气相色谱-串联质谱法快速测定果蔬中20种有机磷农药的残留量

, , ,

(常州市食品药品监督检验中心, 常州 213164)

农药在保证农业生产和粮食安全方面起到了重要作用,但是由于农药的过量使用和滥用,农药残留问题越来越突出。水稻、水果、茶叶等农作物基本上都是在幼苗时就喷洒了大量的农药,残留农药的食品对人类健康带来了极大的危害[1]。农药残留检测技术是农药残留定性、定量分析和农产品质量安全监管的重要手段。近年来,随着检测技术的日益完善,果蔬中农药残留检测技术有了很大的进展。农药残留检测方法主要有气相色谱法(GC)[2]、高效液相色谱法(HPLC)[3]、气相色谱-质谱法(GC-MS)[4-5]、液相色谱-质谱法(LC-MS)[6-7]等,样品的前处理技术有固相萃取、固相微萃取、悬滴液相微萃取、离子液体双水相等[8],这些方法相对复杂,用时较长,溶剂用量较大。QuEChERS作为快速、简便、高效的前处理方法,于2003年首先报道被使用于果蔬中[9]。目前已有的果蔬中农药残留检测标准,如GB/T 19648-2006,GB/T 5009.218-2008,前处理需要采用凝胶色谱柱净化,再经过固相萃取小柱净化,过程繁琐,试剂用量较大且回收率不高。传统的QuEChERS采用分散固相萃取净化法,在乙腈提取液中直接加入乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)吸附剂粉末进行净化,操作简单、快速,但对于一些复杂的基质净化效果不理想,有的农药检出限难以满足要求[10]。

本工作采用QuEChERS进行净化提取,优化了净化剂种类及用量,结合气相色谱-串联质谱法建立了快速测定果蔬中20种有机磷农药残留的分析方法。

1 试验部分

1．1 仪器与试剂

Agilent 7890A/7000B型三重四极杆气质联用仪;7683型自动进样器;CT14RD型台式高速冷冻离心机;VXH-3型混旋仪;WT 5002K型分析天平。

20种有机磷农药混合标准储备溶液:100 mg·L-1,称取甲胺磷、乙酰甲胺磷、乐果、氧化乐果、久效磷、甲拌磷、敌敌畏、甲基毒死蜱、甲基对硫磷、甲基嘧啶磷、杀螟硫磷、马拉硫磷、毒死蜱、倍硫磷、对硫磷、水胺硫磷、喹硫磷、克线磷、乙硫磷、三唑磷等20种有机磷农药标准品适量,用乙腈配制而成,于-4 ℃冰箱中保存,有效期为6个月。

混合标准溶液:用乙腈将100 mg·L-120种有机磷农药混合标准储备溶液逐级稀释成0.005,0.01,0.05,0.10,0.25,0.50,1.00,2.00 mg·L-1的混合标准溶液,于-4 ℃冰箱中保存,有效期为1个月。

PSA吸附剂、十八烷基硅烷(C18)、氨基、石墨化碳(Carb)、无水硫酸钠、氯化钠、柠檬酸钠、柠檬酸二钠盐均为分析纯;乙腈为色谱纯。

1．2 仪器工作条件

1) 色谱条件 HP-5MS毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);进样口温度为250 ℃;进样方式为不分流进样,进样量为1 μL;载气为氦气,流量为1.0 mL·min-1。程序升温:初始温度为70 ℃,保持1 min;以30 ℃·min-1速率升温至130 ℃;再以5 ℃·min-1速率升温至250 ℃,保持5 min。

2) 质谱条件 电子轰击离子源(EI),电离能70 eV;离子源温度230 ℃,接口温度280 ℃,四极杆温度150 ℃;全扫描范围m/z50～450;扫描方式为多反应监测(MRM);溶剂延迟3.5 min。其余质谱参数见表1,其中“*”表示定量离子。

