王 敬,張海超,陳敏娜,艾連峰,張亦琴
(石家莊海關(guān)技術(shù)中心,河北 石家莊 050051)
乳制品是高營(yíng)養(yǎng)食品,不僅含有豐富的脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物,還含有人體必需的維生素和微量元素,已成為人們?nèi)粘OM(fèi)最多的食品之一。而乳制品中農(nóng)藥殘留是影響乳品安全的因素之一,尤其乳制品產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng),農(nóng)藥殘留可通過(guò)食物鏈蓄積,進(jìn)而對(duì)人體造成長(zhǎng)期、微劑量及慢性細(xì)微毒性效應(yīng)。這種毒性效應(yīng)起病緩慢、持續(xù)期長(zhǎng)、涉及面廣、影響人數(shù)多,可在人體生理、自身免疫功能、致癌、致畸及致突變等方面反映出來(lái)[1-4]。乳品中農(nóng)藥殘留主要是因?yàn)槟膛_M(jìn)食了被農(nóng)藥污染的飼料,或在使用殺蟲(chóng)劑控制奶牛身上的真菌、細(xì)菌、線(xiàn)蟲(chóng)等及周?chē)纳n蠅、蚊蟲(chóng)時(shí)混入奶中,擠奶設(shè)備、用具及其它牛奶接觸到的物品也均可能產(chǎn)生殘留。我國(guó)以及歐盟、日本、美國(guó)和中國(guó)香港等國(guó)家和地區(qū)不斷修訂乳及乳制品中殺蟲(chóng)劑、除草劑和殺菌劑等農(nóng)藥的最高殘留限量(MRLs)。其中,中國(guó)香港《食物內(nèi)除害劑殘余規(guī)例》制定了牛奶中142種農(nóng)藥殘留限量;歐盟制定了乳品中460多種農(nóng)藥殘留限量;美國(guó)制定了牛奶中190余種農(nóng)藥殘留限量;澳大利亞制定了牛奶中227種農(nóng)藥殘留限量;日本制定了牛奶中373種農(nóng)藥殘留限量[4]。2020年2月15日實(shí)施的GB2763-2019《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中農(nóng)藥最大殘留限量》[5]規(guī)定了109種農(nóng)藥在肉、蛋、奶等動(dòng)物源性農(nóng)產(chǎn)品中的703項(xiàng)農(nóng)藥最大殘留限量,其中殺撲磷低至0.001 mg/kg,七氯和艾氏劑均為0.006 mg/kg,嘧菌環(huán)胺更是低至0.0004 mg/kg。
近年來(lái),我國(guó)有關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)于乳制品中農(nóng)藥殘留的監(jiān)管力度不斷加大。已頒布的GB23200.86-2016、GB23200.90-2016和GB23200.85-2016[6-8]等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)大多只檢測(cè)一種或一類(lèi)農(nóng)藥殘留,覆蓋范圍窄;GB/T23210-2008[9]雖然涉及農(nóng)藥面廣,但前處理方法較為繁瑣,基質(zhì)單一,且由于采用GC-MS測(cè)定,許多農(nóng)藥的檢出限無(wú)法滿(mǎn)足GB2763-2019的限量要求。為了更好地滿(mǎn)足市場(chǎng)需求,乳制品中農(nóng)藥多殘留快速檢測(cè)的方法研究已逐漸成為熱點(diǎn)。乳制品組成成分較多,主要的基質(zhì)干擾成分有脂肪、磷脂、蛋白質(zhì)、糖類(lèi)等,常用液液萃取法、凝膠滲透法、固相萃取法、低溫冷凍除脂法和QuEChERS法等前處理方法[4,10-15]。其中,QuEChERS法具有操作簡(jiǎn)單、快速、實(shí)用、高效等優(yōu)點(diǎn),可滿(mǎn)足快速處理大批量農(nóng)藥殘留樣品的需求。
GB2763-2019國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)自發(fā)布以來(lái),對(duì)食品行業(yè)從種植(養(yǎng)殖)、加工直至餐桌消費(fèi)整個(gè)閉環(huán)產(chǎn)生了巨大影響。已有文獻(xiàn)研究了牛奶中農(nóng)藥殘留,但對(duì)GB2763-2019規(guī)定的乳制品中農(nóng)藥殘留分析研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本文在前期研究基礎(chǔ)上[4],對(duì)GB2763-2019中涉及的多數(shù)農(nóng)藥進(jìn)行了分析研究,涉及農(nóng)藥種類(lèi)占全部總限量數(shù)的54%。采用具有較好選擇性和靈敏度的氣相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜儀結(jié)合QuEChERS凈化技術(shù),并優(yōu)化前處理方法和儀器上機(jī)條件,建立了氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時(shí)檢測(cè)乳制品中232種農(nóng)藥多殘留的分析方法,為推進(jìn)乳品中農(nóng)藥殘留相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供技術(shù)支持。
