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QuEChERS前处理结合GC-MS方法测定农药残留

2020-10-23 329 上传者：管理员

摘要：目的建立一种QuEChERS-气相色谱-质谱法测定蔬菜中22种农药残留的方法。方法蔬菜样品被乙腈涡旋震荡提取后,经高速离心后采用QuEChERS试剂净化,氮气吹干,以环己烷/丙酮(7∶3)定容,用HP-5MS毛细管色谱柱分离,单离子监测扫描模式(SIM)扫描,外标法定量。结果22种农药的分离效果好,线性相关系数均>0.996,最低检出限为0.001mg/kg～0.003mg/kg,平均回收率在86.00%～102.00%范围,RSD在2.10%～4.30%范围。结论该方法操作简单快速、灵敏度高、准确性好,适合于蔬菜中多种农药残留的检测。

关键词：
农药残留
检测
气相色谱
蔬菜
质谱
食品工业
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食品中农药的残留问题一直是全球关注的焦点。据研究人体遭受农药的危害80.00%～90.00%是通过进食被农药污染的食品造成的[1]。随着栽培技术的不断进步,蔬菜的生长期越来越短,一些高毒性禁用农药的滥用,给人们的身体健康带来一定的危害[2]。因此,对农产品特别是新鲜蔬菜进行农药残留监测是十分必要的。

国标方法GB23200.8-2016[3]中介绍了水果蔬菜中多种农药残留测定的方法。而实际操作中发现样品的提取及净化耗时较长。QuEChERS法是由美国学者提出的农药多残留快速提取方法[4,5,6,7]。该方法减少了提取溶剂的使用量,解决了分析时间长、有毒溶剂大量使用等问题。农药残留检测常用的仪器有气相色谱仪和气相色谱/质谱联用仪[8,9,10]。气相色谱法的选择性以及特异性差,气相色谱/质谱联用法[11,12]具有灵敏度高、抗干扰能力强,能达到目标化合物准确鉴定的目的。建立了QuEChERS前处理结合GC-MS方法同时测定蔬菜中的22种农药残留。该法样品预处理步骤简单,方法具有较高的灵敏度、正确度和精密度,有利于推广使用。

1、材料与方法

1.1主要仪器

气相色谱-质谱联用仪Agilent7890A-5975C、AgilentChemStation化学工作站、微量进样器10μL、AL204-IC电子天平、涡旋振荡器(Heidolph)、高速离心机(HITACHI)、氮吹仪(OrganomationAssociates,Inc.)

1.2试剂

农药的标准品:水胺硫磷、毒死蜱、氰戊菊酯、吡唑醚菌酯、硫丹硫酸酯、氯氟氰菊酯、甲基异柳磷、氟虫腈亚砜、氧乐果(Sigma);氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、a-硫丹、百菌清、氟甲腈、甲拌磷亚砜、氟虫腈砜、b-硫丹、甲拌磷(Dr.Ehrenstorfer);恶霜灵、三唑磷、氟虫腈、五氯硝基苯(ChemService),以上各标准品纯度均>99.00%。

环己烷、丙酮、乙腈、甲酸均为色谱纯。氯化钠(分析纯,使用前经450℃烘烤8h)、无水硫酸镁(分析纯,用前在450℃烘烤8h)。N-丙基乙二胺(PSA)。

1.3色谱、质谱条件

色谱柱:HP-5MS石英毛细管色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm);载气:氦气,纯度≥99.99%,流速1.0mL/min;进样口温度为260℃。进样方式:不分流进样,进样量1μL。柱温:初始温度:50℃(保持1min),20℃/min升至125℃(保持0min),15℃/min升至220℃(保持0min),30℃/min升至280℃(保持20min)。电离方式:EI源;温度为230℃,电子能量70eV,接口温度为280℃,电子倍增器电压1506V,溶剂延迟5.0min。

1.4标准曲线的绘制

分别称取农药标准品10.0mg,用丙酮溶解并定容在10mL容量瓶中,各农药标准贮备液的浓度为1.00mg/mL,保存在4℃冰箱中。吸取0.1mL各标准储备液于10mL容量瓶中,用丙酮定容至刻度,混合标准中间液浓度为10μg/mL。吸取1mL混合标准中间液于10mL容量瓶中,用丙酮定容至刻度,混合标准使用液浓度为1μg/mL。临用时再配制成浓度为20,50,100,200,500,1000ng/mL的标准系列。取1.0μL各浓度标准使用液,进气相色谱-质谱仪测定,根据保留时间及碎片离子进行定性、定量分析。

1.5样品预处理

准确称取10.00g(精确到0.01)蔬菜于50mL离心管中,加入甲酸0.050mL和乙腈10mL,涡旋混匀20min,然后加入氯化钠约1g和无水硫酸镁5g,立即涡旋混匀约10s,于8000rpm离心5min。吸取提取液5mL于事先加有无水硫酸镁500mg和PSA300mg的15mL塑料离心管中,涡旋混匀10s后于8000rpm离心5min。吸取上述净化后的上清液2mL到离心管中,室温水浴氮气吹至约0.2mL,用环己烷/丙酮(7∶3)定容到1mL,混匀,3000rpm离心2min后GC-MS测定。

