頂空固相微萃取-氣質聯用法檢測蘋果中氨基甲酸酯類農藥殘留

孫福江，李潤巖，原現瑞*，李 揮，吳春敏，陳 芳

(1.河北省林果桑花質量監督檢驗管理中心，河北 石家莊 050081；2.河北省食品安全實驗室，河北 石家莊 050051；3.河北省分析測試研究中心，河北科技大學，河北 石家莊 050018；4.河北九派制藥有限公司，河北 石家莊 050000)

頂空固相微萃取-氣質聯用法檢測蘋果中氨基甲酸酯類農藥殘留

孫福江1，李潤巖2，原現瑞3,*，李 揮2，吳春敏2，陳 芳4

(1.河北省林果桑花質量監督檢驗管理中心，河北 石家莊 050081；2.河北省食品安全實驗室，河北 石家莊 050051；3.河北省分析測試研究中心，河北科技大學，河北 石家莊 050018；4.河北九派制藥有限公司，河北 石家莊 050000)

為建立頂空固相微萃取-氣相色譜質譜法測定蘋果中速滅威、異丙威、仲丁威、殘殺威、呋喃丹、抗芽威和西維因7種氨基甲酸酯類農藥殘留的分析方法，對HS-SPME萃取條件和GC-MS條件進行優化。結果表明：在0.005～1mg/L的質量濃度范圍內，各組分線性相關系數為0.996～0.999、RSD(n=5)為3.6%～8.2%，7種農藥殘留的方法檢出限為0.00016～0.0019mg/kg、加標回收率為94.3%～99.8%。該方法快速、靈敏、準確、試劑用量少，且各項方法學指標符合檢測要求，是一種快速檢測水果中氨基甲酸酯類農藥殘留的方法。

頂空固相微萃取；氣質聯用；蘋果；氨基甲酸酯；殘留

傳統的樣品預處理技術如液液萃取、索式提取等都不同程度上存在費時、需要大量有機溶劑、操作繁瑣、易污染環境等缺點。為了改善實驗人員的工作環境和人身健康，許多學者在不斷地尋求新的預處理技術。固相微萃取(solid phase microextraction，SPME)技術就是在這樣的要求下出現的[1]。它集采樣、萃取、富集于一體，無需使用溶劑、操作簡便、快速和易與G C、GC-MS和HPLC聯用等特點。目前，該方法已經成功應用于土壤[2]、水[3-4]、果汁[5-6]、蔬菜[7]、血液[8]等樣品中揮發物的測定。

氨基甲酸酯類殺蟲劑是繼有機氯、有機磷之后出現的一類重要殺蟲劑，因具有作用迅速、選擇性高、易分解、殘留毒性小等優點而被廣泛使用[9]。但隨著此類殺蟲劑使用范圍的不斷擴大，大氣、水體、土壤等環境遭到不同程度的污染，目前，有些地區將此類農藥作為殺蟲劑應用于蘋果種植和生長過程，結果造成蘋果果實中可能會留有氨基甲酸酯類農藥殘留。因此，如何對蘋果中氨基甲酸酯類農藥殘留快速進行檢測，日益受到人們的關注[10-17]。

本實驗擬通過對頂空-固相微萃取(HS-SPME)操作條件和氣質條件進行優化，旨在建立一種快速檢測蘋果中氨基甲酸酯類農藥殘留的方法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

蘋果按照不同的出產地域共購得8類。

速滅威、異丙威、仲丁威、殘殺威、呋喃丹、抗芽威、西維因農藥標準物質(質量濃度均為100μg/mL)國家標準物質中心；氯化鈉等化學試劑均為國產分析純；實驗用水均為二次重蒸水；農藥標準工作液以丙酮適當稀釋制得，于冰箱中4℃條件下儲存。

6890N/5973i MS氣相色譜-質譜聯用儀[配7683B自動進樣器和DB-5(30m×0.25mm，0.25μm)毛細管色譜柱]美國Agilent公司；固相微萃取裝置[配聚二甲基硅氧烷(30μm，PDMS)、聚二甲基硅氧烷(7μm，PDMS)、聚丙烯酸酯(85μm，PA)萃取頭] 美國Supelco公司；SPME操作臺參考Supelco公司的操作臺自制。

1.2 蘋果樣品預處理

選取一個外表無損傷的新鮮蘋果樣品，蒸餾水淋洗，紗布吸干，切塊，粉碎。分別取25g蘋果漿液，逐滴加入一定量的混合標準使用液，樣品中混合標準溶液的加入量分別為1、2、5、10mg/kg；室溫靜置3h，8000r/min離心5min，靜置15min，取上清液于50mL容量瓶中，向離心管中加入10mL二次蒸餾水，快速混勻，8000r/min離心5min，合并上清液，二次蒸餾水定容，待測。

