水果和蔬菜中農藥分析解決方案

——標準QuEChERS法和改良QuEChERS法對比

農產品的農藥殘留會對人類健康造成巨大威脅，因而被廣泛關注。2003年，QuEChERS法被推薦為農殘測定的方法。QuEChERS是Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged和Safe的首字母縮寫，用于多農藥分析，比以往的方法更快更容易操作。

典型的操作過程為：將農產品磨碎并均質，取10-15g樣品放入50ml離心管，加入提取試劑，如乙腈、無水硫酸鎂、乙酸鈉或氯化鈉。將離心管帽蓋緊并手搖1分鐘使農藥進入提取試劑。下面樣品清洗，濃縮并用液質或氣質聯用進行分析。

現在我們將Geno/Grinder引入均質步驟，以及加入試劑后的提取步驟。我們的實驗目的是確定Geno/Grinder加入提取步驟能否比傳統手動QuEChERS法獲得更高的農藥的收率。

實驗過程：

選取三種不同密度和韌性的果蔬：1）草莓（軟）；2）蘋果；3）芹菜（纖維）。草莓非常軟，初步實驗證實用Geno/Grinder非常容易研成液體糊狀(研磨方法下面介紹)。

蘋果的密度和韌性更高，因而需要更長的研磨時間才能達到均質水平。芹菜雖沒蘋果密度大，但纖維和韌性使得很難研磨。

取新鮮的草莓、蘋果和芹菜切成1/4-1/2英寸小塊（約0.6-1.2cm），稱取15.1g置于50ml圓底LDPE離心管內。每個樣品中加入250ul濃度40ug/ul的13種農藥混合物的溶液。注意農藥混合物是用注射器加入的，小心控制注入時的速度。將離心管帽蓋上，手搖15秒使得農藥溶液均勻分布到整個樣品。將樣品置于4^oC冰箱放置一夜。

傳統QuEChERS法：

收集4個離心管（每管15.1g）樣品轉移到單杯式粉碎機中進行勻漿操作。再稱取15.1g轉移回原來的離心管中。轉移時注意液體固體都要轉移。蘋果和芹菜樣品同樣方式操作。

在每個管中加入6.0g無水硫酸鎂，1.5g無水乙酸鈉和15ml含1%冰醋酸的乙腈溶液。將每管蓋好，并手搖1分鐘。草莓管中液體為粉色，蘋果管中為淡黃色，芹菜管中為深綠色。

下面將所有的離心管在3500rpm下離心3分鐘。移出上層液測量，并均分為兩份（這一步后每個樣品zui多含5ppm農藥）并轉移到15ml離心管中。

每個管中加入PSA（加入量為25mgx上清液ml數）和GCB（加入量為5mgx上清液ml數）。每個樣品管蓋好手搖30秒，然后3200rpm離心1分鐘。

使用Geno/Grinder改良QuEChERS

在加入農藥的樣品中加入3個陶瓷研磨柱和含1%冰醋酸的乙腈5ml。將各管放入管架，并通過夾具固定在Geno/Grinder，1500rpm條件下進行研磨勻漿。2分鐘后，草莓樣品已經有很好的均質效果。蘋果和芹菜的硬度更高，需要在1500rpm下運行6分鐘，即可獲得不錯的均質效果。

我們注意到，在這個前處理中我們加入了少量（5ml）溶劑來幫助研磨過程。如果不加溶劑，較硬的水果蔬菜會在管中沉底，這會降低研磨效率。不過如果將15ml溶劑都在這時候加入也不行，因為溶劑過多會使研磨珠柱與樣品的接觸不夠充分，同樣降低研磨效率。我們通過實驗發現5ml溶劑對于15g樣品來說是*的量。

在每管中加入6g無水硫酸鎂，1.5g無水乙酸鈉和剩下的10ml乙腈（1%冰醋酸）。將管帽改進，在Geno/Grinder中1500rpm下運行1分鐘。同樣的，草莓管中液體為粉色，蘋果管中為淡黃色，芹菜管中為深綠色。

下面將每管樣品在3500rpm下離心3分鐘。和傳統方法一樣將每管上清液移出平分成兩份移到15ml離心管中。加PSA和GCB的量也和上面一樣。將每管蓋緊，在Geno/Grinder中1500rpm下運行30秒，然后在3200rpm下離心1分鐘。

使用Geno/Grinder改良QuEChERS——一步法

由于草莓很軟，我們嘗試另一種方式進行處理，看看對于軟質水果是否可以省略預勻漿的步驟。直接在含15.1g塊狀草莓的管中加入6g無水硫酸鎂，1.5g無水乙酸鈉，15ml乙腈（含1%冰醋酸）。將管帽蓋緊放入Geno/Grinder中1500rpm下運行2分鐘，草莓研磨效果不錯，但是很是能看到有成塊的樣品。下面再多研磨2分鐘（總共4分鐘），這樣草莓獲得了很好的均質效果，并且與溶液充分混合了。將每個樣品進行離心，取上清液等等步驟與改良法一樣。

