氣相色譜-負化學電離質譜法測定食用植物油中5種酰基吡唑類農藥殘留

沈偉健, 吳 斌, 王 紅, 王曉研, 余可垚, 陸慧媛, 胡國紳, 李靜靜

(南京海關動植物與食品檢測中心, 江蘇 南京 210019)

在新農藥開發領域,含氮雜環化合物已經成為主流方向。近十年開發的新化學農藥中,有70%左右的品種為含氮雜環化合物,其中吡唑類農藥是一類較為重要的農藥,共有30多個含吡唑結構的農藥,國內上市的有23個。酰基吡唑類農藥在吡唑類農藥中占據非常重要的地位,目前有2類,一類是4-位酰胺基吡唑類殺菌劑,其中的氨基多為苯環或雜環取代,且以雜環取代時活性更高,主要有呋吡菌胺(furametpyr)、吡噻菌胺(penthiopyrad)和氟唑菌苯胺(penflufen)3種;另一類是4-位芳酰基吡唑類除草劑,結構中4-位上都是苯甲酰基,且苯環上含有多個取代基團,主要有吡唑特(pyrazolynate)和芐草唑(pyrazoxyfen)兩種。國外對食品中酰基吡唑類農藥殘留有較為嚴格的限制,例如日本肯定列表中明確規定芝麻籽或其他堅果類農產品中呋吡菌胺和吡唑特的最大殘留限量分別為0.1和0.02 mg/kg。

目前針對吡唑類農殘檢測的國內外文獻多數集中于單殘留或少數幾種相關目標物的檢測[1-12],尚無專門針對多種酰基吡唑類農殘檢測的報道。這些文獻多數采用氣相色譜-電子捕獲(GC-ECD)技術[1]、氣相色譜-質譜(GC-MS)技術[2-7]或液相色譜-串聯質譜(LC-MS/MS)技術[7-12]進行分析測定。其中,LC-MS/MS在分析吡唑類農藥時,靈敏度較高,選擇性也較好,但是儀器及運行成本較高,不易推廣。而氣相色譜-質譜聯用法中最常用的離子源技術是電子轟擊(EI)離子化技術,這種技術在分析諸如食用植物油等基體復雜的“問題”基質時,干擾現象非常普遍,為了解決干擾問題和降低儀器維護成本,需要對樣品進行嚴格而繁瑣的凈化過程[4-7]。化學電離(CI)離子化技術相對于EI而言,屬于軟電離技術,離子碎裂較少,容易得到相對分子質量信息。根據極性的不同又分為正化學電離(PCI)和負化學電離(NCI),其中PCI技術由于對農藥等目標物的質子親和力比復雜基質的基體成分及柱流失要高些,因此干擾現象相對要少得多,但總體靈敏度和EI基本相當[13-15]。NCI技術一方面對含電負性元素或基團的化合物有特殊性響應,而對基質成分和柱流失分別沒有響應和響應極低,具有強抗干擾能力;另一方面,目標物的電負性越強,NCI的響應也越高,因此近些年NCI在農藥殘留等領域的應用研究得到持續關注[2,3]。考慮到食用植物油基質的復雜性和5種酰基吡唑類待測農藥分子中均帶有強電負性的鹵族元素(氟或氯),選用高選擇性、高靈敏度的NCI-GC-MS技術分析,應該是較好的選擇。因此本文采用QuEChERS前處理技術結合NCI-GC-MS檢測技術測定了食用植物油中5種酰基吡唑類農藥的殘留量。

1 實驗部分

1.1 試劑與標準品

實驗用水符合GB/T 6682中一級水要求,乙腈有色譜純和分析純2種試劑,其他試劑均為分析純。標準品:呋吡菌胺(furametpyr, CAS號:123572-88-3)、吡噻菌胺(penthiopyrad, CAS號:183675-82-3)、氟唑菌苯胺(penflufen, CAS號:494793-67-8)、吡唑特(pyrazolynate, CAS號:58011-68-0)、芐草唑(pyrazoxyfen, CAS號:71561-11-0)、純度均≥98%,均購自德國Dr. Ehrenstorfer公司。

1.2 儀器與材料

Agilent 7890A氣相色譜-5975C質譜聯用儀(配備有CI離子源,美國安捷倫公司)。ST16離心機(美國ThermoFisher公司), WH-3旋渦混合儀(上海滬西分析儀器廠有限公司)。BUCHI R-300旋轉蒸發儀(瑞士BUCHI有限公司)。超聲波振蕩器(KH5200B,昆山禾創超聲儀器廠), EVA32全自動氮吹濃縮儀(普立泰科儀器有限公司)。50 mL雞心瓶,50 mL塑料具塞離心管。

