玉米是重要的粮食作物和重要的饲料来源。在现代农业生产中，为了减少病虫草害^[1-2]，保证玉米产量，不可避免地需要使用农药^[3]。然而，当食用农产品中的农药残留量超过一定水平，就可能会对人类的健康造成危害^[4-5]。为了保障农产品质量安全和食用者身体健康，我国明确规定了食品中的农药最高残留限量(MRLs)。快速检测农产品中农药残留是保证食品安全的重要手段，而快速、简便、灵敏的分析方法，将成为农药残留检测的主要目标^[6]。

Anastassiades等^[7-8]在2003年首次提出了QuEChERS(快速、简单、廉价、高效、耐用、安全)方法，并对其在农药多残留检测中的简便性和广泛适用性进行了验证，现已得到广泛认可。该方法主要分为两个步骤：提取和净化。在基质前处理过程中常用乙腈作为提取溶剂，并加入专用萃取盐包去除基质中的水分等干扰物，离心后将上清液转移至净化材料中，利用分散固相萃取技术进行净化^[9]。为了使QuEChERS方法适用范围更广，研究人员不断对提取溶剂，净化材料等步骤进行改进和完善^[10-13]。

目前，国外也研究开发了一些自动化比较强的QuEChERS方法，但价格昂贵。而我国本立科技公司新研发的自动QuEChERS前处理设备价格低，简单快捷，具有很好的应用前景。本研究在QuEChERS方法的基础上，借助自动QuEChERS前处理设备，建立了一个更加简单、便捷的方法--高通量自动QuEChERS方法。为保证方法的适用性，在自动QuEChERS方法建立过程中，选择了基质较复杂的谷物-玉米进行添加回收实验，结合LC-MS/MS进行检测，并对该方法的实用性进行了验证。

1 材料和方法 1.1 材料和试剂

乙腈、甲醇(色谱纯，Fisher)；乙酸(优级纯，中国国药集团化学试剂有限公司)；实验用水为实验室一级水；EN法(欧盟标准)萃取盐包(美国Agilent公司)：内含4 g无水硫酸镁、1 g氯化钠、1 g柠檬酸钠、0.5 g柠檬酸氢二钠；AOAC法(美国标准)萃取盐包(美国Agilent公司)：内含6 g无水硫酸镁，1.5 g醋酸钠；陶瓷均质子(美国Agilent公司)；净化材料：无水硫酸镁、N-丙基乙二胺(PSA)及C₁₈ 150 mg(美国Agilent公司)；锆珠(R101、R104)和双层提取净化管(本立科技公司)；针管式过滤膜(0.22 μm，美国Agilent公司)。

农药标准溶液(美国Chem Service公司和德国Dr. Ehrenstorfer公司)，纯度大于98%。将133种农药标准溶液用丙酮作溶剂配成5 mg·L^-1混标溶液，-20 ℃储存备用。

玉米面粉购自天津市的超市。

1.2 仪器

涡旋振荡器(Thermo，美国)；高速冷冻离心机(Heal Force，香港)；Qtrap 4500三重四级杆质谱仪和Acquity LC100高效液相色谱仪(美国AB Sciex公司)；C₁₈色谱柱(1.8 μm，2.1 mm×100 mm)购于美国Waters公司。

1.3 自动前处理设备

自动QuEChERS前处理设备是一款自动程序控制分析样品制备的设备，利用强力立体“8”字振荡造成涡旋效果，实现提取效能；再与电机单向运动实现的离心功能相结合，来完成样品中待测成分的提取和净化。与配套提取管组合，开发出全新的自动QuEChERS处理方法，其流程示意图见图 1。

自动QuEChERS前处理设备专用提取管由内外两层管组成，内管侧壁开若干小孔，孔上覆有只允许提取溶剂通过的半透性微孔膜。使用时，先将样品加入外管，再加入提取剂，并放入锆珠，将装有净化材料的内管插入外管内，拧紧放入提取仪中。仪器自动顺序实现两次振荡和离心。振荡时，在锆珠的帮助下，样品与提取剂充分接触混合。当振荡提取结束，开始离心时，样品受到离心力的作用，提取液与提取残渣分离，提取液透过微孔滤膜进入到内管，迅速得到洁净的上清液，再经过二次振荡与净化剂充分作用得到净化。图 2为提取管的抑制渗透效果及对实际样品的处理效果。

1.4 检测条件 1.4.1 液相条件

柱温40 ℃，流动相A为甲醇，流动相B为0.2%醋酸铵，进样量5 μL，流速0.3 mL·min^-1。梯度洗脱程序见表 1。

1.4.2 质谱条件

气帘气(CUR) 25 psi(1 psi=6.895 kPa)，碰撞活化参数(CAD)中等，离子喷雾电压5.5 kV，离子源温度500 ℃，离子源气体1(GS1) 50 psi；离子源气体2(GS2) 50 psi。目标化合物的保留时间、离子对、去簇电压、碰撞能质谱条件见表 2。

1.5 样品的制备

EN法：(1)称取玉米样品5 g于离心管外管中，加入混标溶液(外标法)，静置30 min；(2)加入10 mL水涡旋混匀，静置30 min；(3)加入10 mL乙腈，加入EN萃取盐包及10颗锆珠，拧紧内管(内含无水硫酸镁450 mg，PSA 75 mg，C₁₈ 75 mg)；(4)放入自动QuEChERS前处理设备开始处理。处理结束后从内管中取清液1 mL过0.22 μm微孔滤膜，待测。