TRACE1310-TSQ8000Evo氣相色譜三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀、TG-5SilMS氣相色譜柱(30mm×0.25 mm×0.25 μm)(美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司);電子分析天平(瑞士Mettler Toledo公司);Turbo Vap LV型氮吹濃縮儀(Zymark公司);ALLEGRA X-15R型離心機(jī)(美國(guó)Beckman公司);Milli-Q純化系統(tǒng)(Millipore公司)。
232種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及環(huán)氧七氯內(nèi)標(biāo)(Dr.Ehrenstorfer和Sigma公司);乙腈、乙酸、丙酮、正己烷均為色譜純(美國(guó)Dikma公司);無(wú)水硫酸鎂(分析純,廣州化學(xué)試劑廠(chǎng));N-丙基乙二胺(PSA)、十八烷基硅烷(C18)、石墨化炭黑(GCB)購(gòu)自美國(guó)Dikma公司。
供試樣品:牛奶、羊奶、奶粉、酸奶、原料奶和奶酪采購(gòu)于本地市場(chǎng)。
1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制:稱(chēng)取約5~10mg(精確至0.1 mg)各農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品分別置于10mL容量瓶中,根據(jù)各物質(zhì)的溶解性選用甲苯或丙酮溶解并定容至刻度,于-20℃冰箱中保存?;旌蠘?biāo)準(zhǔn)溶液的配制:移取一定量各農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于100mL容量瓶中,用丙酮-正己烷(體積比1∶1,下同)定容并配成100μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)工作液,于-20℃冰箱中保存。內(nèi)標(biāo)溶液:準(zhǔn)確稱(chēng)取環(huán)氧七氯(內(nèi)標(biāo)),用丙酮-正己烷(1∶1)逐級(jí)稀釋成20μg/mL的內(nèi)標(biāo)溶液,于-20℃冰箱中保存。基質(zhì)空白標(biāo)準(zhǔn)溶液:準(zhǔn)確吸取適量混合標(biāo)準(zhǔn)工作液,用樣品空白提取液配成系列基質(zhì)空白標(biāo)準(zhǔn)溶液,現(xiàn)用現(xiàn)配。
1.2.2 樣品前處理 液體乳制品:稱(chēng)取試樣約10g(精確至0.01 g)于50mL離心管中,準(zhǔn)確加入15mL1%乙酸乙腈、6g無(wú)水硫酸鎂、1.5 g無(wú)水醋酸鈉及1顆陶瓷均質(zhì)子,劇烈振蕩1min后以5000r/min離心5min,吸取5mL上清液加入內(nèi)含900mg無(wú)水MgSO4、50mg C18和50mg PSA的離心管中,渦旋混勻1min,以5000r/min離心5min。準(zhǔn)確吸取3mL上述離心后的上清液于10mL試管中,于40℃氮?dú)獯抵两?,用丙酮-正己烷?∶1)定容至1mL,加入10μL內(nèi)標(biāo)溶液,超聲溶解30s,過(guò)0.22 μm有機(jī)相濾膜,待測(cè)定。
固體乳制品:稱(chēng)取試樣5g(精確至0.01 g)于50mL離心管中,加入10mL40~45℃水重復(fù)溶解并浸泡30min,再加入15mL1%乙酸乙腈、6g無(wú)水硫酸鎂、1.5 g無(wú)水醋酸鈉及1顆陶瓷均質(zhì)子,劇烈振蕩1min后以5000r/min離心5min,吸取5mL上清液加入內(nèi)含900mg無(wú)水MgSO4、50mg C18和50mg PSA的離心管中,渦旋混勻1min,以5000r/min離心5min。準(zhǔn)確吸取3mL上述離心后的上清液于10mL試管中,于40℃氮?dú)獯抵两?,用丙酮-正己烷?∶1)定容至1mL,加入10μL內(nèi)標(biāo)溶液,超聲溶解30s,過(guò)0.22 μm有機(jī)相濾膜,待測(cè)定。
1.2.3 氣相色譜條件 色譜柱:TG-5silMS氣相色譜柱(30mm×0.25 mm×0.25 μm);程序升溫:50℃保持1min,以30℃/min升至130℃,再以6℃/min升至280℃,最后以10℃/min升至310℃,保持5min;載氣:高純氦氣(純度≥99.999 %);流速:1.30 mL/min,恒流;進(jìn)樣口溫度:290℃;進(jìn)樣量:1μL;進(jìn)樣方式:不分流進(jìn)樣,1.5 min后打開(kāi)分流閥。
