花生植株、籽粒及田間土壤氟磺胺草醚殘留分析方法研究

李廣領(lǐng)， 郭梅燕， 谷珊山， 董麗紅， 劉 博， 郭文舉， 陳錫嶺

(河南科技學(xué)院，新鄉(xiāng) 453003)

實驗方法與技術(shù)

花生植株、籽粒及田間土壤氟磺胺草醚殘留分析方法研究

李廣領(lǐng)， 郭梅燕， 谷珊山， 董麗紅， 劉 博， 郭文舉， 陳錫嶺*

(河南科技學(xué)院，新鄉(xiāng) 453003)

在前人研究基礎(chǔ)上，確立了花生植株以甲醇、乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)和石墨化炭黑(GCB)為基質(zhì)分散萃取材料，花生籽粒和田間土壤分別以酸化甲醇和乙腈為分散萃取溶劑，以PSA為基質(zhì)凈化材料的3類氟磺胺草醚殘留樣品前處理程序，建立并優(yōu)化了花生籽粒、花生植株和田間土壤氟磺胺草醚殘留高效液相色譜檢測方法。結(jié)果顯示，氟磺胺草醚在0.05～10.0 mg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)與對應(yīng)色譜峰積分面積線性響應(yīng)良好，回歸方程為y=2.562 8x-0.006 8(r2=0.999 8)。在0.05 ～0.5 mg/kg氟磺胺草醚添加范圍內(nèi)，花生籽粒、植株和田間土壤中的平均回收率為85.6%～113.5%，相對標準偏差為1.5%～9.7%?；ㄉ仓?、籽粒和田間土壤中氟磺胺草醚的檢出限分別為0.024、0.029和0.031 mg/kg。基質(zhì)效應(yīng)試驗結(jié)果表明，該樣品前處理方法獲得的分析樣品基質(zhì)效應(yīng)不明顯，表明該殘留樣本前處理方法和樣品檢測方法簡便、高效、經(jīng)濟、可靠，可滿足氟磺胺草醚在花生植株、籽粒及田間土壤中殘留的定量檢測要求。

氟磺胺草醚； 花生植株； 花生籽粒； 花生田土壤； 基質(zhì)分散萃??； 殘留分析

氟磺胺草醚屬二苯醚類除草劑，主要用于防治大豆、花生田以及果園、橡膠種植園內(nèi)一年生或多年生闊葉雜草[1]。氟磺胺草醚在土壤中殘留期長達63～527 d，且很容易在土壤中隨地表徑流和土壤淋溶而運動，危害到相鄰農(nóng)田和河岸帶植被；此外，氟磺胺草醚還能在一些水生生物體內(nèi)富集，對水生生物產(chǎn)生毒害，并通過食物鏈對人類造成危害[2-4]。氟磺胺草醚的科學(xué)使用和殘留問題至今備受關(guān)注，有關(guān)作物和土壤中氟磺胺草醚的殘留分析方法已報道的有氣相色譜法[5]、高效液相色譜法[6]、生物測定法[7]、放射性示蹤技術(shù)[8]以及液-質(zhì)聯(lián)用[9]、氣-質(zhì)聯(lián)用[10]等方法。由于氣相色譜檢測需要衍生化、色質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對殘留樣品前處理技術(shù)要求嚴格，目前國內(nèi)主要采用的是液相色譜檢測，而已報道的花生和土壤中氟磺胺草醚液相色譜檢測方法前處理程序復(fù)雜[11-13]，費工、費時、成本高，不適于大批量樣品分析檢測。

QuEChERS方法于2003年由Anastassiades等[14]提出，主要用于含水量高的果蔬類樣品的前處理，因其具有快速、簡單、廉價、有效、可靠、安全等特點而得名QuEChERS(Quick，Easy，Cheap，Effective，Rugged and Safe)。后經(jīng)Lehotay等[15-17]的不斷改進、優(yōu)化，目前已廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、獸藥和抗生素等上百種藥物殘留分析中，不僅可以用于非脂類食品中農(nóng)藥殘留的分析，還可用于脂類食品中農(nóng)藥殘留的分析。本研究擬建立并優(yōu)化花生籽粒、花生植株及其田間土壤中氟磺胺草醚QuEChERS前處理方法和高效液相色譜方法，以期為花生生產(chǎn)上氟磺胺草醚的科學(xué)合理使用和殘留規(guī)律研究提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 儀器、試劑與樣品

Agilent-1260型HPLC(帶自動進樣器和紫外檢測器)，美國Agilent公司；BS-1EA型振蕩培養(yǎng)箱，金壇市杰瑞爾電器有限公司；RE-52型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器廠；FA1004B型分析天平，上海佑科儀器儀表有限公司；TDL-5000B型大容量冷凍離心機，上海安亭科技儀器廠；KH19A小型醫(yī)用離心機，湖南凱達科技有限公司。

乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)、石墨化炭黑(GCB)(天津博納艾杰爾科技有限公司)，分析級甲醇、磷酸二氫鉀、冰乙酸和無水硫酸鎂為天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；分析級乙腈、二氯甲烷和磷酸為天津市福晨化學(xué)試劑廠產(chǎn)品；HPLC級乙腈和甲醇為天津賽孚瑞科技有限公司產(chǎn)品；水為實驗室二次蒸餾水。氟磺胺草醚標準樣品(98.8%)為上海市農(nóng)藥研究所研制。

花生及土壤樣品采自河南科技學(xué)院試驗田。

1.2 樣品的前處理方法

花生植株用組織搗碎機均質(zhì)化，自然風(fēng)干的花生籽粒用研缽研碎，土壤經(jīng)風(fēng)干后碾碎，除去砂礫和植物殘體后過2 mm樣品篩，備用。

1.2.1 樣品提取

花生植株和花生籽粒樣品：將均質(zhì)化的10 g植株和5 g籽粒樣品分別放入50 mL離心管中，植株樣品用15 mL甲醇渦旋提取5 min，籽粒樣品用10 mL含1%冰乙酸的甲醇渦旋提取5 min。4 000 r/min離心10 min，取2 mL上清液于2 mL離心管中待凈化。

田間土壤樣品：10 g土壤樣品于50 mL離心管中，加入5 mL 1%甲酸水溶液和10 mL乙腈，渦旋提取5 min，4 000 r/min離心10 min，取2 mL上清液于2 mL離心管中待凈化。

1.2.2 樣品凈化

花生植株樣品用150 mg無水Mg2SO4+30 mg GCB+30 mg PSA凈化；籽粒和土壤樣品用150 mg無水Mg2SO4+50 mg PSA凈化，渦旋1 min，5 000 r/min離心3 min，上清液過0.22 μm濾膜，待HPLC檢測。

1.3 HPLC檢測條件

色譜柱：Ultimate XB-C18柱(5 μm, 4.6 mm×250 mm)；柱溫40 ℃；流動相：水(pH 2.5,含0.4%的KH2PO4)∶乙腈=41∶59；流速1.0 mL/min；檢測波長290 nm；進樣量5 μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜條件的確定

按照“1.2”的前處理方法分別處理花生植株、籽粒和土壤空白樣品和添加樣品，在“1.3”的色譜條件下檢測樣品，可獲得氟磺胺草醚在本樣品中穩(wěn)定、良好的分離效果。圖1～3分別為花生植株、籽粒和土壤樣品中添加氟磺胺草醚的色譜分離效果。

圖1 優(yōu)化條件下花生植株中添加氟磺胺草醚的色譜圖Fig.1 Chromatogram of fomesafen in peanut plantsunder the optimal chromatographic conditions

圖2 優(yōu)化條件下花生籽粒中添加氟磺胺草醚的色譜圖Fig.2 Chromatogram of fomesafen in peanuts under the optimal chromatographic conditions

圖3 優(yōu)化條件下土壤中添加氟磺胺草醚的色譜圖Fig.3 Chromatogram of fomesafen in peanut field soilunder the optimal chromatographic conditions

2.2 方法的線性與檢測靈敏度

將氟磺胺草醚標準貯備液(100 mg/L)用流動相分別稀釋為0.05、0.1、0.5、1、5和10 mg/L共6個濃度的工作標樣，按照確定的色譜條件進樣分析。結(jié)果顯示，氟磺胺草醚的不同濃度與對應(yīng)的色譜峰響應(yīng)面積線性響應(yīng)良好，線性回歸方程為y=2.562 8x-0.006 8(r2=0.999 8)(圖4)，以3倍信噪比計算得方法的最小檢出量(LOD)為0.013 ng。

圖4 優(yōu)化色譜條件下氟磺胺草醚的標準曲線Fig.4 Calibration curve of fomesafen under the optimal chromatographic conditions

2.3 方法的準確度與精密度

采用模擬添加法，分別進行土壤、花生籽粒和花生植株做0.05、0.1和0.5 mg/kg 3個水平的添加回收率試驗，計算添加回收率和變異系數(shù)，結(jié)果見表1。

表1 花生植株、花生籽粒及田間土壤中氟磺胺草醚的添加回收率Table 1 Recoveries of fomesafen in peanut plants,peanut and peanut field soil

