席 慧, 楊振興,2, 張 帆,3*
(1.長沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 湖南 長沙 410004; 2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院, 湖南 長沙 410004;3.湖南省檢驗(yàn)檢疫科學(xué)技術(shù)研究院, 湖南 長沙 410004)
MAE在線GPC-GC-MS/MS法測定板栗中20種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留
席 慧1, 楊振興1,2, 張 帆1,3*
(1.長沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 湖南 長沙 410004; 2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院, 湖南 長沙 410004;3.湖南省檢驗(yàn)檢疫科學(xué)技術(shù)研究院, 湖南 長沙 410004)
先以乙腈為提取溶劑,采用微波輔助萃取技術(shù)(MAE)對板栗樣品中20種有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行萃取(前處理),然后將提取液經(jīng)分散固相萃取凈化,除去樣品中大部分的脂肪和甾醇等干擾基質(zhì),再經(jīng)在線GPC/GC — MS — MS在多反應(yīng)監(jiān)測模式(MRM)下進(jìn)行檢測和確證,建立了板栗中20種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量的在線GPC — GC — MS/MS快速測定方法。測定結(jié)果表明: 20種有機(jī)磷農(nóng)藥在0.01~0.20mg/kg 范圍內(nèi)的加標(biāo)平均回收率為71.5%(104.0%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.4%~9.4%。該方法準(zhǔn)確、快速、凈化效果好。
微波萃取; 在線凝膠滲透色譜 — 氣相色譜/質(zhì)譜; 板栗; 有機(jī)磷農(nóng)藥
板栗是我國一種富含高營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值的重要食用林產(chǎn)品,同時(shí)也是我國重要的出口堅(jiān)果產(chǎn)品[1-2]。隨著板栗的栽培面積和總產(chǎn)量迅速擴(kuò)大,在板栗種植生產(chǎn)過程中,病蟲害頻頻發(fā)生[3-5]。林農(nóng)為了保證板栗質(zhì)量和產(chǎn)量,施用了大量的農(nóng)藥,從而產(chǎn)生了農(nóng)藥殘留污染,進(jìn)而對人們的身體健康造成危害[6-7]。其中,有機(jī)磷類農(nóng)藥是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中較為重要的一類有機(jī)農(nóng)藥,不少有機(jī)磷農(nóng)藥品種對人、畜的急性毒性很強(qiáng),且易被植物吸收蓄積,對消費(fèi)者健康安全造成潛在的威脅[8]。正因如此,歐盟、美國等發(fā)達(dá)國家對板栗等食品中該類農(nóng)藥殘留的限量制定了更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),使得我國板栗出口遭受了巨大的沖擊和考驗(yàn)[9]。目前我國有關(guān)板栗中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留檢測的文獻(xiàn)報(bào)道不多,主要分析方法有氣相色譜法[10]和氣相色譜-質(zhì)譜法[11-12]。由于板栗樣品基質(zhì)較為復(fù)雜,含有較高含量的蛋白質(zhì)、糖類和油脂等雜質(zhì),基體干擾較大,易污染色譜柱和影響儀器的使用壽命,因此,樣品的前處理不僅步驟繁冗,消耗的試劑耗材成本也較高。本研究采用微波輔助萃取技術(shù)(MAE)對板栗中殘留的農(nóng)藥進(jìn)行提取,該方法操作簡單快速、提取效率高[13]。提取溶液經(jīng)分散固相萃取凈化后,再經(jīng)在線凝膠滲透色譜 — 氣相色譜 — 三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行測定,實(shí)現(xiàn)了凈化過程的自動化,有效地彌補(bǔ)了分散固相萃取凈化對大分子雜質(zhì)去除不徹底的問題,進(jìn)一步降低了背景干擾[14]。方法檢測限低,定性準(zhǔn)確度更高,為我國板栗產(chǎn)品質(zhì)量安全和出口提供技術(shù)參考。
乙腈(色譜純,美國Tedia公司);正己烷(色譜純,美國Tedia公司);敵敵畏、久效磷、樂果、二嗪磷、異稻瘟凈、甲基毒死蜱、馬拉氧磷、甲基嘧啶磷、殺螟硫磷、馬拉硫磷、毒死蜱、倍硫磷、對硫磷、反式 — 毒蟲畏、順式 — 毒蟲畏、喹硫磷、殺撲磷、丙溴磷、三唑磷、伏殺硫磷等有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品純度均大于90%,購于德國Dr.Ehrenstorfer公司。硅膠鍵合十八烷基(C18)粉和乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)粉購于美國Agilent公司。實(shí)驗(yàn)用水為超純水(美國Millipore公司)。
在線凝膠色譜串聯(lián)三重四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀(GPC — GC — MS TQ8030,日本島津公司);MARS — 5型微波萃取儀(美國CEM公司);TurboVap II 自動氮?dú)鉂饪s儀器(美國Caliper公司);SK — 1型快速混勻器(常州澳華儀器有限公司)。
