新烟碱类杀虫剂(Neonicotinoid Insecticides,NEOs)是一类神经活性农药,主要作用于昆虫神经系统突触后膜的烟碱乙酰胆碱受体及其周围的神经,使昆虫兴奋、麻痹而死亡[1]。该类杀虫剂具有高效、广谱、抗药性低以及对哺乳动物相对低毒的特性,已成为全球农业生产中使用最广泛的合成杀虫剂之一,是传统有机磷、氨基甲酸酯类杀虫剂的优良替代品[2]。然而,其高水溶性、持久性和生物抗药性等特性,使其极易在农产品中广泛残留,通过食物链对人体健康构成潜在威胁。长期低剂量暴露可能引发哺乳动物神经毒性、发育毒性、生殖毒性以及氧化应激等不良反应[3]。

国内外研究均有报道水果和蔬菜中残留多种新烟碱类杀虫剂[4-7]。2018年,欧盟禁止在农产品中使用吡虫啉、噻虫胺和噻虫嗪[8]。同年,法国在欧盟的基础上禁止销售和使用啶虫脒和噻虫啉[9]。为保障食品安全,我国发布的GB 2763—2021《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》[10]明确规定了新烟碱类杀虫剂在各类食品中的最大残留量。因此,亟需建立一种快速筛选和确证果蔬中新烟碱类杀虫剂的新方法。

食品中新烟碱类杀虫剂多采用气相色谱法(GC)[11]、气相色谱-质谱法(GC-MS)[12]、液相色谱-质谱法(LC-MS)[13]、酶联免疫吸附试验法(ELISA)[14]等进行检测。但上述方法在面临复杂样品时,易受基质干扰,定性能力有限、假阳性风险高[15]。液相色谱-高分辨质谱(LC-HRMS)可以提供化合物的元素组成、同位素丰度、碎片离子等信息,具有高分辨率与精准定性的特点,常用于复杂基质中目标物质的快速筛选和确证[16]。

水果和蔬菜中色素含量较高,不仅会增加背景噪音和降低色谱柱分离效率,还容易污染色谱柱,导致峰失真和保留时间偏移[17]。因此,样品预处理对于减少基质干扰必不可少。分散固相萃取(QuEChERS)前处理技术因操作简便、溶剂消耗少、快速、安全等优点,在农残检测中广泛应用[18]。

基于此,本研究将QuEChERS净化技术引入食品中常见的8种新烟碱类杀虫剂(啶虫脒、烯啶虫胺、噻虫胺、氯噻啉、吡虫啉、噻虫嗪、噻虫啉和呋虫胺)残留分析的样品前处理过程采用液相色谱-高分辨质谱进行检测,并应用于实际样品分析。通过开发高效可靠的分析方法,了解不同食品中新烟碱类杀虫剂的残留水平,对于保障食品安全、评估膳食暴露风险以及指导农业生产实践具有重大的现实意义。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

Vanquish型液相色谱仪、Orbitrap Exploris 120型质谱仪、AcclaimTM RSLC 120型C18色谱柱、Hypersil GOLDTM Aq型色谱柱(美国赛默飞公司);TGL-15B型高速离心机(上海安亭科学仪器厂);CPX5800H-C型超声波清洗机(美国艾默生 EMERSON公司);BS224S型电子分析天平(德国赛多利斯公司);MS2型旋涡仪(德国艾卡IKA公司);N-EVAP24型氮吹仪(美国Organomation公司);Millipore Advantage A10型超纯水仪(美国密理博公司);破壁料理机(广东德玛仕智能厨房设备有限公司);0.22 μm有机微孔滤膜(上海安谱实验科技股份有限公司);分散固相萃取净化管A(含乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)、无水MgSO4)、净化管B(含PSA、无水MgSO4、石墨化碳黑)、陶瓷均质子(美国安捷伦科技有限公司)。

氯化钠(分析纯,上海润捷化学试剂有限公司);甲醇、乙酸、乙腈(色谱级,德国默克公司);啶虫脒、烯啶虫胺、噻虫胺、氯噻啉、吡虫啉、噻虫嗪、噻虫啉、呋虫胺标准物质(标准值:99.9～100.3 mg/L,不确定度:2.0～3.1 mg/L,上海安谱璀世标准技术服务有限公司)。试验用水为超纯水(电阻率为18.25 MΩ·cm)。

1.2 实验方法

1.2.1 标准溶液的配制

分别吸取10 μL(100 mg/L) 8种新烟碱类杀虫剂标准物质,以甲醇为溶剂,配制成1 mg/L的混合标准中间液,4 ℃冷藏备用。将混合标准中间液用甲醇逐级稀释至浓度为1、2、5、10、50、100、200 μg/L的标准系列溶液,临用现配。

