HPLC-MSMS测定果蔬中有机磷类农药的基质效应

李淑娟,于 杰,高玉生,李晓玉,李 林

(烟台出入境检验检疫局,山东烟台 264000)

HPLC-MSMS测定果蔬中有机磷类农药的基质效应

李淑娟,于 杰,高玉生,李晓玉,李 林

(烟台出入境检验检疫局,山东烟台 264000)

利用提取后添加法定量分析高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MSMS)检测24种有机磷农药时的基质效应。用基质效应因子法分析了四种果蔬中基质浓度对基质效应的影响,并采用配制不含基质标准工作溶液和含基质标准工作溶液的方法,通过拟合标准曲线,比较斜率,从而评估果蔬的基质效应。结果表明,在四种果蔬中基质效应均随着基质浓度的增加而增大;具有基质效应的化合物其基质标准曲线基本保持线性,只是与溶剂标准曲线相比斜率发生变化。

基质效应,有机磷农药,高效液相色谱-串联质谱法

有机磷农药是目前我国使用最广、用量最大的一类农药[1-2]。随着该类农药使用范围的日益扩大,其在环境和农作物中的残留对人类健康的危害日益受到关注,世界各国均制定了食品中有机磷农药的残留限量法规[3]。建立快速、准确、灵敏的测定蔬菜、水果中有机磷农药残留的检测方法,对监控农药的合理使用、保障人们身体健康具有重要意义。目前,果蔬中农药的多残留测定方法有气相色谱法(GC)[4-5]、气相色谱-质谱法(GC-MS)[6-7]、液相色谱-串联质谱法(GC-MS/MS)[8-10]等。然而,这些方法在检测过程中均存在不同程度的基质效应。基质效应的存在严重影响着农药残留定量分析结果的准确度[11-14],对基质效应进行评估,可指导方法改进并采取有效的基质效应补偿措施,减少样品的基质效应对获得准确的结果至关重要。目前,国内针对果蔬中农药残留检测的基质效应研究主要集中在GC、GC-MS两种常用的分析仪器上[15-18],而对在HPLC-MS/MS上进行残留分析的农药,其基质效应研究则相对较少[19-20]。

本文采用乙腈高速匀浆提取,固相萃取(SEP)净化的前处理方法获得了苹果、草莓、菘菜、圆葱四种样品的空白基质,利用提取后添加法定量分析LC-ESI-MS/MS法检测24种有机磷农药时的基质效应,为提高检测方法的可靠性、准确分析检测结果提供了有力的依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

苹果、草莓 莱阳恒润食品有限公司;菘菜、圆葱 山东龙大食品集团有限公司;四种果蔬 均为送检阴性样品；24种有机磷农药标准品 德国Dr.Ehrenstorfer公司,纯度大于99%;乙腈、甲苯、甲酸 色谱纯;其他试剂 分析纯;水 超纯水。

表1 24种有机磷农药的保留时间及质谱分析参数

注:*,定量离子。

Agilent1200高效液相色谱仪、Agilent6410B三重四极杆串联质谱仪 美国安捷伦公司,配电喷雾离子源(ESI);Buchi B-400均质器、Buchi R-250旋转蒸发仪 德国Retsch公司;固相萃取装置 美国Supelco公司;PestiCarb小柱(500 mg/6 mL)、NH2小柱(500 mg/3 mL) 美国Supelco公司。

1.2 实验方法

1.2.1 溶液的配制 农药标准溶液配制:准确称取适量的上述标准品,用丙酮配制成质量浓度为500 mg/L的标准储备液,于4 ℃避光保存。根据需要用乙腈/水(1∶1)配制混合标准工作溶液,避光4 ℃保存,备用。

基质匹配标准溶液:分别将样品提取液用0.1 mg/L混合标准溶液定容,得到基质浓度分别为2、5、10、20 g/mL的基质匹配标准溶液。基质匹配标准溶液现用现配。

