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QuEChERS-TOF-MS∕MS检测食品农产品中残留的未知农药

文档作者：林立毅1 杨黎忠2 严丽娟1 陈鹭平1 周昱1 徐敦明1 文档来源： 1. 厦门出入境检验检疫局检验检疫技术中心 2. 集美大学		点击数：	更新时间： 2025年06月23日
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第4 卷 第3 期 食品安全质量检测学报 Vol. 4 No. 3
2013 年6 月 Journal of Food Safety and Quality Jun. , 2013
基金项目: 厦门市科技计划项目(3502Z20092009、3502Z20102013)、国家质检总局科技计划项目(2010IK192)
Fund: Supported by the Xiamen City Science and Technology Project(3502Z20092009、3502Z20102013) and General Administration of
Quality Supervision, Inspection and Quarantine Program (2010IK192)
*通讯作者: 徐敦明, 博士, 高级工程师, 主要研究方向为食品安全。E-mail: Xudm@xmciq.gov.cn
*Corresponding author: XU Dun-Ming, Senior Engineer, Technical Center of Xiamen Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, No.2165,
Jiangang Road, Haicang District, Xiamen 361026, China. E-mail: Xudm@xmciq.gov.cn
QuEChERS-TOF-MS/MS 检测食品农产品中
残留的未知农药
林立毅1, 杨黎忠2, 严丽娟1, 陈鹭平1, 周 昱1, 徐敦明1, 2*
(1. 厦门出入境检验检疫局检验检疫技术中心, 厦门 361026; 2. 集美大学, 厦门 361021)
摘要: 目的 利用LC-Triple TOF 仪器建立筛查食品/农产品中未知农药的分析方法。方法 采用QuEChERS
法对多种食品/农产品中残留的农药进行提取, PeakView 软件全智能分析, 对照每个化合物的TOF-MS 质量精
度及同位素分布情况, 以及对照化合物TOF-MS/MS 与标准品谱库, 给出匹配度, 对照化合物与标准品的保留
时间, 对化合物作出定性判断。同时利用MultiQuant 软件对检出的化合物含量结果进行定量分析。结果 该
方法通过自动校正系统, 能自动进行批校正, 长时间内系统的准确质量数稳定, 且该系统的质量准确度小于
1 mg/kg。结论 该方法满足对食品/农产品中农药残留的筛查检测要求, 适用于检测部门的日常筛查工作。
关键词: 未知农药; 食品; QuEChERS 方法; TOF-MS/MS
Screening of pesticide residues in food and agricultural products by
QuEChERS-TOF-MS/MS
LIN Li-Yi1, YANG Li-Zhong2, YUAN Li-Juan1, CHEN Lu-Ping1, ZHOU Yu1, XU Dun-Ming1, 2*
(1. Xiamen Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Xiamen 361026, China; 2. Jimei University, Xiamen 361021, China)
ABSTRACT: Objective A QuEChERS-TOF-MS/MS method was developed for determination of unknown
pesticides residues in food and agricultural products. Methods QuEChERS method was used to extract the
unknown pesticides residues in food and agricultural products. After importing data by PeakView software,
TOF-MS/MS quality precision and isotopic distribution of each compounds, as well as the retention time of the
standard solution and standard spectrum library were compared to calculate the matching degree and qualitatively
analyze the target compound. Finally, the software of MultiQuant was used to quantify. Results
Through the automatic correction system, the method for automatic correction, had accurate mass stability in a
long time, and the quality of the system accuracy was less than 1 mg/kg. Conclusion The proposed method is
suitable for screening of pesticide residues in agricultural products, and also suitable for routine detection of
inspection department.
