實(shí)時(shí)直接分析質(zhì)譜用于臍橙殺菌劑結(jié)構(gòu)鑒定

(中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院，北京 100013)

我國(guó)臍橙多產(chǎn)于江西、湖南等省份，口感酸甜，營(yíng)養(yǎng)豐富，含有大量維生素C和胡蘿卜素等營(yíng)養(yǎng)成份，是深受消費(fèi)者喜愛(ài)的柑橘類水果。由于臍橙儲(chǔ)藏過(guò)程中容易侵染青霉病、綠霉病等真菌引發(fā)的病害，因此需要對(duì)采摘后的果實(shí)進(jìn)行防腐處理，使用殺菌劑進(jìn)行浸泡，從而減少果實(shí)霉變，延長(zhǎng)存儲(chǔ)時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益。臍橙保鮮常用的防腐劑有甲基硫菌靈、多菌靈、三唑磷、抑霉唑等多種殺菌劑。水果保鮮劑的違規(guī)或超量使用，很容易對(duì)人體造成危害，需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。文獻(xiàn)報(bào)道的柑橘類水果殺菌劑檢測(cè)方法多為液-質(zhì)聯(lián)用法[1]、氣-質(zhì)聯(lián)用法[2]等，但由于臍橙果實(shí)中含有大量的有機(jī)酸、色素、糖類等物質(zhì)，需要使用固相萃取、QuEChERS等方法除去干擾物質(zhì)后，才能進(jìn)行色譜分析，前處理過(guò)程較為繁瑣。

實(shí)時(shí)直接分析質(zhì)譜離子源(Direct Analysis in Real Time，DART)為近年來(lái)興起的敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜(Ambient Mass Spectrometry，AMS)技術(shù)的一種。DART技術(shù)在食品中有毒物質(zhì)的檢測(cè)、非法添加物的快速篩查等面有著重要的應(yīng)用[3]。Farre等[4]報(bào)道了使用實(shí)時(shí)直接質(zhì)譜離子源(DART-MS)對(duì)蘋(píng)果等水果果皮上殘留的殺菌劑進(jìn)行分析的方法。與文獻(xiàn)報(bào)道中傳統(tǒng)的色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)相比，實(shí)施直接分析離子化方法能在大氣壓環(huán)境中對(duì)水果表面的物質(zhì)直接進(jìn)行分析,不需要復(fù)雜的樣品前處理過(guò)程，是一種可以進(jìn)行原位監(jiān)測(cè)以及快速篩查的方法。本實(shí)驗(yàn)使用DART-MS，對(duì)臍橙果皮表面殘留的殺菌劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定，為水果殺菌劑種類的快速篩查提供了一種更加便捷的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

美國(guó)Ion sense公司DART SVP實(shí)時(shí)直接分析離子源；美國(guó)Waters公司Xevo TQ-S三重四極桿質(zhì)譜儀；美國(guó)Agilent公司7890A-5975C氣質(zhì)聯(lián)用儀。

1.2 DART-MS實(shí)驗(yàn)方法

用小刀將某市售臍橙果皮切下小塊，使用鑷子夾住放置于DART等離子體氣流出口和質(zhì)譜端的陶瓷進(jìn)樣口之間，停留1～2s即可得到質(zhì)譜信號(hào)。DART采用氦氣正離子電離模式，氣體溫度350℃。

質(zhì)譜在Nano Scan模式下采集，全掃描采集范圍m/z 50～1000。Daughter Scan模式采集目標(biāo)化合物子離子，碰撞能量15～50eV之間優(yōu)化。

1.3 氣質(zhì)聯(lián)用實(shí)驗(yàn)方法

將5g臍橙果皮置于燒杯中，使用10mL丙酮超聲5min，萃取2次合并萃取液，氮吹濃縮至1mL，過(guò)0.22μm濾膜后用于氣質(zhì)聯(lián)用進(jìn)樣。

GC-MS色譜條件：HP-5MS UI(30m(0.25mm(0.25μm)色譜柱，初始溫度50℃保持3min，10℃/min升溫至280min保持5min。進(jìn)樣口溫度280℃，不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1μL，連接桿溫度280℃。

GC-MS質(zhì)譜條件：去溶劑5min，EI電離源，全掃描m/z20～500。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)時(shí)直接質(zhì)譜離子化