1.2.2 样品前处理

从上海市嘉定区居民日常食品购买场所及App生鲜购物软件上获取果蔬样品共21件。其中蔬菜选取青菜5件,羽衣甘蓝、生菜、黄瓜、杭椒、茶叶、土豆、木耳各1件,共12件样品;水果选取苹果4件,小番茄、蓝莓、黑莓、猕猴桃、红提各1件,共9件样品。称取10.00 g(精确至0.01 g)匀浆后的样品于50 mL离心管中,加入10 mL 1%乙酸乙腈、5 g氯化钠及1颗陶瓷均质子,均质、涡旋混匀,9500 r/min离心2 min。取上清液5 mL到含PSA、无水MgSO4、石墨化碳黑的净化管中,剧烈振荡1 min,9500 r/min离心2 min。取上清液2.5 mL氮吹近干,1 mL 60%乙腈水复溶,过0.22 μm有机微孔滤膜,供LC-HRMS测定。

1.2.3 仪器分析条件

色谱条件:色谱柱为AcclaimTM RSLC 120 C18色谱柱(150 mm×2.1 mm,2.2 μm)。流动相A为0.05%甲酸水溶液;流动相B为甲醇;流速:0.3 mL/min;进样量:2 μL;柱温40 ℃,洗脱程序见表1。

质谱条件:采用电喷雾电离源(ESI),正离子模式,全扫描模式(Full MS)和数据依赖型二级扫描模式(dd-MS2)采集数据。全扫描的分辨率为60000;二级扫描模式的分辨率为15000;扫描范围为m/z 100～1000;碰撞能量为30 eV。

1.2.4 基质标准系列的配制

选取不含目标物的苹果、青菜样品作为空白基质,按1.2.2进行前处理,在复溶时分别加入60%乙腈水和不同体积的混合标准中间液,得到浓度为1、2、5、10、50、100、200 μg/L的基质标准曲线。

2 结果与讨论

2.1 色谱条件优化

2.1.1 色谱柱的优化

为获得更好的灵敏度,考察了AcclaimTM RSLC 120 C18与Hypersil GOLDTM Aq两种色谱柱对目标物的分离效果。结果表明,新烟碱类杀虫剂在两种柱子上的分离效果相当,但大多数新烟碱类杀虫剂在C18柱上响应更高,见表2。该现象与目标物的极性以及色谱柱的性质相关。C18柱具有强疏水性,根据“相似相溶”原理,可对新烟碱类杀虫剂(多为中等极性化合物)有更好的保留和分离效果[1]。因此,本研究选择AcclaimTM RSLC 120 C18色谱柱进行后续实验。

2.1.2 流动相的优化

分别比较了甲酸水-乙腈体系和甲酸水-甲醇体系作为流动相时8种新烟碱类杀虫剂的色谱响应。结果表明,各目标物在两种流动相体系中的响应相当,但采用甲酸水-甲醇体系作为流动相时,呋虫胺分离效果更好,峰形更尖锐,见图1。该现象与乙腈洗脱能力强,易导致分离度不足有关[19]。因此,本文选取甲酸水-甲醇体系作为流动相。

甲酸浓度过低、过高均可抑制离子化效率、降低灵敏度。因此,进一步对水相中甲酸浓度进行优化。在200 mL超纯水中分别加入40、100、200 μL甲酸,得到0.02%、0.05%和0.1%甲酸水的流动相A,在不同流动相A和甲醇为流动相B的条件下对标准溶液(50 μg/L)进行测定,计算回收率。当甲酸浓度为0.02%时,目标化合物的回收率为55%～145%;当甲酸浓度为0.05%时,回收率为71%～91%,当甲酸浓度为0.1%时,回收率为60%～89%,见图2。确定使用0.05%甲酸水-甲醇溶液体系作为流动相进行洗脱。

2.2 质谱条件优化

相较于传统液相色谱-串联质谱所采用的多反应监测模式,本研究采用高分辨质谱,通过Full-MS/dd-MS2采集模式,可同时进行一级全扫描和数据依赖的二级质谱扫描(一级全扫描获取目标化合物的精确分子质量定量,数据依赖的二级质谱扫描获取目标化合物的二级碎片离子质谱数据定性),在简化质谱参数优化过程的同时,也确保样品的快速筛查和定量分析。图3所示为8种新烟碱类杀虫剂的提取离子色谱图。

