在线净化液相色谱-高分辨质谱法快速筛查果蔬中212种农药残留
2018-03-06张海超艾连峰马育松李晓菲徐牛生
张海超,艾连峰,马育松,王 敬,李晓菲,徐牛生
(1.河北出入境检验检疫局,河北 石家庄 050051;2.赛默飞世尔科技(中国)有限公司,上海 201206)
近年来,果蔬在生产、加工和储运过程中对农药的依赖性越来越强,农药残留问题也日益增多[1],导致居民急性中毒或慢性中毒事件时有发生,农药残留对人类健康产生的威胁逐渐凸显。为此,许多国家和地区都制定了更多数量、更为严格的农药残留限量标准,2017年6月我国新实施的GB 2763-2016涵盖的4140项限量标准中,果蔬类的农药残留限量标准占总数的65.1%,充分体现了我国对果蔬中农药残留的重视。然而,随着科技的发展,农药新品种越来越多,若采用单一或几个不同农药残留的检测方法很容易漏检。检测指标的不断增多,限量标准值的逐渐降低,对果蔬中多种农药残留的检测能力提出了更大挑战[2-4]。因此,研究更准确、快速的农药多残留检测技术,是应对当今农药残留分析形势的关键。
对于多残留分析,检测技术是影响其发展的主要制约因素。目前针对多种农药残留的同时分析主要以气相色谱-质谱联用法[5-8]和液相色谱-质谱联用法[9-13]为主。但受仪器扫描速度及分辨率的限制,高通量的检测仍具有一定的局限性。而静电场轨道阱高分辨质谱技术(Q-Obitrap)可采集更为全面的化合物信息,在定性方面优势突出,可测定的化合物不受数量限制,成为痕量化合物定性分析和筛查确证的有效手段[14-16]。本研究采用的TurboFlow在线净化技术主要通过扩散溶解、体积排阻等手段达到净化目的,比传统的固相萃取和基质分散萃取更具优越性,已在食品、生物领域得到了较好的应用[17-20]。本文将Q-Obitrap的高分离定性能力和TurboFlow在线净化技术快速、高效的特点充分结合,建立了果蔬中212种农药的快速筛查与确定方法,该方法操作简单、检测周期短、筛查通量高。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
TurboFlow在线净化液相色谱-四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱仪Q-Orbitrap(美国 ThermoFisher 公司),由CTC多功能自动进样器(配有300 μL定量环)、两个耐压1250 bar的四元梯度液相泵、六通阀切换装置、多元柱切换装置和Q-Orbitrap四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱仪组成。Sigma 3K-15型离心机(美国Sigma公司),PT2100型均质器(瑞士Kinematica公司),涡旋混合器(美国Scientific Industries),Milli-Q纯化系统(美国Millipore公司)。
乙腈、甲醇、丙酮、异丙醇、甲酸、乙酸、乙酸铵和氨水为色谱纯,无水MgSO4和NaCl为分析纯,实验用水为Milli-Q高纯水。
212 种农药均购自Sigma和Dr.Ehrenstorfer公司,纯度≥95%。标准储备液用甲醇配制,系列标准工作溶液用0.1%乙酸水溶液-乙腈(体积比7∶3)配制。
梨、苹果、黄瓜、白菜样品均购自当地市场。
1.2 实验部分
1.2.1样品制备准确称取制备好的样品约10.0 g(精确至0.01g)于50 mL塑料离心管中,加入20 mL 0.1%乙酸乙腈溶液,涡旋混匀2 min。加入4 g无水硫酸镁和3 g氯化钠,加盖迅速摇匀,均质提取1 min,以5 000 r/min离心5 min。分取2 mL上清液于40 ℃下氮吹至干,用300 μL乙腈充分溶解残渣,再加入700 μL 0.1%乙酸水溶液混匀定容,经0.22 μm微孔滤膜过滤后进样测定。
1.2.2在线净化色谱条件在线净化程序分为净化(TFC)和分离(HPLC)过程,净化柱为Cyclone-P聚合物柱(0.5 mm×50 mm,60 μm粒径,60 Å孔径),上样泵的流动相:A为10 mmol/L乙酸铵-0.02%乙酸水溶液、B为乙腈、C为丙酮-乙腈-异丙醇(1∶1∶1),进样量为50 μL;HPLC的分析柱为Accucore aQ(150 mm×2.1 mm,2.6 μm)(Thermo Fisher公司,美国);流动相:A为0.5 mmol/L乙酸铵-0.1%乙酸水溶液,B为乙腈。梯度洗脱程序见表1,程序中各步所用流路模式见图1。
表1 在线净化梯度洗脱程序Table 1 Gradient elution procedure of Turboflow on-line cleanup
*no flow
图1 在线净化流路切换模式示意图Fig.1 Schematic diagram of on-line cleanup flow channel switchingA:the mode of loading(step 1,3,4,5,6 and 7 );B:the mode of eluting(step 2)
1.2.3质谱条件电喷雾离子源(ESI)温度:320 ℃;毛细管电压:3 200 V;加热器温度:300 ℃;鞘气:30 arb;辅助气:20 arb;扫描范围:m/z100~700(正、负离子切换模式);一级质谱全扫描分辨率(R):70 000;C-trap最大容量(AGC target):5×105;C-trap最大注入时间:100 ms;数据依赖二级子离子全扫描(ddMS2)分辨率:R=17 500;归一化碰撞能量:40 eV±50%;C-trap最大容量(AGC target):5×104;C-trap最大注入时间:50 ms;动态排除:5 s。正、负离子扫描切换时间:250 ms。其他信息见表2。
