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固相萃取—气相色谱—质谱法同时测定 甜瓜中11种有机磷农药残留量

邬阳 郭艳琼 王建军 邬杰 付峰 何建东 翟泰宇 蔺玉珍




摘    要:为了建立固相萃取(SPE)气相色谱-质谱法(GC-MS),同时测定甜瓜中11种有机磷农药含量的分析方法,甜瓜样品采用乙腈提取,经Cleanert PC/NH2固相萃取小柱净化,GC-MS分析,选择离子监测模式,外标法定量。结果表明,11种有机磷农药在质量浓度0.05~2.00 mg·L-1线性关系良好(r2>0.99),定量限在0.01~0.20 mg·kg-1之间。3个添加水平下,11种有机磷农药的平均回收率为82.2%~103.4%,相对标准偏差(RSD)为1.1%~11.2%。该方法前处理简便,准确度、精密度和灵敏性都符合农药多残留检测的要求,结果令人满意。

关键词:甜瓜;有机磷农药;残留量;固相萃取;气相色譜-质谱

Abstract: To establish a method for the determination of 11 organophosphorus pesticide residues in muskmelon using solid-phase extraction(SPE) and gas chromatography- mass spectrometry(GC-MS). The pesticides were extracted with acetonitrile,and cleaned up on a Cleanert PC/NH2 SPE column,The analytes were determined by GC-MS, selective ion monitoring(SIM)model, external standard method were used for the quantification.The results showed that the linearity range of the method between 0.05-2.00 mg·L-1 was satisfying and the limit of quantitation(LOQ)of all pesticides were 0.01-0.20 mg·kg-1. The results of the spiked level test showed that the average recovery of 11 organophosphorus pesticides ranged from 82.2%-103.4% with relative standard deviations(RSDs) of 1.1%-11.2% at the 3 spike levels. The pretreatment of the method was simple,the accruracy, precision and sensitivity of the method can meet the requirements of the multiple pesticide residue analysis, and the result was satisfactory.

Key words: Muskmelon; Organophosphorus pesticide; Residues; Solid-phase extraction; GC-MS

有机磷农药是我国使用广泛、用量最大的杀虫剂。根据其毒性强弱分为高毒、中毒、低毒[1]。通过抑制胆碱酯酶活性使乙酰胆碱积累,导致神经功能紊乱[2]。有机磷农药具有杀虫效率高、易分解等特点,在农业生产中广泛应用,因此,出现了有机磷农药在蔬菜中的残留问题,对健康造成危害,现有报道已证明接触农药对神经系统、生殖系统产生危害[3-4]。目前,检测农药残留的方法主要有超临界流体色谱法[5]、毛细管电泳法[6]、免疫分析法[7]、气相色谱法[8]、高效液相色谱法、气相色谱-质谱法和高效液相色谱-质谱法等[9],其中,气相色谱-质谱法对农药分离性、准确性和灵敏度均较高,可以同时进行定性和定量分析[10],是目前主流的用于果蔬中有机磷农药残留检测的方法。GB 23320.8—2016是目前主流采用的处理法,但方法需要过Envi-18、Envi-Carb、Sep-Pak氨丙基柱等3个固相萃取小柱,使用的洗脱液乙腈-甲苯对操作人员健康不利[11]。本文通过对GB 23320.8—2016中的前处理进行了优化,简化了前处理步骤、减小了对试验人员健康的危害、提高了方法的精密度。该方法具有简便、快速、环保、准确的特点,对农药残留的检测结果令人满意。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用甜瓜为包头市农产品质量安全检验检测中心实验室委检样品10份及市售样品10份。甲胺磷、敌敌畏、甲拌磷、二嗪磷、杀螟硫磷、马拉硫磷、毒死蜱、对硫磷、水胺硫磷、亚胺硫磷、伏杀硫磷标准物质购自农业部环境质量监督检验测试中心(天津);甲苯、乙腈、正已烷、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、无水乙醇均为色谱纯,购自美国Fisher Chemical公司;氯化钠、无水硫酸钠为优级纯,购自天津市风船化学试剂科技有限公司;色谱柱Cleanert PC/NH2 (1 000 mg·6 mL-1)购自博纳艾杰尔公司。

