氣相色譜-負化學離子化-質譜法同時分析果蔬中9種有機磷農藥殘留

范玉蘭，王星梅，薛 珺，李 勛,*，林竹光

(1.贛南師范學院化學化工學院，江西 贛州 341000；2.廈門大學化學化工學院，福建 廈門 361005)

氣相色譜-負化學離子化-質譜法同時分析果蔬中9種有機磷農藥殘留

范玉蘭1，王星梅1，薛 珺1，李 勛1,*，林竹光2

(1.贛南師范學院化學化工學院，江西 贛州 341000；2.廈門大學化學化工學院，福建 廈門 361005)

建立同時分析果蔬中多種有機磷農藥殘留。果蔬樣品經乙酸乙酯提取劑提取與Florisil硅藻土層析柱凈化后，以乙硫磷為內標物，采用氣相色譜-負化學離子化-質譜法同時的選擇離子監測方式對多種有機磷農藥殘留進行定性與定量分析。結果表明：此方法快速、簡便、靈敏度高和選擇性好；9種有機磷農藥殘留的檢測限為0.12～1.21 μg/kg，平均回收率為76.5%～112%，相對標準偏差為1.45%～11.0%。

氣相色譜-負化學離子化-質譜法；有機磷農藥；農藥殘留；水果；蔬菜

自從1984年我國停止使用有機氯農藥以來，有機磷農藥已經成為果蔬中主要的農藥污染物，其污染問題日益突出[1-2]。由于有機磷農藥化學性質不穩定、易分解，農產品污染后殘留半衰期較短，所以對人體的危害以急性毒性為主，而果蔬由于其生長周期短、害蟲多、農藥施用量大，且使用的頻率較高，加之非科學地施用，因此農藥殘留超標問題比較突出。

氣相色譜-質譜聯用儀(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)常用的是電子電離源(electron ionization，EI)，還可以采用負化學離子源(negative chemical ionization，NCI)，NCI-MS被稱為“軟電離源”，對含電負性基團目標物的分析具有高選擇性和高靈敏度。對于多數有機化合物來說，NCI-MS的靈敏度要比EI-MS的靈敏度高2～3個數量級，NCI-MS已逐步成為帶電負性基團目標化合物的定量分析方法。目前，國內外學者已經將GC-NCI-MS應用于多溴聯苯醚[3-4]、氯霉素[5]、除草劑[6]、有機氯農藥[7-8]、擬除蟲菊酯農藥[9-10]，有機磷農藥[11-13]和安非他明[14]等殘留物的分析研究，證明了在分析電負性目標物方面，GC-NCI-MS是比GC-EI-MS更有優勢的分析方法。有機磷農藥在NCIMS中主要產生磷酸酯基負離子[15]，所以GC-NCI-MS可成為此類痕量農藥殘留的特征分析方法。GC-NCI-MS方面的研究在國內開展較遲，其在食品中農藥殘留分析方面的文獻報道較少，因此GC-NCI-MS方法的技術與應用是個很有發展空間的研究方向。在檢測有機磷農藥殘留中GC-NCI-MS法與GC-EI-MS法相比，其中前者靈敏度高、抗干擾能力強；而后者靈敏度不高，容易出現假陰性現象。本實驗擬采用GC-NCI-MS法建立果蔬中9種有機磷農藥殘留的分析方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

三硫磷、毒死碑、殺螟硫磷、乙硫磷、稻豐散、二嗪農、甲拌磷、樂果、馬拉硫磷和甲基對硫磷農藥標準物質購自農業部環境保護科研監測所，以上質量濃度均為(100±0.15)μg/mL，以丙酮為介質，1.00mL規格密封于玻璃安瓿瓶中。

乙酸乙酯和丙酮(農殘級) 美國Tedia公司；無水硫酸鈉(分析純，450℃馬弗爐中烘烤4h，貯存于干燥器中) 中國醫藥集團上海化學試劑分公司；100～200目Florisil硅藻土(分析純，在650℃馬弗爐中烘烤4h，貯存于干燥器中，使用前于140℃烘箱中烘烤2h，加5%超純水去活，存于密閉容器中) 中國醫藥集團上海化學試劑分公司。

1.2 儀器與設備

GC-MS QP 2010氣相色譜-質譜聯用儀(配備EI、PCI、NCI離子源，LabSolution 2.10色-質工作站) 日本島津公司；HR7633食品加工機 廣東珠海飛利浦公司；KQ 3200E超聲波清洗器 江蘇昆山市超聲儀器有限公司；DK-S22型電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司；TDL-40B臺式離心機 上海安亭科學儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 色譜條件