表2 212种农药的名称、分子式、部分质谱参数、定量下限和梨中的平均回收率、精密度(n=6)Table 2 Names,formula,some MS parameters,LOQ,average recoveries and RSDs(n=6) in pear of the 212 pesticides
(续表2)
No CompoundFormulatR/minm/zIonicmodeFragmention(m/z)12LOQ(μg/kg)Added10μg/kgRecovery/%RSD/%33Tebuconazole(戊唑醇)C16H22ClN3O8 5308 1524[M+H]+70 0408125 01554108 411 234Azoxystrobin(嘧菌酯)C22H17N3O58 2404 1241[M+H]+186 0528206 0816286 75 935Buprofezin(噻嗪酮)C16H23N3OS9 9306 1635[M+H]+372 0982344 10350 598 56 636Hexythiazox(噻螨酮)C17H21ClN2O2S9 6353 1085[M+H]+277 1729160 57071102 44 037Triadimefon(三唑酮)C14H16ClN3O28 3294 1004[M+H]+201 1058106 0652187 48 538Atrazine(阿特拉津)C8H14ClN57 1216 1010[M+H]+168 0577228 02440 584 66 939Propazine(扑灭津)C9H16ClN57 9230 1167[M+H]+69 0707197 0746494 68 740Prometryne(扑草净)C10H19N5S8 4242 1434[M+H]+174 054396 0556497 86 041Propanil(敌稗)C9H9Cl2NO7 8218 0134[M+H]+146 0230188 0699595 87 442Thiamethoxam(噻虫嗪)C8H10ClN5O3S3 0292 0266[M+H]+158 0497200 09670 599 73 743Dimethomorph(烯酰吗啉)C21H22ClNO47 8388 1310[M+H]+211 0649181 05430 5103 04 244Molinate(禾草敌)C9H17NOS8 4188 1104[M+H]+165 0550301 0629196 15 645Phenthoate(稻丰散)C12H17O4PS27 9321 0379[M+H]+126 091883 0864285 97 346Piperonylbutoxide(增效醚)C19H30O59 6356 2431[M+H]+131 9671169 0547580 58 947Clothianidin(噻虫胺)C6H8ClN5O2S3 6250 0160[M+H]+145 0650205 0864194 210 548Picoxystrobin(啶氧菌酯)C18H16F3NO49 0368 1104[M+H]+86 0609108 9610578 64 949Di⁃allate(燕麦敌)C10H17Cl2NOS9 6270 0481[M+H]+162 791591 0551198 76 850Benzyladenine(6⁃苄基腺嘌呤)C12H11N55 6226 1087[M+H]+216 1022302 17530 589 78 951Spirotetramat(螺虫乙酯)C21H27NO58 0374 1962[M+H]+163 0629194 08140 598 67 552Pyraclostrobin(吡唑醚菌酯)C19H18ClN3O49 1388 1059[M+H]+212 0667194 0562585 46 453Pendimethalin(二甲戊灵)C13H19N3O49 8282 1448[M+H]+283 9225450 9364185 75 954Clethodim(烯草酮)C17H26ClNO3S9 4360 1395[M+H]+164 0704268 1361188 28 555Tolfenpyrad(唑虫酰胺)C21H22ClN3O29 5384 1473[M+H]+197 0963145 05290 5104 89 656Rotenone(鱼藤酮)C23H22O68 6395 1489[M+H]+213 0906192 0779187 96 257Sethoxydim(稀禾定)C17H29NO3S9 6328 1941[M+H]+135 0806123 11700 595 74 858Carboxin(萎锈灵)C12H13NO2S7 2236 0740[M+H]+178 0865282 15250 594 86 559Pyridaben(哒螨灵)C19H25ClN2OS10 1365 1449[M+H]+124 0215132 04431105 911 060Dimethenamid(二甲吩草胺)C12H18ClNO2S8 1276 0820[M+H]+147 1170309 08240 589 75 461Pretilachlor(丙草胺)C17H26ClNO29 4312 1725[M+H]+244 0558195 37490 598 46 662Flumetsulam(氟唑嘧磺草胺)C12H9F2N5O2S5 5326 0518[M+H]+252 1151176 14360 587 26 