人参鲜品中农药残留评价研究
2023-04-01谭乐俊林林梅桂雪林永强山东省食品药品检验研究院国家药监局胶类产品质量评价重点实验室山东省中药标准创新与质量评价工程实验室中药配方颗粒共性技术山东省工程研究中心济南250101
谭乐俊,林林,梅桂雪,林永强(山东省食品药品检验研究院 国家药监局胶类产品质量评价重点实验室 山东省中药标准创新与质量评价工程实验室,中药配方颗粒共性技术山东省工程研究中心,济南 250101)
鲜人参为五加科植物人参Panax ginsengC. A.Mey.的新鲜根和根茎,多于秋季采挖,洗净或经保鲜处理。栽培的俗称“园参”,播种在山林野生状态下自然生长的为“林下山参”,习称“籽参”[1]。人参入药历史悠久,始载于《神农本草经》,列为上品[2],鲜人参性平,主要具有补气强身、益智安神、延年益寿的功效[3]。
2012年,人参被原卫生部列入新资源食品后,市场需求激增。为了更好地保护人参资源以满足市场需求,我国形成了以东北地区(主要为吉林长白山地区)为主的种植区[4]。人参生长周期较长,一般从播种至成熟收获需6~8年,大面积的种植极易造成病虫害相互传染,参农在缺乏专业技术指导的情况下,为了确保人参的质量和产量,一般多倾向于使用广谱、高毒、速效的杀虫杀菌剂。如此乱用药、高频率用药、过量用药和误用药的行为必然引起农药残留问题,这个问题不仅成为我国人参走向国际市场的主要限制因素[5-7],也严重威胁到了人们的身体健康。
目前,对人参中农药残留的检测常集中于用于食疗与美容的人参鲜品的农药残留[8-9],缺乏系统研究及安全评价。因此,为了保障鲜人参及其产品的食用、美容和临床用药安全,使我国人参尽快走向国际市场,本研究选择QuEChERS样品前处理方法,优化色谱质谱条件,利用GCMS/MS和LC-MS/MS的高选择性,建立同时测定鲜人参中63种农药残留的方法,并采用此方法对34批鲜人参样品进行测定,对其农药残留情况进行系统评估,以期为鲜人参药材的农残检测和质量控制提供参考。
1 仪器与试药
GCMS-TQ8050NX气相色谱质谱联用仪、LC8050-三重四极杆液相质谱联用仪(日本岛津公司);Sartorius CP225D电子天平(德国 Sartorius)。
磷酸三苯酯(固标,批号:G172525,德国Dr.E公司,0.102 μg·mL-1),禁用农药混合对照品(液标,批号:610020-202001,中国食品药品检验研究院,质量浓度见表1),硝基苯(批号:GSB05-1845-2008)、六氯苯(批号:GSB05-1846-2008)、七氯(批号:GSB05-2316-2008)、反式-环氧七氯(批号:GSB05-2317-2008)、顺式-环氧七氯(批号:SB05-291-2015)、氧氯丹(批号:SB05-290-2015)、顺式氯丹(批号:SB05-064-2008)、反式氯丹(批号:SB05-065-2008)(农业部环境保护科研检测所,质量浓度均为100 μg·mL-1)。甲醇、乙腈为色谱纯,水为Millipore制备的纯化水,其他试剂均为分析纯。
34批样品中S1~S14购买于生产厂家A(简称A),S15~S34购买于生产厂家B(简称B),经鉴定,均为吉林产五加科植物人参Panax ginsengC. A. Mey.的新鲜根和根茎,4~5年生,-80℃冰箱保存。
2 方法与结果
2.1 色谱与质谱条件
2.1.1 GC-MS/MS法 安捷伦DB-17MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),进样口温度:250℃;恒压模式,柱前压力为146 kPa;程序升温:初始温度60℃,保留1 min,以30℃·min-1升至120℃,再以10℃·min-1升温至160℃,再以2℃·min-1升温至180℃,再以0.5℃·min-1升温至190℃,再以2℃·min-1升温至230℃,最后以15℃·min-1的速率升温至300℃,保持6 min。三重四极杆检测器;离子源为电子轰击源(EI),离子源温度:250℃。质谱传输接口温度250℃。质谱检测模式为多反应监测(MRM)。
2.1.2 LC-MS/MS法 安捷伦Poroshell 120 EC-C18色谱柱(3.0 mm×150 mm,2.7 μm),流动相:以0.1%甲酸溶液(含5 mmol·L-1甲酸铵)为流动相A,以乙腈-0.1%甲酸溶液(含5 mmol·L-1甲酸铵)(95∶5)为流动相B,梯度洗脱(0~3 min,33%B;3~15 min,33%→100%B;15~18 min,100%B);流速为0.3 mL·min-1,柱温为40℃。以三重四极杆串联质谱仪检测;离子源为电喷雾(ESI)离子源,氟虫腈、氟甲腈、氟虫腈砜和氟虫腈亚砜采用电喷雾负离子模式(ESI-),其余化合物均采用电喷雾正离子模式(ESI+)正离子扫描模式,质谱检测模式为多反应监测(MRM)。63种农药保留时间、MRM条件具体参数见表1。
