表面活性剂辅助分散液相微萃取-气相色谱法分析蔬菜水果中有机磷类农药残留

郭 伟, 孙海燕

(1.黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江大庆 163319；2.黑龙江八一农垦大学测试中心，黑龙江大庆 163319；3.农业部农产加工品质量监督检验测试中心，黑龙江大庆 163319)

有机磷类农药是一类重要杀虫剂，由于其品种多、药效高、价格低、易分辨，因此在农产品中使用广泛。目前，有机磷类农药分析的前处理方法有液-液萃取，固相萃取，而传统的样品前处理技术，存在操作繁琐耗时，需要使用大量对人体和环境有毒、有害的有机溶剂等缺点。因此，发展省时高效、有机溶剂用量少的样品前处理新技术，已成为研究的热点之一[1]。近年来，已发展了固相微萃取[2]、单滴液相微萃取[3]、中空纤维液相微萃取[3]等微萃取技术。Rezaee等[4]首次报道了分散液相微萃取技术(Dispersive Liquid-phase Microextraction,DLLME)。在样品溶液中加入萃取剂和分散剂，振荡混匀后形成水/分散剂/萃取剂的乳浊液体系，经离心分层，萃取溶剂可直接进样分析。该方法具有操作简单、快速、成本低等特点[5]。传统的分散液相微萃取技术也应用于农药残留中[6 - 10]，但大体积的有机萃取剂和分散剂不仅危害操作者和环境，而且可能会改变目标物在液体样品和有机试剂之间的分配系数，从而降低萃取效率。

本研究主要是利用表面活性剂的两亲性特点，替代有毒、有害的有机试剂，实现萃取剂向样品溶液的快速扩散，形成一种环境友好的、乳化的分散微萃取技术。将表面活性剂辅助分散液相微萃取技术与气相色谱法联用，建立了蔬菜水果中8种有机磷类农药残留的测定方法。并将方法应用于蔬菜和水果样品中目标物的分析，取得了满意的结果。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

GC2010气相色谱仪(日本，岛津公司)；Z36HK离心机(德国，Hermle公司)；电子分析天平(瑞士，Mettler Toledo公司)；涡旋振荡器(美国，Thermo Scientific公司)。

浓度为1 000 μg·mL-1的敌敌畏(Dichlorvos)、乙酰甲胺磷(Acephate)、二嗪磷(Diazinon)、乐果(Dimethoate)、甲基对硫磷(Methyl parathion)、毒死蜱(Chlorpyrifos)、马拉硫磷(Malathion)、倍硫磷(Tiguron)标准品，均购于农业部环境保护科研监测所。将1 000 μg·mL-1的上述8种有机磷标准溶液用水逐级稀释成0.02、0.05、0.1、0.2、0.5 μg·mL-1的混合标准溶液。氯苯、溴苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、甲醇、丙酮等有机溶剂为色谱纯，购于天津科密欧化学试剂有限公司；表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDS)，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)，烷基酚聚氧乙烯醚(TX-10)，山梨醇酐单油酸酯(S -80)购于化工试剂厂。实验用水为二次蒸馏水。

蔬菜和水果样品购于大庆市农副产品批发市场。

1.2 色谱条件

色谱柱：RTX-5石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度220 ℃；检测器温度270 ℃；柱温：采用程序升温，初始温度70 ℃，保持 1 min，以15 ℃·min-1升至200 ℃，再以5 ℃·min-1升至250 ℃，保持 12 min;载气：氮气(99.999%)，吹扫流速 3.0 mL·min-1，柱流量1.0 mL·min-1；采用分流模式，分流比10∶1，进样量为 1.0 μL。

1.3 样品预处理

将蔬菜水果样品在组织捣碎机中捣碎后，称取50.0 g均匀样品于100 mL 烧杯中，匀浆5 min，过滤，滤液移至盛有5 g NaCl的100 mL具塞刻度试管中， 剧烈震动1 min后，静置30 min，吸取上清液用于DLLME操作。

1.4 分散液相微萃取操作步骤

在10 mL带塞的离心试管中，加入 5.0 mL样品溶液，将50 μL三氯甲烷(萃取剂)和400 μL表面活性剂作为分散剂的混合溶剂，通过微量进样器快速地注入离心试管中，轻轻振荡 1 min，混合液则形成一个水/分散剂/萃取剂的乳浊液体系，萃取剂均匀的分散在样品溶液中，室温下静置，然后在5 000 r·min-1下离心 5 min，分散在水溶液中的萃取剂沉积到离心管底部，用微量进样器吸取1.0 μL萃取剂直接进样测定。在本试验中，在5.0 mL样品溶液中添加0.2 μg·mL-1有机磷农药标准品用来进行萃取条件的优化。每次实验结束后，用丙酮将注射器清洗干净以避免对后续实验的污染，实验设置5次重复。

2 结果与讨论

2.1 表面活性剂的种类及浓度的影响

为选择最合适的表面活性剂，本实验对三种不同类型的5种表面活性剂进行了考察，分别是阳离子型表面活性剂CTAB，阴离子型表面活性剂SDS，非离子型表面活性剂Triton X-l00、TX-10、S-80。不同表面活性剂对萃取效率的影响可能与表面活性剂类型及其亲水亲油平衡值(HLB)有关。通常认为，HLB值在3～6之间作为W/O型乳化剂，8～18之间作为O/W型乳化剂。CTAB、SDS、Triton X-l00、TX-10、S-80的HLB值分别为40、15.8、13.2、13.4、4.3，5种表面活性剂对8种有机磷农药残留的萃取效果如图1所示。SDS萃取效果较差主要是亲水性较强，容易溶解在水相中，其乳化效果不好，萃取效率较低。S-80是亲油性乳化剂，采用S-80时绝大多数目标物获得了最高的富集因子，因此，采用S-80表面活性剂为分散剂进行后续实验。

