气流式微注射器萃取与气相色谱-质谱联用直接分析烟叶中菊酯类农药

*通信作者： 金桂顺(1964—)，女，工程师，研究方向为烟草成分分析及其加工方式.

气流式微注射器萃取与气相色谱-质谱联用直接分析烟叶中菊酯类农药

洪莲1，南莹2，李东浩1，金桂顺2*

( 1.长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室(延边大学)， 吉林 延吉 133002；

2.吉林烟草工业有限责任公司， 吉林 延吉 133000 )

摘要：将气流式微注射器萃取技术(GP-MSE)与气相色谱-质谱(GC-MS)联用，建立了一种快速、简单的检测烟叶中菊酯类农药的方法，并通过优化萃取条件和加标回收率实验评价了方法的准确性.结果表明，6种菊酯类农药的加标回收率在83.56%～95.87%之间，相对标准偏差在1.3%~7.6%之间，具有很好的回收率与重复性，说明本文方法可用于检测烟叶样品中的菊酯类农药.

关键词：微萃取； GC-MS； 菊酯类农药； 烟叶

收稿日期：2015-03-06

文章编号：1004-4353(2015)02-0149-04

中图分类号：O656.31

Directly analysis of pyrethroid pesticides in tobacco leaf using gas purge microsyringe extraction technique combined with gas chromatography-mass spectroscopy

HONG Lian1,NAN Ying2,LI Donghao1,JIN Guishun2*

( 1.KeyLaboratoryofNaturalResourcesoftheChangbaiMountain&FunctionalMolecules(YanbianUniversity),

MinistryofEducation,Yanji133002,China; 2.JilinTobaccoIndustrialCO.,LTD.,Yanji133000,China)

Abstract：To achieve a rapid, simple analytical method of pyrethroid pesticides in tobacco leaves, the gas purge microsyringe extraction (GP-MSE) combined with gas chromatography-mass spectroscopy (GC-MS) is applied. The accuracy of this method is evaluated by spiked recoveries and optimized extractive condition. The results showed that recoveries were 83.56%-95.87%, relative standard deviations (RSD) were 1.3%-7.6%, respectively. These results further indicate that this method possess good recovery and repeatability. Therefore, it can be used for the detection of the pyrethroid pesticides in tobacco leaves samples.

Key words： microextraction; GC-MS; pyrethroid pesticides; tobacco leaves

0引言

拟除虫菊酯类农药[1]是继有机氯、有机磷和氨基甲酸酯农药之后人工化学合成的一类环境相容性好、生物活性优异的广谱性杀虫剂，广泛使用在烟草栽培过程中[2]，但其在烟叶上残留较为严重[3-6]，给烟叶的品质带来很大影响.传统的对烟叶拟除虫菊酯类农药残留的分析方法主要有超声萃取、索氏提取和微波辅助萃取，但这些方法存在操作繁琐，溶剂用量多，基质干扰较大等问题[7-8]，且由于烟叶基质复杂，萃取时共萃取物较多，往往需要进行净化分离(如固相柱净化)才能满足分析的需要；因此，建立一种快速简便，灵敏度高，选择性好的菊酯类农药检测方法具有重要意义.

气流式微注射器萃取技术(Gas Purge Microsyringe Extraction,GP-MSE)[9]是一种新型的前处理方法，集萃取、浓缩、净化为一体，可用于挥发性和半挥发性物质的快速分离和富集.本文首次采用气流式微注射器萃取技术与气相色谱-质谱(GC-MS)联用的方法来检测烟叶中菊酯类农药的含量，并探讨该方法在不同的烟叶样品中对菊酯类农药进行分析的应用效果.

1实验部分

1.1试剂与仪器

正己烷、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯均为色谱纯，购买于加拿大Caledon公司；菊酯类标样(联苯菊酯、氯菊酯、甲氰菊酯、氟氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯)纯度均高于99%，购自于美国Supelco公司；氮气纯度为99.999%；石墨碳固相柱(Dispersive SPE 2mL)购自美国瓦里安公司.

仪器有：GC-MS 2010(日本岛津公司)，AS20500AH型超声波清洗器(天津AU-TO-SCIENCE公司)，FW-100高速万能粉碎机(天津泰斯特仪器有限公司)，冷冻干燥机(北京艾泽信科技公司)，Milli-QA10超纯水仪(美国默克密理博公司).

1.2样品采集及预处理

1.2.1烟叶样品供试烟叶样品分别采集于河南漯河(2007年)和湖北鹤峰(2008年)，其中漯河为3个(样品1、样品2、样品3)，鹤峰为2个(样品4、样品5),共5个.采集后的样品用超纯水充分漂洗后，利用冷冻干燥机进行冷冻干燥，然后用粉碎机粉碎样品，待测.

1.2.2烟叶加标样品取空白烟草样品，分别加入3个不同浓度的菊酯类农药混合标准样液(用正己烷配制)，充分摇匀，制得烟叶的菊酯类农药加标样品，用于分析烟叶样品中菊酯类农药的方法回收率.

1.3样品萃取及净化

准确称取粉碎的烟叶样品1.00g，然后加入6mL正己烷萃取.将萃取液混匀后，吹氮浓缩至1mL.净化方式使用商品化的石墨碳固相柱，用6mL的正己烷作为洗脱溶剂，接收洗脱液后将其浓缩定容至0.5mL.

1.4气流式微注射器萃取方法

烟叶样品的气流式微注射器萃取装置按文献[9]的方式组装.具体萃取方法为：使用微注射器准确取10μL烟叶萃取液装入样品池内，然后用隔热垫密封样品池口；将100μL微注射器经冷凝装置垂直插入样品池中，至隔热垫下适当的位置，样品池开始萃取.萃取结束后，取下注射器，定容至100μL，用于GC-MS分析.

