多壁碳納米管基質(zhì)固相分散萃取-高效液相色譜法測定蔬菜中7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留量

方樹桔,楊 敏,王紅斌,譚 偉,張艷麗,屈林悅,楊志娥,李桂鎮(zhèn)

(云南民族大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境學(xué)院,昆明 650500)

氨基甲酸酯類農(nóng)藥是一種高毒性的殺蟲劑[1],屬于膽堿酯酶抑制劑,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛。氨基甲酸酯類農(nóng)藥對人類身體健康具有一定的危害作用[2],因此,該類農(nóng)藥殘留量也日漸受到人們的關(guān)注。由于氨基甲酸酯類農(nóng)藥的熱穩(wěn)定性較差,目前針對氨基甲酸酯農(nóng)藥殘留量的測定方法主要為高效液相色譜法(HPLC)[3]和高效液相色譜-質(zhì)譜法[4]。與HPLC 相比,高效液相色譜-質(zhì)譜法雖然專屬性較強,但其檢測成本更高,操作更繁瑣。

常用的蔬菜類樣品前處理方法較多,其中,基質(zhì)固相分散萃取法(MSPD)是近年發(fā)展起來的一種前處理方法,該方法可以同時完成樣品的制備、萃取和凈化等步驟,具有快速、高效的特點[5]。MSPD 的關(guān)鍵步驟是選擇何種材料作為其固相萃取材料。多壁碳納米管(MWCNTs)是由多層六角碳網(wǎng)層面卷成的同軸圓筒狀的碳納米管[6],具有很好的表面吸附性能[7-9],是在色譜分析中廣泛應(yīng)用的固相萃取材料[10]。相關(guān)的研究也較多,如利用MWCNTs作為固相萃取材料進行樣品前處理,測定了茶葉中26種農(nóng)藥[11]以及水果和蔬菜[12-13]中有機磷農(nóng)藥含量,方法簡單易操作、可靠性高、回收率好,且檢出限低。

本工作以MWCNTs作為固相萃取材料,建立了多壁碳納米管基質(zhì)固相分散萃取-高效液相色譜法(MWCNTs-MSPD-HPLC)測定蔬菜中7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥(涕滅威砜、3-羥基克百威、涕滅威、克百威、異丙威、滅多威和甲萘威)殘留量的方法,并推廣應(yīng)用于水果中7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥含量的測定,以期為蔬菜和水果中氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留量的監(jiān)控提供技術(shù)參考。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1290型高效液相色譜儀,配自動進樣系統(tǒng)和二極管陣列檢測器(DAD);RE-52AA 型真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀;SHB-Ⅲ型冷卻循環(huán)泵;JJ 500型電子天平;AB 204S型電子天平。

7 種氨基甲酸酯類農(nóng)藥標準儲備溶液:1 000 mg·L－1,使用時用甲醇配制成2.50 mg·L－1的混合標準溶液,再根據(jù)實際需要用甲醇配制成不同質(zhì)量濃度的混合標準溶液。

MWCNTs:型號為GYM 003,工業(yè)級,純度大于90%,外徑為50～100 nm,長度為5～10μm,雜質(zhì)(灰分測試結(jié)果)的質(zhì)量分數(shù)小于3.5%,比表面積大于100 m2·g－1,使用前將其在105 ℃下活化1 h。

7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥的純度均不小于98%;無水硫酸鎂為分析純;甲醇、乙腈、乙酸乙酯、環(huán)己烷、二氯甲烷、甲苯均為色譜純;試驗用水為純凈水。

蔬菜樣品中的扁豆樣品采自云南省臨滄市,其余5種蔬菜(空心菜、白菜、結(jié)球甘藍、茄子和黃瓜)樣品采自海南省海口市、瓊海市;水果樣品中的香蕉采自云南省普洱市,桃子分別采自海南省海口市、瓊海市。

1.2 儀器工作條件

RRHD SB-C18(150 mm×2.1 mm,1.8μm),柱溫30℃;檢測波長為200 nm(除甲萘威和滅多威的5種農(nóng)藥),220 nn(甲萘威),230 nm(滅多威);進樣量2.5μL;流動相為乙腈-水體系;流量0.15 mL·min－1;梯度洗脫程序見表1。

表1 梯度洗脫程序Tab.1 Program of eluent gradient

1.3 試驗方法

稱取0.50 g樣品于研缽中,加入100 mg活化好的MWCNTs和0.50 g無水硫酸鎂,研磨成均勻粉末。將研磨好的混合物轉(zhuǎn)移到底部放有篩板的注射器內(nèi),頂部放入少許脫脂棉,壓實,保證柱子均勻填實且無裂縫。用20 mL乙腈洗脫柱子,收集洗脫液,于35 ℃旋蒸至近干,用2 mL甲醇溶解殘渣,過0.22μm 濾膜,按照儀器工作條件對濾液中的7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥含量進行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 MSPD條件的選擇