1.2 色谱与质谱条件

1.2.1 色谱条件 色谱柱:HP-5(30 m×0.025 mm×0.25 μm);进样方式:不分流进样;载气:高纯氦气(99.9999%);流速:1.2 mL·min-1;程序升温条件:40 ℃保持1 min,以20 ℃·min-1的速率升温至130 ℃,再以5 ℃·min-1的速率升温至270 ℃;再以10 ℃·min-1的速率升温至300 ℃,保持5 min。总运行时间41.5 min。进样口温度:290 ℃;进样量:1 μL。

1.2.2 质谱条件 离子源:电子轰击EI;电离能量:70 eV;离子源温度:230 ℃;四级杆温度150 ℃,溶剂延迟2 min,扫描方式为选择离子监测模式SIM。

1.2.3 离子分组

1.3 标准溶液的配制

1.3.1 标准储备液的配制 分别吸取11种有机磷农药标准品(1 000 mg·L-1)各1 mL至10 mL容量瓶中,用丙酮溶解并定容到刻度,配成质量浓度为100 mg·L-1的单标准储备液,4 ℃保存,有效期3个月。

1.3.2 标准溶液的配制 分别移取11种标准储备液1 mL用丙酮逐级稀释,配成质量浓度分别为0.5、1.0、2.0 mg·L-1的混合标准溶液供GC-MS测定,以标准工作溶液的质量浓度为横坐标,定量离子质量色譜峰面积为纵坐标,绘制标准工作曲线。

1.4 样品前处理

1.4.1 样品的制备 将供试甜瓜全瓜切块,用高速匀浆机中处理后取300 g左右放入样品皿中,作为试样。

1.4.2 提取 准确称取25.00 g试样于100 mL塑料离心管中,加入50 mL乙腈,40 ℃下超声提取2 min,过滤至事先加入10 g氯化钠的100 mL具塞量筒中,剧烈振荡1 min后静置20 min,准确吸取上清液10 mL于小烧杯中,待净化。

1.4.3 净化 将Cleanert PestiCarb/NH2柱放在固定架上,下接鸡心瓶。加入约1.5 cm深的无水硫酸钠,加入4 mL无水乙醇-乙酸乙酯(1+9)活化柱子,当液面到达硫酸钠顶部时,快速将样品提取液全部转移到柱上。用无水乙醇-乙酸乙酯(1+9)洗涤样液杯3次,每次2 mL,将洗涤液转移到柱中。用15 mL无水乙醇-乙酸乙酯(1+9)洗涤柱,收集所有流出物于鸡心瓶,40 ℃水浴中减压旋蒸至0.5 mL左右,加入5 mL正已烷在40 ℃水浴中减压旋蒸至0.5 mL左右,溶剂交换进行两次,转移到10 mL试管中,用少量正已烷洗涤鸡心瓶3次,收集全部洗涤液,用正已烷定容至3 mL,过0.22 μm过滤器用于上机检测。

1.5 结果计算

样品中被测物残留量按下式计算:

2 结果与分析

2.1 11种农药总离子流图(TIC)

11种农药的总离子流图(TIC)见图1。

2.2 试验条件的优化

吸取一定量的混合标准溶液向空白样品中添加,经前处理后最终理论质量浓度为0.5 mg·L-1,测定回收率,分别对提取溶剂、提取方式、提取时间、洗脱液及定量方式进行了优化。

2.2.1 提取溶剂的选择 分别比较了丙酮-二氯甲烷(1+1)、乙腈、乙酸乙酯-正已烷(1+1)、丙酮4种提取剂,结果表明使用乙酸乙酯-正已烷提取会产生沉淀,不利于后续净化操作;使用丙酮和丙酮-二氯甲烷均会同时将甜瓜中的脂类和色素提取出来,同样不利于净化;使用乙腈提取杂质较少,提取效率高,回收率为85.9%~105.4%。由于乙腈具有较强的穿透力,萃取的农药极性范围宽,因此,本试验选择乙腈作为提取溶剂。

