檢測蔬菜中擬除蟲菊酯農藥的動態液相微萃取/氣相色譜法

郭威艷，高 磊，王美仙

（1.內蒙古自治區烏蘭察布市農畜產品質量安全監督管理中心，內蒙古 烏蘭察布 012000；2.內蒙古自治區烏蘭察布市農牧業綜合執法支隊，內蒙古 烏蘭察布 012000）

0 引言

由純天然除蟲菊素通過人工合成方式制作的殺蟲劑稱為擬除蟲菊酯類農藥，該類農藥主要被應用于防治果蔬類病蟲害，其殺蟲譜范圍廣且防蟲殺蟲效果好，殘留也比其他類殺蟲劑少［1］。擬除蟲菊酯類農藥在使用過程中，性質較穩定，受光的影響小而不易被光解，效用時間長。擬除蟲菊酯類農藥的使用效果較好，因此其在防治農業害蟲中使用較多，但該類農藥的使用也為果蔬類食品安全增加了一定的隱患。隨著眾多食品安全問題被曝光，人們越來越重視每日必需的新鮮果蔬的安全性，對果蔬藥物殘留的關注度逐漸提升［2－3］。人們長時間攝入果蔬中殘留的擬除蟲菊酯類農藥，會輕度中毒，主要表現為頭暈乏力、視線模糊、嘔吐等，嚴重時會出現呼吸衰竭、肺水腫、昏迷等情況。目前檢測果蔬中擬除蟲菊酯類農藥的方法眾多［4］，如免疫分析法、分光光度法等，雖然這些方法均可實現水果、蔬菜中擬除蟲菊酯類農藥的檢測，但存在普適性較低的問題，應用范圍有限。動態液相微萃取技術自20世紀90年代被提出以來，因其具有靈敏度高、富集效果好等特點而被廣泛應用，該技術將采樣、分離、進樣等融合在一起，適用于復雜介質和特殊性質的樣本［5－6］。氣相色譜由流動相與固定相組成，通過其輸出的色譜圖的色譜峰移動速度和高低分析樣本含量情況，該方法具備分離速度快、效率高等優點，且不受樣本數量的限制，檢測靈敏度高［7］。本文結合動態液相微萃取技術與氣相色譜法，研究了檢測蔬菜中擬除蟲菊酯類農藥的動態液相微萃取氣相色譜法，旨在為食品安全檢測提供高效精準的檢測方式。

1 動態液相微萃取氣相色譜檢測方法

1.1 儀器與試劑制備

1.1.1 儀器規格 氣相色譜儀選用由杭州宇特自動化工程有限公司生產的PGC5000系列氣相色譜儀，其測量精度為0.01 ℃，其可運行柱流失補償為雙通道模式［8］；檢測限≤5×10-12g/s[n-C16]；漂移 量≤5×10-13A/30 min；噪音≤2×10-15A；動態線性范圍小于107。其工作原理如圖1所示。

圖1 氣相色譜儀的工作原理示意圖

離心機型號為TG-16W-I，其生產廠家為濟南鑫宇鑫醫療設備有限公司。其他儀器有食物料理機、內插管（180 μL）、進樣瓶（2.0 mL)、微量進樣器。1.1.2 試劑規格及制備 萃取劑和分散劑均為分析純，主要成分有：氯苯、氯化鈉、四氯化碳、四氯乙烯、甲醇、乙腈，丙酮等，分別購自國內各大化工試劑公司。US20K中空纖維膜，由山東博納生物科技集團有限公司生產，其致密層可位于纖維的外表面（如反滲透膜），也可位于纖維的內表面（如微濾膜、納濾膜和超濾膜）；在膜管壁上布滿微孔，能截留物質的分子量表達，截留分子量可達幾千至幾十萬；原水在中空纖維膜外側或內腔加壓流動。在實驗過程中均使用超純水。供試的擬除蟲菊酯類農藥包含氟氯氰菊酯（Cyfluthrin）、氯氰菊酯（Cypermethrin）、氰戊菊酯（Fenvalerate）、聯苯菊酯（Bifenthrin），均購自成都嘉葉生物科技有限公司。精確稱取上述擬除蟲菊酯農藥各個成分5.0 mg，分別置于內插管內，以甲醇為溶劑，將其均稀釋成1.8 mg/mL的儲備液，密封放置于3.8 ℃恒溫容器內避光存儲。工作液為利用甲醇按級別稀釋、定量配制的儲備液［9－10］。

