气相色谱－质谱法测定大米中15种苯氧羧酸类除草剂的残留量

2018-01-22程寿峰魏绍峰王兴宁苟海潮张爱华

理化检验-化学分册 2017年11期

程寿峰，魏绍峰，王兴宁，苟海潮，张爱华

（1．贵州医科大学公共卫生学院环境污染与疾病监控教育部省部共建重点实验室，贵阳550025；2．贵州出入境检验检疫局，贵阳550081）

苯氧羧酸类除草剂具有良好的除草活性，主要用于除去阔叶杂草，目前被广泛应用于小麦、玉米和水稻田中，该类除草剂农药大约有20多种［1］。我国使用的苯氧羧酸类除草剂主要有2－甲－4氯酸和2，4－滴酸两个系列，年产量达1．6万t。苯氧羧酸类除草剂具有沸点高、不易挥发、极性大、溶于水和乙醇等特性，对人、畜有一定的内分泌扰乱作用，且能在土壤、水环境、作物秸杆及果实中残留［2］。苯氧羧酸类除草剂在作物中的残留及其对人类健康和环境造成的危害也越来越为人们所关注［3］。我国和其他各国都制定了严格的残留限量，如日本规定2，4，5－涕不得检出，国际食品法典委员会、日本等制定的2，4－滴在大多农产品中的限量为0．05mg·kg－1［4］。

目前苯氧羧酸类除草剂残留量的测定多采用气相色谱法、气相色谱－质谱法、液相色谱法、液相色谱－质谱法［5－8］。除草剂用气相色谱－（四极杆飞行时间）质谱法进行测定的报道较少，本工作通过三甲基硅烷化重氮甲烷衍生，采用气相色谱－（四极杆飞行时间）质谱法测定大米中15种苯氧羧酸类除草剂。

1 试验部分

1．1 仪器与试剂

PEclaerus 680型气相色谱仪联用PEAXIONIQT四极杆／飞行时间质谱仪；Allegra X－22型高速冷冻离心机；EYELA 2000型旋转蒸发仪；5mL注射器；Carbon TPT固相萃取柱。

三甲基硅烷化重氮甲烷衍生化试剂：0．6mol·L－1。

混合标准储备溶液：100mg·L－1，称取3，5－二氯苯甲酸、麦草畏、2－甲－4－氯苯氧丙酸（MCPP）、2－甲－4－氯苯氧乙酸（MCPA）、2，4－滴丙酸（2，4－DP）、2，4－滴（2，4－D）、5－氯苯酚、2，4，5－涕丙酸（2，4，5－TP）、草灭平、2，4，5－涕（2，4，5－T）、2，4－滴丁酸（2，4－DB）、苯达松、地乐酚、毒秀定、三氟羧草醚适量，用甲醇稀释而成。

乙腈、丙酮、正己烷均为色谱纯，甲苯为分析纯，氯化钠、无水硫酸钠均为农残级。

1．2 仪器工作条件

1）色谱条件 PerkinElmer Elite－5MS毛细管色谱柱（30m×0．25mm，0．25μm）；进样口温度为250℃，不分流进样，进样量为1μL；载气为氦气（纯度大于99．999%），流量为1mL·min－1。程序升温：初始温度为70℃，保持2min；以10℃·min－1速率升温至290℃，保持4min。

2）质谱条件电子轰击离子源（EI）；电子能量为70eV；离子源温度为250℃，接口温度为250℃；溶剂延迟时间为5min；检测器电压为1．0kV；碰撞气为氦气，流量3mL·min－1；正离子扫描，全扫描范围m／z45～450，多反应监测（MRM）模式。其余质谱条件见表1。

表1 质谱参数Tab．1 MS parameters

1．3 试验方法

1．3．1 样品前处理

称取大米样品2．00g于50mL具塞离心管中，加入氯化钠2．0g，再加入乙腈15mL，振荡混匀，静置30min后，以5 000r·min－1转速离心5min。取上清液，再加入乙腈15mL重复提取一次，合并两次提取液于200mL鸡心瓶中，用旋转蒸发仪40℃水浴蒸发浓缩至约1mL，待净化。