表1 63种农药保留时间、MRM条件参数Tab 1 Retention time and mass parameters of 63 pesticides
续表1
2.2 样品前处理(QuEChERS法)
取供试品匀浆3 g,精密称定,置50 mL聚苯乙烯具塞离心管中,加入1%冰醋酸溶液15 mL,涡旋使药粉充分浸润,放置30 min,精密加入乙腈15 mL,涡旋使混匀,置振荡器上剧烈振荡(500次·min-1)5 min,加入无水硫酸镁与无水乙酸钠的混合粉末(4∶1)7.5 g,立即摇散,再置振荡器上剧烈振荡(500次·min-1)3 min,于冰浴中冷却10 min,离心(4000 r·min-1)5 min,取上清液9 mL,置预先装有QuEChERS净化材料的分散固相萃取净化管[无水硫酸镁600 mg,N-丙基乙二胺200 mg]中,涡旋使充分混匀,置振荡器上剧烈振荡(500次·min-1)5 min使净化完全,离心(4000 r·min-1)5 min使净化完全,离心(4000 r·min-1)5 min,精密吸取上清液5 mL,置氮吹仪上于40℃水浴浓缩至约0.4 mL,加乙腈稀释至2.0 mL,涡旋混匀,滤过,取续滤液,即得。精密吸取上清液,滤过,取续滤液,即得供试品溶液。
2.3 溶液的制备
2.3.1 混合对照品溶液的制备 精密量取禁用农药混合对照品1 mL,五氯硝基苯、六氯苯、七氯、反式环氧七氯、顺式环氧七氯、氧氯丹、顺式氯丹和反式氯丹各100 μL,置同一20 mL量瓶中,加乙腈稀释至刻度,摇匀,即得。
2.3.2 内标溶液的配制 精密称取磷酸三苯酯对照品适量,置100 mL量瓶中,用乙腈稀释至刻度,摇匀,得到质量浓度为0.102 μg·mL-1的磷酸三苯酯溶液。
2.3.3 空白基质溶液的制备 取未检出上述63种农药的鲜人参样品(S21)作为空白基质,同供试品溶液的制备方法制成空白基质溶液。
2.3.4 随行回收对照溶液的制备 取鲜人参空白基质匀浆(S21)3 g(6份),精密称定,精密加入对照品溶液0.3 mL,挥至近干,同供试品溶液的制备方法制备随行回收对照品溶液。
2.3.5 基质混合对照品溶液的制备 分别精密量取空白基质溶液1.0 mL(6份),置氮吹仪上,40℃水浴浓缩至约0.6 mL,分别加入63种农药混合对照品溶液10、20、50、100、150、200 μL,加乙腈稀释至l.0 mL,涡旋混匀,即得系列(C1~C6)基质混合对照品溶液。
2.4 方法学考察
2.4.1 专属性考察 分别精密吸取上述鲜人参空白基质溶液和基质混合对照品溶液(C2)各1 mL,精密加入内标溶液0.3 mL(LC-MS/MS精密加入水0.3 mL),取续滤液,按“2.1”项下条件分别进样,结果表明空白基质溶液无干扰。
2.4.2 线性关系、检测限和定量限 为减少基质效应,试验时采用鲜人参空白样品作为基质,取“2.3.5”项下63种农药系列浓度的基质混合对照品溶液,按“2.1”项下条件进样,以相对响应值为纵坐标,相对质量浓度为横坐标,绘制标准曲线,计算得线性回归方程,结果显示63种农药在相应浓度范围内与峰面积呈现良好的线性关系,相关系数r均大于0.995。取信噪比约为10的溶液浓度作为定量限,信噪比约为3的溶液浓度作为检测限,结果见表2。
2.4.3 稳定性、回收率和精密度试验 按照“2.3.5”项下基质混合对照品溶液的制备方法,得到63种农药基质混合对照品溶液,分别在0、2、4、8、12、24 h,按“2.1”项下条件测定6次,结果待测成分峰面积无显著变化,表明样品溶液在24 h内基本稳定。
按照“2.3.5”项下基质混合对照品溶液的制备方法,得到63种农药基质混合对照品溶液,按“2.1”项下条件连续进样6次。结果精密度的RSD值在0.34%~2.9%,仪器精密度满足试验要求,如图1为鲜人参空白基质中63种农药混合对照的MRM总离子流色谱图。具体结果见表2。
图1 鲜人参空白基质中63种农药MRM总离子流色谱图Fig 1 MRM total ions chromatogram of 63 pesticides in fresh ginseng