1.2 中空纖維膜制備與液相微萃取

中空纖維膜制備與液相微萃取裝置如圖2所示。

圖2 中空纖維膜制備與液相微萃取裝置

將中空纖維膜放置于丙酮溶液內，使中空纖維膜與丙酮充分反應20 h，利用超聲清洗手段處理后［11］，將中空纖維膜放置于室溫環境內自然風干，然后將其裁剪為1.8 cm長的小段；取2.8 μL萃取劑，將其放置于進樣瓶內，再將2.8 μL的超純水注入其中；利用微量進樣器連接中空纖維膜的一端，將中空纖維膜的另一端放置于含有萃取劑和超純水的進樣瓶內［12］，使中空纖維膜與萃取劑反應12 s，然后將超純水注入其中，利用超純水將中空纖維膜內的有機溶劑置換掉；最后利用儲備液浸泡該纖維膜，促使有機溶劑充分溶入纖維膜內，以磁力攪拌方式萃取后取中空纖維膜內萃取劑0.8 μL，送入氣相色譜測定儀進行檢測［13-14］。

1.3 色譜條件

HP-5MS色譜柱，載氣為氦氣（純度為99.999%）。進樣口溫度為200 ℃。初始柱溫為60 ℃，持續時間為30 s；升溫速率為22 ℃/min，使色譜柱溫度上升至320 ℃，持續時間為300 s。氦氣流速為0.8 mL/min。

質譜條件：離子源、傳輸線、腔體溫度分別為220、260和30 ℃；溶劑延遲時間為180 s。

采集方式：采用全掃描方式（SCAN）進行定性分析；采用離子方式（SIM）進行定量測定［15］，掃描速率和寬度分別為0.5次/s和0.88。

2 實驗結果與分析

取0.5 mL、濃度為1000 mg/L的擬除蟲菊酯類農藥Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin，將其分別噴灑在生菜上（經檢測，該蔬菜在噴灑擬除蟲菊酯農藥之前無任何農藥殘留），以該蔬菜作為實驗樣本，從多個角度開展測試。

2.1 分離條件分析

考察了不同萃取時間（0～30 min）對萃取效果的影響，結果如圖3所示。本實驗發現在萃取15 min時所有待測物的峰面積均最大，表明此時萃取的富集程度最高。若萃取時間過長，則會對中空纖維膜上的微孔結構產生影響，膜中有氣泡產生，導致萃取的穩定性和重復性有所下降。故選擇萃取時間為15 min。

圖3 不同萃取時間對萃取效果的影響

取Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin每種儲備液1.8 mL，分別設置紫外吸收波長200、220 nm，測試本文方法分離擬除蟲菊酯農藥成分的情況，結果如圖4所示。

圖4 實際樣品的色譜圖

由圖4可知：在上述2種波長下Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin均可被分離；當紫外吸收波長為200 nm時，擬除蟲菊酯農藥樣本的色譜曲線在時間為1.0～2.5 min時出現輕微雜峰干擾；當紫外吸收波長為220 nm時，擬除蟲菊酯農藥樣本的色譜曲線無雜峰干擾，且Fenvalerate和Bifenthrin均被分離出1個異構體，分離情況較好。因此本文方法選取紫外吸收波長220 nm為擬除蟲菊酯農藥的分離條件。

2.2 萃取劑的選取

將氯苯、四氯化碳、四氯乙烯、甲醇作為萃取劑，檢測它們對擬除蟲菊酯農藥成分的萃取情況，結果如圖5所示。

圖5 不同萃取劑對萃取效果的影響

由圖5可見：當以氯苯作為萃取劑時，對Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin萃取的色譜峰面積均較大；當以四氯化碳作為萃取劑時，雖然對Fenvalerate萃取的色譜峰面積較大，但對其余3種農藥成分萃取的色譜峰面積均較小；當以四氯乙烯和甲醇作為萃取劑時，對4種擬除蟲菊酯農藥的萃取效果均較差。綜合而言，以氯苯作為萃取劑，其與中空纖維的親和力較好，萃取效果最好，因此本文方法選取氯苯作為萃取劑。