KEY WORDS: pesticide; food; QuEChERS; TOF-MS/MS
900 食品安全质量检测学报 第4 卷
目前, 食品中的有害添加物和残留污染物的检
测主要通过三重四极杆质谱进行, 但这种方法通常
是针对已知目标成份的分析, 需要有相应的标准品
和LC/MS/MS 联用仪[1]。食品中的有害添加物和残留
污染物的确证可以通过三重四极杆质谱的离子比率
法进行, 但对于一些官能团位置有差异的同分异构
体残留, 离子比率和MS/MS 全扫描谱图对其结构鉴
定能力有限。对于一个化合物的准确定性, 应包括分
子式和结构确证两部分。对于突发事件中疑似物的
应急检测, 在没有化学标样、无法在短时间内优化
方法的情况下, 高分辨质谱由于分辨率高、能测量
精确分子量等优点, 是分析这类非目标化合物乃至
未知物的有效工具。通过质谱仪测定, 能推断化合
物的元素组成(分子式), 确证和筛选痕量成份, 对
生物大分子如蛋白质进行分析, 使得质谱仪的应用
范围大大扩大。高分辨质谱的主要类型有 TOF(飞
行时间质谱)、SECTOR(磁质谱)、FT-ICR(傅立叶变
换离子回旋共振质谱)和FT-Orbitrap(傅立叶变换静
电场轨道阱)四种类型。在这些高分辨质谱仪器中,
由于质量分析器结构不同, 性能上有很大差异。飞行
时间质谱经典、稳定性好, 开始广泛应用于食品中未
知物的筛查检测[2-5]。
随着现代农业的发展, 农药的使用规模不断扩
大, 由于农药的滥用使环境受到严重污染, 我国每年
因农产品农药残留量超标造成的中毒事件层出不穷。
因此, 对食品中农药残留的种类和残留量及时、准确
和快速地分析至关重要。为保障人们的身体健康, 亟
需建立农产品农药残留快速筛查方法。本研究利用飞
行时间质谱技术建立了一套食品农产品未知农药的
筛查的工作流程, 以期为检测部门的日常筛查工作
提供依据。
1 材料与方法
1.1 仪器、试剂与材料
Triple TOF 5600 高分辨质谱仪(美国AB SCIEX
公司); 20AD UFLC-XR(日本Shimadzu 公司); T25 高
速分散机(德国IKA 公司); Milli-Q 超纯水系统(美国
Millipore 公司)。
PSA 及C18 吸附剂、无水硫酸镁、无水硫酸钠、
氯化钠和无水醋酸钠均为优级纯; 甲醇、乙腈为色谱
纯(德国Merck 集团); 甲酸为色谱纯(瑞士Fluka 公司);
乙酸铵为色谱纯(美国Tedia 公司); 实验用水均为超
纯水(经Milli-Q 超纯水器制得)。
1.2 样品前处理
称取10.00 g 均质试样 (精确至0.01 g)于50 mL
具塞离心管中, 加入20.0 mL 1% 乙酸-乙腈、4.0 g
无水MgSO4、1.0 g 无水醋酸钠, 高速均质1 min 后,
以8000 r/min 离心5 min, 取上层溶液5 mL 于预先加
有250 mg PSA 及750 mg MgSO4 的离心管中(对于含
油蔬菜如豆类, 再加入250 mg C18 固相吸附剂), 涡
旋30 s, 以8000 r/min 离心5 min, 上层溶液经0.22
μm 微孔膜过滤, 取0.5 mL 滤液至进样瓶中, 弱N2
气流吹干, 加入1.0 mL 0.1%甲酸:甲醇(1:1, v/v)溶液
溶解, 供LC-MS/MS 分析。
1.3 LC-TOF-MS/MS 条件
液相条件: Agilent C18 色谱柱(2.1 mm×150 mm,
2.7 μm); 柱温: 40 ℃; 进样体积: 10 μL; 流动相: 5
mmol/L 乙酸铵水溶液(含0.1%甲酸)(A 相)和5
mmol/L 乙酸铵甲醇(含0.1%甲酸); 梯度洗脱程序:
0∼3 min, 0% B; 3∼20 min, 100% B; 20∼30 min,
100%B; 30∼31 min, 0% B; 31∼36 min, 0% B; 流速为
0.25 mL/min。
质谱条件: 电喷雾电离方式, 正离子模式; 电喷
雾电压为: 5500 V; 雾化气: 55 psi; 加热辅助气: 55
psi; 气帘气: 35 psi; 离子源温度: 600 ℃; 扫描模式:
MS mode 质量范围100∼1000 Da, 扫描时间100 ms;
MS/MS mode 扫描次数10 次, 质量范围50∼1000
Da, 扫描时间50 ms; 动态背景扣除: 开。
2 数据分析
利用仪器上的PeakView、XIC Manger 和
MultiQuant 等软件对仪器所采集到的数据进行分
析处理。首先将数据导入PeakView 软件, 利用XIC
Manger 导入包含近千种农药的信息和谱库, 按照