863Flutriafol(粉唑醇)C16H13F2N3O7 1302 1099[M+H]+129 0386262 09030 594 65 664Napropamide(敌草胺)C17H21NO28 5272 1645[M+H]+129 1146171 08020 598 54 765Iprobenfos(异稻瘟净)C13H21O3PS8 5289 1022[M+H]+91 0543205 0085184 96 466Pyriproxyfen(蚊蝇醚)C20H19NO39 7322 1438[M+H]+96 0444185 06000 598 95 767Bupirimate(乙嘧酚磺酸酯)C13H24N4O3S8 9317 1642[M+H]+166 0973108 01120 594 88 968Fluoxastrobin(氟嘧菌酯)C21H16ClFN4O58 6459 0866[M+H]+427 0609188 0383484 79 069Ametryn(莠灭净)C9H17N5S7 8228 1277[M+H]+186 081196 0557180 97 070Simazine(西玛津)C7H12ClN56 3202 0854[M+H]+132 0325124 0870175 68 171Oxadixyl(霜灵)C14H18N2O46 3279 1339[M+H]+149 0231219 1124189 46 572Fenpyroximate(唑螨酯)C24H27N3O49 0422 2074[M+H]+366 1450138 06644106 89 573Pyrazosulfuron(百速隆)C14H18N6O7S8 0415 1030[M+H]+182 0566183 0593286 68 774Thiobencarb(禾草丹)C12H16ClNOS9 2258 0714[M+H]+125 0155100 0758197 17 075Warfarin(杀鼠灵)C19H16O47 9309 1121[M+H]+163 0392251 0705189 74 576Cloransulammethyl(氯酯磺草胺)C15H13ClFN5O5S7 6430 0383[M+H]+171 0083398 0123185 65 277Chloridazon(氯草敏)C10H8ClN3O4 6222 0429[M+H]+104 049592 04950 598 76 278Cyazofamid(氰霜唑)C13H13ClN4O2S8 8325 0521[M+H]+108 0112217 03990 587 48 879Ethirimol(乙嘧酚)C11H19N3O6 1210 1601[M+H]+140 106898 0599185 76 280Fenpropimorph(丁苯吗啉)C20H33NO12 4304 2635[M+H]+147 1170130 12290 597 73 881Fenbuconazole(腈苯唑)C19H17ClN48 5337 1215[M+H]+125 015470 0400196 45 082Fenhexamid(环酰菌胺)C14H17Cl2NO28 2302 0709[M+H]+152 0505194 09740 5105 76 983Flufenacet(氟噻草胺)C14H13F4N3O2S8 6364 0737[M+H]+125 0151328 10920 5110 410 7
(续表2)
No CompoundFormulatR/minm/zIonicmodeFragmention(m/z)12LOQ(μg/kg)Added10μg/kgRecovery/%RSD/%84Mandipropamid(双炔酰菌胺)C23H22ClNO48 3412 1310[M+H]+128 107186 06010 597 68 485EPTC(丙草丹)C9H19NOS8 9190 1260[M+H]+70 0401125 0155189 78 286Cyproconazole(环丙唑醇)C15H18ClN3O8 0292 1211[M+H]+128 045669 0700198 44 787Cymoxanil(霜脲氰)C7H10N4O34 8199 0826[M+H]+214 0856104 0011192 07 788Cyanazine(草净津)C9H13ClN66 4241 0963[M+H]+295 0866241 03970 5104 38 589Cyflufenamid(环氟菌胺)C20H17F5N2O29 3413 1283[M+H]+171 0083398 01230 5110 27 990Fluopicolide(氟吡菌胺)C14H8Cl3F3N2O8 4382 9727[M+H]+172 9557364 96230 587 410 391Isoproturon(异丙隆)C12H18N2O7 3207 1492[M+H]+72 0445165 1026175 44 192Norflurazon(哒草伏)C12H9ClF3N3O7 4304 0459[M+H]+284 0400160 0373187 65 093Metamitron(苯嗪草酮)C10H10N4O3 9203 0927[M+H]+175 0981104 0495189 36 594Metribuzin(嗪草酮)C8H14N4OS6 4215 0961[M+H]+187 1009131 03840 598 23 095Spiroxamine(螺环菌胺)C18H35NO29 2298 2741[M+H]+144 1381100 11190 596 38 196Triflumizole(氟菌唑)C15H15ClF3N3O9 