全自動凝膠滲透色譜法凈化-氣相色譜-串聯質譜法測定茄果類蔬菜中7種有機磷類殺蟲劑殘留量

(廣西工業職業技術學院,南寧 530000)

茄果類蔬菜具有易種植、產量高、生長供應季節長、經濟利用范圍廣等特點,且富含蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素等多種營養成分,在我國南北各省份均有種植。由于茄果類蔬菜喜溫暖,故其生長環境有利于病蟲害的滋生,且其果實裸露在環境中,極易受到病蟲害的影響而導致品質和產量的下降。茄果類蔬菜病蟲害主要有炭疽病、瘡痂病、青枯病等,種植過程中常施用抑菌靈、毒死蜱、氟菌唑等農藥用于病蟲害的預防和治療[1-6],如抑菌靈、噻菌靈、敵菌靈常用于防治炭疽病,百菌清常用于防治瘡痂病等[7-8]。人們誤食用被農藥污染的茄果類蔬菜時,會對人體產生不良的影響,嚴重時可能導致死亡。因此,加強對茄果類蔬菜中常用農藥的檢測具有重要的意義[9-11]。

凝膠滲透色譜法(GPC)是利用凝膠孔的空間尺寸效應,使不同尺寸的物質按照一定的洗脫順序洗脫出來,從而達到分離的目的,是近些年發展起來的用于農藥、獸藥等殘留檢測的前處理方法[12-14]。茄果類蔬菜含有大量的維生素、蛋白質、天然色素等營養成分,基質較為復雜,GPC 相比其他方法如固相萃取法等,具有凈化效果更好、檢測準確度更高等特點。本工作建立了GPC-氣相色譜-串聯質譜法(GC-MS/MS)測定茄果類蔬菜中抑菌靈、毒死蜱、氟菌唑、百菌清、噻菌靈、敵菌靈和戊菌唑等7種常用殺蟲劑殘留量的方法,試驗結果令人滿意[15-18]。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

島津GC-2010型氣相色譜-TQ 8040三重四極桿質譜儀;GPC Cleanup 600 型凝膠凈化系統;DSY-VI型氮吹儀。

環氧七氯、抑菌靈、毒死蜱、氟菌唑、百菌清、噻菌靈、敵菌靈和戊菌唑標準溶液:100 mg·L－1。

內標溶液:取適量100 mg·L－1的環氧七氯標準溶液,用正己烷作為溶劑,將其稀釋配制成10 mg·L－1的內標溶液,備用。

混合標準儲備溶液:分別取一定量的100 mg·L－1的抑菌靈、毒死蜱、氟菌唑、百菌清、噻菌靈、敵菌靈和戊菌唑標準溶液,以正己烷為溶劑,稀釋配制成質量濃度均為10 mg·L－1的混合標準儲備溶液。

乙腈、丙酮、正己烷為色譜純;氯化鈉為分析純。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 GPC條件

洗脫劑為體積比1∶4 的丙酮-環己烷混合溶液;流量5 mL·min－1;洗脫時間8 min;收集時間6 min。

1.2.2 GC-MS/MS條件

1)GC 條件 HP-5MS 色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25μm);載氣為氦氣,純度為99.999%;流量1.6 mL·min－1;進樣口溫度250℃;進樣方式為脈沖不分流進樣;進樣量1μL。柱升溫程序:初始溫度為60 ℃,以25 ℃·min－1速率升溫至180 ℃,保持2 min;再以15 ℃·min－1速率升溫至320 ℃,保持10 min。

2)MS/MS條件 電子轟擊(EI)離子源;電離能量70 e V;傳輸線溫度280℃,離子源溫度240 ℃;碰撞氣為高純氬氣,純度為99.999%;掃描方式為多反應監測(MRM)模式;溶劑延遲時間2.8 min。其余質譜參數見表1。

表1 7種農藥的質譜參數Tab.1 MS parameters of 7 pesticides

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品的預處理

采摘新鮮的茄果類蔬菜樣品,切碎,用樣品粉碎機均質勻漿后裝入潔凈的樣品袋中,密封并將試樣于－18 ℃冷柜中保存備用。稱取20 g上述已預處理的茄果類蔬菜樣品于100 mL 具塞量筒中,加入10 g氯化鈉后,再加入40 mL 乙腈,強力振搖后靜置30 min,使有機相與水相充分分離[19]。取上清液20 mL用氮氣吹至近干。加入5 mL正己烷溶解殘渣,經0.45μm 濾膜過濾后,待凝膠滲透色譜凈化。

1.3.2 樣品的濃縮和測定

取上述濾液,按GPC 條件進行凈化濃縮,將洗脫液氮吹至近干后,加入10 mg·L－1的環氧七氯內標溶液100μL,以正己烷定容至2 mL,搖勻,按GC-MS/MS條件進行測定。

2 結果與討論

2.1 凈化方法的選擇

茄果類蔬菜含豐富的維生素、果膠等物質,及類胡蘿卜素、多酚(如類黃酮)等多種植物化學物質。茄果類蔬菜基質較為復雜,一般的固相萃取凈化方式很難將這些物質去除干凈。GPC 可按照復雜樣品中所含物質分子體積的大小進行分段收集,有效去除樣品中的大分子基質及小分子干擾物質,提高分析的靈敏度與檢測結果的準確度。

