气相色谱法测定酸奶中8种有机磷农药的残留
2015-12-16徐迪王欢耿文静杨蕾蕾卜繁玲李原野张英华
徐迪,王欢,耿文静,杨蕾蕾,卜繁玲,李原野,张英华
(东北农业大学食品学院乳品科学教育部重点实验室,哈尔滨 150030)
0 引言
酸奶是比较适合人体营养需要的一种乳制品,但随着农药大量使用,酸奶的原料乳中农药残留可能进入食物链对人类健康产生威胁[1],如有些有机磷农药进入生物体影响神经中枢系统[2]。经有关研究确认加工处理可为食品安全提供保障[3]。因此乳制品中农药污染问题应得到重视。
目前有气相色谱(GC),高效液相色谱(HPLC)[4],气相色谱-质谱联用(GC-MS)[5],液相色谱-质谱联用(LC-MS)[6]等农药残留分析技术。本文采用GC测定有机磷农药残留,目前有机磷农药残留GC检测应用在粮食、蔬果较广泛,而应用在酸奶等乳制品还很少。所以本文针对酸奶这样复杂基质中的有机磷农药残留进行检测分析,优化处理方法及色谱条件使其更好地应用到酸奶等乳制品的检测。
1 实验
1.1 试剂及仪器设备
脱脂乳粉。有机磷农药标准品:二嗪磷、久效磷、乐果、甲基对硫磷、马拉硫磷、毒死蜱、对硫磷、杀螟硫磷。色谱级丙酮、氯甲烷、乙腈、丙酮、无水硫酸钠等为国产分析纯药品。
气相色谱仪Agilent7890配火焰光度检测器,色谱柱:DB1701;高速离心机LG10-2.4A;氮吹仪MTN-2800D。
1.2 色谱条件
DB-1701色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 mm);进样口温度200℃,FPD检测器250℃。程序升温:初始温度90℃(保持1 min),以15℃/min升至260℃(保持3 min);载气(N2)流速10 mL/min。
载气为高纯氮气,纯度≥99.999%,流速10 mL/min;燃气为氢气,纯度≥99.999%,流速75 mL/min;助燃气为空气,流速100 mL/min。
进样方式为不分流进样。进样体积1.0 μL,以保留时间定性,峰面积定量。
1.3 酸奶样品的处理[7]
称取10.0 g酸奶样品于50 mL离心管中,加入10 mL提取液(丙酮∶乙腈=1∶4),浸泡0.5 h然后将其离心6 000 g离心6 min上清液收集于150 mL分液漏斗中,离心管再加入10 mL提取液,重复提取1次,合并上清液于分液漏斗中。分液漏斗中分别加入25 mL和10 mL二氯甲烷剧烈振摇2次,每次振摇10 min,静置、分层,将二氯甲烷相收集50 mL容量瓶中,加入3.0 g无水硫酸钠除去水;过滤,取5mL提取液用氮吹仪吹至近干,用色谱纯丙酮定容到1.0 mL,0.45 μm有机滤膜过滤,气相色谱仪测定,外标法定量。试验重复3次。
1.4 计算
气相测定结果为
式中:X为样品中农药的质量分数(mg/kg);C为标准溶液中农药质量浓度(mg/L);m为样品质量(g);V为提取溶剂的总体积(mL);M2为吸取出用于检测的提取溶液的质量(g);M1为样品最后的质量(g);S1为样品中被测农药峰面积;S0为农药标准溶液中被测农药的峰面积。
检测限计算公式为
式中:DL为检出限(mg/kg);N为基线噪声;C为样品质量分数(mg/kg);h为样品峰高。
2 结果与分析
2.1 色谱条件的分析
因有机磷农药结构、极性、熔沸点等存在差异,故色谱条件的选择直接影响不同种类农药的色谱分离效果。而色谱柱的选择是整个色谱条件优化的重要环节,实验初步选用弱性的HP-5毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 mm)和中极性的DB-1701毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 mm),但是HP-5毛细管柱经过反复实验,很难使毒死蜱和对硫磷分开,而DB-1701毛细管柱把8种农药得到很好分离。关于有机磷多残留分析的方法的文献很多,多采用FPD[8-10],有采用NPD[11-12],在现有气相色谱仪Agilent7890,FPD检测器的条件下,进行色谱条件的优化。
进样口温度的选择,一般要接近样品中沸点最高组分的沸点,但要低于易分解组分的分解温度,检测器温度的设置原则是保证流出色谱柱的组分不会冷凝,同时满足检测器灵敏度的要求,色谱柱温度的确定主要由样品的复杂程度和汽化温度决定,原则是既要保证待测物的完全分离,又要保证所有组分能流出色谱柱,并且分析时间越短越好,根据以上原则本试验进行多次分离试验后,确定进样口温度200℃,检测器温度250℃,色谱柱温度90℃,在该条件下8种农药分离良好,基线平稳,检测器灵敏度高,分析时间在14 min内,8种农药的气象色谱图如图1所示。本研究是在酸奶体系中进行检测有机磷农药的残留情况,如图2所示,8种农药残留达到有效的分离程度,并且样品中无明显的杂质峰出现。
图1 8种有机磷农药标准品色谱
图2 酸奶样品中8种有机磷农残色谱
图1和图2中,1为二嗪磷;2为久效磷;3为乐果;4为甲基对硫磷;5为毒死蜱;6为马拉硫磷;7为杀螟硫磷;8为对硫磷。
2.2 标准曲线的制作
以标准样品的质量浓度为横坐标,相应的峰面积为纵坐标,获得8种有机磷农药的标准曲线。
图3 8种有机磷农药的标准曲线
由图3可以看出,8种有机磷农药的标准曲线呈现良好的线性关系,可以得知标准曲线的回归方程及相关系数。通过检测限计算公式可以计算出样品的检出限0.005~0.019 mg/kg的范围之内,结果如表1所示.