3346 0929[M+H]+278 055855 0545194 48 097Zoxamide(苯酰菌胺)C14H16Cl3NO29 0336 0319[M+H]+186 9710139 0308190 59 498Thidiazuron(噻苯隆)C9H8N4OS6 3221 0492[M+H]+102 0121127 9914284 95 399Tetraconazole(四氟醚唑)C13H11Cl2F4N3O8 3372 0288[M+H]+158 976570 04004123 86 7100Thiacloprid(噻虫啉)C10H9ClN4S6 0253 0309[M+H]+126 0103186 01360 597 46 1101Methiocarb(甲硫威)C11H15NO2S7 2226 0896[M+H]+121 0647169 068287 58 3102Pirimicarb(抗蚜威)C11H18N4O27 2239 1503[M+H]+182 128472 04500 596 97 8103Carbofuran(克百威)C12H15NO36 7222 1125[M+H]+123 0443165 09100 5105 15 0104Carbaryl(甲萘威)C12H11NO26 3202 0863[M+H]+145 0649155 0605289 66 8105Isoprocarb(异丙威)C11H15NO27 4194 1176[M+H]+95 0495135 0439280 78 4106Propoxur(残杀威)C11H15NO36 6210 1125[M+H]+111 0445168 0657489 57 7107Bendiocarb(恶虫威)C11H13NO46 8224 0917[M+H]+149 0234150 0267295 06 3108Fenobucarb(仲丁威)C12H17NO28 9208 1332[M+H]+95 0497121 0166290 66 8109Indoxacarb(茚虫威)C22H17ClF3N3O79 3528 0780[M+H]+203 0185249 0419287 95 8110Metolcarb(速灭威)C9H11NO26 3166 0863[M+H]+109 065094 0418189 06 5111Diethofencarb(乙霉威)C14H21NO48 0268 1543[M+H]+124 0396152 0707191 66 4112Chlorimuron⁃ethyl(氯嘧磺隆)C15H15ClN4O6S8 1415 0474[M+H]+186 0067184 99042104 76 9113Bensulfuron⁃methyl(苄嘧磺隆)C16H18N4O7S7 6411 0969[M+H]+149 0596182 0558285 65 0114Propaquizafop(草酸)C22H22ClN3O59 4444 1321[M+H]+299 0579371 0789480 56 8115Imazaquin(灭草喹)C17H17N3O35 9312 1343[M+H]+199 0502267 1119288 98 3116Cinosulfuron(醚磺隆)C15H19N5O7S6 7414 1078[M+H]+183 0512237 0278487 29 1117Triasulfuron(醚苯磺隆)C14H16ClN5O5S6 9402 0633[M+H]+167 0563141 0770484 911 5118Rimusulfuron(玉嘧磺隆)C14H17N5O7S26 9432 0642[M+H]+182 0559325 09612118 46 8119Flumetsulam(氟唑嘧磺草胺)C12H9F2N5O2S5 5326 0518[M+H]+129 0386130 04211100 86 3120Naptalam(抑草生)C18H13NO36 5292 0968[M+H]+144 0807149 0232485 28 3121Thifensulfuron⁃methy(甲基噻吩磺隆)C12H13N5O6S26 4388 0380[M+H]+167 0562204 9624195 75 8122Ethoxysulfron(乙氧嘧磺隆)C15H18N4O7S5 4399 0969[M+H]+236 0334279 0392288 96 7123Pyrazosulfuron⁃ethyl(吡嘧磺隆)C14H18N6O7S8 0415 1030[M+H]+182 0559183 0595294 45 0124Cyclsulfamuron(环丙醚磺隆)C17H19N5O6S8 4422 1129[M+H]+236 0333261 02852112 76 2125Flazasulfuron(啶嘧磺隆)C13H12F3N5O5S7 6408 0584[M+H]+182 0558157 0606295 36 9126Ethametsulfuron⁃methyl(胺苯磺隆)C15H18N6O6S6 7414 1081[M+H]+168 0515196 0828488 78 0127Pyroxsulam(甲氧磺草胺)C14H13F3N6O5S7 2418 0132[M+H]+174 9948140 02600 594 69 1128Azimsulfuron(四唑嘧磺隆)C13H16N10O5S7 1425 1099[M+H]+182 0559183 05962110 89 9129Sulfentrazone(甲磺草胺)C11H10Cl2F2N4O3S7 0386 9891[M+H]+273 0354306 9962192 310 8130Propoxycarbazone⁃sodium(丙苯磺隆)C15H17N4NaO7S5 4399 0969[M+H]+116 0457199 0058486 37 9