標(biāo)準(zhǔn)儲備液:準(zhǔn)確稱取50.0mg(精確至0.1mg)各有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品于50mL棕色容量瓶中,用丙酮溶解后并準(zhǔn)確定容到刻度線,搖勻,配制濃度為1.0mg/mL標(biāo)準(zhǔn)儲備液,于4℃冰箱避光保存。
混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液:分別準(zhǔn)確吸取1.0mL各標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液于100mL棕色容量瓶中,用丙酮溶解并定容到刻度線,配制成濃度為10μg/mL混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液,于4℃冰箱中避光保存。
混合標(biāo)準(zhǔn)工作液:根據(jù)實(shí)際檢測需要準(zhǔn)確吸取一定體積的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液用乙腈逐級稀釋成濃度分別為0.01、0.02、0.05、0.10、0.25和0.50mg/L的系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液,標(biāo)準(zhǔn)工作溶液現(xiàn)用現(xiàn)配。
1.4.1 以微波輔助萃取技術(shù)(MAE)提取板栗中殘留農(nóng)藥 準(zhǔn)確稱取粉碎均勻的板栗樣品5.00g(精確至0.01g)于微波萃取罐內(nèi),然后加入20mL乙腈和磁力攪拌轉(zhuǎn)子。微波萃取罐最大功率400W,微波壓力1.33MPa,溫度程序升溫由室溫在10min內(nèi)升至80℃,然后在該溫度下繼續(xù)保持10min。萃取完成后,待微波萃取罐冷卻至室溫,取出萃取罐。萃取液經(jīng)布氏漏斗抽濾,然后用約4~6mL乙腈分3次沖洗漏斗,將抽濾液轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶中,然后于40℃下將溶劑旋轉(zhuǎn)濃縮至近干,最后用0.1%乙酸 — 乙腈混合溶液溶解殘?jiān)⒍ㄈ葜?.0mL,待凈化。
1.4.2 分散固相萃取凈化 準(zhǔn)確稱取300mg (精確至0.1g)PSA粉,50mg (精確至0.1g)C18粉于高速離心管中,加入“1.4.1”條件中的0.1%乙酸 — 乙腈提取液,于混勻器上渦旋振蕩2min,然后以10000r/min離心5min,準(zhǔn)確吸取上清液1.0mL,混勻,過0.2 μm濾膜于進(jìn)樣瓶中,供GPC — GC/MS/MS分析。
1.5.1 在線GPC條件 色譜柱:Shodex CLNpak EV — 200(2.1mm×150mm);流動相:丙酮+環(huán)己烷(3+7,V/V);流速:0.1mL/min;柱溫:40℃;進(jìn)樣量:10 μL 。
1.5.2 GC — MS/MS條件 色譜柱:惰性石英管: 5m×0.53mm;預(yù)柱:Rtx — 5MS, 5m×0.25mm×0.25μm;分析柱: Rtx — 5MS, 25m×0.25mm×0.25μm;色譜柱升溫程序: 82℃(5min)_8℃/min_300℃(7.75min);PTV進(jìn)樣口溫度程序: 120℃(5min)_100℃/min_250℃(33.7min);PTV進(jìn)樣口壓力程序: 120kPa_100kPa/min_180kPa(4.4min)_( — 49.8kPa/min)_ 120kPa(33. 8min);離子源溫度: 200 ℃;色譜質(zhì)譜接口溫度: 300℃;檢測器電壓: 調(diào)諧電壓+0.6kV;電子能量70eV,掃描開始時(shí)間10.2min,結(jié)束時(shí)間40min,掃描范圍為 86~500m/z,數(shù)據(jù)采集方式: MRM,掃描間隔0.3s;溶劑延遲時(shí)間: 8min;選擇離子(m/z)及豐度比見表1。
表1 20種農(nóng)藥保留時(shí)間、MRM條件參數(shù)Tab.1 Retentiontime(tR),MRMconditionparametersof20pesticides序號農(nóng)藥名稱保留時(shí)間(min)定量離子對碰撞能量(CE)定性離子對1碰撞能量(CE)定性離子對2碰撞能量(CE)1敵敵畏(Dichlorvos)10.635109.00>79.0010185.00>93.0015185.00>109.00202久效磷(Monocrotophos)17.406127.00>109.1015127.00>95.001597.00>82.00103樂果(Dimethoate)17.93093.00>63.0010125.00>79.001087.00>72.10254二嗪磷(Diazinone)18.773152.00>137.1010137.00>84.1015137.00>54.10255異稻瘟凈(Iprobenfos)19.39391.00>65.1020204.00>91.1010204.00>121.10306甲基毒死蜱(Chloropyriphos-methyl)19.971125.00>79.0010286.00>93.0025288.00>93.10257馬拉氧磷(Malaoxon)20.133127.00>99.0010109.00>79.1010125.00>79.00108甲基嘧啶磷(Pirimiphosmethyl)20.776290.00>125.0030276.00>125.1020290.00>151.00259殺螟硫磷(Fenitrothion)20.836125