氣相色譜-離子阱-多級(jí)質(zhì)譜法檢測(cè)魚體組織中19種有機(jī)氯農(nóng)藥

李 榮,何 力,徐 進(jìn),吳翠玲

(1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所,農(nóng)業(yè)部淡水魚類種質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心,湖北荊州 434000; 2.Varian北京辦事處,北京 100070)

氣相色譜-離子阱-多級(jí)質(zhì)譜法檢測(cè)魚體組織中19種有機(jī)氯農(nóng)藥

李 榮1,何 力1,徐 進(jìn)1,吳翠玲2

(1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所,農(nóng)業(yè)部淡水魚類種質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心,湖北荊州 434000; 2.Varian北京辦事處,北京 100070)

建立了魚體組織中19種有機(jī)氯農(nóng)藥殘留分析的氣相色譜-離子阱-多級(jí)質(zhì)譜(GC-IT-MS/MS)方法。試樣用V(正己烷)∶V(丙酮)=1∶1溶液提取,凝膠滲透色譜和固相萃取聯(lián)合凈化,濃縮、定容后,上機(jī)分析。結(jié)果表明,采用EI電離模式,選擇不同的監(jiān)測(cè)特征離子,GC-IT-MS/MS法能靈敏測(cè)定加標(biāo)試樣中全部目標(biāo)化合物。添加濃度為5.0μg·kg-1和10μg·kg-1時(shí)的加標(biāo)回收率在76.2%～106%之間,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在4.8%～11%范圍內(nèi);檢測(cè)限(S/N=3)和定量限(S/N=10)分別為0.03～1.42μg·kg-1和0.1～4.27 μg·kg-1。

魚;有機(jī)氯農(nóng)藥;氣相色譜-離子阱-多級(jí)質(zhì)譜(GC-IT-MS/MS)

有機(jī)氯農(nóng)藥 (organochlorine pesticides, OCPs)對(duì)環(huán)境污染的持久性以及熱帶和亞熱帶國(guó)家繼續(xù)少量使用,使之成為水產(chǎn)品質(zhì)量安全中一項(xiàng)重要的監(jiān)控指標(biāo)[1-5];有機(jī)氯農(nóng)藥對(duì)魚類毒性的影響及其在魚體中的殘留狀況研究是目前的熱點(diǎn)課題[6-8],而這兩方面的工作都依賴于其檢測(cè)方法的建立。因此,對(duì)魚體組織中有機(jī)氯農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)的研究是十分急需和重要的。

氣相色譜-質(zhì)譜(GC/MS)技術(shù)能有效地應(yīng)用于有機(jī)氯農(nóng)藥殘留檢測(cè)[9-13],既可對(duì)陽(yáng)性樣品進(jìn)行定性確證,同時(shí)也能給出定量結(jié)果,已成為農(nóng)藥殘留分析中最為可靠、靈敏的檢測(cè)技術(shù),是當(dāng)前農(nóng)藥殘留分析研究和發(fā)展的方向[14]。應(yīng)用質(zhì)譜技術(shù)檢測(cè)動(dòng)物組織中的有機(jī)氯農(nóng)藥多為三重四極桿質(zhì)譜(GC-QqQ-MS)法[15-16],而采用離子阱-多級(jí)質(zhì)譜(GC-IT-MS/MS)檢測(cè)魚體組織的方法少有報(bào)道。本工作在前人研究成果的基礎(chǔ)上[17],應(yīng)用氣相色譜-離子阱-多級(jí)質(zhì)譜技術(shù)(GC-IT-MS/MS)建立了魚體組織中19種有機(jī)氯農(nóng)藥殘留量同時(shí)測(cè)定的方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器