色譜柱：J&W DB-5石英毛細柱(30m×0.25mm，0.25μm)；高純He(純度＞99.999%)；升溫程序：120℃保持6min，以25℃/min升至230℃，然后以2.0℃/min升至236℃，再以20℃/min升至270℃，保持2min；進樣口溫度：210℃；柱流量控制模式：恒線速度37.5cm/s；進樣模式：不分流；分流閥開啟時間1.00min；進樣體積：1.00μL。

1.3.2 NCI-MS質譜條件

離子源溫度：200℃；離子化電壓：70eV；燈絲發射電流：60μA；打拿極電壓：10kV；分析器電壓：1.02kV；溶劑切除時間：8.0min；質譜掃描：全掃描方式掃描間隔時間0.4s；掃描范圍50～550u；選擇離子監測(selected ion monitoring，SIM)方式；掃描間隔時間0.2s；反應氣：甲烷(純度：99.95%以上)；反應氣輸出壓力：3.5kg/cm2；離子源真空度：3.00×10-3Pa；定量方法：內標法(以峰面積計)。

1.4 樣品處理

切除果蔬試樣(黃瓜、梨、蘋果、西紅柿和芹菜等)的非食用部分，可食部分放入食品加工機內攪碎，均勻攪拌后，稱取10.0g攪碎的試樣于100mL玻璃離心管中，加入30mL的乙酸乙酯提取劑，置于超聲波清洗器內超聲提取15min，離心分離5min(2500r/min)，然后轉移出上層提取劑；殘渣再分別用15、10mL乙酸乙酯提取劑各超聲提取10min，離心分離5min(2500r/min)，合并3次提取液，加入適量無水硫酸鈉除水后置于45℃恒溫水浴中，氮吹濃縮至約5mL。在20cm(長)×1.5cm(內徑)的玻璃層析柱內依次填入1cm高的無水硫酸鈉、3.5g Florisil硅藻土、1cm高的無水硫酸鈉；先用10mL乙酸乙酯預淋洗層析柱，再將濃縮的提取液轉移至層析柱內，然后用20mL乙酸乙酯洗脫劑洗脫；洗脫結束后，把洗脫液置于40℃恒溫水浴中氮吹濃縮至近干，然后加入1.00mL 100ng/mL乙硫磷內標溶液溶解于帶刻度的小測試瓶中，氮吹定容至1.00mL，待測。

2 結果與分析

2.1 特征離子的選擇

圖1 9種有機磷農藥及內標物GC-NCI-MS SIM色譜圖Fig.1 GC-NCI-MS SIM chromatogram of 9 organophosphorus pesticides and internal standard

在選定的實驗條件下，首先通過GC-NCI-MS的全掃描方式(m/z40～400)得到總離子流色譜圖，然后根據NCI-MS和TIC譜圖來選擇相對豐度較高和m/z較大的特征陰離子進行GC-NCI-MS SIM分析(圖1)，9種有機磷農藥和內標物的保留時間和特征陰離子的選擇見表1。從圖1和表1可知，9種有機磷農藥得到很好的分離，其負離子質譜碎裂方式比較單一，在所分析的9種有機磷農藥和內標物中，除毒死蜱的NCI-MS譜圖較復雜外，甲拌磷、樂果、二嗪農、馬拉硫磷、稻豐散和乙硫磷的NCI-MS譜圖中只有一個碎片離子，而甲基對硫磷、殺螟硫磷和三硫磷也只有兩個主要碎片離子。

表1 9種有機磷農藥和內標物的保留時間、定量離子和定量離子豐度比Table 1 Retention time, quantitative ions and abundance ratios of internal standard and nine pesticides

2.2 進樣口溫度的選擇

由于有機磷農藥的沸點較低，部分有機磷農藥不耐高溫，針對這種現象對不同進樣口的溫度進行了實驗，在改變進樣口溫度而固定GC和MS條件下選擇500ng/mL內標和有機磷農藥混合標準溶液進行了實驗，設置進樣口溫度分別為150、170、190、210、230、250、270℃，考察進樣口溫度與目標物響應信號關系(圖2)。從圖2可以看出，當溫度從150℃升到210℃時，9種有機磷農藥和內標物GC-NCI-MS分析的響應信號逐漸增強，在高于210℃后隨溫度升高響應信號略有降低，因此綜合九種有機磷農藥和內標物的響應信號與進樣口溫度關系，選定了最佳進樣口溫度為210℃。

圖2 進樣口溫度與9種有機磷農藥以及內標物的響應信號關系圖Fig.2 Peak area response as a function of injector temperature for the injection of 9 organophosphorus pesticides and internal standard

2.3 NCI-MS反應氣壓力的選擇

MS中的化學電離源(chemical ionization，CI)是通過引入大量離子-分子反應產生一些活性離子，這些活性離子再與目標物分子發生離子-分子反應，使目標物分子實現電離。當化學電離源中反應氣的分壓不同時，這些反應離子的濃度也隨之發生改變，因此在不同的反應氣壓力下，目標物分子的反應特征離子的響應信號強度也不同。