根据欧盟(EU 2021/808)规定[20],新烟碱类杀虫剂的确证需至少获得4个鉴别点。色谱分离技术的鉴别点规定为1,高分辨质谱中,每个质量偏差<5×10-6的母离子的鉴别点为1.5,每个二级碎片离子的鉴别点为2.5。因此,本研究依靠液相色谱分离、一个母离子及一个二级碎片离子,即可获得5个鉴别点(1+1.5+2.5=5),超过了法规规定的4个鉴别点要求,从而充分保证了方法定性的准确度。从表3可以看出,8种新烟碱类杀虫剂的质量偏差均小于2×10-6,符合欧盟(EU 2021/808)对母离子的要求。

2.3 前处理条件优化

样品经10 mL 1%乙酸乙腈、5 g氯化钠、1颗陶瓷均质子提取,其中氯化钠发挥盐析作用以有效促进目标化合物的分配、陶瓷均质子将样品均质,有效提高乙酸乙腈提取目标化合物的效率。提取后,采用含不同净化剂的净化管A(含PSA、无水MgSO4)和B(含PSA、无水MgSO4、石墨化碳黑)进行净化。结果表明,经含有石墨化炭黑的净化管净化,果蔬中大部分新烟碱类杀虫剂回收率更高。该现象与石墨化炭黑可有效去除色素,避免色素残留对信号的影响有关[21]。因此,本研究采用净化管B进行样品净化。

2.4 方法的线性范围及定量限

鉴于高分辨质谱的高灵敏度,空白样品响应信号极弱,无法准确计算其标准偏差,故不宜沿用传统的以空白信号标准偏差的10倍来计算定量限(LOQ)。且传统方法计算的LOQ常低于标准曲线的线性下限。为保证定量结果的准确性,将标准曲线线性范围的下限作为实际LOQ[22]。结果表明,8种新烟碱类杀虫剂在1～200 μg/L范围内线性关系良好,相关系数(R2)均不低于0.9987。样品称样量为10.00 g,方法的LOQ为0.1 μg/kg。8种新烟碱类杀虫剂的线性范围与回归方程见表4。

2.5 准确度和精密度

在空白苹果、青菜基质中分别添加低、中、高3个水平的8种新烟碱类杀虫剂混合标准溶液,使之浓度分别为0.5、2.0、10.0 μg/kg。采用1.2.2对样品进行提取净化,测定加标回收率,结果如表5所示,可以看出8种新烟碱类杀虫剂在苹果基质中的加标回收率为70.7%～115.4%,相对标准偏差为1.2%～7.4%;在青菜基质中,除烯啶虫胺的加标回收率为42.6%～54.8%外,其余7种物质的加标回收率为61.5%～102.9%,相对标准偏差为1.2%～9.3%。以上结果表明,该方法的准确度与精密度可以满足日常样品监测的分析要求。

2.6 基质效应评价

针对苹果、青菜等不同基质样品,分别评价其基质效应(ME),验证该方法在复杂体系中的适用性和可靠性。评价方法为:按1.2.4配制基质标准曲线,供LC-HRMS检测,并与溶剂标准曲线进行对比,按公式(1)计算。

ME(%)=(基质匹配标准曲线的斜率/溶剂标准曲线的斜率-1)×100

(1)

当|ME|>50%时,即存在强基质效应;当|ME|处于20%～50%时,即基质效应处于中等水平;当|ME|<20%时,即存在弱基质效应,可忽略不计。

实验结果显示,8种新烟碱类杀虫剂的|ME|值均小于20%,表明在苹果、青菜中都是弱基质效应。因此,本实验采用溶剂配制的标准曲线进行定量分析。

2.7 实际样品检测

市售样品按照1.2.2进行前处理,供LC-HRMS检测。结果如表6和表7所示,除猕猴桃外的20个食品样品均检出新烟碱类杀虫剂残留。值得注意的是,呋虫胺在杭椒和某一件青菜样品中残留浓度较高,含量分别为109和215 μg/kg。呋虫胺、噻虫嗪、吡虫啉、噻虫胺和啶虫脒的检出率较高,分别为52.4%、57.1%、42.9%、66.7%、71.4%;烯啶虫胺、氯噻啉、噻虫啉的检出率较低,分别为14.3%、4.8%、23.8%。虽然新烟碱类杀虫剂残留量未超出GB 2763—2021《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》[10]中规定的最大残留量要求,但高检出率提示新烟碱类杀虫剂在果蔬中普遍存在,长期低剂量暴露可危害人体健康。此外,欧盟和法国禁用的吡虫啉、噻虫胺、噻虫嗪、啶虫脒和噻虫啉在本研究中均有检出,因此需对果蔬中新烟碱类杀虫剂的使用加强管理。

