多壁碳纳米柱净化法检测茶叶中多种农药残留

周宏霞，王妙，张梅超，张羽

威海市食品药品检验检测研究院（威海 264210）

茶叶作为天然绿色的健康饮品深受国内外消费者的喜爱。但是茶叶在种植过程中会使用一些农药，以防治和减少茶树病虫害的危害，但可能导致茶叶中残留农药而危害人体健康。因此茶叶中农残检测一直是国内外食品监管部门的监测重点。欧盟、日本等国家或地区对茶叶中农药残留做了严格要求，并制定最大残留限量（MRL），我国的GB 2763—2021《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》中规定茶叶中各种农残的限量要求[1-2]。因此开展茶叶中多种农药残留的检测，对茶叶中的农残进行监控是十分必要。

农药残留前处理技术主要包括液液萃取法[3-5]、固相萃取法[6-7]、薄层色谱法和QuEChERS[8-11]。QuEChERS方法具有分析速度快、通量大、效率高且成本低等特点，能够很好地与液相色谱-串联质谱检测技术融合，满足高通量、高选择性、高灵敏度的检测技术要求。QuEChERS净化法一般采用乙二胺-N-丙基硅烷（primary secondary amine，PSA）、石墨化碳黑（graphitized carbon black，GCB）和十八烷基硅胶键合相（C18）等物质为净化剂[12]。但是茶叶基质复杂，采用一般的QuEChERS净化剂进行净化，会存在净化不彻底，存在基质干扰的现象发生。多壁碳纳米是一种新型碳纳米材料，由于具有比表面积大、吸附能力强等优点，被应用于改进QuEChERS方法的净化性能[13-15]。IC-NANO-C是多壁碳纳米柱的一种，它采用表面键合特殊官能团修饰，增加了对色素、脂肪酸等干扰物的选择性，并且通过表面去活技术，控制材料对药物的过分吸附力，保证敏感性农药的回收率。该种材料比表面积大，具有典型的层状中空结构特征，增大其比表面积，增加材料的附载能力。

近年来，用多壁碳纳米柱对茶叶进行净化，液质联用法进行检测的研究未见报道。试验采用IC-NANO-C多壁碳纳米柱对茶叶样品进行净化进行多农残留量的分析，建立一种快速、简便、高效的检测茶叶中多种农残的方法。

1.1 仪器与试剂

LC-30AD岛津高效液相色谱仪（日本岛津公司）；
AB6500 Qtrap三重四极杆质谱仪（美国AB公司）；
离心机（Eppendorf）；
涡旋混合器（德国IKA公司）；
电子天平（0.1 mg，赛多利斯）；
Milli-Q超纯水器（美国Milipore公司）。

乙腈、甲酸（均为色谱纯，Thermo）；
灭多威、甲拌磷、水胺硫磷、吡虫啉、毒死蜱、克百威标准物（100 μg/mL，农业部环境质量监督检验测试中心）；
IC-NANO-V、IC-NANO-C（均为天津博纳艾杰尔科技有限公司）。

绿茶叶样品（购自当地市场）；
空白基质样品（来自购买样品初筛后确定无残留的样品）。

1.2 试验方法

1.2.1 样品前处理

准确称取2.0 g（精确至0.01 g）制备好的茶叶粉末于50 mL离心管内，加入10 mL水涡旋混匀后，静止浸泡30 min，准确加入10 mL 1%的乙酸酸化乙腈涡旋1 min，加入4 g无水硫酸镁和1 g氯化钠剧烈震荡1 min后，按5 000 r/min离心5 min。取1 mL上清液于IC-NANO-C净化柱中，推出，反复推吸操作3～4次，上清液过0.22 μm有机滤膜，待上机检测。

1.2.2 标准溶液的配制

准确移取0.1 mL质量浓度100 μg/mL的灭多威、水胺硫磷、甲拌磷、克百威、毒死蜱、吡虫啉、氧乐果7种标准物质于10 mL容量瓶中，加入乙腈定容得质量浓度1 μg/mL的标准中间液，于-18 ℃保存。根据试验需求，按照1.2.1的样品前处理步骤处理空白茶叶样品制得空白样品基质，用空白基质溶液配制质量浓度1，5，10，20，50和100 ng/mL的标准工作溶液系列。

1.2.3 液相色谱-质谱条件

色谱柱Kinetex®C18（2.1 mm×100 mm，2.6 μm）。流动相A为0.1%甲酸水；
流动相B为甲醇；
柱温30℃；
流速0.30 mL/min；
进样量2.0 μL；
液相梯度洗脱：0～2.0 min，95% A；
2.0～9.0 min，95%～5% A；
9.0～12.0 min，5% A；
12.0～12.1 min，5%～95% A；
12.1～14.0 min，95% A。

