氣相色譜-離子阱-多級質譜法檢測魚體組織中19種有機氯農藥

李 榮,何 力,徐 進,吳翠玲

(1.中國水產科學研究院長江水產研究所,農業部淡水魚類種質監督檢驗測試中心,湖北荊州 434000; 2.Varian北京辦事處,北京 100070)

氣相色譜-離子阱-多級質譜法檢測魚體組織中19種有機氯農藥

李 榮1,何 力1,徐 進1,吳翠玲2

(1.中國水產科學研究院長江水產研究所,農業部淡水魚類種質監督檢驗測試中心,湖北荊州 434000; 2.Varian北京辦事處,北京 100070)

建立了魚體組織中19種有機氯農藥殘留分析的氣相色譜-離子阱-多級質譜(GC-IT-MS/MS)方法。試樣用V(正己烷)∶V(丙酮)=1∶1溶液提取,凝膠滲透色譜和固相萃取聯合凈化,濃縮、定容后,上機分析。結果表明,采用EI電離模式,選擇不同的監測特征離子,GC-IT-MS/MS法能靈敏測定加標試樣中全部目標化合物。添加濃度為5.0μg·kg-1和10μg·kg-1時的加標回收率在76.2%～106%之間,相對標準偏差在4.8%～11%范圍內;檢測限(S/N=3)和定量限(S/N=10)分別為0.03～1.42μg·kg-1和0.1～4.27 μg·kg-1。

魚;有機氯農藥;氣相色譜-離子阱-多級質譜(GC-IT-MS/MS)

有機氯農藥 (organochlorine pesticides, OCPs)對環境污染的持久性以及熱帶和亞熱帶國家繼續少量使用,使之成為水產品質量安全中一項重要的監控指標[1-5];有機氯農藥對魚類毒性的影響及其在魚體中的殘留狀況研究是目前的熱點課題[6-8],而這兩方面的工作都依賴于其檢測方法的建立。因此,對魚體組織中有機氯農藥殘留檢測技術的研究是十分急需和重要的。

氣相色譜-質譜(GC/MS)技術能有效地應用于有機氯農藥殘留檢測[9-13],既可對陽性樣品進行定性確證,同時也能給出定量結果,已成為農藥殘留分析中最為可靠、靈敏的檢測技術,是當前農藥殘留分析研究和發展的方向[14]。應用質譜技術檢測動物組織中的有機氯農藥多為三重四極桿質譜(GC-QqQ-MS)法[15-16],而采用離子阱-多級質譜(GC-IT-MS/MS)檢測魚體組織的方法少有報道。本工作在前人研究成果的基礎上[17],應用氣相色譜-離子阱-多級質譜技術(GC-IT-MS/MS)建立了魚體組織中19種有機氯農藥殘留量同時測定的方法。

1 試驗部分

1.1 儀器

Saturn 2200 GC/MS/MS氣相色譜-質譜儀:美國Varian公司產品,配有電子轟擊源(EI)及Varian WS 6.8化學工作站;AccuPrepTM凝膠滲透色譜系統:美國J2 Scientific公司產品,配有在線濃縮系統AccuVap InlineTM;Büchi R-200旋轉蒸發儀:瑞士 Switzerland公司產品; T18高速分散機和Vortex Genius 3振蕩器:德國IKA公司產品;3K15離心機:德國Sigma公司產品;TTL-DC氮吹儀:北京同泰聯公司產品。

1.2 材料與試劑

六六六 (α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH),滴滴涕(p,p’-DDE、o,p’-DDT、p,p’-DDD、p,p’-DDT),六氯苯(Hexachlorobezene, HCB),七氯(Heptachlor),α-硫丹(Endosulfan I),β-硫丹(Endosulfan II),艾氏劑(Aldrin),狄氏劑(Dieldrin),異狄氏劑(Endrin),五氯硝基苯(Quintozene),反式-氯丹(trans-Chlordane),順式-氯丹(cis-Chlordane)和滅蟻靈(Mirex)等均由農業部環境保護科研監測所提供。乙酸乙酯、丙酮、正己烷和環己烷(農殘級):美國Baker公司產品;Bond Elut?中性氧化鋁柱(1 000 mg):美國Varian公司產品。

草魚(grass carp,ctenopharyngodon idellus):購自本地農貿市場,取其背部肌肉作為方法驗證的實驗材料;圓口銅魚(bronze gudgeon, coreius guichenoti):采自湖北宜昌江段(30°41′32.19′′N,111°16′48.71′′E)捕撈的野生個體,取其背部肌肉和肝臟作為實驗材料。

1.3 試驗條件

1.3.1 色譜條件 VF-1701MS色譜柱(30 m× 0.25 mm×0.25μm);進樣口溫度230℃;升溫程序:初始柱溫80℃,保持1.0 min,以10℃· min-1升至 180 ℃,保持 24 min,以 20 ℃· min-1升至275℃,保持20 min;載氣:高純氦氣(99.999%);柱流速1.0 mL·min-1;不分流,進樣量1.0μL。