2.8 与其他方法比较

与国内外报道的果蔬中新烟碱类杀虫剂的相关研究方法进行比较(表8),可以看出本方法具有较宽的线性范围和较高的灵敏度,更利于果蔬样品中新烟碱类杀虫剂的痕量检测。

3 结论

本研究建立了一种适用于不同果蔬基质中8种新烟碱类杀虫剂快速筛查及确证的检测新方法,未来可应用于更大规模、更多区域的食品样本调查,并结合居民膳食消费数据,开展对新烟碱类农药的累积性膳食暴露风险评估,为完善我国食品安全标准提供更为扎实的科学依据。同时,本研究存在一定局限性。首先,烯啶虫胺在青菜基质中的回收率偏低,提示对于个别新烟碱类杀虫剂与基质的组合,可能需要进一步优化前处理方法或引入同位素内标进行校正。其次,本研究仅针对新烟碱类杀虫剂原型进行检测,而未涵盖其代谢产物,未来可借助高分辨质谱的非靶向筛查能力,开展代谢物识别与监测研究。

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Determination of Eight Neonicotinoid Insecticides in Fruits and Vegetables Using QuEChERS/Liquid Chromatography-High-Resolution Mass Spectrometry

LIN Xi1,XUAN Dong-liang1,WU Lin-ying1,PENG Qian1,WANG Xue-run1,SHEN Mu-yun2,ZHU Zhen-hai*1

(1．Jiading District Center for Disease Control and Prevention,Shanghai 201800,China;2．The College of Medical Technology,Shanghai University of Medicine &Health Sciences,Shanghai 201318,China)

Abstract：A method was established for the simultaneous determination of eight neonicotinoid insecticides,viz．,dinotefuran,nitenpyram,thiamethoxam,imidacloprid,clothianidin,imidaclothiz,acetamiprid,and thiacloprid in fruits and vegetables using Quick,Easy,Cheap,Effective,Rugged,and Safe (QuEChERS) sample preparation coupled with liquid chromatography-high-resolution mass spectrometry (LC-HRMS)．The samples were extracted using acetonitrile containing 1% acetic acid．After extraction,the supernatant was transferred to a purification tube containing ethylenediamine-N-propylsilane,anhydrous magnesium sulfate (MgSO4),and graphitized carbon black for cleanup．The concentrations of the eight neonicotinoid insecticides were determined using LC-HRMS．Chromatography on a C18 column with a mobile phase consisting of 0.05% formic acid in water (mobile phase A) and methanol (mobile phase B) under gradient elution enabled the effective separation of the eight neonicotinoid insecticides．Mass spectrometry was conducted using an electrospray ionization source in the positive ion mode．Full-mass scan coupled with data-dependent acquisition (Full-MS/dd-MS2) was used for compound screening and qualitative confirmation,and the full-mass scan (Full-MS) mode was employed for quantitative analysis．Under optimized conditions,the eight neonicotinoid insecticides exhibited good linearity over the concentration range of 1～200 μg/L,with the correlation coefficients (R2) being 0.9987 or higher．The method＇s limit of quantification was as low as 0.1 μg/kg．In spiked recovery experiments,with the exception of nitenpyram,which exhibited relatively low spiked recoveries ranging from 42.6% to 54.8% in green vegetable matrices,the recoveries of all other neonicotinoid insecticides in both apple and green vegetable matrices ranged from 61.5% to 102.9%,with the relative standard deviations being between 1.2% and 9.3%．Furthermore,matrix effect evaluation revealed that all the target compounds exhibited weak matrix effects,with the |ME| values being below 20%．Furthermore,actual sample analyses revealed that thiamethoxam,acetamiprid,imidacloprid,clothianidin,and dinotefuran exhibit relatively high detection rates．However,all the detected concentrations were below the maximum residue limits specified by the National Food Safety Standard (GB 2763—2021)．Overall,our method is simple to operate,enables accurate qualitative analysis,and has high sensitivity and strong anti-interference capability,and fully meets the requirements for the detection of trace neonicotinoid insecticides in various fruit and vegetable samples．

Key words：neonicotinoid insecticides;liquid chromatography-high resolution mass spectrometry;QuEChERS;pesticide residues;fruits;vegetables

中图分类号：O657

文献标识码：A

文章编号：0258-3283(2026)07-0059-08

DOI：10．13822/j．cnki．hxsj．2026．0083

收稿日期：2026-04-02;修回日期：2026-06-01;接受日期：2026-06-08

基金项目：复旦—嘉定公共卫生高质量发展重点学科项目(环境卫生学)(GWGZLXK-2023-03);上海市嘉定区卫生健康委员会B类建设项目(环境健康学)(ZK2024B05)。

作者简介：林茜(1991-),女,浙江台州人,硕士,主管技师,主要研究方向为卫生检验。

通讯作者：朱震海,E-mail:zzh1972zzh@163．com。