QuEChERS-氣相色譜-負化學電離源-串聯質譜法測定茶葉中氟蟲腈及其代謝物的殘留量

蔣曉勤,袁荷芳,程 妍,高蕙文

(常州市食品藥品纖維質量監督檢驗中心,常州 213000)

中國是茶葉出口大國,在茶葉的種植過程中,為了提高茶葉產量,防治各種害蟲,化學農藥在茶葉中使用較為廣泛,而嚴重的農藥殘留超標問題使中國茶葉出口面臨嚴重的壓力。氟蟲腈是一種苯基吡唑類殺蟲劑,在茶葉生長過程中使用普遍,其具有殺蟲譜廣、持效期長的特點,但在環境中穩定性較差,可通過水解、微生物降解等方式進行代謝,主要代謝物為氟甲腈、氟蟲腈砜和氟蟲腈亞砜,經研究發現代謝物的毒性更大[1]。歐盟規定了氟蟲腈的限量為0.005 mg·kg-1,并不涉及其代謝物。國家標準GB/T 2763-2021《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》[2]中并未規定其在茶葉中的限量值,但是規定了氟蟲腈及其代謝物在谷物、水果蔬菜等食品中的最大殘留限量,因此開發一種快速、準確測定茶葉中氟蟲腈及其代謝物殘留量的分析方法非常重要。

目前,氟蟲腈及其代謝物常用的前處理方法主要有固相萃取法[3]、液液萃取法[4]等。固相萃取法所需的試劑量較大,時間也較長,在進行大批量樣品檢測時效率低,而QuEChERS快速、簡便,消耗試劑少,被廣泛用于瓜果蔬菜的農藥殘留的檢測[5-6]。本工作將QuEChERS用在茶葉的前處理中,可以更快速。氟蟲腈及其代謝物的測定方法主要有氣相色譜法(GC)[7-8]、液相色譜法(LC)[9-10]、氣相色譜-串聯質譜法(GC-MS/MS)[11-13]、液相色譜-串聯質譜法(LC-MS/MS)[14-15]等。氟蟲腈及其代謝物含有多個鹵原子,有較強的電負性,使用負化學電離(NCI)源測定,可以提高靈敏度。文獻[16]報道了氣相色譜-負化學電離源-串聯質譜法(GC-NCI-MS/MS)測定動物源食品中氟蟲腈及其4種代謝物的殘留量,測定下限為0.5～1.0 μg·kg-1。茶葉基質復雜,有較強的本底干擾[17],而GC-MS/MS多反應監測(MRM)模式可以在復雜基質下對目標物進行準確測定。本工作以QuEChERS進行前處理,采用GC-NCI-MS/MS測定茶葉中氟蟲腈及其代謝物氟甲腈、氟蟲腈砜和氟蟲腈亞砜的殘留量,靈敏度高,測定下限可達到0.5～2.5 μg·kg-1,能夠滿足歐盟的殘留限量要求,適用于茶葉中氟蟲腈及其代謝物殘留量的快速檢測。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890A/7000B型三重四極桿氣相色譜質譜聯用儀;7683型自動進樣器;Thermo Multif X3R型高速離心機;Talboys數顯型渦旋振蕩儀;Reeko型氮吹儀;QuEChERS凈化鹽管,內裝1 200 mg硫酸鎂、400 mgN-丙基乙二胺(PSA)、400 mg C18和200 mg石墨化碳黑(GCB)。

單標準溶液:氟甲腈、氟蟲腈亞砜、氟蟲腈、氟蟲腈砜的質量濃度均為1 000 mg·L-1。

混合標準儲備溶液:1 mg·L-1,取適量的氟甲腈、氟蟲腈亞砜、氟蟲腈、氟蟲腈砜標準溶液,用乙腈溶解并定容,配制成質量濃度為1 mg·L-1的混合標準儲備溶液。

混合標準溶液系列:取適量的混合標準儲備溶液,用乙腈逐級稀釋,配制成質量濃度為1,5,10,20,50,100 μg·L-1的混合標準溶液系列。

QuEChERS萃取鹽包,含6 g硫酸鎂、1.5 g乙酸鈉;乙腈、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、正己烷均為色譜純。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜條件

