气相色谱-质谱联用法同时检测果蔬中狄氏剂和烯唑醇两种农药残留

黄江凤

(来宾市检验检测中心,广西 来宾 546100)

农药是农业生产中常用的一种制剂,主要用于预防、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草和其他有害生物,以及有目的地调节植物、昆虫生长的化学合成。《中国农业百科全书·农药卷》将农药定义为用来防治危害农林牧业生产的有害生物(害虫、害螨、线虫、病原菌、杂草及鼠类)和调节植物生长的化学药品,通常把改善有效成分物理、化学性状的各种助剂也包括在农药的范畴内。不同的时代、不同的国家和地区对农药的含义和范围也有所差异。如美国,早期将农药称之为"经济毒剂"(Economic poison),欧洲则称之为"农业化学品"(Agrochemicals)。20世纪80年代以前,农药的定义和范围偏重于强调对害物的"杀死",但20世纪80年代以来,农药的概念发生了很大变化,有的直接将农药定义为"除化肥以外的一切农用化学品"。

全球经济一体化和食品贸易国际化使食品安全成为一个世界性的挑战和全球重要的公共卫生问题。尽管世界各国采取了一系列政策及监控措施,但世界范围内涉及食品安全的恶性、突发事件时有发生,食品安全现状仍然令人担忧。我国是农业大国,农业是国民经济的命脉,但随着虫害的增加,其发生范围和严重程度对我国国民经济、特别是农业生产常造成重大损失。20世纪80年代以来,以温室、大棚等多种方式种植蔬菜的面积迅速增加,因病虫害导致的损失达到20%以上,在防治病虫害时,大量使用化学农药。随着栽培技术的不断进步,蔬菜的生长期已越来越短,而随着环境污染的加剧,蔬菜的病虫害也越来越重,绝大部分蔬菜需要连续多次放药后才能成熟上市。多年来,由于大量、连续地使用化学农药,使得蔬菜中农药残留量超标问题日益突出[1-4],如何准确、快速、可靠地检测果蔬中农药残留成为一项急需解决的重要技术课题。

随着质谱技术的发展,质谱技术的应用领域也越来越广。质谱仪其基本原理是使试样中的成分在离子化器中发生电离,生成不同荷质比的带正电荷离子,经加速电场的作用,形成离子束,进入质量分析器;在质量分析器中,再利用电场或磁场使不同质荷比的离子在空间上或时间上分离,或是透过过滤的方式,将它们分别聚焦到检测器而得到质谱图,从而获得质量与浓度(或分压)相关的图谱。由于质谱分析具有灵敏度高,样品用量少,分析速度快,分离和鉴定同时进行等优点,因此,质谱技术广泛的应用于食品安全,环境,医药,刑事科学技术,生命科学,材料科学等各个领域。有机质谱包括气相色谱质谱联用(GC-MS)和液相色谱质谱联用(LC-MS)等,液质联用与气质联用各有优缺点、互为补充。气质联用仪(GC-MS)是最早商品化的联用仪器,适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的化合物,通过电子轰击方式(EI)得到的谱图,并可与标准谱库进行对比以确认化合物。基于气质联用仪的特性,气质联用常常被用于农药的检测。本研究采用气质联用技术,通过筛选条件,优化色谱条件参数,建立一种前处理简单、色谱条件明确、操作简便、结果可靠,可实际应用于果蔬中同时检测狄氏剂和烯唑醇两种农药残留量的测定,以期为检测该两种农药残留提供可靠的试验条件依据。

1 仪器与材料

1.1 仪器

气相色谱-三重四级杆质谱联用仪:配有电子轰击源(EI);电子天平:感量0.01 g;离心机:转速不低于5 000 r/min;组织捣碎机;水浴氮吹仪:可控温;涡旋混合器。

1.2 试剂

乙腈(CH3CN,CAS号:75-05-8,色谱纯);硫酸镁(MgSO4,CAS号:7487-88-9,分析纯);氯化钠(NaCl,CAS号:7647-14-5,分析纯);柠檬酸钠(Na3C6H5O7,CAS号:6132-04-3,分析纯);柠檬酸氢二钠(C6H6Na2O7,CAS号:6132-05-4,分析纯);乙酸乙酯(CH3COOC2H5,CAS号:141-78-6,色谱纯);正己烷(C6H14,CAS号:110-54-3,色谱纯);丙酮(CH3COCH3,CAS号:67-64-1,色谱纯)。