2.1.1 MWCNTs用 量

試驗考察了MWCNTs用量分別為60,80,90,100,120 mg時對氨基甲酸酯類農(nóng)藥萃取效果的影響,結(jié)果見圖1。

圖1 MWCNTs用量對7種農(nóng)藥回收率的影響Fig.1 Effect of MWCNTs amount on recovery of the 7 pesticides

由圖1可知:當(dāng)MWCNTs用量為60 mg時,甲萘威回收率較低,不能滿足分析要求;當(dāng)MWCNTs用量達到80 mg時,各農(nóng)藥的回收率均在60%以上;當(dāng)MWCNTs用量為100～120 mg時,各農(nóng)藥的回收率較為理想,滿足分析要求。綜合考慮,試驗選擇的MWCNTs的用量為100 mg。

2.1.2 洗脫劑及用量

比較了乙腈、甲醇、乙酸乙酯、乙酸乙酯-環(huán)己烷混合溶液(體積比為4∶1)、甲醇-乙腈混合溶液(體積比為7∶3)、甲醇-乙腈混合溶液(體積比為3∶7)、乙腈-甲苯混合溶液(體積比為4∶1)作洗脫劑時對空心菜中7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥的洗脫效果。結(jié)果顯示:用乙酸乙酯、乙腈-甲苯混合溶液(體積比為4∶1)洗脫時,洗脫液中有很多非極性的雜質(zhì)存在,推測其原因是空心菜樣品中含有較多非極性雜質(zhì)[14],而乙酸乙酯和乙腈-甲苯混合溶液(體積比4∶1)這兩種洗脫劑的極性較乙腈弱,更容易將樣品中的非極性雜質(zhì)洗出;用甲醇、乙酸乙酯-環(huán)己烷混合溶液(體積比4∶1)、甲醇-乙腈(體積比3∶7)和甲醇-乙腈混合溶液(體積比為7∶3)洗脫時,涕滅威砜的回收率偏高,甲萘威的回收率偏低,這可能是由于這3種洗脫劑洗脫出了大量的雜質(zhì),和涕滅威砜及甲萘威的極性相似,從而干擾了涕滅威砜、甲萘威的含量測定;而用乙腈洗脫時,7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥的回收率都能滿足分析要求,且無雜質(zhì)峰干擾。考慮到蔬菜樣品水分含量高且用乙腈洗脫基質(zhì)干擾程度小,故選擇乙腈作洗脫劑。

試驗還考察了洗脫劑乙腈的用量分別為8,10,15,20,25,30 mL時對7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥洗脫效果的影響。結(jié)果顯示:涕滅威砜、3-羥基克百威、涕滅威、克百威、異丙威、滅多威等6種農(nóng)藥回收率受洗脫劑用量影響較小;隨著洗脫劑用量的增大,甲萘威回收率逐漸增大,當(dāng)洗脫劑用量超過20 mL后,甲萘威回收率趨于穩(wěn)定,故試驗選擇乙腈的用量為20 mL。

2.2 色譜條件的選擇

2.2.1 色譜柱

考察了ZORBAX Eclipse Plus C8色譜柱(100 mm×3.0 mm,1.8μm)和RRHD SB-C18色譜柱(150 mm×2.1 mm,1.8μm)對7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥分離效果的影響。結(jié)果表明:使用ZORBAX Eclipse Plus C8色譜柱(100 mm×3.0 mm,1.8μm)分離時,7種農(nóng)藥分離度較差、響應(yīng)強度較低;而使用RRHD SB-C18色譜柱(150 mm×2.1 mm,1.8μm)分離時,7種農(nóng)藥的基線平穩(wěn)、峰形好、響應(yīng)強度高。因此,試驗選擇RRHD SB-C18色譜柱(150 mm×2.1 mm,1.8μm)分離7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥。

2.2.2 流動相流量

試驗采用乙腈-水體系進行梯度洗脫,考察了流量分別為0.10,0.15,0.20 mL·min－1時對7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥分離效果的影響。結(jié)果顯示:當(dāng)流量為0.10 mL·min－1時,7種農(nóng)藥出峰過慢;當(dāng)流量為0.20 mL·min－1時,7種農(nóng)藥保留時間均提前,色譜峰相互疊加,如涕滅威砜保留時間為1.829 min,出峰過早,色譜柱平衡時間較短,從而引起7種農(nóng)藥色譜峰相互疊加;當(dāng)流量為0.15 mL·min－1時,7種農(nóng)藥在27 min內(nèi)完成出峰,各農(nóng)藥峰形尖銳且分離度較好。因此,試驗選擇流動相流量為0.15 mL·min－1。