2.2.2 提取方法的选择 考察了机械振荡提取法、超声提取法和均质提取法3种提取方式,机械振荡提取平均回收率81.2%~105.7%,但处理1个样品时间耗时长,增加了工作强度,不适合大批量处理样品,而且机械振荡存在样品间交叉污染的问题,影响检测结果的准确性;均质提取回收率偏低,11种农药回收率为65%~88%,且不会随着提取时间增加而上升;超声提取20 min回收率为83%~112%,因此,本试验采用超声提取的方法。

2.2.3 提取时间的选择 试验表明,超声提取时间太短则不能将农药提取完全;时间太长会使样品温度上升,影响检测结果的精密度,考察了10、20、30 min提取时间下的提取效率,结果表明,超声提取10 min回收率为50%~77%、20 min为83%~112%、30 min为79.5%~102%,综合考虑,选择超声提取时间为20 min。

2.2.4 洗脱液的选择 分别比较了乙腈-丙酮溶液(3+1)、无水乙醇-乙酸乙酯(1+9)2种溶液的洗脱效率,其中乙腈-丙酮溶液(3+1)的回收率为89.3%~109.6%、无水乙醇-乙酸乙酯(1+9)的回收率为87.2%~111.3%。使用SPSS 11.0软件进行统计,ANOVA方差分析表明,2种洗脱液的洗脱效率在0.05水平下差异不显著,但甲苯挥发性强、毒性大,对操作人员健康不利,故选择无水乙醇-乙酸乙酯(1+9)做为洗脱液。

2.2.5 定量方式的选择 分别比较了GB 23200.8—2016中环氧七氯内标法定量和外标法定量,结果表明,内标法定量结果RSD偏高,甲拌磷、毒死蜱2种农药相对标准偏差超过20%,使试验结果可靠性下降;而外标法定量回收率及相对标准偏差均令人满意,故选择外标法定量。

2.3 标准曲线及方法的回收率、精密度和检测限

将标准储备液配制成0.5~2 mg·L-1的基质加标工作溶液,使用建立的GS-MS方法进行测定,以各农药定量离子的峰面积为y,目标农药质量浓度为x,得到线性回归方程,各农药的回归方程和相关系数;定量限(LOQ)按10倍信噪比(S/N)计算;分别向样品中添加1×LOQ、2×LOQ、4×LOQ的各农药,6次重复,计算平均回收率及相对标准偏差(RSD),结果见表2。

3 实际样品分析

应用本方法对试验室存留的委检样品10份(1-10)及市售的甜瓜样品10份(11-20)进行检测,结果见表3。

结果表明,在20个样品中,有5、9、15号3个样品检出农药残留,5号样品水胺硫磷残留量为0.02 mg·kg-1,9号样品检出杀螟硫磷,残留量为0.1 mg·kg-1,15号样品也检出杀螟硫磷,残留量为0.2 mg·kg-1。根据GB 2763—2016《食品安全国家标准—食品中农药最大残留限量》12,水胺硫磷和杀螟硫磷在瓜类蔬菜中的最大残留限量(MRL)分别是0.05、0.5 mg·kg-1,故3个样品农药残留均未超标。

4 结 论

笔者建立了同时测定甜瓜中11种有机磷农药的气相色谱-质谱法,样品采用乙腈提取,PC/NH2复合柱净化,气相色谱-质谱法分析,外标法定量。该方法中11种有机磷农药的平均回收率为82.2%~103.4%,相对标准偏差为1.1%~11.2%,方法的定量限为0.01~0.2 mg·kg-1,对试验室存留及市售的20个样品进行了检测,该方法适合批量前处理,准确度、精密度和灵敏度均符合农药多残留检测的技术要求。

参考文献

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