由于蘋果和芹菜硬度大，這種方式處理基本不會成功。因為塊狀的樣品很多，研磨介質的移動受限，不會獲得良好的均質效果。

樣品制備

下面樣品清洗離心，取上清液移到15ml管中，通過氮吹對樣品進行濃縮到半干（約100ul）。將每管中加入甲苯到1ml。很多情況下，加入甲苯后會有粘性液體沉入離心管底部。它們溶于水，但是不溶于非極性溶劑，從而擁有糖漿狀粘度。

用注射器吸取甲苯溶液并注入GC樣品管中，殘渣將會在試管中。對于草莓來說，用Geno/Grinder的樣品殘渣是紅色的，不用Geno/Grinder的殘渣是黃色的；對于蘋果來說，分別是金色的和棕色的；對于芹菜來說，分別是黃色和淡黃色。

樣品分析

用HP5890-GC分析，用的是CV-5填充柱和5972-MSD檢測器。掃描范圍是35-450m/z，信噪比是3:1。注入樣品為1ul

結果與討論

在實驗之初，每個樣品都加入了250ul的13種農藥混合液，每個成分濃度均為40ppm/ml。于是每個樣品中都加入了10ppm的各種農藥。在提取離心后，取上清液并等分兩份進行后續實驗。因此，每個樣品中每種農藥的量zui多是5ppm。

3種樣品的回收效果在表一中呈現，數據為3種樣品的各種農藥濃度（單位ppm）。圖一中呈現了草莓的結果。藍色柱代表手動勻漿的結果。紅色柱代表加入溶劑前用Geno/Grinder勻漿的結果。綠色柱代表一步法的結果（省略預先勻漿過程）。

農藥的檢測結果體現出，凡是用Geno/Grinder的樣品回收率都比手搖的樣品要高。有趣的是，一步法所獲得的回收率和改良法一樣好，有時候還更好。這說明這種方法對于軟質的樣品是可行的。

回收zui差的是氯硝銨（Dichloran）和百菌清（Chorothalonil），對于各種樣品都是如此。實際上，對于芹菜來說，百菌清就沒檢測到，即使使用Geno/Grinder也不行。這是因為在我們的這個試驗中并沒有根據農藥類型進行優化，所以在實驗條件下有些農藥穩定性差也就不足為奇了。

ND=Not Detected

圖2顯示了蘋果的回收數據。使用Geno/Grinder的方法再次比標準手動方法結果更好。使用Geno/Grinder用于蘋果研磨和與溶劑進行混合的步驟，都獲得了更高的回收率。*例外的是谷硫磷（Azinphos-Methyl），二者回收率相同。對大部分農藥來說，回收率都和草莓樣品的數據近似。然而，二苯胺（Diphenlyamine）用Geno/Grinder處理后居然得到了6.2ppm的回收數據，這個數據比加入樣品的5ppm還要大。手動方法得出的數據是3.8ppm，比其他農藥含量都大。二苯胺是常用的農藥用來保護蘋果，這個數據偏高意味著我們在加入農藥之前，水果樣品上就有這個農藥成分。即使如此，用Geno/Grinder處理的樣品數據比標準QuEChERS法的仍然更高。

芹菜的數據在圖3中顯示。和草莓和蘋果相比，Geno/Grinder的使用與否對回收率的影響大了很多。對于所有的3種樣品，用Geno/Grinder能提取出用手動方法提取不到的一些農藥。尤其值得注意的是，使用Geno/Grinder的情況下，農利靈（Vinclozolin）獲得了與甲霜靈（Metalxyl）和腈菌唑（Systhane）相同的回收量，但如果用手動方法，農利靈根本檢測不到。

前面的數據圖表非常清楚的證明了，使用Geno/Grinder能有效的增加農藥的回收率。這主要是因為Geno/Grinder振動樣品比手動更快，更有效，當然提取就更有效。在1分鐘里，機器運行速度是1500rpm，每個管被上下振動了1500次；如果用手搖，1分鐘估計能搖200次。而且，管中還加了3個研磨柱，這能幫助樣品和溶劑的充分混合，而且促進研磨效果，保證農藥的提取效果。因此，對于軟樣品而言，省略預勻漿步驟成為可能，進一步簡化樣品準備時間。

不僅如此，使用Geno/Grinder能大幅度增加樣品通量，能夠一次實驗對大量樣品進行勻漿和提取。在本試驗中，12個50ml罐同時實驗，如果手動實驗，一次zui多同時做4個。

結論

1. 對于各種不同密度硬度的樣品，使用Geno/Grinder能比手動獲得更高的農藥回收率。

2. 而且，既然運行時間和運行速度都能在機器上自動控制，那么所有樣品在運行中和兩次運行的間隔都保持了*一致的狀態，消除了任何不均勻因素。

3. Geno/Grinder能一次運行處理16支50ml離心管，從而增加了樣品通量。這不僅減少了樣品準備的時間，也將實驗人員從繁重工作中解放。

4. zui后，使用Geno/Grinder還能省略某些預勻漿實驗程序。軟樣品，如草莓，能在提取溶劑中進行研磨，對農藥提取沒有任何負面影響。