試驗選擇丙酮和環己烷的混合溶劑作為洗脫劑,考察兩種溶劑的體積比不同時對7種農藥回收率的影響。結果發現:以體積比為1∶4的丙酮-環己烷混合溶液為洗脫劑時,7種農藥的回收效果最佳。同樣,根據7種農藥分子體積的大小及色譜圖的變化來調整洗脫時間和收集時間。最終確定GPC條件見1.2.1節。

2.2 基質效應的影響

基質效應是指被測物中其他共存成分對目標物測試結果的影響,在農藥殘留檢測中基質效應廣泛存在。一般來說,基質不同,對檢測信號的響應呈現不同的效應。氣相色譜、氣相色譜-質譜系統中一般呈現信號增強效應;而液相色譜、液相色譜-質譜系統則較多的呈現信號減弱效應。為保證檢測結果的準確度,檢測過程中需對基質效應進行基質補償或消除。目前常用的基質補償或消除的方法有同位素標記法、基質匹配標準曲線法和加保護劑法。

試驗結合同位素標記法和基質匹配標準曲線法,采用內標法(以環氧七氯為內標物)來消除色譜系統進樣帶來的誤差及前處理導致的損失;同時為了模擬茄果類蔬菜樣品的真正環境,用空白樣品溶液配制系列濃度的基質匹配標準溶液用以繪制標準曲線,來補償標準溶液中農藥的吸附或降解造成的損失。未采用和采用基質補償的標準色譜圖分別見圖1(a)和圖1(b)。

由圖1可見:未采用基質補償的標準色譜圖中,色譜峰響應值較采用基質補償的色譜峰響應值低,且峰形較差。

圖1 基質補償前后的標準色譜圖Fig.1 Chromatograms of standards before and after matrix compensation

表2為采用標準曲線-外標法與基質匹配標準曲線-內標法所得的回收率對比情況。

由表2可以看出:采用基質匹配標準曲線-內標法時,7種農藥的回收率均取得滿意的結果。

表2 標準曲線-外標法與基質匹配標準曲線-內標法的回收率對比Tab.2 Comparison of recovery obtained by standard curveexternal standard method and matrix matching standard curve-internal standard method%

2.3 質譜條件的優化

首先對GC-MS/MS系統進行系統檢漏和自動調諧,確保儀器的靈敏度和分辨率滿足測試要求。選擇全掃描模式對0.1 mg·L－1的混合標準溶液進行定性測試。對檢測數據進行譜圖檢索,得到抑菌靈、毒死蜱、氟菌唑、百菌清、噻菌靈、敵菌靈和戊菌唑的前體離子和保留時間。選擇產物離子掃描模式,通過分組掃描及調節每組結束時間,確保每組掃描通道分配合理。選擇豐度比最高的1對離子對作為定量離子對,另外選擇2對離子對作為定性離子對。為使質譜條件中靈敏度和分辨率達到最佳狀態,自動輸入碰撞能量區間,選擇MRM 最優程序,自動篩選數據并生成碰撞能量優化曲線,最終確定最佳碰撞能量和離子豐度比,并將此參數作為MRM 樣品掃描參數。7 種農藥的典型色譜圖見圖1(b),質譜參數見表1。

2.4 工作曲線和檢出限

取空白茄果類蔬菜樣品,按試驗方法進行處理后得到基質匹配溶液,然后移取適量10 mg·L－1的混合標準儲備溶液,加入10 mg·L－1的環氧七氯內標溶液100μL,用正己烷稀釋配制成0.05,0.1,0.5,1.0,2.0,5.0 mg·L－1的基質匹配混合標準溶液系列,待儀器系統穩定后,按儀器工作條件進樣分析,記錄響應的色譜-質譜圖。以各農藥的定量離子峰面積和內標物定量離子峰面積的比值為縱坐標,相應的各農藥的質量濃度和內標物定量離子質量濃度的比值為橫坐標繪制工作曲線。結果顯示:7種農藥工作曲線的線性范圍均為0.05～5.0 mg·L－1,所得線性回歸方程和相關系數見表3。

以各農藥的定量離子對的3倍信噪比(S/N)計算各農藥的檢出限(3S/N),所得檢出限結果見表3。

表3 7種農藥的線性回歸方程、相關系數和檢出限Tab.3 Linear regression equations,correlation coefficients and detection limits

由表3 可知:7 種農藥的檢出限為0.002 2～0.004 5 mg·kg－1。

2.5 精密度和回收試驗

按試驗方法對茄果類蔬菜樣品(西紅柿)進行分析,結果表明,在西紅柿樣品中7種農藥均未檢出。

稱取20 g已預處理的茄果類蔬菜樣品(茄子)于100 mL 具塞量筒中,加入一定量的混合標準溶液,按試驗方法處理樣品,分別在0.03 mg·kg－1(低)、0.30 mg·kg－1(中)和3.00 mg·kg－1(高)等3個濃度水平下進行加標回收試驗。每個樣品平行進樣6次,計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD),以考察方法的準確度和精密度,所得結果見表4。

表4 精密度和回收試驗結果(n＝6)Tab.4 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

由表4可知:7種農藥在3個濃度水平下的回收率為94.2%～103%,RSD 為2.6%～4.0%,符合分析測試的要求。

本工作采用GPC 結合GC-MS/MS 建立檢測茄果類蔬菜中7種有機磷類殺蟲劑的分析方法。結果表明,GPC 的凈化效果好,自動化程度高;GCMS/MS的定性、定量結果準確,方法學參數如加標回收率、精密度及檢出限等均滿足農藥殘留對靈敏度及準確度的要求。方法具有凈化效果好、檢出限低、回收率和精密度好等優點,可以用于蔬菜中的微量農藥殘留的檢測。