1.2.2 提取与净化 综合日本LCMSMS农药一齐分析法(I)和GB/T 20769-2008。准确称取粉碎均匀的样品10 g(精确到0.0l g),加入50 g无水硫酸钠和60 mL乙腈,于匀质器上混匀1 min,无水硫酸钠脱水后收集提取液。再用30 mL乙腈重复提取两次,合并提取液,于40 ℃水浴减压浓缩提取液至约2 mL,此溶液上样于5 mL乙腈-甲苯(3∶1,v/v)活化后的PestiCarb/NH2串联固相萃取小柱,以25 mL乙腈-甲苯(3∶1,v/v)洗脱目标化合物,收集洗脱液,减压浓缩后氮气吹干,定容。

1.3 分析测定

1.3.1 色谱条件 色谱柱:Agilent Eclipse C18柱(1.8 μm,3.0 mm×10 cm)。流动相:0.1%甲酸水(A相)和乙腈(B相)。梯度洗脱程序:0～2 min,30% B～50%B;2～11 min,50% B～60%B;11～15 min,60% B～99% B;15～20 min,99% B;20.1～23 min,30% B;流速:0.4 mL/min。柱温:50 ℃。进样量:5.0 μL。

1.3.2 质谱条件 电喷雾离子源,正离子扫描,多反应监测(MRM),电喷雾电压:4000 V;干燥气温度:350 ℃。其它条件见表1。

2 结果与分析

图1 24种有机磷农药在四种基质中的基质效应随基质浓度的变化趋Fig.1 The matrix effect factor of 24 organophosphorus pesticides with the change of sample concentration in four matrices注:24种化合物按保留时间先后顺序排列。

基质效应是指样品中被分析物以外的共流出组分对分析物的响应值有干扰,从而影响分析结果的准确性。King[14]等发现,基质效应由形成带电雾滴时非挥发性的基质组分与分析物离子竞争产生,这些非挥发性基质组分将雾滴牢牢吸在一起,阻止其分裂成更小的液滴。根据接口处离子化和离子蒸发过程中的变化情况,这种竞争可能增强(离子增强)或妨碍(离子抑制)所分析目标物离子的形成效能。

2.1 基质浓度对基质效应的影响

本文利用基质匹配标准溶液中的目标物响应值(Cm)和纯溶剂标准溶液中的目标物响应值(Cs)的比值,得到基质效应因子(MEF),进而考察基质种类和浓度对基质效应的影响程度,MEF大于1表示基质增强效应,小于1表示基质抑制效应。图1为样品基质浓度分别为2、5、10、20 g/mL时,24种有机磷农药在苹果、草莓、菘菜、圆葱4种样品中的基质效应大小及其随样品浓度的变化趋势,24种有机磷农药以反相色谱出峰顺序排列,极性强的化合物最先出峰。

从图1可以看出在考察的基质浓度范围内,四种基质对24种农药大部分表现为抑制效应,极少数表现为基质增强效应,且每种农药基质效应随基质浓度的变化趋势基本一致,即随着基质浓度的增加基质效应逐渐增强。在四种基质中甲胺磷、乙酰甲胺磷和氧化乐果等极性强的农药在基质浓度为5 g/mL时即表现出很强的基质抑制效应,且随基质浓度的增加,抑制效应更加明显,当基质浓度增加到20 g/mL时,在苹果和草莓这种高糖类基质中,甲胺磷、乙酰甲胺磷的基质抑制因子为0.3左右;在菘菜这种色素和纤维素较多的叶菜类基质及辛辣基质圆葱中,甲胺磷、乙酰甲胺磷和氧化乐果的基质抑制因子为0.4左右;均表现出了极强的抑制效应。保留时间在2.0 min以后的化合物,除圆葱中保棉磷和亚胺硫磷外,在基质浓度小于10 g/mL时其基质效应相对较小,但多数化合物随着基质浓度增加,抑制效应逐渐增强。综合图1可知随着保留时间的增加和农药分子量的增大,四种基质的抑制效应受基质浓度的影响逐渐减小,可见基质效应受基质浓度影响较强的有机磷农药主要是极性相对较大的化合物。

表2 10种化合物的溶剂线性方程及基质线性方程斜率比值

注:R斜率=基质标准品线性斜率/溶剂标准品线性斜率;ΔR:各种基质标准线性与溶剂标准线性的斜率比值的极差。

图2 液相色谱串联质谱分析四种样品基质对农药线性曲线的影响Fig.2 The effect of four kinds of matrix on the linear carve of organophosphorus pesticides by HPLC-MSMS注:图中溶剂标准曲线的斜率为1。