.00>79.0010109.00>79.0010277.00>109.102010馬拉硫磷(Malathion)21.07393.00>63.0010173.00>99.0015173.00>127.10511毒死蜱(Chlorpyrifos)21.229197.00>169.0015199.00>171.001597.00>65.002012倍硫磷(Fenthion)21.329278.00>109.1020125.00>79.0010109.00>79.101013對硫磷(Parathion)21.428109.00>81.001097.00>65.0020139.00>109.101014反式—毒蟲畏(trans-Chlorfenvin-phos)22.068267.00>159.2020269.00>161.0010269.00>81.003515順式—毒蟲畏(cis-Chlorfenvinphos)22.353267.00>159.0020269.00>161.0025267.00>81.002516喹硫磷(Quinalphos)22.494146.00>118.1015146.00>91.1025157.00>102.102517殺撲磷(Methidathion)22.844145.00>85.1010145.00>58.102093.00>63.001018丙溴磷(Profenofos)23.672139.00>97.00597.00>65.0020139.00>121.00519三唑磷(Triazophos)25.181161.00>134.1010161.00>106.1015162.00>119.101520伏殺硫磷(Phosalone)27.698182.00>111.0020121.00>93.005121.00>65.0010
微波輔助萃取主要是利用微波來強(qiáng)化溶劑萃取效果,選擇不同的萃取溶劑往往對萃取效率有很大的影響[15]。實(shí)驗(yàn)比較了丙酮、乙腈、乙酸乙酯、丙酮-乙酸乙酯(1+1,V/V)等常見的萃取溶劑的提取效果,四種不同萃取溶劑對萃取效率的影響如圖1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:乙腈、乙酸乙酯、丙酮-乙酸乙酯和丙酮對所有目標(biāo)物的提取效率均能達(dá)到70%~120%,滿足多農(nóng)殘檢測的要求。但是采用丙酮、乙酸乙酯和丙酮-乙酸乙酯三種萃取溶劑的提取液中色素、脂肪等雜質(zhì)較多,影響樣品的凈化效果,基質(zhì)干擾明顯。對于多糖高油脂脂質(zhì)的板栗樣品而言,乙腈對于樣品基質(zhì)滲透能力強(qiáng),且大多數(shù)有機(jī)磷農(nóng)藥在乙腈中的溶解度高,既能得到高的提取效率,又能降低基質(zhì)干擾。因此,本實(shí)驗(yàn)采用乙腈作為板栗樣品中有機(jī)磷農(nóng)藥多殘留的提取溶劑。
提取溶液經(jīng)分散固相萃取凈化后可以除去一部分雜質(zhì),但凈化還不完全,需進(jìn)一步凈化以達(dá)到除去殘留的色素、蛋白、油脂等雜質(zhì)的目的。GPC能很好地彌補(bǔ)分散固相萃取方法去除干擾物質(zhì)不徹底的問題,進(jìn)而減少基質(zhì)效應(yīng)、降低背景干擾。本實(shí)驗(yàn)選擇在線GPC — GC — MS/MS檢測系統(tǒng),樣品在進(jìn)入質(zhì)譜分析前先過在線GPC凈化,同時(shí)結(jié)合PTV大體積進(jìn)樣,克服了常規(guī)GPC消耗溶劑量大、分析時(shí)間長等問題,減少了人工操作帶來的分析偏差,提高了實(shí)驗(yàn)效率。
圖1 不同提取試劑對回收率的影響Fig. 1 Effect of different extraction reagent on the recovery
在選定的色譜條件下,首先用Q3 SCAN全掃描方式得到各待測農(nóng)藥的質(zhì)譜圖,然后選取2~3個(gè)相對豐度較高、質(zhì)荷比較大及相同掃描時(shí)間段其他農(nóng)藥及無背景干擾的離子作為母離子、子離子,將各農(nóng)藥成分的掃描分時(shí)間段,進(jìn)行product ion 模式測定,進(jìn)一步優(yōu)化碰撞能量和離子對,以保證檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性,選定2~3對定量離子對、定性離子對和最優(yōu)碰撞能量,20種農(nóng)藥的保留時(shí)間和MRM離子參數(shù)見表1。
分別移取適量體積的農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)混合溶液,制備得到濃度分別為10、20、50、100、250、500μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液按照上述優(yōu)化的儀器條件進(jìn)行測定,以各自定量離子對的峰面積(y)對質(zhì)量濃度(x,mg/L), 建立校準(zhǔn)曲線,得到各目標(biāo)組分的線性方程和相關(guān)系數(shù),結(jié)果見表2。從表2可見,在0.01 ~0.50mg/L濃度范圍內(nèi),20種有機(jī)磷農(nóng)藥各自的基質(zhì)匹配校準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)r2均大于0.99,表明線性關(guān)系良好。用板栗空白基質(zhì)樣液逐級稀釋混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,以信噪比(S/N=10)確定各待測組分的測定低限(LOQ)為0.02~0.25 mg/kg。該方法的靈敏度能夠滿足目前國內(nèi)外食品標(biāo)準(zhǔn)對板栗農(nóng)藥最大殘留限量。