1.3 标准品

环氧七氯B内标;狄氏剂标准品(C12H8Cl6O,CAS号:60-57-1);烯唑醇标准品(C15H17Cl2N3O,CAS号:83657-24-3)。

1.4 材料

dSPE分散固相萃取盐包(含4g MgSO4、1 g NaCl、1 g Na3C6H5O7、1 g C6H6Na2O7);dSPE分散固相萃取纯化管(含900 mg MgSO4,150 mg PSA);dSPE分散固相萃取纯化管(含885 mg MgSO4,150 mg PSA,15 mg GCB);乙二胺-N-丙基硅烷化硅胶(PSA):40～60 μm;石墨化炭黑(GCB):40～120 μm;微孔滤膜(有机相):有机相微孔滤膜:13 mm×0.22 μm。

2 实验方法

2.1 标准溶液的配制

2.1.1 2 μg/mL混合标准工作液

准确量取1.0 mL 100 μg/mL的各有证标准品(狄氏剂、烯唑醇)至10 mL容量瓶,根据标准证书使用相应溶剂(正己烷、丙酮)定容至刻度,得到浓度为10 μg/mL的标准储备液。准确量取1.0 mL 10 μg/mL的标准储备液至5 mL容量瓶,用乙酸乙酯定容至刻度,得到质量浓度为2 μg/mL混合标准工作液。

2.1.2 内标溶液

有证标准品环氧七氯B内标(1 000 μg/mL,1 mL)用乙酸乙酯稀释至5 μg/mL为内标溶液。

2.1.3 基质标准工作液

准确移取2 μg/mL混合标准工作液5,10,25,50,100,250,500 μL,用空白样品基质液定容至1 mL,吸取20 μL内标溶液分别置于以上浓度梯度的混标工作液中,得到质量浓度梯度为0.01,0.02,0.05,0.10,0.20,0.50,1.0 μg/mL的基质标准工作液。

2.2 样品前处理

QuEChERS前处理:称取10 g(精确至0.01 g)试样于50 mL塑料离心管中,加入10 mL乙腈、dSPE分散固相萃取盐包(含4 g无水硫酸镁、1 g氯化钠、1 g柠檬酸钠、0.5 g柠檬酸氢二钠),盖上离心管盖,剧烈振荡1 min,剧烈振荡1 min后5 000 r/min离心5 min。吸取6 mL上清液至15 mL塑料净化管(内含900 mg无水硫酸镁、150 mg PSA)中;对于颜色较深的试样,15 mL离心管中加入885 mg无水硫酸镁、150 mg PSA、15 mg GCB,涡旋混匀1 min。5 000 r/min离心5 min。吸取2 mL上清液于15 mL试管中,40 ℃水浴氮吹至近干,加入20 μL内标溶液,加入1 mL乙酸乙酯复溶,过有机相微孔滤膜(13 mm×0.22 μm),待测定。

2.3 仪器条件

色谱柱信息:SH-Rxi-5Sil MS,膜厚0.25 μm,内径0.25 mm,长度30.0 m;柱箱温度为50.0 ℃;进样方式为不分流进样,进样口温度为 250.0 ℃;离子源为EI源,温度为200 ℃,接口温度:250 ℃;柱温箱升温程序为50.0 ℃保持1 min,以25 ℃/min升至 125.0 ℃,再以10 ℃/min升至 300.0 ℃保持15 min。载气:He,纯度99.999%,柱流量为1.69 mL/min;吹扫流量为5.0 mL/min。

3 方法学验证

3.1 线性关系考察

在“2.3”项色谱条件下,对各组分质量浓度梯度为0.01,0.02,0.05,0.10,0.20,0.50,1.0 μg/mL的基质标准工作液依次进样,以质量浓度比率(X,μg/mL)为横坐标,以平均峰面积比率(Y)为纵坐标绘制标准曲线。狄氏剂标准曲线回归方程为Y=5.351 959X-0.058 991,相关系数r=0.998 928;烯唑醇标准曲线回归方程为Y=42.597 483X-0.156 521,相关系数r=0.999 903。结果表明狄氏剂和烯唑醇在质量浓度0.01～1.00 μg/mL范围内线性关系良好。

3.2 方法检出限(MDL)和定量限(MQL)考察

以3倍信噪比对应浓度为方法的检出限(MDL),以10倍信噪比对应浓度为方法的定量限(MQL),结果显示,狄氏剂的方法检出限为0.000 09 mg/kg,定量限0.000 3 mg/kg;烯唑醇的方法检出限为0.000 02 mg/kg,定量限0.000 06 mg/kg,表明该方法灵敏度高。