表1顯示，氟磺胺草醚在花生植株、籽粒及田間土壤中的添加回收率均大于85%，變異系數(shù)均小于10%，按校正曲線法[18]計算得花生植株、籽粒和田間土壤中的氟磺胺草醚檢出限分別為0.024、0.029和0.031 mg/kg。

2.4 基質(zhì)效應(yīng)分析

為考察基質(zhì)效應(yīng)，分別稱取空白花生植株、花生籽粒和田間土壤，按照“1.2”樣品前處理程序處理后，再配制濃度分別為0.05、0.1、0.5、1、5和10 mg/L的3種樣品的基質(zhì)標樣，進樣1 μL，檢測。以進樣濃度為橫坐標，以峰面積為縱坐標，進行線性回歸，得到基質(zhì)標樣標準曲線，并將基質(zhì)標樣曲線的斜率與溶劑標樣曲線的斜率進行比較得到斜率比值，以確定樣品前處理基質(zhì)效應(yīng)的強弱[19]，結(jié)果見表2?？梢钥闯?，花生植株、籽粒和田間土壤中氟磺胺草醚的基質(zhì)標樣與溶劑標樣的斜率比值分別為0.968 3、1.104 5和0.895 8，說明3種樣本基質(zhì)中基質(zhì)效應(yīng)均不明顯。

2.5 實際樣品檢測

在試驗田，花生苗期按推薦劑量一次施藥，對田間施藥后的花生植株和田間土壤定期取樣進行檢測，10份土壤樣品中均檢測到氟磺胺草醚殘留，10份花生植株樣品中前期采集樣品檢測到氟磺胺草醚殘留，后期樣品未檢出，收獲時花生籽粒和花生植株中均未檢出氟磺胺草醚殘留。

3 討論與結(jié)論

該方法在建立的過程中先后嘗試了使用甲醇、乙腈和二氯甲烷對花生植株、花生籽粒和田間土壤進行提取，盡管從添加回收率數(shù)值上看都能滿足農(nóng)藥殘留分析的基本要求，但二氯甲烷提取時需濃縮后再轉(zhuǎn)換溶劑，步驟繁瑣，故舍棄；考慮到乙腈的毒性，花生植株和花生籽粒選用甲醇提取。對于田間土壤樣品，在提取時需加入水進行基質(zhì)匹配，雖然甲醇和水可以混溶，但甲醇提取物中含雜質(zhì)多，嚴重干擾目標色譜峰，故采用乙腈提取。另外，考慮到氟磺胺草醚為弱酸性，在提取時加入一定量的酸可以提高回收率，故花生籽粒用弱酸酸化的甲醇提取，土壤用弱酸酸化的乙腈提取，但同樣的方法應(yīng)用于花生植株樣品提取時，試驗結(jié)果顯示酸的存在與否并不影響回收率，故直接用甲醇提取。樣品凈化環(huán)節(jié)中，依次分別選用C18、PSA和Florisil作為樣品基質(zhì)凈化材料進行試驗，通過凈化效果和回收率等綜合評估，最后確定以PSA作為樣品凈化材料。對于PSA用量，分別以30、50和100 mg的用量比較凈化效果，試驗發(fā)現(xiàn)，隨著PSA量的增加，部分雜質(zhì)峰面積會減小，但氟磺胺草醚的回收率并無差異，考慮到經(jīng)濟、有效，確定50 mg PSA為樣品凈化劑用量。另考慮到花生植株樣品中含有大量色素，故加入適量GCB，以有效去除。

綜合來看，所建立樣品分散固相萃取前處理程序操作簡便、提取溶劑用量少、省時省力、凈化效果好，高效液相色譜檢測方法線性范圍寬、檢測靈敏度高?？蓾M足氟磺胺草醚在花生植株、花生籽粒及田間土壤中殘留的定量檢測要求。本研究為花生植株、花生籽粒及田間土壤中氟磺胺草醚的殘留檢測提供了可靠的技術(shù)保證。

[1]劉長令. 世界農(nóng)藥大全(除草劑卷)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2002:192-194.

[2]Johnson D H, Talbert R E.Imazaquin, chlorimuron and fomesafen may injury rotation vegetables and sunflower (Helianthusannuus)[J]. Weed Technology, 1993, 7(3):573-577.

[3]United States Environmental Protection Agency. Ecological risk assessment problem formulation for fomesafen[R]. Washington D C, 2006.

[4]Russo J, Madec L, Brehélin M. Effect of a toxicant on phagocytosis pathways in the freshwater snailLymnaeastagnalis[J]. Cell and Tissue Research, 2008, 333(1):147-158.

[5]Zeneca Ag Products Western Research Center. Determination of fomesafen in green bean and other crops by gas chromatography[R]. WRI:TMR0626B, 1996.

