟氰菊酯、氯菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯17种标准物质，浓度为1000μg/mL。丙溴磷、甲基异柳磷扩展不确定度为9μg/mL（k=2），其余标准物质扩展不确定度均为7μg/mL（k=2），购自农业部环境质量监督检验测试中心(天津)。

准确量取1mL各农药标准物质，根据标准品的溶解性选丙酮或正己烷作为溶剂定容至10mL，配置成浓度为100μg/mL的标准储备液。

按照农药性质和测定需要，将标准储备液分成两组（分组见表3，表4），各吸取100μL于10mL容量瓶中用正己烷定容至刻度，配置成浓度为10μg/mL的混合标准溶液，用于样品添加和配制标准工作曲线。

1.3实验方法

提取：取500g茶叶样品，粉碎后使其全部可通过425μm 的网筛，精确称取2.00g试样于50mL塑料离心管中，加10mL水涡旋1min混匀，静置30min。加入20mL乙腈、5g氯化钠，盖上离心管盖，涡旋2min后4500r/min离心5min。准确吸取5mL上清液，在80℃水浴下缓缓通入氮气或空气，蒸发至约1mL，待净化。

净化：将石墨化炭黑-氨基复合柱用5mL乙腈+甲苯（3+1,体积比）预淋洗，当液面到达柱筛板顶部时,弃去流出液，立即加入待净化试样。用2mL乙腈+甲苯溶液（3+1）涮洗烧杯后过柱,并重复一次。再用25mL乙腈+甲苯溶液（3+1）洗脱柱子,收集洗脱液在50℃水浴下缓缓通入氮气或空气，蒸发至近干，用正己烷定容至1mL,混匀后过0.22μm微孔滤膜,待气相色谱仪测定[2]。

1.4色谱条件

火焰光度检测器：色谱柱型号DB-1701（30m×250μm×0.25μm）；进样口温度220℃；检测器温度250℃；载气氮气（纯度＞99.999%）；流速2mL/min；不分流进样；进样体积1μL；柱箱升温程序：100℃（保持1min），以20℃/min升温至180℃，以5℃/min升温至220℃（保持1min），再以20℃/min升温至260℃（保持2min）。

电子捕获检测器：色谱柱型号HP-5（30m×250μm×0.25μm）；进样口温度250℃；检测器温度300℃；载气氮气（纯度＞99.999%）；流速：1.5mL/min；不分流进样；进样体积1μL；柱箱升温程序：150℃（保持1min），以20℃/min升温至240℃（保持3min），再以10℃/min升温至280℃（保持5.5min）。

2.分析与讨论

2.1提取与净化

茶叶中对农残检测有干扰的物质主要有叶绿素、叶黄素等色素类物质，及黄酮类、生物碱及酸性化合物等成分[3]，因此在提取和净化过程要在保证回收率的前提下，尽可能的去除这些物质对色谱峰的干扰。

提取溶剂的选择：通过对比乙腈、丙酮、乙酸乙酯作为溶剂对提取效果的影响，通过试验表明乙腈、丙酮作为提取溶剂均能保证较高回收率,但茶叶样品中一些极性干扰物质（如咖啡因）也被提取出来，采用乙酸乙酯进行提取明显降低了该类物质的提取，但一些极性较强的农药回收率明显偏低且更多的脂类物质被提取。因此，在保证农药回收率的前提下，考虑到丙酮为易制毒化学品，最终采用乙腈进行提取。

净化方式的选择：通过对比固相萃取（SPE）法和分散固相萃取（QuEChRES）法净化样品，考察采用不同净化方式对样品净化效果和回收率的影响。固相萃取法采用GB 23200.113-2018 固相萃取前处理净化部分操作，分散固相萃取法采用GB 23200.113-2018 QuEChERS前处理茶叶和香辛料净化部分操作[4]。经试验显示，两种方法对于回收率影响无明显偏差，两种方法各有优缺点。采用QuEChRES法操作简单快捷、溶剂使用量少，但净化效果相对较差，尤其在ECD检测器上尤为明显，增加了仪器的使用和维护成本；采用固相萃取法净化相对彻底，基质效应影响较小，但操作相对耗时、溶剂使用量大。为保护仪器检测器（ECD）、降低使用和维护成本，本实验采用固相萃取法进行净化[5]。

淋洗体积的确定：用乙腈配置0.1ug/mL浓度的17种农药混标，淋洗液体积分别采用10.0mL、15.0mL、20.0mL、25.0mL、30.0mL，按实验方法（1.3）中所述净化步骤进行洗脱试验，经洗脱浓缩后上机测定，对比不同淋洗液体积对回收率的影响（结果见表1、表2）。由实验结果可见，部分农药在使用不同体积淋洗液洗脱时回收率呈现上升并趋于稳定的趋势（如甲拌磷、虫螨腈等）。当淋洗液体积大于20.0mL后，各农药回收率均趋于稳定。本文采用25.0mL淋洗液对17种农药进行洗脱，完全满足该实验对准确度的要求[6]。