表2 20種農(nóng)藥的線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)及測定低限Tab.2 Linearregressionequations,correlationcoefficientsandLODof20pesticides農(nóng)藥名稱線性方程相關(guān)系數(shù)r2測定低限(mg/kg)敵敵畏Y=51429.99X-50114.650.99950.020久效磷Y=24502.96X-145306.40.99970.200樂果Y=31126.31X-30188.280.99760.050二嗪磷Y=4334.983X-11789.970.99970.025異稻瘟凈Y=38278.45X-71546.680.99630.020甲基毒死蜱Y=8134.819X-7271.6220.99790.025馬拉氧磷Y=59112.74X+41225.780.99980.050甲基嘧啶磷Y=71154.37X-88855.920.99970.020殺螟硫磷Y=53858.2X-91027.50.99960.050馬拉硫磷Y=31039.22X-45774.940.99970.020
續(xù)表2 20種農(nóng)藥的線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)及測定低限ContinuedTab.2 Linearregressionequations,correlationcoefficientsandLODof20pesticides農(nóng)藥名稱線性方程相關(guān)系數(shù)r2測定低限(mg/kg)毒死蜱Y=42940.29X-252383.20.99750.025倍硫磷Y=4554.858X-4178.3670.99810.050對硫磷Y=73612.41X-110393.20.99860.020反式—毒蟲畏Y=34209.8X-43706.590.99960.040順式—毒蟲畏Y=29334.88X-259593.10.99790.040喹硫磷Y=8450.837X-35508.650.99780.020殺撲磷Y=49965.53X-25875.580.99570.250丙溴磷Y=51834.9X-111046.80.99560.050三唑磷Y=254315.2X+11450240.99870.080伏殺硫磷Y=12727.35X-5464.910.99960.100
本試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)加入法,對經(jīng)檢測不含待測組分的空白板栗樣品分別添加0.01、0.05、0.10和 0.2mg/kg 4個(gè)濃度水平的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn),每個(gè)水平重復(fù)測定6次,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。結(jié)果表明:20種有機(jī)磷農(nóng)藥的平均加標(biāo)回收率為71.5%~104.0%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD,n=6)為3.6%~9.4%,滿足農(nóng)藥殘留分析的要求。
表3 20種有機(jī)磷農(nóng)藥的回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)Tab.3 Recoveriesandrelativestandarddeviationsof20pesticides(n=6)農(nóng)藥名稱加標(biāo)量(mg/kg)平均回收率(%)RSD(%)農(nóng)藥名稱加標(biāo)量(mg/kg)平均回收率(%)RSD(%)農(nóng)藥名稱加標(biāo)量(mg/kg)平均回收率(%)RSD(%)0.0187.77.5敵敵畏0.0590.86.40.1096.97.50.2092.85.20.0175.57.7久效磷0.0582.66.10.1085.75.60.2086.57.40.0185.99.3樂果0.0586.77.30.1090.86.90.2093.73.40.0192.88.8二嗪磷0.0586.77.10.1089.75.40.2091.85.90.0181.69.4異稻瘟凈0.0584.74.10.1088.76.60.2085.75.70.0192.85.5甲基毒死蜱0.0595.97.50.1091.85.30.2090.94.90.0182.67.9馬拉氧磷0.0583.65.40.1087.76.50.2082.65.30.0193.85.7甲基嘧啶磷0.05102.05.30.1091.84.60.2096.94.50.0188.75.1殺螟硫磷0.0590.87.50.1094.97.50.2091.87.10.01102.87.9馬拉硫磷0.0590.87.50.1092.86.60.2096.95.30.0190.86.7毒死蜱0.0595.95.30.1093.87.10.2094.94.50.01104.07.8倍硫磷0.0593.85.80.1096.95.30.20100.03.60.01101.08.6對硫磷0.0590.08.10.1095.97.50.2091.15.20.0184.78.6反式-毒蟲畏0.0590.87.50.1088.76.30.2091.85.80.0181.67.5順式-毒蟲畏0.0584.76.10.1086.75.40.2087.75.50.0189.87.0喹硫磷0.0594.98.50.1091.97.10.2097.96.20.0171.55.7殺撲磷0.0575.57.10.1077.18.50.2081.66.00.0181.66.2丙溴磷0.0584.77.10.1091.86.50.2087.75.5