2.2.3 檢測波長

用儀器配置的DAD 對7種農(nóng)藥進行了190～235 nm 波長范圍內(nèi)的紫外掃描。結(jié)果表明:甲萘威在220 nm 處有最大吸收;滅多威在230 nm 處有最大吸收;其余5種農(nóng)藥均在200 nm 處有最大吸收。故試驗確定甲萘威的檢測波長為220 nm,滅多威的檢測波長為230 nm,其余5 種農(nóng)藥的檢測波長為200 nm。

2.2.4 柱 溫

對7種農(nóng)藥在不同柱溫(20,30,40 ℃)下的分離效果進行了考察。結(jié)果顯示:柱溫對7種農(nóng)藥的出峰有一定的影響,但影響不大;當(dāng)柱溫為20℃時,7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥出峰時間整體延遲;當(dāng)柱溫為30℃時,基線平穩(wěn),各農(nóng)藥間的分離度均較好;當(dāng)柱溫為40 ℃時,雖然7種農(nóng)藥出峰均提前,但是基線不夠平穩(wěn)。因此,試驗選擇的柱溫為30 ℃。

2.2.5 進樣量

對7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥在進樣量分別為1.0,2.5,5.0μL 時的分離效果進行了比較。結(jié)果顯示:進樣量大于2.5μL時,7種農(nóng)藥的峰形較差;進樣量為1.0μL時,7種農(nóng)藥響應(yīng)信號強度較弱。因此,試驗選擇的進樣量為2.5μL。

在優(yōu)化的色譜條件下,1.0 mg·L－17 種農(nóng)藥的混合標準溶液的色譜圖見圖2。

圖2 混合標準溶液色譜圖Fig.2 Chromatogram of mixed standard solution

由圖2可知:涕滅威砜、滅多威、3-羥基克百威、涕滅威、克百威、甲萘威和異丙威的保留時間分別為3.625,4.297,6.153,12.686,17.265,18.780,21.075 min。

2.3 標準曲線和檢出限

按照儀器工作條件對0.025,0.05,0.10,0.50,1.00,2.50,5.00 mg·L－1的7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥混合標準溶液系列進行測定,以各農(nóng)藥的質(zhì)量濃度為橫坐標,其對應(yīng)的峰面積為縱坐標繪制標準曲線。結(jié)果顯示:7 種農(nóng)藥的標準曲線的線性范圍均為0.025～5.00 mg·L－1,線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)見表2。

以3倍信噪比(S/N)計算檢出限(3S/N),結(jié)果見表2。

由表2可知:各農(nóng)藥的線性關(guān)系較好,相關(guān)系數(shù)均大于0.999 0;檢出限為0.002 7～0.011 0 mg·kg－1。

2.4 精密度和回收試驗

稱取0.50 g空白樣品(空心菜),按照試驗方法進行3個濃度水平的加標回收試驗,每個濃度水平平行測定5次,計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD),結(jié)果見表3。其中由于甲萘威響應(yīng)較好,適當(dāng)降低了其加標量。

表2 線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限Tab.2 Linearity regression equations,correlation coefficients and detection limits

表3 精密度和回收試驗結(jié)果(n＝5)Tab.3 Results of tests for precision and recovery(n＝5)

由表3 可知:各農(nóng)藥的回收率為68.8%～108%,RSD 不大于8.0%,符合GB/T 27404－2008《實驗室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測》對農(nóng)藥殘留分析的要求。

2.5 樣品分析

按照試驗方法分析空心菜、白菜、結(jié)球甘藍、扁豆、茄子和黃瓜等6 種蔬菜樣品。結(jié)果顯示:在白菜、結(jié)球甘藍、扁豆樣品中檢出了氨基甲酸酯類農(nóng)藥。

將這3種陽性蔬菜樣品的測定結(jié)果與NY/T 761－2008《蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農(nóng)藥多殘留的測定》標準方法所得的測定結(jié)果進行了比對,結(jié)果見表4。

表4 樣品分析結(jié)果Tab.4 Analytical results of the samples

由表4可知,3種蔬菜中氨基甲酸酯類農(nóng)藥的殘留量均在GB 2763－2014《食品安全國家標準 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》規(guī)定的限值范圍內(nèi),且測定結(jié)果與標準方法的基本一致。

2.6 方法推廣

按照試驗方法對來自2個產(chǎn)地的桃子和1個產(chǎn)地的香蕉進行加標回收試驗(加標量為0.10,0.50,1.00 mg·kg－1),每種樣品平行測定5次,計算回收率和測定值的RSD。結(jié)果顯示:在3個樣品中均未檢出上述7種農(nóng)藥,且得到的7種農(nóng)藥的回收率為71.2%～108%,測定值的RSD 為0.30%～9.9%,滿足農(nóng)藥殘留分析要求。

本工作建立了MWCNTs-MSPD-HPLC 測定蔬菜中7種氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留量的方法,并擴展應(yīng)用到了水果樣品。該方法簡單、快速、可靠,可用于蔬菜樣品中氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留量的分析,并具有廣泛的應(yīng)用前景。