分散型固相萃取-氣相色譜串聯質譜法測定食品中8種芳氧苯氧丙酸酯類除草劑的殘留量

趙增運,徐 星,沈偉健,余可垚,柳 菡,桂茜雯,龔玉霞,沈崇鈺,吳 斌,蔣 原

(1.江蘇出入境檢驗檢疫局食品實驗室,江蘇南京 210001;2.云南商務信息工程學校,云南昆明 650204)

分散型固相萃取-氣相色譜串聯質譜法測定食品中8種芳氧苯氧丙酸酯類除草劑的殘留量

趙增運1,徐 星2,沈偉健1,余可垚1,柳 菡1,桂茜雯1,龔玉霞1,沈崇鈺1,吳 斌1,蔣 原1

(1.江蘇出入境檢驗檢疫局食品實驗室,江蘇南京 210001;2.云南商務信息工程學校,云南昆明 650204)

建立了大豆、綠茶、大米、胡蘿卜、菠菜、豌豆、大蒜、草莓、蜂蜜、豬肉、魚肉、雞蛋等 12種食品中8種芳氧苯氧丙酸酯類除草劑殘留量的分散型固相萃取-氣相色譜串聯質譜(DSPE-GC-MS/MS)分析方法。樣品由含1%冰醋酸的正己烷的飽和乙腈溶液提取,分散型固相萃取法凈化,采用氣相色譜-串聯質譜分時段反應離子監測技術進行測定,外標法定量。所有農藥在10～1 000μg·L-1范圍內線性良好;方法定量限(LOQ)均低于10μg·kg-1;在10、20、40μg·kg-1三個添加水平下,大豆等12種代表性基質中所有農藥的平均回收率均處于70%～120%之間,RSD≤13%;該方法選擇性較好,不僅能夠用于多種食品基質的殘留檢測,而且還能較好地解決本底成分相當復雜的大蒜基質極易出現的干擾問題。

氣相色譜-串聯質譜(GC/MS);反應離子監測(SRM);分散型固相萃取(DSPE);芳氧苯氧丙酸酯類除草劑;食品

芳氧苯氧丙酸酯類除草劑是一類高效防除禾本科雜草的除草劑,是在2,4-滴等苯氧酸類除草劑的基礎上進一步優化開發而成。此類除草劑是通過抑制乙酰輔酶A羧化酶(ACCase),導致脂肪酸合成受阻而發揮作用。由于它們優異的活性和極高的選擇性,在除草劑領域中獨樹一幟。但是,歐、美、日等國家均已制定了食品中各種芳氧苯氧丙酸酯類農藥的最高殘留限量值,而我國只有在大豆、甜菜、棉籽、花生、食用植物油中規定了吡氟禾草靈、吡氟氯禾靈的限量,大部分產品中無限量要求。

目前,國內外用于食品中芳氧苯氧丙酸酯類除草劑殘留量檢測的文獻和標準較多。國家標準如 GB 5009.142—2003[1]適用于植物源性食品中吡氟禾草靈、精吡氟禾草靈殘留量的測定;GB/T 19648—2006[2]為氣相色譜-質譜 (GC/MS)法測定水果和蔬菜中500種農藥及相關化學品殘留量提供了檢測方法,其中包含禾草靈和吡氟禾草靈2種相關農藥。行業標準如SN/T 2149—2008[3]運用 GC/MS法測定食品中 110種農藥的殘留量,其中包含禾草靈;SN/T 0590—1996[4]采用 GC-ECD法測定肉及肉制品中2,4-滴丁酯的殘留量;SN/T 0687—1997[5]是用于糧谷及油籽中禾草靈殘留量的檢驗方法。國際標準如日本厚生勞動省的食品中農化學品殘留檢測方法,采用帶堿熱離子檢測器或氮磷檢測器的GC和 GC/MS法測定吡氟禾草靈殘留量。張瑩等[6]采用 GC法測定大米中吡氟氯禾靈農藥的殘留量,趙莉等[7]采用高效液相色譜(HPLC)法建立了氰氟草酯及其代謝物在稻田水、土壤和稻株中的殘留分析方法。

但是這些方法或標準普遍存在如下問題:1)這些方法只適合分析1～2種農藥,均未建立起該類農藥的檢測方法,且適合的食品種類也較有限;2)這些方法的檢測限普遍較高,難以滿足日本所規定的0.01 mg·kg-1最高殘留限量的要求。因此,建立一種能夠適合大多數食品中多種芳氧苯氧丙酸酯類除草劑的殘留檢測方法是很有必要的。