1.3 分析方法

移取2mL樣品待測液于15mL的萃取瓶中，置磁力攪拌臺，30℃頂空萃取40min后，于氣相色譜儀中不分流進樣口200℃解吸10min后，進行GC-MS分析。色譜柱程序升溫：初溫80℃，保持1min，以10℃/min升溫至240℃，后以5℃/min升溫至270℃，再恒溫10min。載氣為氦氣，流速1.0mL/min，離子源和接口溫度分別為240℃和280℃，電子轟擊離子源(EI)，能量70eV，采用選擇離子模式(SIM)檢測。

2 結果與分析

2.1 GC-MS實驗條件的選擇

采用初始溫度80℃、升溫速率10℃/min、升溫至240℃后升溫速率5℃/min、最終溫度270℃即可獲得較好的分離效果。在該實驗條件下，獲得的各農藥的特征離子為(第一個離子為定量離子)：速滅威：1 0 8，107，165；異丙威：205，144；仲丁威：121，150；殘殺威：152，110；呋喃丹：164，149；抗芽威166，238；西維因：144，115。在優化條件下對農藥標準混合溶液進行檢測，選擇質譜SIM模式，結果如圖1所示。

圖1 7種氨基甲酸酯類標準溶液(500μg/L)總離子流圖Fig.1 GC-MS total ion current chromatogram of 7 mixed carbamate pesticide standard solution

2.2 SPME實驗條件的優化

2.2.1 SPME萃取涂層的選擇

圖2 不同商業SPME萃取頭對萃取效果的影響Fig.2 Respective extraction efficiency of 7 carbamate pesticides using different commercial SPME fibers

本實驗對常用的適用于GC-MS分析的3種商業SPME萃取頭，即30μm PDMS、7μm PDMS、85μm PA涂層進行了優化選擇，在室溫條件下，用3種萃取涂層分別對2mL質量濃度為40μg/L的氨基甲酸酯類農藥混合標準溶液進行萃取40min，結果見圖2。從圖2可以看出，3種萃取涂層中7μm PDMS萃取涂層的萃取效果比另兩種萃取涂層要好，因此本研究選用7μm P DMS作為萃取涂層。

2.2.2 萃取溫度對萃取效果的影響

對水果樣品進行加熱，可以加速氨基甲酸酯類農藥從樣品基質中揮發到氣相的速率。為了研究萃取溫度對萃取效果的影響，本實驗考察了萃取溫度(0、10、25、35、45、60℃)對萃取效果的影響。從圖3中可以看出，峰面積隨萃取溫度的升高而增大，但是當萃取溫度超過25℃時，峰面積反而下降。這可能是因為氨基甲酸酯類農藥在高溫條件下容易發生分解的緣故，因此，選擇25℃為萃取溫度。

圖3 萃取溫度對萃取效果的影響Fig.3 Effect of temperature on the respective extraction efficiency of 7 carbamate pesticides

2.2.3 萃取時間對萃取效果的影響

萃取時間與萃取量有著密切關系，為保證良好的重現性，應在實驗中保持萃取時間一致。圖4表明，7種氨基甲酸酯類農藥在經過90min后仍未達到萃取平衡，依據SPME非平衡理論[18]，在實際操作中，沒有必要等到最后平衡。因此，本實驗選擇萃取時間為40min，即可以滿足靈敏度和精密度的要求。

圖4 萃取時間對萃取效果的影響Fig.4 Effect of extraction time on the respective extraction efficiency of 7 carbamate pesticides

2.2.4 攪拌速率對萃取效果的影響

頂空固相微萃取涉及到待測物從樣品揮發至頂空、再擴散至萃取涂層以及在萃取涂層中擴散3個過程，而待測物農藥從樣品基質擴散至頂空的傳遞速率對涂層萃取效果起著關鍵作用。在其他操作條件一致的情況下，本實驗考察了攪拌速率(0～1100r/min)對萃取效果的影響，結果如圖5所示。圖5表明，涂層的萃取效果隨轉速的增加而提高，但當轉速過高時，發現樣品液會飛濺到涂層上，對萃取涂層產生污染，這樣縮短涂層的使用壽命，綜合考慮，選擇轉速為800r/min。

圖5 攪拌速率對萃取效果的影響Fig.5 Effect of stirring speed on the respective extraction efficiency of 7 carbamate pesticides

2.2.5 離子強度對萃取效果的影響

實驗考察了無機鹽對HS-SPME萃取效果的影響。在其他條件不變的情況下，改變氯化鈉的加入量(0～0.4g/mL)，分別進行HS-SPME萃取，GC-MS測定，結果如圖6所示。圖6表明，萃取效果隨氯化鈉的加入量增大而明顯下降。這是由于水相中Na+濃度增大時，氨基甲酸酯類農藥在水中的溶解度下降，而增強與水果基質之間的親和力，不利于待測物擴散到萃取涂層表面，萃取效果下降。因此，本實驗采用不加入無機鹽的方式。