[6]朱有為, 陸貽通, 段麗麗. 液相色譜測定土壤中氟磺胺草醚殘留量方法研究[J].環(huán)境污染與防治, 1996, 18(5):36-37.

[7]高世杰, 韓玉軍, 蔣凌雪, 等. 氟磺胺草醚的生物測定方法研究[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2011, 42(7):45-49.

[8]開美玲, 郭江峰, 金仁耀, 等. 氟磺胺草醚在模擬水生生態(tài)系統(tǒng)中的行為特征[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2005,24(3):486-489.

[9]Laganà A, Fago G, Marino A, et al. Liquid chromatography mass spectrometry tandem for multiresidue determination of selected post-emergence herbicides after soil column extraction[J]. Analytica Chimica Acta, 2000, 415(1/2):41-56.

[10]Boyd-Boland A A, Magdic S, Pawlisyzn J B.Simultaneous determination of 60 pesticides in water using solid-phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry[J]. Analyst, 1996, 121(7):929-937.

[11]陸貽通, 朱有為. 二苯醚類除草劑在土壤中的降解動態(tài)及作物上的殘留[J]. 浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 1996, 22(5)： 485-488.

[12]郭江峰, 陸貽通, 孫錦荷. 氟磺胺草醚在花生和大豆田中的殘留動態(tài)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護, 2000, 19(2):82-84.

[13]李曉薇. 不同吸附劑對除草劑在土壤中吸附/解吸行為的影響[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2009.

[14]Anastassiades M, Lehotay S J, Stajnbaher D, et al. Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and “dispersive solid-phase extraction” for the determination of pesticide residues in produce[J]. Journal of AOAC International, 2003, 86(2):412-431.

[15]Lehotay S J, Dekok A, Hiemstra M. Validation of a fast and easy method for the determination of residues from 229 pesticides in fruits and vegetables using gas and liquid chromatography and mass spectrometric detection[J]. Journal of AOAC International, 2005, 88(2):595-614.

[16]Lehotay S J, Ma?tovska K. Evaluation of two fast and easy methods for pesticide residue analysis in fatty food matrixes[J]. Journal of AOAC International, 2005, 88(2):630.

[17]Lehotay, S J, Ma?tovská K, Lightfield A R. Use of buffering to improve results of problematic pesticides in a fast and easy method for residue analysis of fruits and vegetables[J]. Journal of AOAC International, 2005, 88(2):615.

[18]蔡潞莎, 胡奇, 芮三亞. 蔬菜中有機磷農(nóng)藥多殘留分析:方法檢出限的對比研究[J]. 食品科學(xué), 2006, 27(11):449-454.

[19]周莉, 王新全, 徐浩, 等. 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定葉菜類蔬菜中16種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)研究[J].理化檢驗(化學(xué)分冊), 2011, 47(12):1398-1401.

Residueanalysismethodoffomesafeninpeanutplants,peanutsandpeanutfieldsoilsbyQuEChERS-HPLC

Li Guangling, Guo Meiyan, Gu Shanshan, Dong Lihong, Liu Bo, Guo Wenju, Chen Xiling

(HenanInstituteofScienceandTechnology,Xinxiang453003,China)

A method has been developed for determining fomesafen residues in peanut plants, peanuts and peanut field soil by high performance liquid chromatography(HPLC). Fomesafen residues in peanut plants was extracted by methanol and then purified by primary secondary amine(PSA) and graphitized carbon black(GCB), and fomesafen residues in peanuts or soil was extracted by methanol or acetonitrile(containing 1% formic acid), and then purified by PSA.Then these detection samples were detected by HPLC under the optimal conditions. The results showed, under the optimal conditions, the calibration curves showed good linearity(y=2.562 8x-0.006 8,r2=0.999 8) at 0.05-10.0 mg/L concentration of fomesafen, the average recoveries of fomesafen in peanut plants, peanuts, peanut field soil at the three spiked concentration levels ranged from 85.6% to 113.5%, and the relative standard deviations was 1.5%-9.7%. The lowest concentration detected of fomesafen in peanut plants, peanuts and peanut field soil were 0.024 mg/kg, 0.029 mg/kg and 0.031 mg/kg, respectively. The matrix effect of the method was studied and there was no significant difference. In sum, the method was simple, efficient, economy and reliable, which can meet quantitative detection requirements in peanut, peanut plants and soil.

fomesafen; peanut plant; peanut; peanut field soil; dispersive solid phase extraction; residues analysis

2013-12-31

：2014-01-31

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201203098); 國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(20121046701703); 河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點項目(13B210003)

S 481.8

：ADOI：10.3969/j.issn.0529-1542.2014.06.020

* 通信作者 E-mail:chenxiling@hist.edu.cn