DART離子源在大氣壓敞開(kāi)的環(huán)境中，氦氣經(jīng)放電產(chǎn)生激發(fā)態(tài)原子，經(jīng)過(guò)迅速升溫和電場(chǎng)加速，使待測(cè)化合物瞬間離子化并進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)，可以在數(shù)秒內(nèi)完成對(duì)樣品表面的待測(cè)物的定性分析。在本實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)等離子氣體、帶電模式、加熱溫度等參數(shù)的優(yōu)化，最后選擇350℃溫度氦氣正離子模式下測(cè)試。DART離子源能夠使臍橙果皮不需處理直接將表面物質(zhì)離子化，在1s之內(nèi)直接得到質(zhì)譜信號(hào)，與常規(guī)分析方法相比節(jié)約了樣品前處理的時(shí)間。

2.2 未知物結(jié)構(gòu)的推斷

臍橙果皮全掃描質(zhì)譜圖如圖1所示。常用的柑橘類水果殺菌劑常含有硫、氯等元素，這些物質(zhì)多具有比較明顯的質(zhì)譜特征。通過(guò)與文獻(xiàn)中報(bào)道的柑橘類水果殺菌劑物質(zhì)結(jié)構(gòu)比對(duì)，發(fā)現(xiàn)全掃描質(zhì)譜圖中m/z297與m/z299一組峰有典型的含鹵素化合物同位素峰特征，懷疑為農(nóng)藥或殺菌劑殘留物(圖2)。

圖1 臍橙果皮DART-MS全掃描質(zhì)譜圖

圖2 臍橙果皮297峰DART-MS/MS子離子掃描質(zhì)譜圖A.碰撞能量20eV，B.碰撞能量35eV

進(jìn)一步對(duì)m/z297和m/z299分別進(jìn)行子離子掃描，由碎片峰推斷化合物結(jié)構(gòu)。二者的小分子碎片基本一致，若m/z297為[M+H]分子離子峰，m/z299為其同位素峰，則分子量為296的化合物中不含N原子或者含偶數(shù)N原子。經(jīng)過(guò)譜圖解析和與文獻(xiàn)特征離子對(duì)比[5]，推斷該化合物為抑霉唑(Imazalil，C14H14Cl2N2O)，特征碎片m/z159為[M-CH-C6H3-Cl2]碎片峰，m/z255為[M-CH2CHCH2]峰，具體斷裂機(jī)理如圖3所示。

2.3 氣質(zhì)聯(lián)用對(duì)未知物結(jié)構(gòu)的鑒定

為了進(jìn)一步確定未知物的結(jié)構(gòu)，使用GC-MS方法對(duì)臍橙的丙酮萃取液進(jìn)行分析，總離子流色譜圖如圖4所示。通過(guò)對(duì)圖4中各個(gè)色譜峰對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖進(jìn)行NIST譜庫(kù)檢索，保留時(shí)間22.480min色譜峰對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖(圖5)檢索結(jié)果為抑霉唑，進(jìn)一步驗(yàn)證了2.2中DART-MS分析結(jié)果。其余色譜峰多為臍橙果皮中如檸檬烯等揮發(fā)性天然組分，并未發(fā)現(xiàn)其他可疑的殺菌劑。

圖5 總離子流色譜圖22.480min色譜峰對(duì)應(yīng)質(zhì)譜圖

抑霉唑也稱為烯菌靈，用于防治柑橘、香蕉等水果采收后防腐保鮮，也可防治谷類作物病害，對(duì)抗多菌靈、噻菌靈的青綠霉菌有特效，是臍橙保險(xiǎn)常用防腐劑之一。實(shí)驗(yàn)中選擇同一批次的多個(gè)臍橙作為樣品，發(fā)現(xiàn)每個(gè)臍橙果皮均能檢出抑霉唑，而臍橙果肉中并未檢出該物質(zhì)。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)以臍橙為分析對(duì)象，使用實(shí)施直接分析離子源(DART-MS)，在不經(jīng)樣品前處理?xiàng)l件下，檢測(cè)到該市售臍橙保鮮使用殺菌劑抑霉唑。DART-MS具有靈敏度高，分析速度快等特點(diǎn)，并且樣品不需要復(fù)雜的前處理程序，有望成為果蔬產(chǎn)品快速篩查分析方法。

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