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—— 中国食品杂志社
Introduction
油料作物是粮食供应的重要组成部分，中国是世界上主要的油料作物生产国和贸易国。油料作物在中国种植历史悠久，分布面积广，主要有大豆、花生、油菜籽、芝麻、向日葵等。同时，值得注意的是，中国也是世界上最大的农药生产国和消费国之一。在油料作物种植过程中，农民为了消除农业害虫，提高产量，通常会混合使用各种农药，导致作物出现多种农药残留。然后，农药残留通过大气、水、土壤等介质在环境中转移和循环，造成严重的食品和环境污染，威胁人类健康和生存。据世界卫生组织统计，全球每年发生300万起农药中毒事件，造成约22万人死亡。
氨基甲酸酯类农药作为一种杀虫剂和除草剂，是农药残留混合污染的主要来源之一。氨基甲酸酯类农药及其代谢产物在环境和食物中的残留主要通过皮肤、呼吸道、消化道被人体吸收，并在体内积累到一定的阈值，进一步对人体健康造成严重危害，包括头痛、记忆力减退、肌肉无力、神经障碍、过敏、癌症、生殖障碍等。因此，同时检测多种氨基甲酸酯类农药及其代谢产物在食品安全监管中具有重要意义。
目前，食品中农药的常规分析方法主要包括气相色谱法（GC）、气相色谱-质谱法（GC-MS）、高效液相色谱法（HPLC）、高效液色谱-质谱法（HPLC-MS/MS）和酶联免疫吸附试验（ELISA）等。高效液色谱-质谱法对于定性和定量检测都具有高灵敏度、准确性和可靠性的特点。HPLC-MS/MS可以实现多组分同时检测。基于这些背景，在本研究拟采用HPLC-MS/MS同时检测油料和油脂中的各种氨基甲酸酯类农药及其代谢物的含量。
油料作物（包括油料及其制品）属于富含脂肪的食品，含有大量的脂肪和蛋白质，被认为是农药残留分析中较为复杂的基质。提取的脂质将极大地影响目标农药残留的提取效率，并对定量检测仪器的性能产生不利影响，因此，监测复杂食品样品中痕量亲脂性农药具有一定的挑战性。与传统的液-液萃取（LLE）、固相萃取（SPE）相比，QuEChERS（快速、简单、经济、高效、可靠和安全）提取方法是目前多种基质中农药残留最有效的前处理方法。因此，本研究采用改良的QuECHERS方法对油料和油脂样品进行前处理，建立了油料和油脂中的6种氨基甲酸酯类农药及其代谢物含量的高效液相色谱-串联质谱检测方法。
选择大豆作为典型的油料样品进行前处理优化。系统地研究和比较了传统的QuECHERS方法（定义为方法A1，含有无水硫酸镁、PSA和C18）、带有EMR聚合物的改良QuECHERS方法（定义方法B1）、石墨化碳-氨基复合柱固相萃取法（定义方法C1）、快速QuECHRS方法（定义为方法D1，含有PSA和C18）、具有无水条件的快速QuECHERS方法（定义为方法E1，包含PSA和C18）和具有无水条件且三次提取的快速QuECHERS方法（定义为由方法F1，包含PSA与C18）。详细的实验结果（图2A）表明，方法F1优于任何其他前处理方法，回收率为85.9%至103.2%。
图2 油料和油脂样品不同前处理条件的比较
选择大豆油作为前处理优化的典型油样。系统地研究和比较了传统的QuECHERS方法（方法A2，含有无水硫酸镁、PSA和C18）、具有EMR聚合物的改良QuECHERS方法（方法B2）、凝胶渗透色谱法（方法C2）、无水条件下的快速QuECHERS方法（方法D2，含有PSA和C18）和无水且三次提取的快速QuECHERS方法（方法E2，含有PSA与C18）。实验结果（图2B）表明，方法E2优于任何其他预处理方法，回收率为90.0%至98.3%。因此，分别选择油料样品的方法F1和油脂样品的方法E2作为最佳预处理方法。
在最佳条件下，研究了6种氨基甲酸酯类农药及其代谢物在23种基质的线性关系。23个基质中6种农药和相关代谢物在不同基质中具有良好的线性范围。根据GB/T 27417-2017化学分析方法验证符合性评估指南，LOD根据信噪比（S/N）≥3，LOQ根据S/N≥9计算，得到LOD范围为0.100 µg/kg至2.000 µg/kg，LOQ范围为0.300 µg/kg到6.000 µg/kg。
计算三个不同添加水平（2倍、5倍和10倍定量限）的油料和油脂样品回收率和相对标准偏差（RSD），每种浓度的测定进行6次重复。得到油料样品回收率为61.9%至116.9%，油脂样品回收率为60.2%至116.6%。油料样品的RSD为0.30%至5.02%，油脂样品的RSD为0.33%至5.53%，结果表明上述检测方法具有良好的回收率和重现性。
与传统的氨基甲酸酯类农药残留检测方法相比，本研究提出的方法具有三大优势：1）改进的快速QuECHERS方法简化了样品预处理过程，减少了基质干扰，具有回收率高、效率高、精密度高、污染少、等优点；2）6种农药及相关代谢物可同时测定，大大提高了检测效率；3）UPLC-MS/MS法具有较高的检测准确性和灵敏度，LOD范围为0.100~2.000 µg/kg，LOQ范围为0.300~6.000 µg/kg。该方法可用于23 种油料和油脂样品中多种氨基甲酸酯农药及其代谢物的定性和定量检测，为同时检测各种富含脂肪的食品中多种氨基甲酸酯农药提供了重要的参考。
第一作者
姚帮本，博士，高级工程师，安徽省产品质量监督检验研究院食品化工所所长，安徽省食品科学技术学会常务理事，合肥工业大学、安徽大学兼职硕士生导师，安徽省食品安全委员会委员，全国质量监管重点产品检验方法标准化技术委员会儿童用品与学生用品专业工作组委员，安徽省食品安全抽检监测专家库成员。目前主要从事食品安全检测技术和标准化研究工作，近年来获安徽省科技进步二等奖1项、中国轻工业联合会科技一等奖、安徽省科技进步三等奖、安徽省质量技术监督局科技进步一等奖，主持安徽省重点研发项目1项、安徽省博士后基金1项、国家总局补充检验方法1项、原质检总局公益行业专项2项、参与省重大专项1项、省重点研发项目1项、长三角联合攻关1项，制定行业标准1项、省地方标准5项、参与2项行业标准制定，授权发明专利4项、实用新型专利3项，在 Food Chemistry、Analytical Chemistry等期刊发表论文10余篇。
通信作者