离子源采用电喷雾离子源（ESI）正离子模式；
扫描模式采用多反应监测（MRM）模式；
离子源温度500 ℃；
电喷雾电压5 500 V；
气帘气压35 psi；
雾化气压55.0 psi；
辅助气压55.0 psi。7种农药的质谱条件见表1。

表1 MRM条件下的7种农药的质谱参数

2.1 仪器条件的优化

2.1.1 质谱条件的优化

将各农药配制成50 μg/L的混合标准溶液。直接注入质谱仪，采用正离子扫描模式，得到准确的母离子，利用质谱仪自动优化功能，筛选二级碎片离子信息，获得碎片离子及碰撞能量，并将母离子和2个信号较强的子离子组成监测离子对，以MRM多反应监测模式进行检测。

2.1.2 液相条件的优化

试验比较甲醇-水、乙腈-水、乙腈-0.1%甲酸水溶液、甲醇-0.1%甲酸水溶液、作为流动相时对化合物分析结果的影响。结果表明，采用甲醇-0.1%甲酸水的流动相，7种物质分离度好，相应值也高，因此采用此流动相。在该条件下所得的多反应监测总离子流色谱图见图1。

图1 7种农药的总离子流图

2.2 样品处理条件的优化

2.2.1 净化柱的选择

采用IC-NANO-C柱、IC-NANO-V柱及PSA净化管进行比较，结果发现IC-NANO-C净化效果最好，回收率比较稳定，提取液颜色浅，适合于茶叶这类高色素，复杂基质样品的净化。

2.2.2 提取液的选择

在农药残检测过程中，常用的有机溶剂有乙腈、甲醇、乙酸乙酯等，这几种提取剂的提取效果相差不大。但是由于茶叶的基质比较复杂，甲醇、乙酸乙酯作为提取剂时，得到的提取液颜色较深，不利于后续的净化，而乙腈作为提取剂时其提取出的咖啡因、色素等杂质相对较少，且能同时沉淀蛋白等，因此选用乙腈，并且这7种物质为正离子模式电离，在酸性条件下响应值较高，因此采用1%乙酸酸化乙腈进行提取。

2.3 基质效应

在液质检测过程中基质效应会影响方法的灵敏度、精密度和准确度。试验运用相对响应值的方法[16]评价7种农药的基质效应。

式中：A为基质匹配标准溶液的响应值；
B为乙腈溶剂标准溶液的响应值。

当ME为正值是基质增强，为负值时是基质抑制。由表2可知，7种茶叶中灭多威、水胺硫磷、甲拌磷、克百威、吡虫啉、氧乐果的ME均为负值，毒死蜱的ME为正值。茶叶对这7种物质都有一定的基质效应，因此采用空白基质提取液配制标准溶液，进行外标法定量。

2.4 方法的线性及检出限

按照1.2.2配制系列质量浓度的混合标准工作溶液，按照1.2.3的仪器条件进行测定，以质量浓度为横坐标，7种待测农药的峰面积为纵坐标建立校准曲线。采用空白基质样品加标的试验来确定方法的检出限，以定量离子对和定性离子对的3倍信噪比（S/N）确定方法的检出限。由表2可知，7种待测农药均在1～100 ng/mL范围内线性良好，相关系数（r）均不小于0.996 2，SLOD为2.0～5.0 μg/kg。

表2 7种农药的线性方程、相关系数、检出限和基质效应

2.5 方法的精密度及回收率

基质效应对样品检测具有一定影响，为提高检测的准确性，采用空白绿茶样品进行加标试验。取空白的茶叶样品，对7种农药进行5，10和50 μg/kg 3个水平的加标回收试验，每个浓度做6个平行样品，按照1.2的试验方法进行试验，结果如3表所示。结果显示，7种农残的平均回收率为78.0%～100.9%，相对标准偏差为1.17%～6.22%，满足农残检测的要求。

表3 方法回收率和相对标准偏差

试验采用多壁碳纳米柱对茶叶复杂基质进行进化，结合液质联用仪进行快速检测。IC-NANO-C柱净化效果好，能去除茶叶中的色素干扰，农药残留回收率高。液质联用质谱仪能对样品进行快速定性、定量，解决同时检测茶叶中多农残的检测问题。通过试验发现：7种农药的SLOD为2～5 μg/kg，回收率为78.0%～100.9%，该方法简单、快速、准确，适合用于茶叶中多农残的检测。