(续表2)
No CompoundFormulatR/minm/zIonicmodeFragmention(m/z)12LOQ(μg/kg)Added10μg/kgRecovery/%RSD/%131Trifloxysulfuron(三氟啶磺隆)C14H14F3N5O6S7 2438 0690[M+H]+182 0559257 0198287 97 4132Imazosulfuron(咪唑磺隆)C14H13ClN6O5S7 6413 0429[M+H]+156 0766257 9729292 111 8133Foramsulfuron(甲酰胺磺隆)C17H20N6O7S6 3453 1187[M+H]+182 0560183 0598297 69 5134Iamazapic(甲基咪草烟)C14H17N3O35 1276 1343[M+H]+231 1126216 0766275 38 1135Imazamethabenz⁃methyl(咪草酸)C16H20N2O36 2289 1547[M+H]+161 0708229 1335580 29 7136Nicosulfuron(烟嘧磺隆)C15H18N6O6S7 1411 1081[M+H]+182 0560213 0327279 69 4137Sulfosulfuron(磺酰磺隆)C16H18N6O7S27 3471 0751[M+H]+211 0535236 0333485 78 0138Imazethapyr(咪草烟)C15H19N3O35 9290 1499[M+H]+177 0659230 0920474 26 5139Mevinphos(速灭磷)C7H13O6P5 4225 0523[M+H]+127 0156193 0260284 07 3140Diazinon(二嗪磷)C12H21N2O3PS9 1305 1083[M+H]+169 0796153 1025186 59 4141Phosphamidon(磷胺)C10H19ClNO5P6 0300 0762[M+H]+127 0159174 0682287 27 0142Fonofos(地虫硫磷)C10H15OPS29 2247 0375[M+H]+108 9877137 0188280 88 6143Isofenpho(异柳磷)C15H24NO4PS9 3346 1236[M+H]+216 9722245 0034274 36 5144Sulfotep(治螟磷)C8H20O5P2S29 2323 0300[M+H]+114 9614142 9924270 99 8145Malathion(马拉硫磷)C10H19O6PS28 1331 0433[M+H]+138 9953176 1840485 614 2146Phoxim(辛硫磷)C12H15N2O3PS8 9299 0614[M+H]+129 0446147 0555592 37 4147Profenofos(丙溴磷)C11H15BrClO3PS9 4372 9424[M+H]+302 8646344 9134287 49 5148Edifenphos(敌瘟磷)C14H15O2PS27 5311 0324[M+H]+283 0022109 0112276 95 7149Fenthion(倍硫磷)C10H15O3PS27 9279 0273[M+H]+149 0236216 0006280 96 3150Pirimiphos⁃methy(甲基嘧啶磷)C11H20N3O3PS9 3306 1036[M+H]+108 0562164 11821101 54 6151Ethoprophos(灭线磷)C8H19O2PS28 4243 0637[M+H]+172 9856215 0326289 76 2152Dimethoate(乐果)C5H12NO3PS25 0230 0069[M+H]+170 9698198 9649292 35 4153Clorpyrifos(毒死蜱)C9H11Cl3NO3PS7 3349 9336[M+H]+197 9280114 9618196 83 5154Triazophos(三唑磷)C12H16N3O3PS8 6314 0723[M+H]+124 9824182 98781106 56 6155Quinalphos(喹硫磷)C12H15N2O3PS8 9299 0614[M+H]+162 0664178 0441292 32 8156Pyraclofos(吡唑硫磷)C14H18ClN2O3PS9 0361 0537[M+H]+147 0555163 03262105 75 9157Pyridaphenthion(哒嗪硫磷)C14H17N2O4PS8 3341 0719[M+H]+274 9981256 9891192 07 6158Bensulide(地散磷)C14H24NO4PS39 0398 0678[M+H]+189 0659205 0432287 49 2159Malaoxon(马拉氧磷)C10H19O7PS6 6315 0662[M+H]+313 9740158 0272468 98 7160Dichlofenthion(除线磷)C10H13Cl2O3PS9 0314 9773[M+H]+141 0001158 0266564 88 7161Fosthiazate(噻唑磷)C9H18NO3PS27 02284 0538[M+H]+104 0170227 