表1 质谱参数Tab. 1 MS parameters

1．3 试验方法

称取市售果蔬样品500 g,切成1 cm3左右,粉碎,制成匀浆。称取匀浆试样10.00 g置于50 mL离心管中,加入乙腈10.00 mL,混旋1 min,加入硫酸镁4 g、氯化钠1 g、柠檬酸钠1 g和柠檬酸二钠盐0.5 g,用力摇晃1 min,混合均匀。以4 000 r·min-1转速低温高速离心5 min,取上清液1 mL至固相萃取净化离心管中,加入氨基/石墨化碳适量,混旋1 min,以13 000 r·min-1转速低温高速离心2 min,取上清液,按仪器工作条件进行测定。

2 结果与讨论

2．1 色谱行为

20种有机磷农药混合标准溶液的总离子流图见图1。

各峰号所对应的农药名称同表1图1 20种有机磷农药混合标准溶液的总离子流图Fig. 1 TIC chromatogram of mixed standard solution of the 20 organophosphorus pesticides

2．2 质谱条件的选择

三重四极杆串联质谱在扫描过程中,一般选取m/z大、信号强的离子作为前级离子,产物离子选择前级离子裂解后产生的特征离子。试验分别通过全扫描模式和产物离子扫描确定组分的前级离子和特征离子,同时对前级离子生成产物离子过程中所需的电压进行优化,找到最佳的碰撞能量。

三重四极杆质谱的扫描速率和扫描时间是影响其扫描结果的重要因素。扫描速率加快时,相应的采集点数增多,色谱峰的数值逼近模拟状况就越好,但是扫描速率过快,相应的离子采集效率降低,噪声变大,重现性降低。每个色谱峰最佳的质谱采集点数为10～15个,根据色谱峰的峰宽除以质谱采集点数可以得到合适的扫描时间,以确定多反应监测扫描的参数。各组分质谱参数见1.2节。

2．3 吸附剂的选择

QuEChERS的原理与高效液相色谱法和固相萃取(SPE)相似,都是利用吸附剂填料与基质中的杂质相互作用,吸附杂质从而达到除杂净化的目的。QuEChERS方法使用分散固相萃取(DSPE),在样品提取液中加入固相吸附剂吸附干扰物。C18为反相萃取,适合于脂肪等非极性到中等极性的干扰物,如表面活性剂、水溶性维生素、农药、碳水化合物、芳香油等;氨基为正相萃取,适合于极性干扰物;弱性阴离子为交换萃取,适合于碳水化合物、弱性阴离子和有机酸化合物;石墨化碳可吸收色素、甾醇等大分子非极性干扰物。吸附剂对目标物也会吸附,从而影响回收率。

以空白草莓基质提取液为例,按试验方法分别以C18、氨基、石墨化碳、氨基/石墨化碳、C18/石墨化碳为吸附剂进行净化。结果发现,这5种吸附剂对基质均有较好的净化作用。在空白草莓基质提取液中加入20种有机磷农药混合标准溶液,进一步考察这5种吸附剂对20种有机磷农药的吸附,吸附剂的种类对甲胺磷回收率的影响见图2。

图2 吸附剂的种类对甲胺磷回收率的影响Fig. 2 Effect of adsorbent composition on values of recovery of methamidophos

试验结果表明:C18、氨基、石墨化碳、氨基/石墨化碳、C18/石墨化碳对20种有机磷农药均有不同程度地吸收,尤其对甲胺磷的吸附影响较大(见图2),氨基/石墨化碳组合对20种有机磷农药回收率的影响较小,试验选择氨基/石墨化碳作为吸附剂。

2．4 吸附剂用量的选择

加入吸附剂太少,无法较好地去除杂质。吸附剂对目标物也会吸收,加入吸附剂过多会降低目标物的回收率,因此在消除基质干扰的前提下要尽量降低吸附剂的用量。将果蔬样品按颜色深浅分成浅色果蔬和深色果蔬两类。浅色果蔬以草莓为例,深色果蔬以青菜为例。试验考察了吸附剂的用量对测定的影响。结果表明:浅色蔬菜提取液中加入30 g·L-1吸附剂,深色蔬菜提取液中加入40 g·L-1吸附剂。

