QuEChERS-UPLC-MS/MS测定大米中氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺的残留

黄子杰 黄朋勉 罗宽能 向忠平 张洪刚

(1. 怀化市疾病预防控制中心,湖南 怀化 418000; 2. 长沙理工大学化学化工学院,湖南 长沙 410114)

氯虫苯甲酰胺(chlorantraniliprole) 是由美国开发的具有新型邻酰胺基苯甲酰胺类化学结构的广谱杀虫剂,对危害大豆、水稻、棉花、玉米、果蔬等多种作物的鳞翅目害虫表现出优异的防治效果,是使用最广的稻田用杀虫剂之一[1-5]。五氟磺草胺(penoxsulam)对稻田常见的多种杂草如稗草、一年生莎草以及多种阔叶草等均有良好的防效[6-8],对鱼类、鸟类、陆生和水生无脊椎动物低毒,对水生植物低毒至中等毒性,但其在稻田环境的应用频次较高,存在一定的生态和饮食风险[9-10]。

目前,常用于检测氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺残留的方法有高效液相色谱法 (HPLC)[11-13]、液相色谱—质谱法 (LC-MS)[14-19]等,这些方法的净化处理主要采用固相萃取法和QuEChERS法,固相萃取法存在操作复杂、检测成本高、重复性差等缺点[20];农残检测的主要净化方法为QuEChERS法,一些复杂的基质往往需要对填料的种类与用量进行考察才能得出满意的试验数据。目前,有关氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺残留的检测方法较多,但同时测定大米中氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺残留的方法尚未见报道。研究拟建立一种新的QuEChERS前处理技术并运用液质联用仪检测大米中氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺残留的方法,为检测大米中氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺的残留提供依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与材料

超高效液相色谱—质谱联用仪:Acquity TQD型,沃特世科技(上海)有限公司;

超声清洗器:KQ-250DE型,昆山舒美超声仪器有限公司;

纯水机:Ultra Genetic型,英国埃尔格公司;

高速离心机:MEGAFUGE8型,赛默飞世尔科技有限公司;

粉碎机:6202型,北京锟捷玉诚机械设备有限公司;

氯虫苯甲酰胺、五氟磺草胺标准品:纯度99.5%,国家标准物质中心;

乙腈、氯化钠、无水硫酸镁:分析纯,中国医药集团有限公司;

N-丙基乙二胺(PSA)、石墨化碳黑(GCB)、弗罗里硅土:中国医药集团有限公司;

C18色谱柱:Hypersil GOLD 100 mm×2.1 mm,1.9 μm,赛默飞世尔科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 样品前处理 称取粉碎后的大米样品10.0 g于离心管中,加入20 mL 0.2%甲酸—乙腈,300 r/min振荡提取30 min,加入5 g氯化钠,剧烈振荡1 min,6 000 r/min离心5 min,待净化;取2 mL待净化的样品上清液置于装有30 mg GCB、150 mg PSA和300 mg无水硫酸镁的离心管中,旋涡混匀1 min,6 000 r/min离心5 min,取上清液后过0.22 μm有机滤膜,供液质检测分析。

1.2.2 分析条件

(1) 色谱条件:Hypersil GOLD色谱柱(100 mm×2.1 mm,1.9 μm),柱温40 ℃,进样体积2.0 μL,流速0.20 mL/min,梯度洗脱程序见表1。

表1 梯度洗脱比例

(2) 质谱条件:电喷雾正离子源,MRM选择反应监测模式;电喷雾电压4.0 kV;离子传输管温度300 ℃,辅助气流速1.5 L/min,各待测物质的参数见表2。

表2 氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺质谱分析条件

1.2.3 标准溶液配制及曲线绘制 用乙腈分别将氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺溶解,并配制成1 000 mg/L的储备液,再逐级稀释成0.002,0.01,0.05,0.2,0.5 mg/L的系列质量浓度的标准溶液,于-18 ℃保存,分别以质量浓度和峰面积为横、纵坐标绘制标准曲线,外标法定量。