本工作運用分散固相萃取(DSPE)-氣相色譜-串聯質譜(GC-MS/MS)技術建立大豆、綠茶、大米、胡蘿卜、菠菜、豌豆、大蒜、草莓、蜂蜜、豬肉、魚肉和雞蛋等12種食品基質中8種芳氧苯氧丙酸酯類除草劑殘留量的檢測方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與設備

Varian 3800 GC-320 MS氣相色譜-三重四極桿質譜聯用儀:美國瓦里安公司產品;SHZ-88臺式水浴恒溫振蕩器:江蘇太倉實驗設備廠產品。

1.2 試劑與材料

丙酮和乙腈為色譜純;冰醋酸、無水硫酸鎂和無水乙酸鈉均為分析純;水為去離子水;提取溶劑:含1%冰醋酸的正己烷飽和乙腈(加入10 mL冰醋酸至1 L正己烷飽和過的乙腈中)。PestiCard石墨化碳黑填料(120～400目)、乙二胺-N-丙基甲硅烷(PSA)填料(40～60目)、C18填料(40～60目):均為美國Sepax-UCT公司產品。2,4-滴丁酯、吡氟氯禾靈、吡氟禾草靈、炔草酯、禾草靈、氰氟草酯、噁唑禾草靈、精喹禾靈(純度≥96.5%)標準品:購自德國Dr.Ehrenstorfer公司。

1.3 標準儲備液和工作液的配制

準確稱取適量芳氧苯氧丙酸酯類除草劑的標準品,經丙酮溶解、稀釋和定容后,分別配制成100 mg·L-1的單種標準儲備溶液,此溶液可在0～4℃條件下避光儲存6個月。

混合標準中間溶液:分別準確吸取5.0 mL芳氧苯氧丙酸酯類的標準儲備溶液于50 mL棕色容量瓶中,用丙酮稀釋至刻度后,配制成濃度為10.0 mg·L-1的混合標準中間溶液,此溶液可在0～4℃條件下避光儲存3個月。

混合標準工作溶液:由混合標準中間溶液通過逐級稀釋得到 1 000、500、200、100、50、20、10 μg·L-1的系列混合標準工作液,貯存在4℃冰箱中,此溶液可在0～4℃條件下避光儲存3周。

1.4 樣品前處理

準確稱取10 g(精確至0.01 g)均勻試樣于50 mL離心瓶中,加入10 mL提取溶劑,再加入15 g無水硫酸鎂和6 g無水醋酸鈉,置于振蕩器中振蕩40 min,取出后以2 000 r·min-1離心10 min,準確移取2 mL上清液,待凈化。

將樣品溶液轉移到事先裝有50 mg PSA填料、足量石墨化碳黑填料和 C18填料的小試管中,充分渦旋1 min,待色素完全消除后,過0.45 μm有機相濾膜,供氣相色譜-三重四極桿質譜儀分析與測定。

1.5 儀器條件

1.5.1 氣相色譜條件 色譜柱:VF-5ms彈性石英毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25μm);程序升溫:初始溫度50℃,保持2 min,以30℃·min-1升至180 ℃,再以5 ℃·min-1升至300℃,保持5 min;載氣:高純氦氣(≥99.999%);載氣流速:1.0 mL·min-1;進樣器溫度:300℃;接口溫度:280 ℃;進樣量:1μL;不分流進樣,1 min后打開分流閥。

1.5.2 質譜條件 離子源溫度:230℃;四極桿溫度:40℃;電離模式:電子轟擊離子源(EI);電子能量:70 eV;溶劑延遲時間:4.50 min;碰撞氣:高純氬氣(≥99.999%);分辨率:Q1峰寬3.00 u,Q2峰寬1.00 u;數據采集模式:反應離子監測模式(SRM)。詳細信息列于表1,標準溶液譜圖示于圖1。

表1 各農藥保留時間(及其窗口)、二級質譜離子對、線性方程和相關系數Table 1 The list of retention time and its window,selected ion,linear equation and correlation coefficient of each pesticide

圖1 芳氧苯氧丙酸酯類混合標準溶液(50μg·L-1)SRM色譜圖a.2,4-滴丁酯;b.吡氟氯禾靈;c.吡氟禾草靈;d.炔草酯;e.禾草靈;f.氰氟草酯;g.噁唑禾草靈;h.精喹禾靈Fig.1 SRM chromatograph of aryloxyphenoxypropionate Herbicide standard solution(50μg·L-1)a.2,4-D-butylate;b.haloxyfop;c.fulazifop-butyl;d.clodinafop-propargyl;e.diclofop;f.cyhalofop-butyl;g.fenoxaprop;h.quizalofop-p-ethyl