PestiCard石墨化炭黑(GCB)填料(120～140目,賽分科技有限公司),乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)填料(40～60目,北京艾杰爾科技有限責任公司), C18(碳載量17%)填料(40～60目,北京艾杰爾科技有限責任公司)。

試驗用到的橄欖油、芝麻油、大豆油、菜籽油、花生油、葵花籽油和玉米油等樣本均為南京海關動植物與食品檢測中心食品實驗室提供的送檢樣品,并儲藏于實驗室冷藏室中備用。

1.3 標準溶液的配制

標準儲備液:準確稱取10 mg 5種酰基吡唑類農藥標準品于10 mL容量瓶中,用色譜純乙腈溶解并定容至刻度線,配制成1.0 g/L的單標儲備液,于4 ℃冰箱內避光保存,有效期為6個月。

混合標準溶液:分別準確移取5種酰基吡唑類農藥單標儲備液1 mL于同一個容量瓶中,用色譜純乙腈稀釋至刻度線,配制成100 mg/L的混合標準溶液,臨用時用色譜純乙腈稀釋為10 mg/L混合標準溶液,于4 ℃冰箱內避光保存,有效期為3個月。 基質標準工作溶液:陰性植物油樣品經提取凈化后得到基質溶液,將5種酰基吡唑類農藥混合標準溶液稀釋成1 000、500、200、100、50和20 μg/L系列基質標準工作溶液,需現用現配。

1.4 提取

準確稱取10 g(精確至0.01 g)食用油樣品于50 mL塑料離心管中,加入20 mL分析純乙腈,渦旋混合均勻,加入5 g氯化鈉,采用超聲波振蕩器提取15 min,放入離心機中8 000 r/min下離心3 min,取上層清液至雞心瓶中。放置于-18 ℃冰箱中冷凍保存1 h,取出雞心瓶后迅速用濾紙濾去凝固的脂肪。殘渣采用同樣的方法提取一次,合并兩次的提取液于40 ℃水浴條件下旋轉蒸發至干。雞心瓶中加入2.0 mL分析純乙腈溶解殘渣,渦旋1 min,待凈化。

1.5 QuEChERS凈化

將待凈化提取液移入玻璃試管中,加入100 mg PSA、50 mg石墨化炭黑、200 mg C18,高速渦旋1 min,過0.22 μm有機相濾膜至進樣小瓶,待GC-NCI-MS檢測分析。

1.6 儀器分析

1.6.1色譜條件

色譜柱:HP-5MS UI柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);升溫程序:初始溫度100 ℃(保持4.5 min),以20 ℃/min升至300 ℃,保持4.5 min;載氣:高純氦氣(≥99.999%);載氣流速:1.0 mL/min;進樣體積:1 μL;進樣模式:脈沖不分流進樣(脈沖壓力275 kPa), 1.50 min后打開分流閥;進樣口溫度:300 ℃;傳輸線溫度:280 ℃。

1.6.2質譜條件

離子源溫度:150 ℃;四極桿溫度:150 ℃;電離模式:負化學離子源;電子能量:經自動調諧后得到的電子能量;溶劑延遲時間:8.00 min;反應氣:高純甲烷氣(≥99.999%);數據采集模式:分時段選擇離子監測模式(SIM),具體參見表1。

表 1 酰基吡唑類農藥的保留時間、保留時間窗口、定量及定性離子、線性方程和定量限Table 1 Retention times (RTs), RT windows, quantitative ions, qualitative ions, linear equations, and limits of quantification (LOQs) of acylpyrazole pesticides

Y: peak area;X: mass concentration, μg/L.