表1 8有机磷农药残留的回归方程、保留时间、相关系数及检出限
该实验检测的各种农药质量分数值与响应峰面积值之间的线性关系,除久效磷的线性关系稍微偏小0.9981外,其它农药的线性关系均达到0.999以上,完全满足实验要求,一定程度上验证了该方法的准确性及应用性。由表1可知,8种农药无论从分离效果还是峰型上都非常好,说明该方法能够有效的将8种有机磷农药进行分离。
2.3 样品加标回收率测定
取10.0 g空白奶样,分别添加8种有机磷农药标准液,使其在样品中的质量分数分别为0.25,0.50和1.00 mg/kg的3个添加水平,每个水平重复3次,得到的回收率和标准偏差的测定结果如表2所示。
表2 酸奶中8种农药的添加回收实验测定结果
由表2可以看出,8种农药的回收率范围分别为89.78%~92.99%,84.51%~94.70%,86.21%~95.88%,86.21%~92.87%,88.27%~93.91%,86.38%~105.96%,88.51%~96.64,88.20%~109.55%,平均回收率均在84%以上。结果表明,该方法具有较高的精密度和准确度,可用作这8种农药残留的定量分析。
3 讨论
3.1 提取试剂的选择
基于酸奶这种复杂体系进行研究的,由于原料乳中有大量的蛋白质,所以在提取剂的选择和萃取的时间及萃取的力度方面存在着挑战性。徐路妹[13]比较了乙腈,乙酸乙酯和丙酮做萃取剂时农药残留的提取效果,发现乙腈效果最好。张贵群[14]也认为乙腈提取效果最好,但由于乙腈毒性及价格的关系所以在试验中建议用丙酮-水而未采用乙腈。而该实验酸奶中农残检验要求高,原料乳中的蛋白质还易引起乳化现象,很难分层,使回收率大大降低,所以经过反复实验,调整各提取试剂的比例,最终确定丙酮、乙腈(1∶4)和二氯甲烷。可以同时提取多种有机磷农药,且提取效果好、操作简单,仍是一种首选的萃取试剂。
3.2 样品处理简单,无乳化现象
样品前处理不需要过柱的步骤,只需用0.45 μm的有机相滤膜过滤来进行净化处理,大缩短了分析时间,并且净化彻底,色谱图中没有出现杂质峰。一般萃取含有蛋白和脂肪的物质时会引起乳化现象,本实验最终注意以下几点后,样品在萃取时无乳化的现象。首先离心一定要使上清液澄清透明,不含有蛋白质,其次提取液的比例要适当,每次在萃取振摇时在单位时间里频率一样力度要适当,力度过大也会引起乳化,如果以上方法还会出现乳化就加入少量的饱和食盐水。
3.3 检出限、回收率符合检测要求
本实验研究农药的检出限、回收率、标准偏差等参数都符合检测要求,能够应用此方法对酸奶等乳制品进行农残监控。
4 结 论
研究结果表明:气相色谱仪Agilent7890,FPD检测器,进样口温度200℃,检测器温度250℃,色谱柱温度90℃;丙酮、乙腈(1∶4)和二氯甲烷萃取,8种有机磷农药(二嗪磷,久效磷,乐果,甲基对硫磷,毒死蜱,马拉硫磷,杀螟硫磷,对硫磷)以0.25,0.50,1.00 mg/kg三个添加水平时的检出限在0.005~0.019 mg/kg的范围内,平均回收率84.51%~109.55%,标准偏差<4%,该方法快速、灵敏度高、选择性好,各项技术指标满足酸奶体系中8种有机磷农药残留检测要求。
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