2.2 标准曲线的比较

基质效应的存在使得在实际的农药残留检测过程中,当使用纯溶剂标准曲线进行校准时,常常会引起分析结果的偏差和对样品制备过程回收率的错误估算。对于基质效应不明显的化合物,基质标准曲线与溶剂标准品曲线基本重合,因此本实验选取了10种具有代表性的化合物,采用配制不含基质的标准工作溶液和含基质(浓度10 g/mL)标准工作溶液的方法,通过拟合标准曲线,比较斜率,从而评估不同果蔬的基质效应(图2)。表2中列出了四种基质中基质标准曲线和溶剂标准曲线斜率的比值。斜率的比值能比较直观的反映出由于基质参与引起的标准品响应值的变化,斜率极差反映了同一种化合物在不同基质中所建立的基质标准曲线的离散程度(见表2)。极差大表明该化合物在定量分析时受分析样品种类影响较大;极差小表明这些化合物基质效应相对稳定且受样品种类影响较小。

由图2可以看出,具有基质效应的化合物其基质标准曲线基本保持线性,只是与溶剂标准曲线相比斜率发生变化。苹果和草莓属于高糖类水果,菘菜中含有较多的叶绿素,而圆葱属于辛辣性样品,基质中含有较多的硫化物[21],因此四种样品提取液中均含有基质干扰,从而影响目标化合物的离子化效率,进而影响了检测结果的准确性。从表2中ΔR的数值可以看出,在实验选取的10种化合物中,甲胺磷、乙酰甲胺磷、氧化乐果和久效磷这几种化合物的基质效应受基质种类的影响较大;其它几种化合物的基质效应相对比较稳定即受基质种类的影响较小。对于国标[10]检测方法中(基质浓度10 g/mL)基质效应很强的甲胺磷、乙酰甲胺磷、氧化乐果和久效磷等化合物,其溶剂标准曲线和基质校准曲线的斜率差距较大,为保证实验结果的准确性,在实际操作过程中建议用基质校准曲线进行定量。

3 结论

在LC-MS/MS定量分析过程中基质效应客观存在,基质效应的强弱不仅与农药化合物本身的结构性质有关,还与其基质本身的营养成分和化学结构有很大的关系。由于基质效应的复杂性,在实际的分析检测过程中很难找到一种统一的方法来抵消基质效应的影响。本文分析了四种基质的基质种类和浓度对基质效应的影响,通过对基质校准曲线和溶剂校准曲线的比较,基质校准曲线可以在实际分析检测中对基质效应进行评估。在实际检测工作中,对于基质效应较强的化合物,最好对基质进行分类检测,即对每类基质做一个基质标样,这样能大大减少基质效应的干扰,更好地保证结果的准确性。

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Matrix effect of multiple organophosphorus pesticide residues detection in fruits and vegetables by HPLC-MSMS

LI Shu-juan,YU Jie,GAO Yu-sheng,LI Xiao-yu,LI Lin

(Yantai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Yantai 264000,China)

Quantitative analysis the matrix effects of 24 organophosphorus pesticides using high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry by post-extraction spiking method. Effect of matrix concentration on the matrix effect in fruits and vegetables was analyzed by matrix effect factor method. A comparison was made between the standard working curves by using standard solutions of the organophosphorus pesticides with and without addition of sample matrixes,and the matrix effects were evaluated on the base of the experimental data and values of slope ratios obtained.It was suggested that standard working curves with addition of sample matrixes was used to quantitative analysis for pesticides with strong matrix effects. As a result,the matrix effects increased with the increase of the concentration of the sample matrixes in fruits and vegetables. The matrix standard curve of the compounds with matrix effect remained linear,but the slope changes compared with the standard curve of the solvent.

matrix effect;organophosphorus pesticide;high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry(HPLC-MSMS)

2016-09-19

李淑娟(1982-)，女，硕士研究生，工程师，研究方向：食品检测与农药残留分析，E-mail：lsj_1028@163.com。

山东出入境检验检疫局科研项目(SK 201353)；国家质检总局科技项目(2015IK201)。

TS207.5+3

A

1002-0306(2017)06-0049-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.06.001