2 結果與討論

2.1 分散固相萃取技術

在DSPE[8-10]方法中,無水 MgSO4能較充分地吸除基質中的水分,有利于減輕后續的上機進樣前的除水壓力;乙酸鈉與冰醋酸組成弱酸性緩沖體系,這是因為多數農藥在弱酸性條件下的性質更穩定;PSA填料主要用于去除食品基質中的糖類和脂肪酸;C18填料用于去除樣品中的油脂和其他非極性干擾物。這種分散型固相萃取凈化技術的運用,可以簡化操作、有效地縮短分析時間、減少有機溶劑的使用量。

本方法對原DSPE方法進行了如下3個方面的改進:

1)提取溶液由乙腈改為經正己烷飽和的乙腈溶液,在一定程度上降低了提取溶劑的極性和含水基質提取液中的水含量,減輕了后續的去水壓力。

2)增加使用石墨化碳黑粉末,它主要用于除去水果與蔬菜中的色素和食品基質中的甾醇。另外值得注意的是,在對含色素較高的樣品進行凈化時,石墨化碳黑粉末的用量要視樣品基質中色素含量的不同而進行適當調整(通常在50～250 mg之間),不是一個固定量;對油脂含量較高樣品所用的C18填料量也隨著基質的不同而進行適當的調整(通常在100～200 mg之間)。這樣既提高了凈化效果,又避免了因為所有基質使用固定量的填料造成使用量過多導致不必要的浪費,或使用量過少導致凈化不夠的現象。

2.2 線性范圍、方法的準確度及精密度和定量限

將1.2配制好的10～1 000μg·L-15個系列濃度混合標準工作液按上述氣質條件進樣,以各個農藥定量離子對的峰面積 y對質量濃度x(μg·L-1)做標準曲線,得到各種農藥的線性方程及其相關系數(見表1)。從表1數據可以看出 ,在10～1 000μg·L-1濃度范圍內 ,所有農藥的線性均良好。

分別在陰性的大豆、綠茶、大米、胡蘿卜、菠菜、豌豆、大蒜、草莓、蜂蜜、豬肉、魚肉、雞蛋等基質中添加 10、20、40μg·kg-1水平的混合標準溶液,按照上述提取、凈化和檢測步驟,且每種基質做6個平行實驗,最后計算各種農藥的平均回收率和相對標準偏差,以分別考察不同基質中方法的準確度和精密度,列于表2。

結合每種基質10μg·kg-1添加水平為得到的總離子流色譜圖,所有農藥峰的信噪比均大于10,因此所有農藥的方法定量限均低于或等于10μg·kg-1,即均低于國外MRL值。

表2 3個添加水平下12種食品基質中各農藥的平均回收率及RSD值(n=6)Table 2 Average recoveries and RSDs of multiple pesticides spiked into 12 kinds of food matrixes at three level(n=6)

續表

由表2可知,10、20、40μg·kg-1添加水平下,大豆、綠茶、大米、胡蘿卜、菠菜、豌豆、大蒜、草莓、蜂蜜、豬肉、魚肉、雞蛋中所有農藥的平均回收率均處于70%～120%之間,相對標準偏差(RSD)均小于13%,由此方法得到的數據是準確、穩定和可靠的,結合方法的高靈敏度特點,可知方法能夠從根本上消除檢測結果出現假陰性的可能。

2.3 方法的選擇性

在考察方法選擇性時,分別選取了大豆、綠茶、大米、胡蘿卜、菠菜、豌豆、大蒜、草莓、蜂蜜、豬肉、魚肉、雞蛋等12種食品基質,它們分別是豆類、茶、谷物、傘形花科蔬菜、豆類蔬菜、百合科蔬菜、漿果類水果、蜂產品、肉制品、水產品和蛋制品的代表性食品。其中大蒜由于基質成分極為復雜,且多為易揮發性物質,采用常見的氣相色譜法分析時極易發生干擾現象,這種基質一直是農藥多殘留分析方面的瓶頸,被稱為“問題”基質。運用本方法檢測陰性大蒜得到的譜圖示于圖2。通過有效的凈化手段,并結合保留時間和高選擇性的SRM技術的準確定性,最終得到的陰性大蒜基質譜圖中不僅雜峰極少,而且所有農藥目標物均沒有干擾現象,從而徹底解決了大蒜的農殘檢測中容易出現的干擾問題。

圖2 陰性大蒜樣品的SRM色譜圖Fig.2 SRM chromatograph of negative garlic sample

[1] 哈爾濱醫科大學.GB/T 5009.142—2003植物性食品中吡氟禾草靈、精吡氟禾草靈殘留量的測定[S].北京:中國標準出版社,2003.