2.3 蔬菜樣本與水質量比的分析

設置生菜樣本與水的質量比分別為1∶1、1∶2、1∶3、2∶1、3∶1，樣本質量均為8 g；萃取不同質量比例樣本中的擬除蟲菊酯農藥，分析不同擬除蟲菊酯農藥的色譜峰面積，結果如圖6所示。

圖6 不同蔬菜樣本與水的質量比對萃取效果的影響

從圖6可以看出：當蔬菜樣本與水的質量比為1∶3和2∶1時，檢測出的擬除蟲菊酯農藥的色譜峰面積均較大，其中Cyfluthrin和Fenvalerate的色譜峰面積相同，且這2種農藥在質量比2∶1下的色譜峰面積稍大于在1∶3下的；當蔬菜樣本與水的質量比為1∶1、1∶2、3∶1時，其檢測的擬除蟲菊酯農藥的色譜峰面積均較小，因此在萃取時蔬菜樣本與水的最佳質量比為2∶1。

2.4 萃取次數的選取

在萃取擬除蟲菊酯農藥時要將蔬菜樣本輸入進樣器中的氯苯內。由于超純水體積較大，為了保證萃取平衡需耗費較長時間。取5 mL超純水，在水樣中注入擬除蟲菊酯農藥4.5 μg/L，設置萃取次數40次，分析萃取次數與擬除蟲菊酯農藥萃取量的關系，結果如圖7所示。

圖7 不同萃取次數對萃取效果的影響

由圖7可知，隨著萃取次數的增加，不同擬除蟲菊酯農藥的色譜峰面積均逐漸增加，雖然Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin的色譜峰面積未達到平衡，但在第40次萃取時，4種擬除蟲菊酯農藥的色譜峰面積最為接近，其中Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin農藥的色譜峰面積幾乎相同，因此當萃取次數為40次時，本文方法的萃取效果最佳。

2.5 離子強度與檢測溫度的分析

分別在Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin內添加氯化鈉0.1 mg，分析色譜儀內擬除蟲菊酯農藥有機相的擴散速率，結果如圖8所示。

圖8 離子強度的分析結果

從圖8可以看出，擬除蟲菊酯農藥有機相的擴散速率與時間呈反比例，其中Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate的有機相擴散速率下降幅度相差不大，而Bifenthrin的下降幅度較大，在時間為1.6 s時，其有機相的擴散速率下降至49%左右，可見擬除蟲菊酯農藥內含有氯化鈉會降低其擴散速率，導致檢測結果不夠準確，因此在使用本文方法檢測蔬菜內擬除蟲菊酯農藥時，需事先去除蔬菜樣本中的氯化鈉成分。

為了獲取最佳檢測溫度，設置溫度10～40 ℃，在此溫度范圍內進行萃取實驗，繪制擬除蟲菊酯農藥色譜峰值的走勢圖，結果如圖9所示。

圖9 不同檢測溫度對萃取效果的影響

由圖9可知：隨著檢測溫度的升高，擬除蟲菊酯農藥的色譜峰面積呈現先上升后下降的趨勢；當溫度為35 ℃時，Fenvalerate和Cypermethrin的色譜峰面積較小；當溫度為25 ℃時，Cyfluthrin和Cypermethrin的色譜峰面積較大，Fenvalerate和Bifenthrin的色譜峰面積較小。從整體來看：當檢測溫度為25 ℃時，檢測效果不理想；當溫度為20 ℃時，4種擬除蟲菊酯農藥的色譜峰面積較為接近，且較高，因此用本文方法檢測擬除蟲菊酯農藥時，檢測溫度設置為20 ℃。