表1 不同淋洗液体积对8种有机磷类农药回收率的影响

表2 不同淋洗液体积对9种有机氯及拟除虫菊酯类农药回收率的影响

2.3分离条件优化

分离度（R）是用于评价待测物质与被分离物质之间的分离程度，无论是定性鉴别还是定量测定，均要求两个相邻色谱峰之间有较好的分离度。除另有规定外，色谱峰之间的分离度应不小于1.5[7]。在原有的色谱条件下，联苯菊酯和甲氰菊酯的分离度为1.46，丙溴磷和杀扑磷的分离度为0.63，无法达到分离度的要求。

为提高分离度,通常可以采用减少进样量、降低载气流速、提高汽化室温度、降低升温速率、更换更长或不同型号的色谱柱等方式来提高色谱峰的分离度[8]。通常我们优先采用降低升温速率，调解升温程序的方式来进行优化，使色谱峰达到分离的效果。笔者通过对流速、升温程序进行多次比对测试，最终确定该色谱条件。使有机磷类8种农药（丙溴磷和杀扑磷分离度为1.54）与有机氯及拟除虫菊酯类9种农药（联苯菊酯和甲氰菊酯分离度为1.90）在相应色谱条件下均获得满意的分离效果（色谱图见图1、图2）。

图1  有机磷类8种农药混标色谱图

1-灭线磷；2-甲拌磷；3-毒死蜱；4-杀螟硫磷；5-甲基异柳磷；

6-水胺硫磷；7-丙溴磷；8-杀扑磷。

图2  有机氯及拟除虫菊酯类9种农药混标色谱图

1-三氯杀螨醇；2-虫螨腈；3-联苯菊酯；4-甲氰菊脂；5-氯氟氰菊酯；

6-氯菊酯；7-氯氰菊酯；8-氰戊菊酯；9-溴氰菊酯。

2.4线性及定量限

精确吸取一定量1.2中混合标准溶液，逐级用经实验方法处理后的空白样品基质稀释成质量浓度为0.005μg/mL、0.01μg/mL L、0.05μg/mL、0.1μg/mL、1μg/mL的标准工作溶液，上机进行测定，以农药质量浓度为横坐标、色谱的峰面积积分值为纵坐标, 绘制标准曲线，得出标准曲线回归方程和线性相关系数（R）。以添加浓度为0.05mg/kg样品结果的10倍信噪比确定每种农药的定量限，并比较茶叶中对应农药限量值（MRL）

[9],结果见表3。从表中可以看出，各农药在所覆盖的浓度范围、线性相关系数及该方法定量限均能满足相关标准的要求。

表3 茶叶中17种农药回归方程、线性相关系数、定量限与限量值

2.5回收率与精密度

对不含本方法测定的17种农药的绿茶空白样品中添加3个不同浓度水平，按实验方法（1.3）操作，进行添加实验，每个浓度平行测定6次，用空白样品基质配置标准溶液上机测定，外标法定量并计算平均回收率和相对标准偏差（RSD）。实验结果表明，当称样量在2.0g时，3个不同添加水平上平均回收率在81.3~101.7%之间，相对标准偏差在1.5%~11.2%之间。（添加浓度和结果见表4）

表4 茶叶种添加17种农药回收率和相对标准偏差实验结果表

3.结论

本文在参照相关标准和技术的基础上，通过比对和优化前处理方法与检测仪器中的关键点，研究并建立了应用于茶叶样品中有机磷、有机氯及拟除虫菊酯类17种农药残留分析的方法，本方法的灵敏度、准确度和精密度均符合农药残留分析的相关标准要求，取得了满意的实验结果。使用本方法可将原本采用多标准（前处理方法不同）进行检测的工作优化为一次处理一台仪器就可以完成，大大节省了检测时间和成本、提高了检测效率，适用于配备气相色谱仪和相应检测器的实验室，对于开展茶叶样品中其它极性较弱的农药参数检测，也可以起到借鉴和参考作用。

参考文献:

[1]  NY/T 288-2018,绿色食品 茶叶[S].

[2]  GB 23200.116-2019,食品安全国家标准 植物源性食品中90种有机磷类农药及其代谢物残留量的测定 气相色谱法[S].

[3]  徐倩,刘静明,诸思燕,等. 茶叶有机磷及菊酯类农药残留检测中净化处理的研究[J]. 食品科学,2005,26(8):299-302.

[4]  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[S].

[5]  卢森华,梁爽,黎强,等. QuEChERS法与传统固相萃取法对比检测茶叶中25种农药残留[J].湖北农业科学,2019,58(23):176-181,188.

[6]  梅文泉,董宝生,刘宏程,等.固相萃取-气相色谱法测定茶叶中多种有机磷农药残留量[J].分析科学学报,2011,27(1):97-100.

[7]  国家药典委员会.中华人民共和国药典:四部[M].北京:中国医药科技出版社,2020:63.

[8]  宋保军. 农产品中农药残留分析的色谱峰分离问题[J].农家科技（上旬刊）,2017(7):235-236.

[9]  GB 2763-2021,食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量[S].