HP-5MS毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 mm);進樣口溫度 250 ℃;進樣方式為不分流進樣,進樣量 1 μL;流量 1.2 mL·min-1;載氣為氦氣。柱升溫程序:初始溫度100 ℃;以20 ℃·min-1的速率升溫至200 ℃,保持11 min;以30 ℃·min-1的速率升溫至260 ℃,保持5 min。

1.2.2 質譜條件

NCI源,反應氣為甲烷;接口溫度 280 ℃;離子源溫度 150 ℃;掃描方式為MRM;其他質譜參數見表1,其中“*”代表定量離子。

表1 質譜參數

1.3 試驗方法

取代表性樣品500 g,攪碎混勻后裝入潔凈的盛樣容器內,密封保存。稱取2 g樣品(精確至0.01 g)于50 mL塑料離心管中,加入10 mL水渦旋1 min,浸泡10 min后加入10 mL乙腈、QuEChERS萃取鹽包及1顆陶瓷均質子,蓋上離心管蓋,劇烈振蕩1 min后以轉速4 000 r·min-1離心5 min。吸取8 mL上清液,加到QuEChERS凈化鹽管內,劇烈振蕩1 min后以轉速4 000 r·min-1離心5 min,取上清液,過0.45 μm濾膜后按照儀器工作條件測定。

2 結果與討論

2.1 質譜條件的優化

對1 mg·L-1的混合標準儲備溶液進行一級質譜全掃描,選取響應較高的1～2個離子作為母離子,然后將混合標準溶液用乙腈稀釋成100 μg·L-1,設置不同的碰撞能量,對其進行產物離子掃描,選取響應較高的3～4個產物離子作為子離子。以茶葉空白基質配制基質匹配的混合標準溶液,在MRM條件下進行篩選,最終選取在茶葉基質下2個響應最高的母離子、子離子作為定性定量離子,結果見表1。1 μg·L-1的基質匹配的混合標準溶液的總離子流色譜圖見圖1。

圖1 1 μg·L-1的基質匹配的混合標準溶液的總離子流色譜圖

2.2 前處理方法的優化

2.2.1 提取溶劑

將加標茶葉樣品(加標量為0.10 mg·kg-1)用10 mL水進行浸泡后,分別選取10 mL乙腈、正己烷、甲醇、乙酸乙酯和丙酮等不同溶劑進行提取凈化,其他試驗步驟和樣品前處理過程相同,按照儀器工作條件測定,每種提取溶劑下平行測定3次,計算回收率,結果見表2。

表2 不同提取溶劑中氟蟲腈及其代謝物的回收率

由表2可知:正己烷極性較弱,作為提取溶劑時,目標物的回收率低;甲醇作為提取溶劑時,目標物的回收率較正己烷高,但是也僅為12.3%～31.4%;丙酮作為一種強極性溶劑,在前處理過程中會提取出較多的雜質、色素等,對儀器有較大的污染,而且氟蟲腈的回收率較低;乙腈作為提取溶劑時,對目標物的溶解性較好,目標物的回收率為85.4%～113%;乙酸乙酯對目標物的提取回收率也較好,為87.8%～97.9%,但是提取出的溶液顏色比乙腈提取出的更深,容易對質譜的進樣口和色譜柱造成較大的污染,且乙酸乙酯的揮發性更強。綜合考慮,乙腈極性高,價格適中,更適合作為提取溶劑,因此試驗選擇乙腈作為提取溶劑。

2.2.2 吸附劑及其用量

由于在茶葉前處理過程中加入了10 mL水進行浸泡,因此在凈化過程中需要加入一定量的硫酸鎂,以去除水分。PSA能去除有機酸、色素、金屬離子和酚類等,GCB能吸附色素、甾醇等大分子雜質。比對了在茶葉前處理過程中不加吸附劑、只加PSA、加PSA+GCB,經過渦旋振蕩、離心后的溶液顏色,發現上清液顏色依次變淺,因此選擇加PSA+GCB。茶葉含脂肪含量較高,包括磷脂、甘油酯、糖脂和硫酯等,C18為反相萃取劑,能吸附油脂等弱極性到中等極性的物質,因此最終選擇硫酸鎂+PSA+C18+GCB作為QuEChERS凈化鹽管中的試劑。