陈伟，博士，合肥工业大学教授，博士生导师，毕业于江南大学食品学院，英国University of East Anglia, 美国University of Michigan访问学者。中国食品科技协会高级会员，Elsevier国际期刊Food Science and Human wellness，Sensors & Transducers Journal 编委。目前课题组主要以分子生物学、免疫学、光谱学、电化学理论为基础，建立食品危害物超灵敏快速检测新方法和实际应用研究以及疾病的早期筛查诊断。近年来获安徽省自然科学一等奖一项、中国检验检疫协会一等奖一项、安徽省科技进步二等奖1 项、安徽省科技进步奖三等奖一项、国家质检总局科技兴检奖一等奖2 项，发表食品安全快速检测相关SCI 学术论文100 多篇，制定国家或行业标准10 多项，获国家授权发明专利10 多项。
Simultaneous determination of 6 carbamate pesticides and relevant metabolites in oilseeds and oil with the modified fast QuECHERS method by ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry
Bangben Yaoa,b, Yun Lia, Ru Zhangb, Li Yaob, Jianguo Xub, Chao Yana,c,*, Wei Chenb,*
a Anhui Province Institute of Product Quality Supervision & Inspection, Hefei 230051, China
b Engineering Research Center of Bio-Process, MOE, School of Food and Biological Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China
c School of Life Science, Anhui University, Hefei 230601, China
*Corresponding authors.
A sensitive and reliable method was developed and validated for the simultaneous determination of 6 carbamate pesticides and relevant metabolites based on the modified fast QuEChERS (quick, easy, cheap, effective, rugged and safe) method combined with ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS). The method was also applied in the analysis of 23 commonly consumed oilseeds and oil samples. The sample was extracted with acetonitrile for three times and then the extracted solution was filtered directly through 250 mg precipitated silica adsorbent (PSA) and 250 mg C18. The mobile phase was water (containing 0.1% formic acid) and acetonitrile. The external standard protocols were adopted to validate the method in terms of recovery, linearity, precision, sensitivity, and relative standard deviation (RSD) under the optimized conditions. The linear calibration curves with different ranges were established with R2 > 0.997 3, limit of detections (LODs) ranged from 0.100 µg/kg to 2.000 µg/kg and limit of quantitations (LOQs) ranged from 0.300 µg/kg to 6.000 µg/kg. The limit of detection meets the detection requirement for the maximum residue limits in practical samples. Meanwhile, the recoveries ranged from 60.2% to 116.6% with associated RSDs ranged from 0.33% to 5.35% in 10 oilseeds matrices and ranged from 61.9% to 116.9% with RSDs ranged from 0.30% to 5.02% in 13 oil matrices. These features do make the UPLC-MS/MS an ideal analytical platform for accurate and high throughput analysis of carbamates residues in the complex matrix.
YAO B B, LI Y, ZHANG R, et al. Simultaneous determination of 6 carbamate pesticides and relevant metabolites in oilseeds and oil with the modified fast QuECHERS method by ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Journal of Future Foods, 2024, 4(1): 97-104. DOI:10.1016/j.jfutfo.2023.05.009.
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