导入的信息获得提取离子流(XIC)色谱图, 对照每
个化合物的TOF-MS 质量精度及同位素分布情况,
以及化合物TOF –MS/MS 图与标准品谱库, 给出
匹配度,还可以结合化合物与标准品的保留时间,
综合四大“关”的结果, 对化合物作出定性判断。同
时利用MultiQuant 软件对检出的化合物含量结果
进行定量分析。结果分析的流程如下(图1)。
第3 期 林立毅, 等: QuEChERS-TOF-MS/MS 检测食品农产品中残留的未知农药 901
图1 实验数据处理流程图
Fig. 1 Flow chart of data processing
利用Triple TOF 5600 系统对农产品中的农药残
留进行分析, 一次进样可同时提供母离子准确分子量,
母离子天然同位素, 二级谱库匹配, 这些信息为准确
的定性提供必要的条件。以大葱的一次筛查为例:
大葱样品筛查定性结果见表1, 大葱样品提取离
子色谱图如图2 所示, 共筛查出23 个农药。大葱样
品在ESI(+)模式下所得的TOF MS 及MS/MS结果如
图3 所示, 可以看出样品基质较为复杂。利用
PeakView 软件能从大量复杂的TOF 数据中提取出有
用数据, 减少人员处理数据的时间, 自动完成化合物
的筛查。通过提取Triazophos (三唑磷)一级质谱图(图
4)和二级质谱图(图5), 得到一级质谱质量偏差为0.7
mg/kg, 二级谱库匹配度为98.8%。
3 结果与分析
3.1 液相条件的优化
在未知物筛查中, 无目标性的化合物筛查, 需
要一个相对平缓的液相洗脱梯度, 使化合物在色谱
柱中有所保留, 从而与基质中的极性化合物分开, 减
小基质对分析物的干扰。
经过多次实验, 我们选择了甲醇-水作为流动相,
向流动相中添加0.1%甲酸, 有利于化合物在正离子
模式下, 有更好的离子化效率; 添加5 mmol/L 乙酸
铵缓冲盐, 有利于稳定流动相中的pH 值, 并有改善
峰形的效果。在梯度设置上, 采取了起始高比例的水
相溶液, 再缓慢提高有机相比例, 并保持在高比例有
机相下一段时间, 使目标物充分洗脱出来。
3.2 质谱条件优化
3.2.1 质量准确度
Triple TOF 5600 仪器具有自动校正输液系统。
利用DuoSprayTM 离子源的参比喷雾输入外标校正液,
可以非常方便地进行系统自动校正。系统中配置
DuoSprayTM 离子源, 有电喷雾离子源和大气压化学
电离源两种。在该实验中, 我们选择电喷雾离子源作
为检测离子源, 大气压化学电离源作为校正离子源。
通过自动校正系统, 进行自动批校正, 确保在长时间
内系统的准确质量数稳定。经实验得到, 该系统的质
量准确度小于1 mg/kg。
表1 Triple TOF 5600 筛查大葱样品结果
Table 1 Results of screening by Triple TOF 5600 in scallion
序号 英文名 中文名
1 pirimicarb 抗蚜威
2 pyrimethanil 嘧霉胺
3 carbofuran 克百威
4 methamidophos 甲胺磷
5 pirimiphos-ethyl 嘧啶磷
6 sulfotep 治螟磷
7 diazinon 二嗪磷
8 triazophos 三唑磷
9 phosphamidon 磷胺, 大灭虫
10 tetrachlorvinphos 杀虫畏, 杀虫威
11 chlorpyrifos 毒死蜱
12 fonofos 地虫硫膦, 地虫膦
13 malathion 马拉硫磷
14 phenthoate 稻丰散
15 phorat-sulfoxide 甲拌磷亚砜
16 profenofos 溴丙磷
17 methidathion 速扑杀, 杀扑磷
18 imazapic 甲基咪草烟
19 chlorpyrifos-methyl 甲基毒死蜱
20 carbaryl 甲萘威
21 fenobucarb 仲丁威
22 pyridaben 哒螨灵
23 methabenzthiazuron 甲基苯噻隆
902 食品安全质量检测学报 第4 卷
图2 大葱样品LC-TOF-MS XIC 提取色谱图
Fig. 2 Chromatogram of LC-TOF-MS XIC in onion
1: 抗蚜威; 2: 嘧霉胺; 3: 克百威; 4: 甲胺磷; 5: 嘧啶磷; 6: 治螟磷; 7: 二嗪磷; 8: 三唑磷; 9: 磷胺; 10: 杀虫威; 11: 毒死蜱;
12: 地虫硫膦; 13: 马拉硫磷; 14: 稻丰散; 15: 甲拌磷亚砜; 16: 溴丙磷; 17: 杀扑磷; 18: 甲基咪草烟; 19: 甲基毒死蜱; 20: 甲萘威;