99154120 44 1162Fensulfothion(丰索磷)C11H17O4PS27 5309 0379[M+H]+157 0320173 0092582 63 0163Dimethylvinphos(甲基毒虫畏)C10H10Cl3O4P8 2330 9455[M+H]+127 0159151 2292476 46 8164Chlorfenvinphos(毒虫畏)C12H14Cl3O4P8 8358 9768[M+H]+98 9850127 0162487 59 2165Fenamiphos(苯线磷)C13H22NO3PS8 2304 1131[M+H]+217 0085201 9850486 27 9166Butamifos(抑草磷)C13H21N2O4PS9 3333 1032[M+H]+95 9674203 05522114 810 5167Paraoxon(对氧磷)C10H14NO6P7 4276 0631[M+H]+200 6163177 8128475 44 7168Etaconazole(乙环唑磷)C14H15Cl2N3O28 3328 0614[M+H]+158 9762257 4075483 66 7169Isofenphos⁃methy(甲基异柳磷)C14H22NO4PS9 1332 1080[M+H]+277 1729160 5707295 26 8170Etrimfos(乙嘧硫磷)C10H17N2O4PS8 5293 0719[M+H]+142 9928265 0408290 79 5171Azinphos⁃methyl(谷硫磷)C10H12N3O3PS28 1318 0130[M+H]+160 0396133 0286192 510 7172Clofentezine(四螨嗪)C14H8Cl2N49 1303 0199[M+H]+138 0108169 6580284 98 3173Ethion(乙硫磷)C9H22O4P2S48 5384 9949[M+H]+199 0020170 9700188 97 4174Diflubenzuron(除虫脲)C14H9ClF2N2O28 5309 0248[M-H]-289 0171151 0048197 58 8175Chlorbenzuron(灭幼脲)C14H10Cl2N2O28 4307 0047[M-H]-154 0043156 3419194 17 6176Teflubenzuron(氟苯脲)C14H6Cl2F4N2O29 2378 9670[M-H]-195 9518338 9526186 014 2177Chlorfluazuron(氟啶脲)C20H9Cl3F5N3O39 7537 9557[M-H]-174 9575354 9404291 712 0178Diafenthiuron(丁醚脲)C23H32N2OS9 9383 2163[M-H]-323 1953304 1820487 37 5179Triflumuron(杀铃脲)C15H10ClF3N2O38 8357 0259[M-H]-182 7572216 4744280 69 0180Hexaflumuron(氟铃脲)C16H8Cl2F6N2O39 1458 9743[M-H]-174 9575275 9594184 312 6181Penfluron(氟幼脲)C15H9F5N2O28 7343 0511[M-H]-160 0357323 0431299 28 4
(续表2)
No CompoundFormulatR/minm/zIonicmodeFragmention(m/z)12LOQ(μg/kg)Added10μg/kgRecovery/%RSD/%182Novaluron(双苯氟脲)C17H9ClF8N2O49 3491 0050[M-H]-305 0117470 9961288 58 9183Lufenuron(氟丙氧脲)C17H8Cl2F8N2O39 5508 9711[M-H]-174 9575325 9561296 04 8184Fluazuron(啶蜱脲)C20H10Cl2F5N3O39 5503 9943[M-H]-305 0117195 9761191 77 2185Flufenoxuron(氟虫脲)C21H11ClF6N2O39 6487 0290[M-H]-304 0139329 0093188 04 6186Chlorsulfuron(氯磺隆)C12H12ClN5O4S6 6356 0226[M-H]-139 0612140 0656585 37 1187Dinoseb(达诺杀)C10H12N2O58 7239 0673[M-H]-194 0450193 0246476 28 9188Diclosulam(双氯磺草胺)C13H10Cl2FN5O3S7 7403 9793[M-H]-153 0205181 0521192 78 2189Triflusulfuron⁃methyl(氟胺磺隆)C17H19F3N6O6S8 3491 0966[M-H]-236 0760196 06322109 29 4190Fomesafen(氟磺胺草醚)C15H10ClF3N2O6S7 5436 9827[M-H]-194 9822222 0294190 54 6191Prosulfuron(氟磺隆)C15H16F3N5O4S7 8418 0802[M-H]-139 0611140 6353283 96 7192Mesosulfuron⁃methyl(甲磺胺磺隆)C17H21N5O9S27 2502 0708[M-H]-267 0081288 9959494 67 2193Iodosulfuron⁃methyl(甲基碘磺隆)C14H13IN5O6S7 