續(xù)表3 20種有機(jī)磷農(nóng)藥的回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)ContinuedTab.3 Recoveriesandrelativestandarddeviationsof20pesticides(n=6)農(nóng)藥名稱加標(biāo)量(mg/kg)平均回收率(%)RSD(%)農(nóng)藥名稱加標(biāo)量(mg/kg)平均回收率(%)RSD(%)農(nóng)藥名稱加標(biāo)量(mg/kg)平均回收率(%)RSD(%)0.0181.67.2三唑磷0.0584.76.50.1096.97.80.2097.94.50.0178.56.2伏殺硫磷0.0584.77.60.1086.46.50.2087.66.6
采用微波輔助萃取和分散固相萃取凈化等前處理手段對板栗樣品進(jìn)行預(yù)處理,并進(jìn)一步通過在線GPC — GC — MS/MS聯(lián)用彌補(bǔ)了分散固相萃取凈化方法去除雜質(zhì)不徹底的問題,提高了方法的靈敏度,降低了試驗(yàn)成本,簡化了前處理過程,建立了板栗中20種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量的在線GPC — GC — MS/MS快速測定方法。該方法測定結(jié)果顯示,20種有機(jī)磷農(nóng)藥在0.01~0.20 mg/kg 范圍內(nèi)的加標(biāo)平均回收率為71.5%~104.0%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.4%~9.4%。該方法準(zhǔn)確、快速、凈化效果好。
該方法有效地解決了板栗樣品復(fù)雜基質(zhì)前處理比較繁瑣的現(xiàn)狀,試驗(yàn)的回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果都比較理想,能夠達(dá)到農(nóng)藥殘留的檢測要求,可用于板栗中多種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的快速篩查與檢測,為板栗的質(zhì)量安全和出口提供技術(shù)參考。
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(文字編校:楊 駿)
Determinationof20organophosphorouspesticideresiduesinchestnutbyon-lineGPC-GC-MS/MSusingMAE
XI Hui1, YANG Zhenxing1,2, ZHANG Fan1,3*
(1.Changsha Environmental Protection College, Changsha 410004, China;2.College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410004, China;3.Hunan Academy of Inspection and Quarantine, Changsha 410004, China)
In this study, an analytical method has been developed for the determination of 20 organophosphorous pesticides in chestnut. Chestnut were extracted with acetonitrile using microwave-assisted extraction technique (MAE) and cleaned up using dispersive solid phase extraction (DSPE) to remove most fats and sterols in samples, after cleaned using online gel permeation chromatography(GPC),the 20 target organophosphorous pesticides were rapidly detected by gas chromatography-tandem mass spectrometry(GC-MS/MS). The average recoveries of 20 target pesticides in spiked chestnut(from 0.01 to 0.20 mg/kg)ranged from 71.5% to 104.0% with the relative standard deviation ranged from 3.4 % to 9.4 %. The developed method is accurate, quick, and with high purifying efficiency, it provided technical reference for the quality and export of the chestnut.
microwave-assisted extraction; on-line gel permeation chromatography /gas chromatography-mass spectrometry; chestnut; organophosphorous pesticides
2015-06-01
“十二五”國家科技支撐計(jì)劃(2012BAK08B01)
席 慧(1984-),女,山西省五臺市人,碩士研究生,研究方向:食品安全及檢測。
*為通訊作者。
O 652.62,S 481+8
A
1003 — 5710(2015)04 — 0056 — 06
10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2015. 04. 013