1.3.2 質譜條件 電子轟擊(EI)離子源,電子能量70 eV,傳輸線溫度270℃,離子源溫度220℃,溶劑延遲10 min,SIM掃描方式。

1.3.3 凝膠色譜(GPC)條件 凈化柱:400 mm× 25 mm,內裝Bio-Reads SX-3填料;檢測波長254 nm;流動相:V(乙酸乙酯)∶V(環己烷)= 1∶1;流速5 mL·min-1;進樣量5 mL;流出液收集起始和結束時間為7.5～20 min。

1.4 樣品測定

1.4.1 樣品處理 取魚體背部肌肉,放入廚用攪拌機中,攪拌成糜狀后用鋁箔紙包裹,裝入塑料袋中,置于-18℃冰箱中冷凍保存,備用。

1.4.2 提取 將樣品解凍,稱取5.0 g放入50 mL具塞玻璃離心管中,加入20 mLV(丙酮)∶V(正己烷)=1∶1溶液,置于高速分散機中攪拌1 min,提取目標化合物;加入15 mL 2%硫酸鈉溶液,旋渦振蕩0.5 min后放入離心機中,4 000 r·min-1離心10 min,吸取上層正己烷溶液,將其濃縮至5 mL左右,待凈化。

1.4.3 凈化 將待凈化提取液注入GPC儀,收集7.5～20 min的流出液,置于40℃旋轉蒸發儀上濃縮至近干時移出,加入2 mL正己烷溶解殘留物,移入中性氧化鋁柱中(SPE凈化),棄去流出液,加入10 mLV(乙酸乙酯)∶V(環己烷) =1∶1淋洗液,收集流出液于梨形瓶中。濃縮,定容至1.0 mL,待測。

2 結果與討論

2.1 樣品凈化

MS/MS多級質譜技術能有效的排除基質干擾,大大降低背景噪聲,有較高的靈敏度和信噪比,因此在蔬菜、水果和糧食等樣品的農殘檢測中,可簡化樣品凈化過程[11-12,18-20]。但動物性食品中的農殘檢測,簡單的樣品凈化程序會顯著增加色譜柱和質譜檢測器被污染的風險,而降低風險最通用、最有效的方法是采用 GPC與SPE聯合凈化技術[15-16,21]。本實驗顯示,魚體組織樣品經過GPC與SPE聯合凈化后,其中的雜質峰較少。

2.2 色譜柱的選擇

o,p’-DDT與 p,p’-DDD的特征離子相同(均為m/z165、199、235),當采用VF-5MS弱極性色譜柱作為分離柱時,無論怎樣改變色譜柱的程序升溫條件,也不能使其完全分離,這給其同時檢測帶來了困難。反復測試后發現,采用VF-1701MS中等極性色譜柱作為分離柱時,o,p’-DDT與 p,p’-DDD能完全分離,總離子流圖示于圖 1,其保留時間分別為 34.61 min和37.31 min。同時,其他17種有機氯農藥也能因其保留時間和特征離子的不同而得到鑒別。

圖1 1.0 mg·L-119種OCPs標準溶液MS/MS總離子流色譜圖Fig.1 TIC MS/MS chromatogram obtained by GC-IT-MS/MS for the analysis of standard solution containing 1.0 mg·L-1of 19 OCPs

2.3 19種有機氯農藥的二級質譜

多級質譜技術能大大降低復雜基質中的背景干擾[18-20],使信噪比(S/N)大幅度提高。本研究顯示,19種有機氯農藥的二級質譜總離子流色譜圖,基線平直,S/N較一級質譜得到了大幅度提高,相關數據列于表1,增幅最大的是滅蟻靈,達34.6倍;增幅最小的是α-硫丹,為1.1倍。

在MS/MS技術中,二級質譜圖顯示了目標化合物子離子的質荷比及相對豐度,這對其定性分析具有重要的參考價值。表1給出了19種有機氯農藥二級質譜定性定量離子的質荷比及相對豐度的測試數據,可為有機氯農藥MS/MS定性分析提供參考。

2.4 方法驗證

2.4.1 準確度和精密度 測定草魚空白肌肉組織中添加濃度為5.0μg·kg-1和10μg·kg-1的樣品(n=5)時,計算其回收率和相對標準偏差(RSD)。結果表明,19種有機氯農藥的加標回收率為 76.2%～106%,RSD為 4.8%～11%,相關數據列于表2。草魚空白肌肉組織樣及加標樣的MS/MS總離子流色譜圖示于圖2。

2.4.2 線性范圍 GC-IT-MS/MS法的線性范圍較寬,測定0.01～100 mg·L-1的19種有機氯農藥混合標準溶液,其標準曲線回歸方程中的相關系數為0.970 6～1.000。