4505 9637[M-H]-139 0607307 8875287 48 9194Metsulfuron⁃methyl(甲磺隆)C14H15N5O6S6 4380 0670[M-H]-139 0611107 0348286 37 1195Halosulfuron(氯吡嘧磺隆)C13H15ClN6O7S8 3433 0339[M-H]-251 9849154 0608579 66 41962,4⁃D(2,4⁃滴)C8H6Cl2O36 1218 9621[M-H]-124 9788160 9560574 88 01972,4,5⁃T(2,4,5⁃涕)C8H5Cl3O36 8252 9232[M-H]-194 9175158 9403587 96 7198Bentazone(灭草松)C10H12N2O3S4 8239 0496[M-H]-132 0320197 00262104 35 9199Chlorpropham(氯苯胺灵)C10H12ClNO28 5212 0484[M-H]-151 990157 0333489 78 4200Fludioxonil(咯菌腈)C12H6F2N2O28 1247 0325[M-H]-180 0321126 034285 24 9201Fluroxypyr(氟草烟)C7H5Cl2FN2O34 8252 9588[M-H]-194 9532232 9532562 915 7202Mecoprop(2甲4氯丙酸)C10H11ClO37 1213 0324[M-H]-141 0107142 0141469 37 4203Linuron(利谷隆)C9H10Cl2N2O28 1247 0047[M-H]-159 9718174 1575474 113 5204Acifluorfen(三氟羧草醚)C14H7ClF3NO57 1359 9892[M-H]-354 0197321 5256285 85 4205Flonicamid(氟啶虫酰胺)C9H6F3N3O3 0228 0390[M-H]-211 1003139 2211289 66 8206Flubendiamide(氟虫双酰胺)C23H22F7IN2O4S8 8681 0160[M-H]-254 0422543 8212294 59 9207Anilazine(敌菌灵)C9H5Cl3N48 3272 9507[M-H]-185 5195197 9747584 04 6208Fipronil(氟虫腈)C12H4Cl2F6N4OS8 8434 9314[M-H]-329 9582249 9900192 610 0209Forchlorfenuron(氯吡脲)C12H10ClN3O7 2246 044[M-H]-127 005991 0289287 97 0210Fipronilesulfiny(氟甲腈)C12H4Cl2F6N48 9386 9644[M-H]-350 9878281 9920186 18 7211Fipronilsulfone(氟虫腈砜)C12H4Cl2F6N4O2S8 8450 9263[M-H]-414 9497281 9920197 56 1212Fipronilsulfide(氟虫腈硫醚)C12H4Cl2F6N4S8 5418 9365[M-H]-382 9598261 9588194 48 5
2 结果与讨论
2.1 样品前处理方式的选择
本文所检测的212种农药种类较多,极性差异较大。乙腈的通用性较强,对农药的提取效率高并能有效减少油脂等对农药的干扰,通过适当酸化,能促进农药从组织中溶出而改善提取效率。因此采用0.1%乙酸乙腈溶液作为提取溶剂,回收率满足相关要求,其中部分酸性农药如2,4-D、灭草松的回收率提高了20%~40%。在定容液的选择上,采用300 μL乙腈先溶解残渣,再加入700 μL 0.1%乙酸水溶液定容,不仅可以保证螺环菌胺、丁苯吗啉等弱极性农药充分溶解,还可以保证极性较强化合物在净化柱上的充分保留。采用的Turboflow在线净化技术可有效避免传统净化方式中固相萃取填料石墨化碳及PSA对含平面结构的农药或酸性农药的吸附。
2.2 在线净化条件的优化
实验选定10 mmol/L乙酸铵+0.02%乙酸水溶液作为上样溶液分析了C18、Cyclone和Cyclone-P对目标化合物的保留情况,发现3种净化柱对90%的化合物均有很好的保留。但Cyclone-P和Cyclone对极性稍强的化合物比C18柱保留更强,以灭草松、啶虫脒、乐果、氟啶虫酰胺为例,如图2所示。实验发现具有极性修饰的Cyclone-P净化柱比Cyclone净化柱的基质效应更小,综合考虑选用Cyclone-P作为净化柱。然后选择合适的流动相将保留在净化柱上的化合物洗脱进入液相色谱体系分离。当洗脱溶液中有机相比例高时能更有效地将化合物洗脱进入色谱体系,但高有机相在色谱分离时易造成基质效应,因此尽量选择较低比例的有机相作为洗脱溶液。实验考察了不同比例有机相条件下目标化合物从净化柱上洗脱的情况。首先比较了乙腈和甲醇的洗脱能力,发现乙腈比甲醇能够更快地从净化柱上将目标化合物洗脱(比甲醇快0.02~0.3 s),目标化合物被洗脱进入分析柱的时间为1~2.5 min,为保证分析灵敏度足够多的目标物被洗脱进入分析,采用乙腈为洗脱溶剂。在此条件下,尝试用不同比例的10 mmol/L乙酸铵+0.02%乙酸水溶液与乙腈洗脱分析物,以丁醚脲、氟啶脲、丁苯吗啉、哒螨灵4种极性较弱化合物为例,比较了不同乙腈比例时4种化合物的洗脱情况,发现当乙腈比例大于60%时洗脱无明显变化,降至50%时,化合物的洗脱比例明显变小。因此实验选择10 mmol/L乙酸铵+0.02%乙酸水溶液与乙腈(体积比40∶60)作为洗脱溶剂,保证了分析物较好的峰形和较高的灵敏度。