按照“2.3.4”项下随行回收对照品溶液的制备方法,得到63种农药随行回收对照品溶液。按“2.1”项下条件进样,计算得加标回收率在81.2%~118.8%,说明采用QuEChERS前处理操作不仅简单快速,而且准确度好,符合检测要求。具体结果见表2。
表2 63种农药残留的标准曲线、线性范围、检测限、回收率及精密度Tab 2 Regression equation,linearity,limit of detection,recovery and instrument precision of the 63 pesticides
续表2
2.5 样品检测结果
根据以上建立的方法对34批鲜人参样品进行检测分析,结果显示所检测63种农药中,检出了4种,分别为六氯苯、五氯硝基苯、α-六六六和β-六六六(见表3)。有22批样品检出五氯硝基苯,测定结果在0.01~43.3 mg·kg-1,检出率64.7%,14批超过定量限0.1 mg·kg-1,不合格率41.2%。有14批检出六氯苯,测定结果在0.01~1.93 mg·kg-1,检出率41.2%,5批超过定量限0.1 mg·kg-1,不合格率14.7%。有3批检出六六六,2批检出α-六六六,测定结果为0.012~0.016 mg·kg-1;2批检出β-六六六,测定结果均为0.01 mg·kg-1,未超过定量限0.1 mg·kg-1,六六六检出率8.8%。综上,34批次鲜人参样品的总体检出率为64.7%,不合格率达到41.2%。
表3 鲜人参样品农药残留检出结果Tab 3 Determination of pesticides residues in fresh ginseng samples
3 讨论
3.1 目标化合物的选择
人参为多年生草本植物,在生长过程中病虫害时有发生,人参育苗及种植过程中常会使用有机氯类、有机磷类、拟除虫菊酯类等农药,综合参考相关文献,最终确定以鲜人参中63种农药残留为目标分析化合物[7-10]。
3.2 色谱质谱条件的优化
通过测定农药对照品溶液,以全扫描的方式得到农药的一级质谱图,得到每种农药的分子离子峰,对每种农药的分子离子峰进行离子扫描,得到碎片离子信息,然后优化其碰撞电压等参数,使每种农药的分子离子与特征碎片离子产生的离子对强度达到最大,按照优化后的GC-MS/MS和LC-MS/MS质谱参数进样分析。
3.3 检测结果分析
随着鲜人参在临床入药、食疗和美容方面需求的日益增加,其安全性和质量问题越来越受到人们的关注。为了满足其日益增长的市场需求,种植户在人参种植过程中经常盲目滥用农药。农药喷洒后,约80%会进入环境中,进而在水、土壤等环境介质中传播,并随着食物链的传递在生物体内累积,从而使整个生态系统的结构和功能遭到破坏[11]。有机氯类农药的降解半衰期长,理化性质稳定,能在土壤和生物体内贮存,再加上人参生长周期长,农药极易在其生长过程中富集,故经常检出此类农药,属高残留农药[12-13]。
本文在34批次鲜人参样品中检出农药均为有机氯类。五氯硝基苯,不合格批次均为A公司提供,14批次均被检出且均超限,其中9批超过定量限10倍以上,3批超过定量限100倍以上,最高检出批次超出定量限432倍。购买于B公司的S15~S34,20批次五氯硝基苯检出率为40%,但不合格率为0%。六氯苯5批超过定量限的批次均购买于A公司,且3批超过定量限10倍以上,最高检出批次超出定量限18倍。购买于A公司的S15~S34中,20批次六氯苯检出率为5%,不合格率为0%。检出农药六六六的3批次也均购买于A公司。分析结果可知,两种农药的残留除了直接来自不规范使用农药,还间接地来自土壤。34批鲜人参购买于两个厂家,虽生长年限相近,产地均为吉林,但可能因其采收产区不同,产区的药农用药的规范性不同,土壤等环境介质不同,不同厂家人参的农药残留量存在一定差异。
3.4 检出农药分析
有机氯类农药有类雌激素和致癌、致畸、致诱变作用[14],容易通过食物链传递到人体,大量堆积于肝、肾、脾等组织中,严重危害人体健康。我国政府于1983年已决定停产,并于1984年停止使用此类农药[15]。人参中登记的农药主要包括恶霉灵、枯草芽孢杆菌丙环唑、嘧菌酯、异菌脲、苯醚甲环唑、代森锰锌、多抗霉素、王铜乙霉·多菌灵、嘧菌环胺、哈茨木霉菌、咯菌腈、枯草亚宝多菌灵、噻虫·咯·霜灵和霜脲·锰锌[16]。五氯硝基苯和六氯苯虽不是禁用农药,但也不包括在登记使用农药范围内,两种农药的高残留不仅影响其质量,威胁人的健康,也影响其在国际市场的竞争力。
本研究应用QuEChERS样品前处理方法,优化色谱和质谱条件,利用MS/MS的高选择性,建立了同时测定鲜人参中63种农药残留的方法。该方法简单、准确、灵敏度高,不仅对保障人们安全食用鲜人参具有积极意义,也为其农残的检测和防控措施提供参考。