2.4.3 檢測限 檢測限(LOD)和定量限(LOQ)的計算是按照本方法所建立的樣品處理程序測定5.0μg·kg-1的加標試樣,在信噪比(S/N)為3和10的條件下分別計算出來的。表2顯示,LOD和LOQ的范圍分別為0.03～1.42 μg·kg-1和0.10～4.27μg·kg-1,其中γ-HCH的LOD和LOQ值最低,分別為0.03μg·kg-1和0.1μg·kg-1,狄氏劑的LOD和LOQ值最高,分別為1.42μg·kg-1和4.27μg·kg-1。

表1 19種有機氯農藥一級和二級質譜的信噪比、碰撞誘導解離電壓、二級質譜子離子及其相對豐度Table 1 The signal/noise ratio(S/N),collision-in-duced dissociation(CID), quantitation ions,relative abundance of 19 OCPs by GC-IT-MS/MS

圖2 草魚空白肌肉組織樣(a)及其5.0μg·kg-119種OCPs加標樣(b)的MS/MS總離子流色譜圖Fig.2 TIC MS/MS chromatogram of grass carp blank samples(a)and the 5.0μg·kg-119 OCPs in spiked grass carp muscle samples(b)

表2 19種有機氯農藥的線性范圍、相關系數、檢測限、加標回收率及相對標準偏差Table 2 Validation parameters of 19 OCPs obtained with the GC-IT-MS/MS method(n=5)

2.5 實際樣品測定

應用本方法測定了長江圓口銅魚體中有機氯農藥的殘留量,對檢出的六氯苯、γ-HCH、p,p’-DDE、o,p’-DDT、p,p’-DDD和 p,p’-DDT等農藥進行了定性確認。定量測定結果表明,p,p’-DDE的殘留量最大;定性分析結果顯示,被檢出的有機氯農藥與其標準樣品的子離子質荷比及相對豐度一致(匹配度為99%),表明對檢出物的定性分析是準確的,其二級總離子流色譜圖和二級質譜圖示于圖3。

圖3 圓口銅魚肝臟中有機氯農藥定性確證:二級質譜總離子流色譜圖(a)及其二級質譜圖(b)Fig.3 Identification of OCPs in liver of bronze gudgeon: MS/MS TIC chromatogram(a)and MS/MS spectrogram(b)

3 結 論

利用GC/MS中的二級質譜技術檢測19種有機氯農藥,檢測靈敏度得到顯著提高,基線平直,有效地降低了背景干擾。19種有機氯農藥二級質譜的子離子質荷比及相對豐度數據有助于準確地對目標化合物進行定性分析。

GC-IT-MS/MS方法能應用于魚體組織中19種有機氯農藥的定性定量檢測,并能擴展至動物性食品中多種有機氯農藥的定性定量檢測。

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Determination of 19 Organochlorine Pesticides Residues in Fish Tissues by G as Chromatography-Ion Trap Mass Spectrometry

LI Rong1,HE Li1,XU Jin1,WU Cui-ling2
(1.Yangtze River Fisheries Research Institute,Chinese Academy ofFishery Sciences, Fishery Quality Supervision and Testing Center,Ministry of A griculture,J ingzhou434000,China; 2.Varian of f ice in Beijing,Beijing100070,China)

A method for the simultaneous determination of 19 organochlorine pesticides (OCPs)in fish tissues was developed by gas chromatography-ion trap mass spectrometry (GC-IT-MS/MS).The samples were extracted by mixture ofV(acetone)∶V(hexane)= 1∶1,then cleaned-up by gel permeation chromatography(GPC)and solid phase extraction (SPE),followed by analysis using GC-IT-MS/MS.The experimental results demonstrated good sensitivity for 19 target OCPs in spiked samples,by monitoring different precursor ions and product ions in electron ionization(EI)mode.Spiked reference samples are analyzed at concentration levels of 5.0μg·kg-1and 10μg·kg-1,the average recoveries are range of 76.2%—106%,with a relative standard deviation(RSD)range of 4.8%—11%.Limits of detection(LOD)(S/N=3)are range of 0.03—1.42μg·kg-1.Limits of quantification(LOQ)(S/N=10)are between 0.1μg·kg-1and 4.27μg·kg-1.

fish;organochlorine pesticides;gas chromatography-ion trap mass spectrometry (GC-IT-MS/MS)

O 657.63

A

1004-2997(2010)02-0110-06

2009-06-16;

2009-12-24

中國水產科學研究院“內陸漁業生態環境和資源”重點開放實驗室(YM2007-04)資助

李 榮(1962～),男(漢族),湖北荊州人,副研究員,從事水產品質量安全檢測技術研究。E-mail:Lrqm@yfi.ac.cn