2．5 标准曲线和检出限

按仪器工作条件对20种有机磷农药混合标准溶液系列进行测定,并绘制标准曲线。结果表明:各农药的质量分数均在5～2 000 μg·kg-1内与其对应的峰面积呈线性关系,线性回归方程、相关系数见表2。

以3倍信噪比和10倍信噪比确定各农药的检出限(3S/N)和测定下限(10S/N),结果见表2。

表2 线性回归方程、相关系数、检出限和测定下限Tab. 2 Linear regression equations, correlation coefficients, detection limits and lower limits of determination

由表2可知:检出限为0.11～1.02 μg·kg-1,测定下限为0.26～3.51 μg·kg-1。

2．6 精密度与回收试验

按试验方法对空白草莓样品进行加标回收试验,平行测定6次,计算回收率和相对标准偏差(RSD),其结果见表3。

由表3可知:20种有机磷农药的回收率为83.8%～107%,RSD为2.1%～14%。

2．7 样品分析

按试验方法对市售青菜、韭菜、黄瓜、西红柿、水蜜桃、葡萄等15种果蔬100个样品进行测定。结果表明:其中2批次样品检出有甲胺磷,残留量分别为0.04,0.05 mg·kg-1,其他均未检出农药残留。

表3 精密度与回收试验结果(n=6)Tab. 3 Results of tests for precision and recovery(n=6)

本工作采用气相色谱-串联质谱法快速测定果蔬中20种有机磷农药的残留量。方法准确、灵敏、快速、有效,回收率和重现性均符合农药残留检测要求。

[1] SHARMA D, NAGPAL A, PAKADE Y B, et al. Analytical methods for estimation of organophosphorus pesticide residues in fruits and vegetables: A review[J]. Talanta, 2010,82(4):1077-1089．

[2] 王迪,刘潇威,刘岩,等.蔬菜、水果中12种限量有机磷农药残留量测定方法[J].分析试验室, 2010,29(7):37-41．

[3] 侯如燕,卞红正,赵秀霞,等.固相萃取-液相色谱测定复杂基质蔬菜中9种烟碱类残留[J].分析测试学报, 2011,30(1):58-63．

[4] 易盛国,杨晓凤,侯雪,等.GC/MS方法分析豇豆中水胺硫磷等37种农药残留[J].化学研究与应用, 2011,23(1):96-101．

[5] 蒋俊树,赵彬,周莉.气相色谱-质谱法测定茶叶中36种农药残留[J].食品科学, 2009,30(14):276-280．

[6] ZHANG F, LI Y, YU C, et al. Determination of six neonicotinoid insecticides residues in spinach, cucumber, apple and pomelo by QuEChERS method and LC-MS/MS[J]. Bull Environ Contam Toxicol, 2012,88(6):885-890．

[7] 郭春景,李娜,王建忠.超高效液相色谱-串联质谱法快速测定8种蔬菜中114种农药残留[J].质谱学报, 2014,35(3):279-288．

[8] LEHOTAY S J, MASTOVSKU K, YUN S J. Evaluation of two fast and easy methods for pesticide residue analysis in fatty food matrixes[J]. Journal of AOAC International, 2005,88(2):630-638．

[9] ANASTASSLADES M, LEHOTAY S J, STAJNBAHER D, et al. Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and “dispersive solid-phase extraction” for the determination of pesticide residues in produce[J]. Journal of AOAC International, 2003,86(2):412-431．

[10] 黄宝勇,潘灿平,张微,等.应用分析保护剂补偿基质效应与气相色谱-质谱快速检测果蔬中农药多残留[J].分析测试学报, 2006,25(3):11-13．