21: 仲丁威; 22: 哒螨灵; 23: 甲基苯噻隆
1: pirimicarb; 2: pyrimethanil; 3: carbofuran; 4: methamidophos; 5: pirimiphos-ethyl; 6: sulfotep; 7: diazinon; 8: tiazophos; 9: phosphamidon; 10:
tetrachlorvinphos; 11: chlorpyrifos; 12: fonofos; 13: malathion; 14: phenthoate; 15: phorat-sulfoxide; 16: profenofos; 17: methidathion;
18: imazapic; 19: chlorpyrifos-methyl; 20: carbaryl; 21: fenobucarb; 22: pyridaben; 23: methabenzthiazuron
图3 大葱样品LC-TOF MS 及MS/MS 结果图
(A)TOF-MS(蓝色)和TOF-MS/MS(粉红色)总离子流图; (B)农药Triazophos (三唑磷)一级TOF-MS 色谱图(保留时间17.32 min)
Fig. 3 Chromatogram of LC-TOF MS and MS/MS in onion
TIC chromatogram of TOF-MS (blue) and TOF-MS/MS (red); (B) Level 1 chromatogram of TOF-MS of triazophos (retention time is 17.32 min)
第3 期 林立毅, 等: QuEChERS-TOF-MS/MS 检测食品农产品中残留的未知农药 903
图4 PeakView 农药筛查界面
Fig. 4 Pesticide screening interface of PeakView
图5 PeakView 农药筛查界面
Fig. 5 Pesticide screening interface of PeakView
3.2.2 质谱工作流程优化
利用Triple TOF 5600 仪器, 为保证获得可靠的实
验数据, 利用该系统特有的IDA(信息关联数据采集)
功能建立了TOF-MS-IDA-MS/MS 工作流程(图6), 进
行目标分析物的检测, 使得一次进样同时获得定量及
定性分析数据, 通过高分辨率和高精确质量数扫描得
到的一级和二级质谱进行定性确证已检出的目标物。
研究中选择了ESI+模式对样品进行分析, 一级
全扫描的质量范围设定在100~1000 Da, 二级扫描质
量范围为50~1000 Da, IDA 的阈值设定为100 cps。利
用该系统的动态背景扣除(DBS)功能, 可以极大降低
本底背景的二级质谱信号强度, 以提高样品中极低
含量目标物的MS/MS 信号。
3.2.3 二级谱图的确证
在对样品进行筛查分析中, 检出疑似扑草净或
特丁灵的化合物。因扑草净与特丁灵为同分异构体。
两个化合物分子式均为C10H19N5S, 区别仅在于三嗪
环侧链上仲胺的取代基团不同, 色谱上很难分离, 即
TOF-MS 质量精度、同位素分布和保留时间都不能将
其区分。由于两个化合物二级谱图不同(如图7 所示),
只有TOF-MS/MS 谱图才能将其区别开来, 可见二级
谱库的确认在筛查中不可或缺。
图6 TOF-MS-IDA-MS/MS 工作流程
Fig. 6 Flow chart of TOF-MS-IDA-MS/MS
904 食品安全质量检测学报 第4 卷
图7 范例农药二级谱图
Fig. 7 MS2 chromatograms of the pesticides
4 结 论
利用Triple TOF 5600 液质联用系统, 建立农产
品中未知农药残留筛查工作流程, 一次进样, 即可得
到一级母离子和二级碎片离子的高分辨率质谱图,
通过比对TOF-MS 质量精度、同位素分布、二级碎
片谱库比对和保留时间等四大关, 很容易对化合物
做出定性判断。该方法满足对农产品中农药残留的筛
查检测, 适用于检测部门的日常筛查工作。
参考文献
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(责任编辑: 赵静)
作者简介
林立毅, 高级工程师, 主要研究方向
为食品安全检测。
E-mail: linly@xmciq.gov.cn
徐敦明, 博士, 高级工程师, 主要研
究方向为食品安全。
E-mail: Xudm@xmciq.gov.cn

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