2.6 pH值影響的分析

蔬菜種類不同，其自身的pH值會不盡相同。分析在不同pH值條件下擬除蟲菊酯農藥在超純水內的溶解度，繪制擬除蟲菊酯農藥的回收率曲線，結果如圖10所示。

由圖10可見：隨著pH值的增加，Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate和Bifenthrin的回收率均迅速上升，然后保持恒定狀態，其中Cyfluthrin和Cypermethrin達到恒定回收率時的pH值差距較小，均在3.4左右，而Fenvalerate與Bifenthrin達到恒定回收率時的pH值均在4.2左右；當pH值相同時，Fenvalerate的回收率較Bifenthrin高12個百分點左右。該結果表明，當pH值大于4.2時，用本文方法檢測擬除蟲菊酯農藥的回收率較高；當蔬菜的pH值較低時，需要對蔬菜樣本進行中和處理。

圖10 pH值影響的分析結果

2.7 加標回收率與精度分析

設置加標量2.5、3.0、3.5 mg/kg進行實驗，計算4種擬除蟲菊酯農藥在不同加標量條件下的回收率與相對標準偏差。從表1可以看出：當加標量不同時，4種農藥的加標回收率均在75.5%～ 83.1%之間，加標回收率較高；相對標準偏差在3.66%～ 5.22%之間波動，總體較小。該結果表明，本文方法具有較強的檢測能力，準確性較高，重現性較強。

表1 擬除蟲菊酯農藥加標回收率與精度測試結果

為了更好地驗證用本文方法檢測的準確性，設置最佳檢測條件，統計擬除蟲菊酯農藥的線性范圍、相關系數以及檢出限，結果如表2所示：在4種擬除蟲菊酯農藥中，除Bifenthrin的線性區間為0.02～25.00 mg/kg之外，其余3種擬除蟲菊酯農藥的線性區間均相同；4種擬除蟲菊酯農藥的相關系數最大差值為0.006，相差不大；最大檢出限僅為0.041 mg/kg，表明本文檢測方法在應用過程中具備較高的精準度，可有效應用于實際蔬菜中擬除蟲菊酯農藥的檢測。

表2 擬除蟲菊酯農藥的檢測驗證結果

2.8 擬除蟲菊酯農藥殘留的測試

為了測試本文方法對各種蔬菜中擬除蟲菊酯農藥的檢測效果，從市場上購入黃瓜、豇豆和番茄，采用上述最佳檢測條件進行實驗。由表3可知：在黃瓜樣本中未檢測到擬除蟲菊酯類農藥的殘留成分；在豇豆和番茄樣本中檢測到濃度分別為0.039和0.042 mg/kg的Fenvalerate；根據國家蔬菜農藥殘留標準，豇豆和番茄樣本中Fenvalerate的殘留濃度較低，屬于安全范圍內，因此這2種蔬菜雖然有擬除蟲菊酯農藥殘留，但具備一定的安全性，對人體無危害。綜上所述，采用本文方法可有效檢測蔬菜中擬除蟲菊酯農藥的殘留情況，檢測能力較強。

表3 不同蔬菜中擬除蟲菊酯農藥的殘留情況

3 小結與討論

本文結合動態液相微萃取技術和氣相色譜方法研究了檢測蔬菜中擬除蟲菊酯農藥的動態液相微萃取氣相色譜法，并通過多方面的實驗獲得了本文方法的最佳萃取條件和檢測條件：紫外吸收波長為220 nm，以氯苯為萃取劑，蔬菜樣本與水的質量比為2∶1，萃取次數為40次，檢測溫度為20 ℃，蔬菜樣本的pH值大于4.2。利用獲取的最佳檢測條件檢測多種蔬菜樣本中擬除蟲菊酯農藥的殘留情況，實驗結果表明，采用本文方法可以有效地檢測出蔬菜中擬除蟲菊酯農藥的殘留含量，具備較強的檢測能力。

雖然采用本文方法檢測蔬菜中擬除蟲菊酯農藥具有較好的效果，但是目前動態液相微萃取技術所采用的分散劑和萃取劑較單一，且各種蔬菜樣本的新鮮程度不同；此外，雖然可以調整蔬菜樣本的pH值以降低檢測誤差，但是在蔬菜樣本中依然存在基質干擾。針對上述情況，以后如何進行更加精準的、全方位的檢測，有待進一步研究。