以氟蟲腈為研究對象,QuEChERS凈化鹽管中分別加入以下不同量的試劑:方法1,600 mg硫酸鎂+200 mg PSA+200 mg C18+100 mg GCB;方法2,900 mg硫酸鎂+300 mg PSA+300 mg C18+150 mg GCB;方法3,1 200 mg硫酸鎂+400 mg PSA+400 mg C18+200 mg GCB;方法4,1 500 mg硫酸鎂+500 mg PSA+500 mg C18+250 mg GCB,按照前處理方法對白茶進行加標回收試驗,氟蟲腈的回收率結果見圖2。

圖2 吸附劑用量對氟蟲腈回收率的影響

結果表明:方法1與方法4的回收率較低;方法2與方法3的回收率接近,都較高,在前處理過程中可以發現經方法3處理后溶液顏色較淺,對儀器和色譜柱的損傷較低。因此,試驗選擇QuEChERS凈化鹽管中裝入1 200 mg硫酸鎂、400 mg PSA、400 mg C18和200 mg GCB。

2.3 基質效應

基質效應指樣品中目標物以外的其他基質成分對目標物含量測定的影響。試驗用不同茶葉作為空白基質,配制基質匹配標準曲線,用其斜率與溶劑標準曲線斜率的比值來考察不同茶葉的基質效應,結果見圖3。比值越接近100%,則基質效應越小,比值的絕對值大于100%時,為基質增強效應,比值的絕對值小于100%時,為基質抑制效應。

圖3 氟蟲腈及其代謝物在不同茶葉中的基質效應

由圖3可知,在茶葉基質中,4種目標物的基質效應都大于150%,是基質增強效應,其中氟蟲腈的基質效應最強,超過250%,在綠茶中基質效應達到371%。因此,試驗采用基質匹配標準曲線來測定茶葉中的氟蟲腈及其代謝物的含量,以提高定量分析的準確度。

2.4 工作曲線、檢出限和測定下限

以白茶為空白基質,按照1.3節試驗方法進行前處理,取凈化后的溶液各1 mL到6個10 mL玻璃試管中,氮吹至近干,分別用混合標準溶液系列1 mL復溶(相當于目標物的質量濃度分別為0.005,0.025,0.05,0.10,0.25,0.50 mg·kg-1),渦旋混勻后過濾,按照儀器工作條件測定。結果表明,4種目標物的質量分數在0.005～0.50 mg·kg-1內與其對應的峰面積呈線性關系,所得線性回歸方程和相關系數見表3。

表3 線性參數、檢出限和測定下限

以3,10倍信噪比(S/N)對應的質量分數確定檢出限(3S/N)和測定下限(10S/N),結果見表3。

2.5 精密度和回收試驗

以茶葉作為空白基質,按照試驗方法進行低、中、高(0.025,0.10,0.25 mg·kg-1)3個濃度水平的加標回收試驗,計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD),結果見表4。

表4 精密度與回收試驗結果(n=6)

由表4可知,目標物的回收率為96.6%～136%,測定值的RSD為0.50%～6.8%。氟甲腈在低濃度水平的加標回收率偏高,為136%,原因可能是當加標量較低時,目標物易受到茶葉基質的本底干擾。

2.6 樣品分析

按照試驗方法對市場中流通的綠茶、白茶、紅茶等100批茶葉進行測定,結果顯示,在某一批次茶葉樣品中檢出氟蟲腈及其代謝物,總量為77.1 μg·kg-1(以氟蟲腈計)。

本工作以QuEChERS為前處理方法,提出了GC-NCI-MS/MS測定茶葉中氟蟲腈及其代謝物殘留量的方法。本方法簡便、快速,有機溶劑消耗較少,靈敏度高,經方法學驗證,能夠滿足茶葉中氟蟲腈及其代謝物的日常檢驗,測定下限可以滿足歐盟殘留限量要求,有助于茶葉的出口。