1.2.4 質(zhì)譜條件離子源:電子轟擊源(EI);離子源溫度:250℃;四極桿溫度:150℃;GC-MS/MS接口溫度:280℃。溶劑延遲時(shí)間:10min;碰撞氣為氬氣,流速1.5 mL/min,猝滅氣為氦氣(He),流速2.25 mL/min。多反應(yīng)離子監(jiān)測(cè)模式(T-MRM),每個(gè)農(nóng)藥選取2對(duì)特征MRM反應(yīng),其中一個(gè)作為定量離子對(duì),一個(gè)作為定性離子對(duì)。
由于考察農(nóng)藥覆蓋了有機(jī)磷、有機(jī)氯、氨基甲酸酯類(lèi)、擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)等極性和溶解度差異較大的多種類(lèi)農(nóng)藥,要求提取溶劑對(duì)目標(biāo)物具有足夠的溶解性和穩(wěn)定性。因此,實(shí)驗(yàn)比較了乙腈、丙酮、丙酮+乙酸乙酯、丙酮+正己烷4組試劑對(duì)232種農(nóng)藥的提取效率(表1)。結(jié)果發(fā)現(xiàn):用丙酮、丙酮+正己烷提取時(shí),部分農(nóng)藥回收率低;用丙酮+乙酸乙酯提取時(shí),脂溶性雜質(zhì)較多,提取液顏色較深,不利于后續(xù)凈化。乙腈滲透性強(qiáng),適用于提取極性范圍較寬的農(nóng)藥,對(duì)乳制品中脂類(lèi)雜質(zhì)提取效率低,并可迅速沉淀蛋白,對(duì)于牛奶、羊奶等含水量較高的樣品可直接提??;但對(duì)于含水量較低的乳粉等樣品,采用乙腈直接提取時(shí)的平均回收率低于60%,因此需在提取前加水浸泡,促使樣品溶脹,提高提取效率;同時(shí)加入乙酸酸化,避免百菌清、異菌脲、苯線(xiàn)磷等堿性或中性環(huán)境下不穩(wěn)定農(nóng)藥的降解和損失[16]。由于百菌清結(jié)構(gòu)式中的甲腈基團(tuán)與樣品基質(zhì)相互作用[17],導(dǎo)致回收率偏低,加入少量乙酸可破壞這種作用力,從而提高回收率。實(shí)驗(yàn)考察了乙酸體積分?jǐn)?shù)分別為0.5 %、1%、2%、5%對(duì)目標(biāo)物提取效率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):當(dāng)乙酸體積分?jǐn)?shù)為0.5 %時(shí),目標(biāo)物的提取率偏低,當(dāng)乙酸體積分?jǐn)?shù)為1%、2%和5%時(shí)均可獲得較高的提取率,但隨著乙酸體積分?jǐn)?shù)的增加,其他共萃取質(zhì)子化的概率也會(huì)增加,不利于樣品凈化。因此,選取1%乙酸乙腈為提取溶劑。采用渦旋混勻提取乳粉樣品時(shí),難以破壞蛋白沉淀層致使提取不完全,且無(wú)水硫酸鎂遇水易結(jié)塊,加入陶瓷均質(zhì)子可避免無(wú)水硫酸鎂結(jié)塊影響除水效果和消除因沉淀包裹目標(biāo)物造成的回收率降低。陶瓷均質(zhì)子兩側(cè)為斜切面的圓柱體,可在振蕩過(guò)程中通過(guò)剪切力將樣品和結(jié)塊的無(wú)水硫酸鎂進(jìn)一步切碎混勻,增大了樣品和提取溶劑的接觸面積,提高了提取效率。
表1 不同提取溶劑對(duì)牛奶中232種農(nóng)藥的添加回收率統(tǒng)計(jì)(n=3)Table1 Spiked recoveries of232pesticides in milk extract with different extraction solvents(n=3)
乳及乳制品基質(zhì)比較復(fù)雜,含有大量脂肪、蛋白質(zhì)和磷脂,乳粉中還含有大量的糖,且方法涉及農(nóng)藥種類(lèi)及數(shù)量較多,因此需去除蛋白質(zhì)、脂肪等干擾物[17]。盡管脂肪不溶于乙腈提取劑,但提取過(guò)程中仍會(huì)攜帶出少量脂肪。QuEChERS方法常用的凈化劑有PSA、C18、GCB、無(wú)水MgSO4等。無(wú)水MgSO4可以去除提取液中的水分,但提取后直接加入會(huì)立即劇烈放熱,不利于熱不穩(wěn)定農(nóng)藥的檢測(cè),加完后立即劇烈振蕩可減少結(jié)塊和放熱對(duì)提取效率的影響。PSA可去除樣本基質(zhì)中的脂肪酸、糖等極性雜質(zhì),C18能吸附基質(zhì)中部分非極性脂肪和脂溶性雜質(zhì),GCB能夠去除色素和固醇類(lèi)雜質(zhì),但對(duì)百菌清、六氯苯等平面結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥具有一定的吸附[18],實(shí)驗(yàn)參考了食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB23200.113-2018[19],對(duì)凈化步驟進(jìn)行了優(yōu)化,最終選定PSA、C18和無(wú)水MgSO4為凈化劑。考察了不同配比的PSA和C18的凈化效果。取1.5 mL提取液,固定加入20mg PSA,分別比較了C18添加量為10、30、50、70mg對(duì)回收率的影響,發(fā)現(xiàn)C18添加量為50mg時(shí)各農(nóng)藥的回收率最高;固定加入50mg C18,分別比較了PSA添加量為10、30、50、70mg對(duì)回收率的影響,發(fā)現(xiàn)PSA添加量為50mg時(shí)各農(nóng)藥的回收率最高。因此,實(shí)驗(yàn)最終選擇向提取液中加入900mg無(wú)水MgSO4、50mg C18和50mg PSA,并立即渦旋振蕩1min。