圖3 9種有機磷農藥響應信號強度與反應氣壓力的關系圖Fig.3 Peak area response as a function of reaction gas pressure for 9 organophosphorus pesticides

在改變反應氣壓力并固定GC和MS條件下進行實驗，選擇500ng/mL內標和有機磷農藥混合標準溶液進行實驗驗證，得到了反應氣壓力與響應信號關系圖(圖3)。從圖3可以看出，當反應氣壓力由2.5kg/cm2增加到3.5kg/cm2時，目標物的響應信號強度逐漸增大；當增加到4.0kg/cm2時，目標物響應信號強度反而減小，因此選擇最佳甲烷反應氣壓力為3.5kg/cm2。

2.4 線性回歸方程、相關系數與檢測限

表2 9種農藥的線性范圍、線性方程、相關系數及最低檢出限Table 2 Linear equations, linear ranges, correlation coefficients and detection limits of 9 organophosphorus pesticides

分別取1.00μL質量濃度分別為50、100、200、400、600、800、1000ng/kg的有機磷農藥系列標準混合溶液進行GC-NCI-MS SIM分析，獲取各自的GC-NCI-MS SIM色譜圖。以分析物與內標物的峰面積比值(y＝Ai/As)對分析物與內標物的濃度比值(x＝Ci/Cs)作線性回歸分析(表2)。從表2可以看出，9種有機磷農藥在測定范圍內線性相關性好，最低檢出限(limit of detection，LOD)保持在0.12～1.21μg/kg之間。

2.5 回收率和精密度

為考察該方法的回收率與精密度情況，提前一天在10.0g空白黃瓜試樣中(均不含目標物)分別添加相當于試樣含100、400、800μg/kg水平的9種有機磷農藥的混合標準溶液，充分混勻后放置過夜，然后按照步驟1.4節操作，平行5次，結果見表3。由表3可知，方法的平均加標回收率為76.5%～112%，相對標準偏差(RSD)為1.45～17.1%。進一步證明了該方法的可行性。

表3 黃瓜中9種農藥的加標回收率和相對標準偏差 (n＝5)Table 3 Spike recovery rates and relative standard deviations for 9 organophosphorus pesticides in cucumber (n＝5)

3 結 論

本方法對果蔬中有機磷農藥殘留的GC-NCI-MS分析方法的研究。優化了儀器進樣口溫度和負化學離子源反應氣壓力。為了驗證本方法的有效性，進一步考察了方法的線性方程、線性范圍、最低檢出限、空白試樣加標回收率及相對標準偏差等指標。實驗證明，該方法可用于果蔬中有機磷農藥殘留分析。GC-NCI-MS方法測定果蔬中有機磷農藥與國家標準方法[16]相比，NCI方式譜圖中目標物信號強、基線平穩及噪聲降低，因此信噪比好，分析靈敏度高，在定性和定量分析兩方面都能夠滿足有機磷農藥殘留的分析工作要求，是農藥殘留分析領域非常有發展前景的方法。

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Multiresidue Determination of Organophosphorus Pesticides in Fruits and Vegetables by Gas Chromatography-Negative Chemical Ionization-Mass Spectrometry

FAN Yu-lan1，WANG Xing-mei1，XUE Jun1，LI Xun1,*，LIN Zhu-guang2
(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Gannan Normal University, Ganzhou 341000, China；2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China)

A gas chromatography-negative chemical ionization-mass spectrometry (GC-NCI-MS) method was established to simultaneously determine 9 organophosphorus pesticide residues in fruits and vegetables. Samples were extracted with ethyl acetate and cleaned up on a Florisil column before GC-NCI-MS analysis in a selective ion-monitoring (SIM) mode. The internal standard used was ethion. The presented method was rapid, simple, sensitive and selective. The detection limits of this method for 9 organophosphorus pesticides were in the range of 0.12－1.21 μg/kg. The average recovery rates of 9 organophosphorus pesticides varied from 76.5% to 112% with a relative standard deviation of 1.45%－11.0%.

gas chromatography-negative chemical ionization-mass spectrometry (GC-NCI-MS)；organophosphorus pesticides；pesticide residues；fruits；vegetables

TS207.3

A

1002-6630(2012)18-0198-04

2011-07-31

江西省自然科學基金項目(2009GQH0018)；江西省教育廳科學技術研究項目(GJJ09580)

范玉蘭(1979—)，女，講師，碩士，研究方向為色譜-質譜分析。E-mail：yulanfan@sina.com

*通信作者：李勛(1968—)，男，教授，博士，研究方向為光譜分析。E-mail：lixun@gnnu.edu.cn