1.2.4 添加回收试验 向空白大米样品中分别添加0.05,0.1,0.5 mg/kg的氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺标准工作溶液,每个水平重复6次,计算回收率和相对标准偏差。

2 结果与讨论

2.1 质谱条件的选择

以流动注射方式,分别将两种待测农药标准溶液注入超高效液相色谱—串联质谱中,在Full scan模式下,正离子源的响应相对较高,因此选择正离子模式检测,并对碰撞能、电喷雾电压等参数进行优化,优化后的参数见表2。

2.2 流动相的选择

在流动相中加酸可以抑制硅羟基或者样品分子离子化,从而减少样品与残存游离硅羟基的结合,进而优化峰形。而酸浓度同时也会影响正离子模式下样品的离子化强度从而影响目标物的响应强度。分别采用0.1%甲酸水—乙腈溶液、0.2%甲酸水—乙腈溶液作为流动相进行对比,色谱图见图1。由图1可知,0.2%甲酸水—乙腈不仅对目标物响应强度有提高,还有助于峰型的改善。

1. 氯虫苯甲酰胺 2. 五氟磺草胺

2.3 提取溶剂的选择

在ESI+模式下,甲酸、醋酸均能提高目标化合物的离子化效率[21],而酸根负离子会与样品正离子结合从而降低离子化效率,故研究对比了乙腈、0.2%乙酸—乙腈和0.2%甲酸—乙腈对氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺的提取效果。由图2可知,0.2%甲酸—乙腈溶剂对两种目标物的平均回收率均大于90%。

图2 提取溶剂对氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺提取效果的影响

2.4 样品净化

PSA多用于去除极性糖类、脂肪酸、亲脂色素等极性基质,而C18适合吸附从非极性到中等极性的脂类、糖类等亲脂型化合物,弗罗里硅土柱与硅胶相似,可以从非极性溶液中萃取极性化合物。在0.1 mg/kg添加水平下,分别考察150 mg C18/30 mg GCB、150 mg PSA/30 mg GCB和150 mg 弗罗里硅土/30 mg GCB组合对样品净化效果的影响,结果见图3。由图3可知,以PSA/石墨化碳黑组合为净化剂时,回收率最高。

图3 吸附剂对氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺净化效果的影响

2.5 方法的线性关系及检出限

由表3可知,两种目标物在0.002～0.5 mg/L质量浓度范围内呈良好线性关系,R2>0.999。两种目标物的LOD均为0.001 mg/kg,LOQ均为0.004 mg/kg。

表3 氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺的线性关系、基质效应及检出限

2.6 方法的精密度和准确度

由表4可知,在0.05,0.1,0.5 mg/kg添加水平下,两种目标物的平均回收率为86%～110%,RSD为1.5%～6.1% (n=6),表明该方法具有良好的准确度和精密度。大米样品中,氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺的色谱图如图4所示。

1. 氯虫苯甲酰胺 2. 五氟磺草胺

表4 氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺的添加回收率及相对标准偏差

2.7 实际样品的测定

采用试验方法对当地市场抽取的20批次大米(大米A 7批次、大米B 7批次、大米C 6批次)进行测定,结果见表5。由表5可知,部分大米检出五氟磺草胺和氯虫苯甲酰胺残留。

表5 大米中氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺的含量

3 结论

研究建立了一种可同时检测大米中氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺残留量的超高效液相色谱—串联质谱(UPLC-MS/MS)检测方法。结果表明,该方法优化了样品前处理方法及液相色谱检测条件,使试验过程操作简便、稳定性好、灵敏度高、回收率高。研究未能对氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺的消解动态进行试验分析,随着氯虫苯甲酰胺和五氟磺草胺长期、大量、重复的使用,可能会有害虫对其产生了抗性,需进行深入研究。