對(duì)232種農(nóng)藥的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液在m/z30~500范圍內(nèi)進(jìn)行全掃描,使用NIST標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)匹配檢索,確定目標(biāo)物的保留時(shí)間,并對(duì)目標(biāo)物的前級(jí)離子、產(chǎn)物離子、碰撞能量等一系列質(zhì)譜參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。與傳統(tǒng)的多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式(MRM)相比,T-MRM可對(duì)每種組分的保留時(shí)間窗口進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配,檢測(cè)多種目標(biāo)物無(wú)需分時(shí)間段,可簡(jiǎn)化分析流程,提高分析效率,適合進(jìn)行農(nóng)藥多殘留分析。圖1為優(yōu)化條件下232種農(nóng)藥的總離子流(TIC)圖。
圖1 232種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的TIC圖Fig.1 TIC chromatogram of232pesticides in two groups
為了提高方法的準(zhǔn)確度、保持良好的重復(fù)性,盡可能地減少或消除儀器操作條件造成的系統(tǒng)誤差,以及消除EI源在離子化過(guò)程中的變化,采用內(nèi)標(biāo)法定量。內(nèi)標(biāo)應(yīng)與待測(cè)組分基本相同或盡可能一致的物理化學(xué)性質(zhì),在分析過(guò)程中有良好的穩(wěn)定性,且具有較高的質(zhì)譜響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)考察了環(huán)氧七氯、多氯聯(lián)苯(PCB198)、磷酸三苯酯作為內(nèi)標(biāo)對(duì)定量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),以環(huán)氧七氯為內(nèi)標(biāo)時(shí)效果最好,且具有很好的穩(wěn)定性和較高的質(zhì)譜響應(yīng)[9,19-22],因此選擇環(huán)氧七氯為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行定量分析。
基質(zhì)效應(yīng)(ME,%)=(基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的斜率/純?nèi)軇?biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的斜率-1)×100%,ME小于20%為弱基質(zhì)效應(yīng);ME在20%~50%范圍內(nèi)為中等基質(zhì)效應(yīng);ME大于50%為強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)[23-24],232種農(nóng)藥在不同乳品中的基質(zhì)效應(yīng)結(jié)果如圖2所示。由圖可見(jiàn),不同樣品基質(zhì)中,至少有60%的分析物響應(yīng)信號(hào)增強(qiáng),固體乳品中農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)普遍大于液體乳品,其中,奶粉基質(zhì)對(duì)31%的農(nóng)藥表現(xiàn)為強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng),即72種農(nóng)藥的ME均大于50%。這是由于同一目標(biāo)物在不同基質(zhì)中基質(zhì)效應(yīng)的大小不同所致,因此需使用與測(cè)定樣品基質(zhì)相一致的基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行校正。由于基質(zhì)效應(yīng)的產(chǎn)生原因復(fù)雜、來(lái)源多樣,因而難以根本去除基質(zhì)效應(yīng)的影響[25]。目前,減少基質(zhì)效應(yīng)影響的方法一般有加入同位素標(biāo)記的目標(biāo)物,增加凈化步驟或進(jìn)樣前稀釋?zhuān)|(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液,分析物保護(hù)劑的加入等[4,26-28]。本方法采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定,能夠很好地解決峰形較寬,保留時(shí)間漂移的問(wèn)題,基本抵消了基質(zhì)效應(yīng)的干擾。