AOAC法：与EN法不同的是(3)加入10 mL乙腈(含1%乙酸)，加入AOAC萃取盐包及10颗锆珠，拧紧内管(内含无水硫酸镁600 mg、PSA 200 mg、C₁₈ 200 mg)；其他步骤相同。

2 结果与讨论 2.1 提取时间的优化

为了探索最优的提取时间，对均质分离工作站第一阶段的振荡时间进行优化比较。本实验将第一阶段振荡时间分别设置1、2、3 min进行对比，转速1000 r·min^-1，保持后面三个阶段处理时间不变：第二阶段离心5 min，转速4000 r·min^-1；第三阶段振荡3 min，转速1000 r·min^-1；第四阶段离心3 min，转速4000 r·min^-1。结果如图 3所示，当第一阶段的振荡时间为2 min和3 min时，回收率相近。基于效率最优化，第一阶段的振荡时间定为2 min。实验过程中，对第二至第四阶段离心振荡时间也进行了优化，但对结果影响不大。

2.2 提取方法的比较

实验对两种提取方法(EN和AOAC)进行了比较。从两种方法得到的色谱图(图 4)可以发现，两种方法提取效果差异不大。但AOAC方法提取溶剂中需加入1%的乙酸，且净化材料用量较大，所以本实验采用EN提取方法。

2.3 与传统QuEChERS方法的比较

本研究将自动QuEChERS方法与传统QuEChERS方法进行了回收率的比较。传统方法步骤：准确称取5 g玉米于50 mL离心管中，加入混标溶液，静置30 min，加入10 mL水涡旋混匀，静置30 min，加入10 mL乙腈。加入EN萃取盐包及1颗陶瓷均质子，拧紧盖子，剧烈振荡1 min，于8000 r·min^-1下离心5 min，取6 mL上清液到净化用离心管中，涡旋混匀1 min，于8000 r·min^-1下离心5 min。取上清液1 mL过0.22 μm微孔滤膜，待测。图 5给出了两种方法在3个添加浓度下的回收率比较。从图中可以看出，自动QuEChERS方法与传统QuEChERS方法回收率相差不大，几乎所有受测农药回收率在70%~120%之间，通过两种方法的比较，进一步说明了自动QuEChERS方法在玉米农药多残留分析中的可行性和适用性。

2.4 基质效应

基质效应往往会对实验结果的准确性造成干扰，在目标化合物的分析中对信号产生抑制效应或增强效应^[14]。通常，基质效应与目标化合物的化学性质和样品前处理密切相关。基质效应值(ME)的计算公式如下^[15]：

式中：S_m和S_s分别表示基质标曲和溶剂标曲的斜率，当ME为-20%~20%、-50%~-20%或20%~50%、<-50%或>50%时，分别表示轻微、中等、较强的基质效应。本研究基质效应(图 6)的评估结果表明，69%受测农药基质效应在-20%~20%，属于弱基质效应；而溴氰菊酯、苄氯菊酯等农药表现为中等或强基质效应，所以在定量分析中使用基质标准校正曲线是必要的。

2.5 方法验证

在实验中，通过回收率、线性、定量限对自动QuEChERS方法进行了验证。

待测农药3个添加浓度为20、100、500 μg·kg^-1，每一浓度5个平行，得到的回收率在70%~120%，相对标准偏差低于15%。

用玉米空白基质配制8个浓度水平(2、5、10、20、50、100、200、500 μg·kg^-1)，通过液相色谱-串联质谱得标准工作曲线，呈现良好的线性，相关系数在0.990~0.999。

本实验以目标化合物回收率在70%~120%、相对标准偏差小于20%时的最小添加浓度为定量限，在对玉米133种农药检测结果中，有119种农药的定量限为2 μg·kg^-1，相比He等^[16]所报道的更低。

2.6 实际样品测定

对山东省10个玉米样品(S-1~S-10)，采用自动QuEChERS方法进行农药残留测定。其中S-3、S-5、S-6、S-9中未检出农药残留，S-1中莠去津、乙草胺有检出，浓度分别为20.8 μg·kg^-1和10.1 μg·kg^-1；S-2中乙草胺检出浓度为6.2 μg·kg^-1，毒死蜱检出浓度低于检出限；S-4检出甲草胺16.2 μg·kg^-1，毒死蜱2.7 μg·kg^-1，S-7检出甲草胺4.2 μg·kg^-1，三唑酮3.1 μg·kg^-1，除虫脲2.7 μg·kg^-1，克百威低于检出限；S-8中检出莠去津、氯虫苯甲酰胺浓度分别为9.8、4.6 μg·kg^-1；S-10中检出3-羟基克百威2.9 μg·kg^-1，莠去津8.3 μg·kg^-1。结果表明，本方法适用于玉米中农药残留的测定。

3 结论

(1) 在本研究中，通过对提取方法的比较、提取时间的优化，以及方法的验证，建立了自动QuEChERS结合液相色谱-串联质谱对玉米中133种农药的多残留分析方法。

(2) 通过与传统QuEChERS方法的比较，该方法耗时短、效率高，受测农药总体回收率在70%~120%之间，相对标准偏差在15%以下，符合残留检测的要求。

(3) 该方法成功应用于玉米实际样品的检测，为玉米中农药多残留检测提供方法依据。