圖6 離子強度對萃取效果的影響Fig.6 Effect of ionic strength on the respective extractionefficiency of 7 carbamate pesticides

2.3 線性范圍和精密度

在優化的實驗條件下，分別配制一系列濃度的混合標準溶液，進行HS-SPME-GC/MS分析，以響應值與濃度繪制標準曲線，確定其線性范圍、檢出限和精密度。在空白蘋果試樣中加入混合標準溶液，使各農藥濃度均為50μg/kg，平行5次實驗，計算RSD值，按照3倍信噪比(RSN=3)計算方法檢出限，結果見表1。

表1 方法的線性范圍、檢出限和精密度(n=5)Table 1 Linear ranges, detection limits and relative standard deviations of precision (n=5)

2.4 回收率的測定

在空白蘋果試樣中分別加入一定的氨基甲酸酯類農藥混合標液，使得7種農藥殘留量在試樣中的濃度依次約為各檢出限的3、10、50倍，平行5次實驗，計算平均回收率，結果見表2。

表2 蘋果樣品中氨基甲酸酯類農藥加標回收率(n=5)Table 2 Recoveries for 7 carbamate pesticides in a blank apple sample separately spiked at 3 levels (n=5)

2.5 方法驗證

對8類蘋果按區域進行編號(其中藁城市蘋果3種、正定縣蘋果2種、欒城縣蘋果1種、外省蘋果2種)。采用優化的HS-SPME預處理技術對該8類蘋果進行預處理，然后進行GC-MS分析，結果見表3，其中藁城蘋果樣品1#的氣相色譜-質譜圖見圖7。

表3 蘋果樣品中7種氨基甲酸酯類農藥殘留的檢測Table 3 Results of determination of 7 carbamate pesticide residues in apple samples by the method

圖7 市售藁城富士蘋果樣品總離子流圖Fig.7 GC-MS (SIM) chromatogram of spiked apple obtained by HS-SPME

3 結 論

本實驗建立了頂空固相微萃取-氣相色譜質譜法對水果中氨基甲酸酯類農藥殘留快速測定的分析方法，優化了HS-SPME的萃取條件和氣質聯用條件，這7種農藥殘留的方法檢測限為0.00016～0.0019mg/kg，可以滿足水果農藥殘留檢測的要求。該方法減少有機溶劑的使用，簡化操作步驟和降低操作時間，是一種快速、準確的分析技術，并拓展了SPME技術的應用范圍。

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Headspace Solid-phase Micro-extraction Coupled with Gas Chromatography-Mass Spectrometric Determination of Carbamate Pesticide Residues in Apples

SUN Fu-jiang1，LI Run-yan2，YUAN Xian-rui3,*，LI Hui2，WU Chun-min2，CHEN Fang4
(1. Hebei Provincial Center for Quality Supervision and Test of Forestry Fruit, Mulberry and Flower, Shijiazhuang 050081, China；2. Hebei Provincial Laboratory of Food Safety, Shijiazhuang 050051, China；3. Analytical and Testing Center of Hebei Province, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China；4. Hebei Jiupai Pharmaceutical Co. Ltd., Shijiazhuang 050000, China)

A method was developed for the determination of MTMC, MIPC, BPMC, IPMC, furadan, pirimicarb and carbaryl carbamate residues in apples using headspace solid-phase micro-extraction (HS-SPME) coupled with gas chromatography-mass spectrometry. The respective optimal conditions for HS-SPME and GC-MS analysis were determined. All 7 analytes exhibited good linearity over a wide concentration range, with a correlation coefficient ranging between 0.996 and 0.999. The relative standard deviations of precision for 5 replicates were between 3.6% and 8.2%. The limits of detection of the method for a total of 7 analytes were between 0.00016 mg/kg and 0.0019 mg/kg. The method proved to have the advantages of rapidity, sensitivity, accuracy and less reagent consumption and meet the requirements for the determination of carbamate pesticide residues in vegetables and fruits duo to good figures of merit.

headspace solid-phase micro-extraction；gas chromatography-mass spectrometry；apple；carbamate；determination

TS207.5

A

1002-6630(2010)10-0223-05

2009-08-05

河北省科技攻關項目(05547004D-5)；河北省科技支撐計劃項目(07276709D)

孫福江(1967—)，男，高級農藝師，本科，主要從事水果中農藥殘留分析研究。E-mail：sunfujiang@sina.com

*通信作者：原現瑞(1967—)，男，高級工程師，博士，主要從事食品安全痕量分析研究。E-mail：hebyxr@163.com