2.3 质谱条件的选择及定性筛查数据库的建立
本研究采用正负同时扫描的模式对212种化合物进行检测,在母离子响应较高的离子化模式下,选择强度大的准分子离子峰以提高分析的灵敏度和数据库检索的稳定性。本方法中采用正、负离子切换不分段的全扫描和全范围二级质谱扫描模式(Full Scan/ddMS2),14 min可完成212种农药残留的检测,在多残留分析时采用正、负离子切换方式可以提高分析检测的通量,但正、负离子切换易出现采集扫描点过少而使重复性下降的现象,为避免该现象对结果造成影响,实验以10 μg/L的标准溶液连续进样6次,相对质量偏差均可保证在5 ppm之内,峰面积的相对标准偏差为0.16%~2.6%,漂移时间均小于0.5 s。
在优化的色谱-质谱条件下进样,通过对212种化合物做一级质谱全扫描,获得目标物的保留时间、母离子、同位素分布以及离子化形式等信息。在二级质谱图中获得目标物母离子在不同碰撞能量下(20、40、60 eV)采集的二级质谱图的叠加图,低能量的质谱图有助于判断主要碎片,高能量质谱图有利于判断碎片细节。每种农药包含多个特征离子,结合化合物的结构、裂解原理选用相对丰度较高的2个离子作为特征碎片离子,见表2。通过Exactfinder软件导入包含化合物名称、分子式、精确质量数、保留时间和特征碎片的表格,并通过链接的Librarymanager软件导入二级质谱图,建立了定性筛查数据库。
图3 多菌灵阳性样品的确证图Fig.3 Confirms of positive sample of carbendazimA:mass spectrum and isotope ratio of carbendazim[M+H]+m/z 192.076 75 with a mass tolerance of 5 ppm by full scan mode,#:the oretical value of isotope peak,*:measured values of isotope peak(1:192.076 75,2:193.073 79,3:193.080 11,4:194.077 18);B:fragment mass spectrum of [M+H]+ m/z 192.08 with 40% NCE by ddMS2 mode of standard solution(B1)and sample(B2)
2.4 定性分析
样品经过前处理、仪器测定后将数据导入定性筛查数据库软件进行自动检索分析,软件根据实测离子对数据库中的精确质量数、保留时间、同位素峰比、二级碎片进行匹配,在设定偏差范围的参数标记为绿色,超出偏差范围的标记为红色。只要精确质量数标记为红色即可判断为阴性。将各标记均为绿色的化合物确定为疑似阳性样品,再利用二级质谱图进一步确证。为了考察本筛查方法的可靠性,将空白基质10 μg/kg的加标样品数据导入筛查软件。以梨基质中的多菌灵为例,该化合物在5 ppm质量数偏差范围内获得的离子色谱图的保留时间与数据库中该化合物的保留时间在5%偏差范围内,其同位素峰形和碎片离子如图3。图3A为该化合物所获得的母离子精确质量数(192.076 75)及其同位素峰(193.073 79、193.080 11、194.077 18)与多菌灵理论同位素峰分布匹配图(*代表实测值,#代表理论值)。而图3B则为该化合物在质量数为192.08时所触发的ddMS2扫描,其在40%的高能量碰撞下获得该化合物的二级质谱图,图中具有数据库中该化合物的特征二级质谱碎片离子(160.05和132.06)。由此可看出筛查数据库中用于定性的参数并未受到基质干扰,可用于化合物的确证。
2.5 线性范围、回收率与精密度
用0.1%乙酸水溶液-乙腈(7∶3)配制1、2、5、10、20、50 μg/L质量浓度范围的农药混合标准溶液,按优化方法进行测定,外标法定量。结果表明,212种农药在0.5~50 μg/L范围内呈良好线性,相关系数均大于0.998。以能准确测定空白基质最小添加量的方式确定方法的定量下限(LOQ),得212种农药的LOQ为0.5~5 μg/kg。因各国对果蔬中农药的最低限量标准为10 μg/kg,本研究的重点在于快速准确筛查目标化合物,所以对所有化合物进行10 μg/kg加标水平的回收实验,平行测定6次,方法的回收率为58.3%~129.4%,RSD为2.8%~16.0%,精密度和准确度符合相关要求。表2列出了定量下限及梨基质的回收率和相对标准偏差。
2.6 实际样品的测定
经过实际样品验证,建立的方法也适用于菠菜、香麦菜、豇豆、葡萄、草莓等果蔬中多种农药残留的筛查。对白菜、豇豆、梨、葡萄等20多批样品进行检测,分别检出豇豆中含有克百威、3-羟基克百威、多菌灵,梨中含有多菌灵、吡虫啉、甲基硫菌灵和噻虫嗪。对于检出的化合物进样相应的基质标准溶液重新定量,并采用LC-MS/MS进行确证,所筛查出的农药确实存在,且各农药含量基本相符。
3 结 论
本研究基于TurboFlow在线净化技术和Q-Orbitrap高分辨质谱技术,结合数据库,建立了高通量筛查农药多残留的分析方法,分析对象涵盖了有机磷、氨基甲酸酯、烟碱、苯甲酰脲、苯并咪唑类等极性和溶解度差异较大的多类常用农药。该在线净化技术简化了前处理过程,提取后即可进样,操作简单、快速。一次进样可同时获得精确母离子和高灵敏度的二级碎片,可通过数据库检索排除假阳性结果。该方法大大提高了检测效率,降低了对农药标准品的依赖性,为果蔬的风险监测提供了一种有力的技术手段,可用于212种农药残留的快速筛查与确证。
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