3.3 精密度考察

在“2.3”项色谱条件下,按“2.2”项下方法对苹果样品(原样品含量为0.016 mg/kg,添加量为0.10 mg/kg)进行前处理,按“2.3”中色谱条件重复进样6针,考察仪器的精密度。狄氏剂连续测定6次的结果为0.192,0.193,0.192,0.191,0.192,0.191 μg/mL,烯唑醇连续测定6次的结果为0.211,0.212,0.206,0.209,0.211,0.209 μg/mL;在重复性和再现性条件下,分别获得的两次独立测试结果的绝对差值狄氏剂(0.001,0.001)、烯唑醇(0.001,0.003)均未超过重复性限r(狄氏剂为0.038,烯唑醇为0.045)[5],表明该仪器精密度良好。

3.4 加标回收率

准确称量已测知含量的苹果(批号NP005)匀浆样品9份,分别为10.00,10.01,10.01,10.02,10.01,10.01,10.00,10.01,10.01 g,将9份样品分成3组,每组3份。第1组的3份样品中每份添加狄氏剂和烯唑醇各0.02 mg/kg,第2组的3份样品中每份添加狄氏剂和烯唑醇各0.10 mg/kg,第3组的3份样品中每份添加狄氏剂和烯唑醇各0.50 mg/kg,按照“2.2”项下的制备方法制备低、中、高3种浓度添加水平的供试品溶液共9份,作为低、中、高浓度添加水平的加标回收率试验溶液。上述9份样品按“2.3”项下仪器条件进行测定,检测样品含量,计算每份样品的加标回收率。结果测得狄氏剂低、中、高三种添加水平的平均回收率分别为83.3%,88.0%, 110.0%,烯唑醇低、中、高三种添加水平的平均回收率分别为86.7%,90.3%,102.1%。狄氏剂和烯唑醇低、中、高三种添加水平的加标回收率均在80%～120%之间,表明该方法的准确度良好,本实验建立的检测方法可行,可以用于实际样品的检测。结果见表1。

表1 回收率试验结果

3.5 实际样品测定

按照“2.3”项下条件,建立狄氏剂、烯唑醇的MRM方法,对5个批次样品(批号分别为NP001、NP002、NP003、NP004、NP005)进行测定,检测结果根据GB 2763—2021《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》[6]中规定农药最大残留限量对检测结果进行判定。狄氏剂和烯唑醇在GB 2763—2021中对应的苹果限量值分别为0.02,0.2 mg/kg,对应节瓜中狄氏剂限量值0.05 mg/kg,大白菜中狄氏剂、烯唑醇限量值分别为0.05,0.02 mg/kg,葡萄中烯唑醇限量值为0.2 mg/kg。5批次样品中,批号为NP001、NP002、NP003、NP004均未检测出狄氏剂和烯唑醇,批号为NP005的苹果样品中检测出狄氏剂0.016 mg/kg,烯唑醇为0.016 mg/kg。5批样品检测结果见表2。样品色谱图和标准品色谱图见图1和图2。

图1 样品色谱图

图2 标准品色谱图

表2 5批次果蔬样品含量测定结果

4 结论

4.1 色谱条件的优化

色谱条件对定量有重要影响,色谱条件不但对色谱峰有明显影响,也直接影响含量测定结果。在样品分析中,不同的基质常对待测物的分析有明显干扰,进而影响分析结果的准确性。基质会产生基质增强或者基质减弱效应,随不同的农药、不同的基质类型和基质浓度而变化。本实验通过优化色谱条件,改变柱箱温度,较于检测标准提高10 ℃,改变色谱柱程序升温条件,改变电子轰击源温度、进样口温度以及柱流量,在多反应监测模式下进行检测;本实验用基质匹配内标法定量分析,结合QuEChERS前处理,通过优化色谱条件,各组分间能有效分离,分离度较好,色谱峰对称性较好,能进行准确定量,建立的MRM方法能同时对果蔬中农药狄氏剂和烯唑醇的残留量进行准确测定。

4.2 结果与小结

本实验对2个批次节瓜、1批次大白菜、1批次葡萄和1批次苹果进行狄氏剂和烯唑醇农药残留测定,5批次果蔬测定结果为2个批次节瓜、1批次白菜、1批次葡萄均未检测出狄氏剂和烯唑醇,1批次苹果检测出狄氏剂和烯唑醇农药残留,但未超出限量要求,表明果蔬农药残留状况得到很大改善。本实验在参考有关标准的基础上,通过优化仪器条件,狄氏剂和烯唑醇2种分析物在质量浓度为0.01～1.00 μg/mL范围内线性关系良好,相关系数均大于0.998,在添加量为0.02,0.10,0.50 mg/kg时,即狄氏剂和烯唑醇在0.02～1.0 mg/kg添加水平之间,平均加标回收率为83.3%～110.0%。该方法分离效果好、操作简单、回收率好、灵敏度高等优点,可以作为果蔬中同时检测狄氏剂和烯唑醇两种农药残留量的检测方法。