[2] 中華人民共和國秦皇島出入境檢驗檢疫局.GB/T 19648—2006水果和蔬菜中500種農藥及相關化學品殘留量的測定氣相色譜-質譜法[S].北京:中國標準出版社,2006.

[3] SN/T 2149—2008進出口食品中解草嗪、莎稗磷、二丙烯草胺等110種農藥殘留量的檢測方法氣相色譜-質譜法[S].2008.

[4] 中華人民共和國山東進出口商品檢驗局.SN 0590—1996出口肉及肉制品中2,4-滴丁酯殘留量檢驗方法[S].1996.

[5] 中華人民共和國吉林進出口商品檢驗局.SN 0687—1997出口糧谷及油籽中禾草靈殘留量檢驗方法[S].1997.

[6] 張 瑩,黃志強,陳新煥.大米中多種殘留農藥的固相萃取-氣相色譜-質譜分析[J].色譜,2004,20(1):95-95.

[7] 趙 莉,朱國念,姜忠濤.氰氟菊酯及其代謝物在稻田水、土壤和稻株中的殘留分析方法[J].分析化學,2003,31(2):163-166.

[8] ANASTASSIADES M,L EHOTAY S J,STAINBAHER D,et al.Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and"dispersive solid-phase extraction"for the determination of pesticide residues in produce[J].J AOAC Int,2003,86:412-431.

[9] L EHATAY SJ,DE KOK A,HIEMSTRA M,et al.Validation of a fast and easy method for the determination ofresidues from 229 pesticides in fruits and vegetables using gas and liquid chromatography and mass spectrometric detection[J].J AOAC Int,2005,88(2):595-614.

[10] PAYáP,ANASTASSIADES M,MACK D,et al.Analysis of pesticide residues using the quick easy cheap effective rugged and safe(QuECh-ERS)pesticide multiresidue method in combination with gas and liquid chromatography and tandem mass spectrometric detection[J].Anal Bioanal Chem,2007,389:1 697-1 714.

Determination of 8 Kinds of Aryloxyphenoxypropionate Herbicide Residues in Foods by Dispersive Solid Phase Extration and G as Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

ZHAO Zeng-yun1,XU Xing2,SHEN Wei-jian1,YU Ke-yao1,LIU Han1,GUI Qian-wen1,GONG Yu-xia1,SHEN Chong-yu1,WU Bin1,J IANG Yuan1

(1.J iangsu Entry-Exit Inspection and Quarantine B ureau of People’s Republic of China,N anjing210001,China;2.Yunnan B usiness Inf ormation and Engineering School,Kunming650204,China)

A screening method was proposed for the determination of 8 kinds of aryloxyphenoxypropionate herbicide residues in 12 kinds of food by the technique of dispersive solidphase extration and gas chromatography-tandem mass spectrometry(DSPE-GC-MS/MS),such as soybean,green tea,rice,radish,spinach,peas,garlic,strawberry,bee honey,pork,fish and egg,etc.Pesticides interested were extracted from samples with acetonitrile(saturated byn-hexane)containing 1%acetic acid,and liquid-liquid partition was formed after added anhydrous magnesium sulfate plus sodium acetate,and then a cleanup step followed,known as dispersive solid-phase extraction named QuEChERS method.The aliquot was determined by gas chromatography-tandem mass spectrometry(GC-MS/MS)using external standard method.The linearity of method are between 20μg·L-1and 1 000μg·L-1,and the LOQs of pesticides are less than 4μg·kg-1.The method is reliable and stable.The recoveries of all pesticides are in the range of 70%—120%at the three spiked levels of 10,20 and 40μg·kg-1into 12 kinds of food,and the RSDs are all below 13%.The method is selective well with no interference for multiple kinds of foods,especial in the complicated garlic matrix.

gas chromatography-tandem mass spectrometry(GC-MS/MS);selected reaction monitoring(SRM);dispersive solid phase extraction(DSPE);aryloxyphenoxypropionate herbicide;food

O 657.63

A

1004-2997(2010)05-306-07

2010-01-07;

2010-05-28

質檢公益性行業科研專項(No.200810099、200810219)資助

趙增運(1971～),男(蒙古族),云南通海人,高級工程師,從事食品中有害物質的檢測研究。E-mail:swj9722418@yahoo.com.cn

沈偉健(1978～),男(漢族),江蘇吳江人,工程師,從事食品中有害物質的檢測研究。E-mail:shenwj18@ajsciq.gov.cn