圖 1 (a)陰性橄欖油基質及(b)陰性橄欖油基質加標 溶液(0.1 mg/L)的總離子流圖Fig. 1 TIC chromatograms of (a) a negative olive oil matrix and (b) a negative olive oil matrix spiked with mixed standard solution (0.1 mg/L)

2 結果與討論

2.1 儀器方法的選擇

如表1所示,由于所分析的5種酰基吡唑類農藥的分子結構中均含有若干個氟原子或氯原子,分子具有較強的電負性,因此選用對含電負性基團或元素有特異性響應的NCI技術進行測定,顯然應該是較好的選擇,如沈偉健等[2]和陳珊珊等[3]就是采用NCI技術對含多個氟原子的氟蟲腈及其代謝物進行分析測定,選擇性和靈敏度都較好。

將陰性食用油樣本經過前述的提取凈化前處理后,得到的總離子流色譜圖比較平坦,近乎走空針,見圖1a。采用陰性橄欖油作為基質,進行加標試驗得到的總離子流圖見圖1b,可以看出5種酰基吡唑類農藥均得到了較好的分離且無干擾,因此本文選擇GC-NCI-MS技術進行分析。

2.2 前處理條件的優化

2.2.1提取步驟的優化

通常情況下食用植物油脂類物質熔點較低,因此可以利用熔點上的差別實現待分析物和植物油脂類物質的分離。實驗中采用冷凍的方法可以較為有效地將脂類物質從提取溶液中分離出去。將乙腈提取液放置于-18 ℃冰箱中冷凍1 h后,雞心瓶內壁上凝結著大量脂類物質,而目標物依舊溶解在低溫的乙腈中,使用濾紙快速過濾,可以有效去除析出的固體脂類物質。

2.2.2凈化過程的優化

本方法凈化步驟采用經典的分散固相萃取技術(QuEChERS),其原理簡單,操作方便,試劑耗材消耗小,對環境友好,速度快,效率高,一天一人能完成100個以上樣本的前處理。

方法對3種填料(PSA、石墨化炭黑和C18)的使用量(分50 mg、100 mg、150 mg、200 mg等4個使用量)進行了正交試驗,綜合考慮了回收率、凈化效果、基質效應、儀器維護保養和經濟效益等因素,最終確定每種填料的使用量分別為PSA 100 mg、石墨化炭黑50 mg、C18200 mg。

基質效應普遍存在于質譜分析中,其存在通常會影響定量的準確性。實驗中發現,部分目標物的回收率超過130%,顯示出一定的基質增強效應。因此為了保證檢測結果的準確性,實驗中采用基質標準曲線進行外標法定量,在一定程度上控制了基質增強效應。

2.3 方法學驗證

2.3.1標準曲線和定量限

采用陰性橄欖油、芝麻油兩種典型食用植物油作為研究對象,經過前述完全相同的提取、凈化和濃縮等前處理后用提取溶劑進行稀釋,得到基質溶液(最終確保每毫升基質溶液中含有基質的質量濃度與實際檢測樣品溶液相同)。再用基質溶液稀釋配制得到的系列基質標準溶液,在20～1 000 μg/L范圍內,以定量離子峰面積Y為縱坐標,工作溶液濃度X(μg/L)為橫坐標,繪制6點標準工作曲線,所有目標物均呈現了良好的線性,相關系數均大于0.993 0;根據定量限信噪比(S/N)=10得到目標物的定量限,線性方程及定量限見表1。

由表1定量限數據可知,本方法靈敏度較高,所有目標物的方法定量限均不高于2 μg/kg,完全滿足國際國內相關法規(GB 2763-2016與日本肯定列表)的限量要求。

2.3.2方法的準確度及精密度

選取陰性橄欖油、芝麻油樣品做添加回收試驗,3個添加水平分別為0.01、0.02、0.05 mg/kg,每個添加水平做6個平行樣,分別計算平均回收率及其RSD,結果見表2。可以看出,3個添加水平下,2種不同基質中5種酰基吡唑類農藥的平均回收率均處于82.7%～112.4%之間,所有RSD均≤12.3%。說明方法的準確度是可靠的,精密度也是穩定的。

表 2 農藥在2種食用植物油中3個添加水平下的平均回收率及其RSD (n=6)Table 2 Average recoveries and RSDs of the pesticides at three spiked levels in two vegetable oils (n=6)

2.4 實際樣品的檢測

本實驗室自建立食用植物油中5種酰基吡唑類農藥殘留量的檢測方法以來(2018年初),已完成近500個各種常見食用植物油樣品的檢測,其中有9個樣品(均為大豆油)中檢測出氟唑菌苯胺,但均未超過日本肯定列表一律標準中的限量值,其中檢出的氟唑菌苯胺殘留量分別為0.6、0.9、1.4、1.6、2.5、2.6、2.6、3.6、3.8 μg/kg。

3 結論

本文建立了GC-NCI-MS技術測定食用植物油中5種酰基吡唑類農藥殘留量的方法。該法靈敏度高,定量限均低于2 μg/kg,可用于測定食用植物油中5種酰基吡唑類農藥的殘留量。