1．3．2 提取液的净化

在Carbon TPT固相萃取柱中加入1cm高的无水硫酸钠，加样前用乙腈－甲苯（3＋1）溶液10mL预淋洗该柱，弃去淋洗液，当液面到达无水硫酸钠顶部时，迅速将样品提取浓缩液转入该柱中，下接试管。再分别用乙腈－甲苯（3＋1）溶液2mL洗涤鸡心瓶3次，将全部洗涤液转入Carbon TP固相萃取柱中，待液面到达无水硫酸钠顶部时用乙腈－甲苯（3＋1）溶液15mL洗脱，收集所有洗脱液，待衍生。

1．3．3 衍生化

将收集的洗脱液在30℃水浴中氮吹浓缩至近干，用正己烷5mL淋洗试管壁，氮吹近干，再用正己烷5mL淋洗一次，用平缓氮气吹至约1mL。加入6mol·L－1三甲基硅烷化重氮甲烷衍生剂100μL，盖塞混匀，在30℃水浴中放置20min，再用平缓氮气流吹至近干，用丙酮溶解并定容至1mL，经离心后取上清液，按仪器工作条件进行测定。

2 结果与讨论

2．1 仪器工作条件的选择

试验选择四极杆－飞行时间（Q－TOF）模式和串联质谱（MS／MS）模式对15种苯氧羧酸类除草剂进行一级质谱（MS）和二级MS扫描分析，并建立相应的数据库，在Q－TOF模式下，得到了较为理想的分离效果。试验选择的仪器工作条件见1．2节。

2．2 提取溶剂的选择

最常用的提取溶剂为乙腈、甲醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷和乙酸乙酯，试验发现丙酮和甲醇极性较强，可对大多数农药充分提取，但同时提取出大米中大量的油脂杂质，给下一步净化带来困难。乙酸乙酯、二氯甲烷和正己烷提取的色素和油脂较少，但不能完全提取大米植物组织中的残留农药，提取效率较低。乙腈对大多数农药化合物都能有效提取，对油脂和色素提取较少，易于净化。试验选择乙腈作为提取溶剂。

2．3 衍生温度和衍生时间的选择

试验考察了衍生温度依次为20，30，40℃，衍生时间依次为15，20，30min时对衍生效果的影响。结果表明：衍生温度为30℃，衍生时间为20min时，衍生效果最佳。试验选择衍生温度为30℃，衍生时间为20min。

2．4 固相萃取柱的选择

试验比较了Carbon TPT、石墨化碳－氨基（GCNH2）、弗罗里硅土（FL－PR）、C18等4种固相萃取柱对添加混合标准溶液的空白样品的净化效果，用乙腈－甲苯（3＋1）溶液20mL进行洗脱，经衍生化和浓缩定容后进行测定，其色谱图见图1。

图1 大米加标样品用4种不同的固相萃取柱净化的总离子流色谱图Fig．1 TIC chromatograms of the spiked sample of rice purified with 4different solid phase extraction columns

由图1可知：Carbon TPT柱与 GC－NH2柱的效果优于FL－PR柱和C18柱，使用Carbon TPT柱与GC－NH2柱进行萃取的净化液颜色比使用FLPR柱和C18柱进行萃取的净化液颜色浅，FL－PR柱和C18柱对色素杂质的吸附能力比较弱，基质干扰较大，Carbon TPT柱与GC－NH2柱对色素杂质的吸附性较强，净化效果较好。由图1还可以看出，Carbon TPT柱对15种除草剂的分离效果优于GC－NH2柱。试验选用Carbon TPT柱为净化萃取柱。

2．5 标准曲线和检出限

将100mg·L－1混合标准储备溶液用乙腈稀释为0．05，0．10，0．20，0．50，1．00mg·L－1混合标准溶液，按仪器工作条件进行测定，并用AxIone Cipher数据处理软件绘制15种除草剂的标准曲线。结果表明：15种苯氧羧酸类除草剂的线性范围均为0．02～1．00mg·L－1，线性回归方程、相关系数见表2。

以3倍信噪比计算检出限（3S／N），其结果见表2。