本研究考察了0.02、0.04、0.08、0.1、0.2 mmol·L-15种不同浓度的表面活性剂对萃取效率的影响。实验结果表明，分散剂的乳化程度随着浓度增加而增加，在0.04 mmol·L-1时达到最大值，而后随分散剂的浓度的增加而减小。这主要是由于分散剂的浓度过小时，萃取剂不能均匀的分散在水相中，没有形成良好的“水/分散剂/三氯甲烷”乳浊液体系，致使萃取效率低。而分散剂浓度较大时，待测物在水中的溶解度增加而不易被三氯甲烷萃取，使得萃取率降低。所以在后续实验选择0.04 mmol·L-1表面活性剂作为分散剂。

2.2 萃取剂和萃取剂体积的选择

实验考察了氯苯、溴苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳5种有机溶剂对8种目标物的萃取效果。从图2可以得到，三氯甲烷对8种目标物都具有最高的萃取效率，因此选择三氯甲烷为本方法的萃取剂。

图1 表面活性剂类型对萃取率的影响Fig.1 Effect of surfactant type on extraction efficiency

图2 不同萃取剂对萃取效率的影响Fig.2 Effect of different extraction solvents on extraction efficiency

本实验考察了30、40、50、60、70 μL等5种不同体积的萃取剂对萃取效率的影响。结果表明，目标物峰面积随萃取剂体积的增大而升高，并在萃取剂体积为50 μL时达到最大，而后随萃取剂体积的增大目标物峰面积逐渐减小。这一现象主要是由于萃取剂体积的增大导致目标物在沉淀相中产生稀释效应造成的[11]。因此，选择50 μL三氯甲烷进行后续实验的研究。

2.3 盐浓度的选择

盐的加入可以降低目标物在水中的溶解度，产生的盐析效应促进目标物向有机相的转移，从而提高萃取效率[12]。本实验中，通过加入不同浓度的NaCl(0%～4.0%，m/V)，考察了离子强度对萃取效率的影响。如图3所示，在盐浓度为0%～4.0%范围内，目标物的峰面积随盐浓度的增加而降低，这可能是因为盐的加入降低了萃取剂在水溶液中的溶解度，导致离心后萃取剂体积增加，从而对目标物的浓度造成了一定程度的稀释。因此，溶液中不加盐进行后续的实验研究。

2.4 溶液pH的影响

实验使用HC1或NaOH溶液对样品溶液pH进行调节，考察了溶液pH对萃取效率的影响。图4的结果表明，当样品溶液pH在4、5时，pH对8种有机磷目标物萃取效率呈增加趋势，但是影响不明显。当溶液pH增加至中性时，萃取率提高。当样品溶液pH调节至碱性时，响应值明显下降，可能由于目标物在碱性条件下发生水解，这与之前的报道结果相一致。本研究中样品溶液原始pH在中性左右，因此，无需对样品溶液pH进行调节。

图3 盐浓度对萃取率的影响Fig.3 Effect of salt concentration on extraction efficiency

图4 溶液pH对萃取率的影响Fig.4 Effect of sample pH on extraction efficiency

2.5 方法评价

在优化的实验条件下，本研究对0.02～0.50 μg·mL-1系列浓度标准溶液进行萃取、测定，根据外标标准曲线法，以标准物质的峰面积(y)为纵坐标，以标准物质的浓度(x)为横坐标，得到目标化合物标准曲线的相关系数、检出限等，结果见表1。8种有机磷类农药在0.02～0.50 μg·mL-1范围内均具有良好的线性关系，相关系数在0.9948～0.9985之间，检出限(S/N=3)在0.0056～0.0110 μg·mL-1之间，相对标准差(RSD)均低于13.6%，富集因子(EF)在264～537之间。结果表明，在最优化的条件下，本实验方法可以得到高的富集因子、良好的重现性及低的检出限。用建立的方法在最优化条件下萃取0.2 μg·mL-1的8种有机磷农药混合标准溶液，萃取的色谱图如图5所示。

表1 8种农有机磷药的线性范围、相关系数及检出限

*enrichment factor.

图5 8种有机磷农药的色谱图Fig.5 Chromatogram of 8 organophosphorus pesticides4.dichlorvos;5.acephate;6.diazinon;7.dimethoate;8.methyl parathion;9.chlorpyrifos;10.malathion;11.tiguron.

2.6 样品测定

为验证所建立的方法的准确性，在最优萃取条件下，应用所建方法分别检测了两种蔬菜和水果中的8种有机磷农药残留。结果表明，蔬菜和水果中有机磷杀虫剂的含量均低于方法的检出限。然后分别向两种蔬菜和水果中样品中添加两个浓度的目标物，评估方法的检出限和回收率，每个浓度重复5次，蔬菜的测定结果见表2。实验结果表明，蔬菜和水果在添加浓度范围内，不同浓度下所建方法的相对回收率在82.4%～114.5%之间，RSD在4.9%～13.7%之间，方法的回收率和重现性较好。

表2 蔬菜中有机磷农药的测定及回收率

3 结论

本研究采用表面活性剂辅助分散相微萃取与气相色谱联用分析蔬菜水果中的8种有机磷农药，目标化合物在0.02～0.50 μg·mL-1内具有良好的线性关系和检出限，将所建立的方法在最优化条件下应用于蔬菜、水果样品中8种目标物的检测，回收率在82.4%～114.5%之间，RSD低于13.7%。方法具有操作简单、灵敏度高、检出限低、环境友好等优点，可应用于不同类基质中有机磷类农药残留的萃取和分析。