1.6样品的定性与定量

取经过前处理好的样品与农药混合标准液1.0μL,在优化色谱条件下进行气相色谱质谱测定,用外标法计算样品中农药浓度。

2、结果与讨论

2.1样品前处理方法的优化

传统的前处理方法使用了固相萃取小柱,发现样品的提取及净化耗时较长,并且大量有毒溶剂的使用对试验人员有一定的伤害。实验前处理净化使用了PSA净化,PSA可去除基质中碳水化合物、酚类、各种极性有机酸、少量色素、糖类和脂肪酸。该方法减少了样品取样量和降低提取溶剂的使用量,解决了分析时间长、有毒溶剂大量使用等问题。实验前处理方法中加入0.050mL甲酸,目的是为了保证百菌清等部分易生物分解的组分回收率。

2.2基质效应

基质效应是样品中其他组分对待测物测定值的影响,导致待测组分在进行仪器分析时的响应出现增强或抑制。选用大白菜的空白样品作为基质,通过测定浓度梯度为1000,500,200,100,50,20ng/mL的基质标准溶液和相对应的溶剂标准溶液,建立标准曲线,通过公式“(基质标准曲线斜率/溶剂标准曲线斜率-1)×100%”计算基质效应。从实验中可以看出,大部分农药的峰有明显的增强,可见大部分农药具有明显的基质效应,本实验采取了做基质匹配的过程化标准曲线,目的是为了减少基质效应对测定结果的影响。

2.3多种农药的定性检测

研究采用在某一色谱条件下,分别进行农药单一标准分析,然后将所有农药混合,进行色谱条件的优化。根据色谱保留时间和特征碎片离子定性,22种农药的TIC图(图1)。22种农药在18min内能达到较好分离。22种农药的离子碎片(表1)。

2.4方法的线性范围、检出限、回收率和精密度

6个浓度水平的混合标准溶液分别注入气相色谱质谱仪,以各农药的峰面积对浓度做标准曲线,以产生3倍信噪比时溶液的浓度计算各农药的检出限。向无农药的空白蔬菜中添加浓度分别为50,100,200ng/mL的标准溶液,每个浓度水平下做6次平行测定,计算方法的加标回收率和相对标准偏差(RSD%)。方法的线性范围、线性方程、相关系数、最低检出限、回收率、RSD(表2)。由表2可见,方法平均回收率在86.00%～102.00%范围,RSD在2.10%～4.30%范围,说明方法具有较好的精密度和回收率,可以满足测定要求。

2.5样品测定

从内蒙的各个盟市随机抽取蔬菜样本共120份采用该法进行测定。蔬菜种类包括:叶菜类、块根和块茎类、鳞茎蔬菜、茎类蔬菜、瓜菜类、甘蓝类。采用该方法进行样本检测,超标蔬菜类别为韭菜、芹菜、豆角、豇豆。检出的农药种类有毒死蜱、甲拌磷砜、甲拌磷亚砜。

图122种农药标准的色谱图

注:1.氧乐果:9.167min;2.甲拌磷:9.916min;3.五氯硝基苯:10.553min;4.百菌清:10.870min;5.氟甲腈:11.349min;6.甲拌磷亚砜:11.752min;7.毒死蜱:11.797min;8.水胺硫磷:11.871min;9.甲基异柳磷:12.050min;10.氟虫腈亚砜:12.113min;11.氟虫腈:12.191min;12.a-硫丹:12.524min;13.氟虫腈砜:12.742min;14.b-硫丹:13.046min;15.恶霜灵:13.100min;16.三唑磷:13.192min;17.硫丹硫酸酯:13.451min;18.氯氟氰菊酯:14.456min;19.氟氯氰菊酯:15.877min;20.氯氰菊酯:16.302min;21.氰戊菊酯-1:17.438min;22.吡唑醚菌酯:17.535min;23.氰戊菊酯-2:17.805min。

表122种农药的离子碎片

表222种农药的标准曲线线性方程、最低检出限、回收率、精密度(n=6)

3、结论

试验采用PSA净化,利用气相色谱-质谱法快速测定蔬菜中22种农药残留的分析方法,与传统方法相比,该方法减少了样品取样量和降低提取溶剂的使用量,解决了分析时间长、有毒溶剂使用量大等问题;并对方法的质谱条件、提取条件及基质干扰进行了系统的优化,对方法的线性、检出险、加标回收率、精密度、重复性进行考查发现22种农药的分离效果好,线性相关系数均>0.996,最低检出限为0.001mg/kg～0.003mg/kg,平均回收率在86.00%～102.00%范围,RSD在2.10%～4.30%范围。试验证明,该方法的精密度、正确度符合分析要求,且操作简便,高效快速,适合在实验室推广。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献：

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[6]王娇,齐沛沛,等.基于磁纳米材料的土壤中多农药残留高通量分析技术研究[J].分析化学,2019,47(2):262-270.

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基金:内蒙古自然科学基金(2019MS08071).