圖2 232種農(nóng)藥(20μg/kg)在不同乳品中的基質(zhì)效應(yīng)Fig.2 Matrix-effects of232pesticides(20μg/kg)in different milk products
實(shí)驗(yàn)選取空白牛奶、羊奶、奶粉、酸奶、原料奶和奶酪樣品基質(zhì)的提取液(按“1.2.2”方法制備),配制不同質(zhì)量濃度的農(nóng)藥基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液,以環(huán)氧七氯為內(nèi)標(biāo),進(jìn)行線(xiàn)性回歸。結(jié)果表明,嘧菌環(huán)胺在0.2 ~4.0 μg/L,殺撲磷、氯丹、六六六和滴滴涕在0.5 ~10.0 μg/L,丙硫菌唑、七氯、艾氏劑、苯線(xiàn)磷、狄氏劑、異狄氏劑在1.0 ~20.0 μg/L,百菌清在20~400μg/L,其余212種農(nóng)藥在5~100μg/L范圍內(nèi)呈線(xiàn)性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)(r)均大于0.99。按照組分的T-MRM離子峰信噪比S/N≥10,得到乳制品中232種農(nóng)藥的定量下限(LOQ)為0.0004 ~0.05 mg/kg,除百菌清LOQ為0.05 mg/kg,其他農(nóng)藥LOQ均不高于0.01 mg/kg,滿(mǎn)足GB2763-2019的限量要求。
在陰性牛奶樣品中分別添加0.01 、0.02 、0.10 mg/kg的232種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,靜置30min,待農(nóng)藥被樣品充分吸收后,按“1.2.2”方法處理并進(jìn)行回收實(shí)驗(yàn),每個(gè)添加水平重復(fù)6次,計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見(jiàn)表2。結(jié)果表明,232種農(nóng)藥在牛奶中的平均回收率為65.2%~110%,RSD為3.6 %~13%,完全滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)外對(duì)乳品檢測(cè)的要求。
表2 232種農(nóng)藥的保留時(shí)間、離子對(duì)、相關(guān)系數(shù)(r)、定量下限(LOQ)、平均回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)Table2 Retention times,characteristics ions,correlation coefficients(r),LOQs,average recoveries(R)and RSDs(n=6)of the232pesticides
(續(xù)表2)
(續(xù)表2)
(續(xù)表2)
(續(xù)表2)
將建立的方法應(yīng)用于市售280批次乳制品(包括90批次原料奶、70批次牛奶、10批次羊奶、62批次酸奶、40批次奶粉和8批次奶酪)中232種農(nóng)藥殘留的監(jiān)測(cè),結(jié)果在4份原料奶檢出六六六,含量為1.7 ~7.6 μg/kg,7份原料奶檢出滴滴涕,含量為1.3 ~4.8 μg/kg,其它農(nóng)藥均未檢出。根據(jù)GB2763-2019奶中六六六和滴滴涕的殘留限量均≤0.02 mg/kg,表明二者殘留量較低,未超過(guò)國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限值。
由于有機(jī)氯農(nóng)藥被降解需30年之久,原料乳中仍偶有檢出,因此,乳品中農(nóng)藥殘留仍需得到足夠重視,進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。
本文對(duì)乳制品中農(nóng)藥多殘留的前處理方法和檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了深入研究,采用QuEChERS法結(jié)合氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜建立了一種簡(jiǎn)單、快速、高效且能同時(shí)準(zhǔn)確定性和定量檢測(cè)乳制品中232種農(nóng)藥殘留的方法。該方法涵蓋農(nóng)藥種類(lèi)全,同時(shí)對(duì)不同種類(lèi)的樣品基質(zhì)進(jìn)行考察,進(jìn)一步加強(qiáng)了方法的適用性,且定量下限同時(shí)滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟等國(guó)家和地區(qū)的檢測(cè)要求,為乳制品的日常檢測(cè)提供了有力的技術(shù)支持。