1.5色谱分析条件

毛细管色谱柱为DB-5MS(30m×0.32mm×0.25μm)，载气为氦(纯度≥99.99%)，进样口温度为280℃，进样量为2μL；采用不分流模式进样，载气流速为1mL/min；采用程序升温，起始温度为150℃，保留6min，然后以30℃/min升温至250℃，再以4℃/min升温至280℃，保留10min；以离子源为电子轰击源，离子源温度为200℃，电子能量为70eV.选择离子模式扫描并进行样品的定性定量分析.

2结果与讨论

2.1实验参数优化

为在GP-MSE技术中实现目标物的完全萃取，需要对萃取温度、萃取时间和萃取溶剂等参数进行优化.

1) 萃取温度与时间的优化.分别选择200、220、240、260、280、300、320℃ 7个不同的萃取温度进行测试.由图1可知，当萃取温度从200℃到320℃时，目标物的回收率逐渐提高，且在320℃时6种菊酯类农药的萃取率都达到了80%以上，因此本文选择320℃为萃取温度.在一定的时间范围内，通过萃取时间的延长可以提高目标化合物的萃取率.分别选择5、6、7、8、9、10min 5个不同萃取时间进行测试.由图2可知：当萃取时间为5min时，氟氯氰菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊酯的萃取率在65%~70%范围内；当萃取时间为6min时，6种目标物的萃取率均在75%以上；当萃取时间超过6min时，萃取率未随萃取时间的延长而有明显的提高.为了减少共萃取物，降低基质干扰，故本文选择萃取时间为6min.

图1　萃取温度对GP-MSE回收率的影响

图2　萃取时间对GP-MSE回收率的影响

2) 萃取溶剂的优化.根据相似相溶原理，选取二氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯、丙酮4种非极性有机溶剂进行测试.由图3可知，二氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯和丙酮对菊酯类农药的萃取率分别为83.37%~96.18%、82.58%~92.19%、83.12%~94.18%和80.70%~96.97%，均满足回收率的要求.由于正己烷作为萃取溶剂时，共萃取物含量较少，受基质影响较小，因此本文选择正己烷作为菊酯类农药的萃取溶剂.

根据以上实验结果，本文最终确定GP-MSE的萃取条件为：萃取温度(样品池温度)为320℃，冷凝温度为-4℃，气流吹扫速率为1.5mL/min，萃取溶剂为正己烷，萃取时间为6min.

2.2线性关系、检出限和回收率

将6种目标物的混合标准溶液依次配制为10、100、200、300、500μg/mL，然后以目标化合物的浓度为自变量，各目标化合物的峰面积为因变量进行线性回归，且在最佳条件下测定其线性关系、方法检出限和重现性.在测定相对标准偏差时，选择混合溶液标样的浓度为200μg/mL.平行测定6次，结果见表1.由表1可知，6种菊酯类农药的相关系数均大于0.999，相对标准偏差(RSD)在6.61%~8.51%之间.联苯菊酯和氯聚酯的检出限最低为2μg/g，甲氰菊酯和氟氯氰菊酯的检出限为4.5μg/g，氯氰菊酯和溴氰菊酯的检出限分别为6μg/g和5μg/g.以上结果说明，本文方法(GP-MSE与GC-MS联用)用于检测烟叶样品中的菊酯类农药是可行的.

表1GP-MSE与GC-MS联用测定菊酯类农药的线性关系、相关系数和检出限

目标物线性范围/(μg/g)相关系数仪器检出限/(μg/g)RSD/%(n=6)联苯菊酯10~5000.999526.62氯菊酯10~5000.999528.01甲氰菊酯10~5000.99914.58.51氟氯氰菊酯10~5000.99974.57.25氯氰菊酯10~5000.999567.32溴氰菊酯10~5000.999656.11

为了确定本文分析方法的准确度和精密度，按照1.1.2所述样品前处理方法和分析条件对空白烟草样品分别添加高、中、低3个水平的标准溶液进行分析，对每个添加水平实验，平行做6次.菊酯类农药的加标回收率的计算公式[10]为：

回收率/%=

式中A表示峰面积.

表2中给出了空白烟草样品中6种菊酯类农药的加标回收率和相对标准偏差(RSD).由表2可知，6种菊酯类农药在20ng添加水平下的平均回收率在83.97%~95.87%之间，在50ng和100ng添加水平下的平均回收率分别为83.56%~90.44%和85.26%~93.91%，相对标准偏差均低于7.6%，由此说明本文方法准确性高，重复性较好，可以用于烟叶中的菊酯类农药分析.

表2　烟叶样品中菊酯类农药的加标回收率

2.3实际样品应用

准确称取干燥的烟叶样品(样品1—样品5)，按照1.2.1所述的前处理方法进行处理后，以内标法定量测定菊酯类农药在烟叶中的残留量，结果见表3.由表3可知，从5个烟叶样品中检测出联苯菊酯、氯菊酯、氟氯氰菊酯和氯氰菊酯4种农药残留，未检出甲氰菊酯和溴氰菊酯，其中样品4和5中均检测出联苯菊酯、氯菊酯和氯氰菊酯.

表3　烟叶样品中检测的菊酯类农药残留量　　　　　　　　　　ng

注：nd为未检出.

3结论

本文采用气流式微注射器萃取技术作为前处理方法，联用气相色谱-质谱，对烟叶样品中的6种菊酯类农药进行了检测.6种菊酯类农药在20~100ng添加浓度范围内，回收率为83.56%～95.87%，且相对标准偏差均小于7.6%.该方法操作简便快速，共萃取物少，灵敏度高，判断采用保留时间和特征选择离子，减少了基质干扰，结果准确可靠，可用于批量烟叶样品中菊酯类农药的快速分析.

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