Saturn 2200 GC/MS/MS氣相色譜-質(zhì)譜儀:美國(guó)Varian公司產(chǎn)品,配有電子轟擊源(EI)及Varian WS 6.8化學(xué)工作站;AccuPrepTM凝膠滲透色譜系統(tǒng):美國(guó)J2 Scientific公司產(chǎn)品,配有在線濃縮系統(tǒng)AccuVap InlineTM;Büchi R-200旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀:瑞士 Switzerland公司產(chǎn)品; T18高速分散機(jī)和Vortex Genius 3振蕩器:德國(guó)IKA公司產(chǎn)品;3K15離心機(jī):德國(guó)Sigma公司產(chǎn)品;TTL-DC氮吹儀:北京同泰聯(lián)公司產(chǎn)品。

1.2 材料與試劑

六六六 (α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH),滴滴涕(p,p’-DDE、o,p’-DDT、p,p’-DDD、p,p’-DDT),六氯苯(Hexachlorobezene, HCB),七氯(Heptachlor),α-硫丹(Endosulfan I),β-硫丹(Endosulfan II),艾氏劑(Aldrin),狄氏劑(Dieldrin),異狄氏劑(Endrin),五氯硝基苯(Quintozene),反式-氯丹(trans-Chlordane),順式-氯丹(cis-Chlordane)和滅蟻靈(Mirex)等均由農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所提供。乙酸乙酯、丙酮、正己烷和環(huán)己烷(農(nóng)殘級(jí)):美國(guó)Baker公司產(chǎn)品;Bond Elut?中性氧化鋁柱(1 000 mg):美國(guó)Varian公司產(chǎn)品。

草魚(grass carp,ctenopharyngodon idellus):購(gòu)自本地農(nóng)貿(mào)市場(chǎng),取其背部肌肉作為方法驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)材料;圓口銅魚(bronze gudgeon, coreius guichenoti):采自湖北宜昌江段(30°41′32.19′′N,111°16′48.71′′E)捕撈的野生個(gè)體,取其背部肌肉和肝臟作為實(shí)驗(yàn)材料。

1.3 試驗(yàn)條件

1.3.1 色譜條件 VF-1701MS色譜柱(30 m× 0.25 mm×0.25μm);進(jìn)樣口溫度230℃;升溫程序:初始柱溫80℃,保持1.0 min,以10℃· min-1升至 180 ℃,保持 24 min,以 20 ℃· min-1升至275℃,保持20 min;載氣:高純氦氣(99.999%);柱流速1.0 mL·min-1;不分流,進(jìn)樣量1.0μL。

1.3.2 質(zhì)譜條件 電子轟擊(EI)離子源,電子能量70 eV,傳輸線溫度270℃,離子源溫度220℃,溶劑延遲10 min,SIM掃描方式。

1.3.3 凝膠色譜(GPC)條件 凈化柱:400 mm× 25 mm,內(nèi)裝Bio-Reads SX-3填料;檢測(cè)波長(zhǎng)254 nm;流動(dòng)相:V(乙酸乙酯)∶V(環(huán)己烷)= 1∶1;流速5 mL·min-1;進(jìn)樣量5 mL;流出液收集起始和結(jié)束時(shí)間為7.5～20 min。

1.4 樣品測(cè)定

1.4.1 樣品處理 取魚體背部肌肉,放入廚用攪拌機(jī)中,攪拌成糜狀后用鋁箔紙包裹,裝入塑料袋中,置于-18℃冰箱中冷凍保存,備用。

1.4.2 提取 將樣品解凍,稱取5.0 g放入50 mL具塞玻璃離心管中,加入20 mLV(丙酮)∶V(正己烷)=1∶1溶液,置于高速分散機(jī)中攪拌1 min,提取目標(biāo)化合物;加入15 mL 2%硫酸鈉溶液,旋渦振蕩0.5 min后放入離心機(jī)中,4 000 r·min-1離心10 min,吸取上層正己烷溶液,將其濃縮至5 mL左右,待凈化。

1.4.3 凈化 將待凈化提取液注入GPC儀,收集7.5～20 min的流出液,置于40℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上濃縮至近干時(shí)移出,加入2 mL正己烷溶解殘留物,移入中性氧化鋁柱中(SPE凈化),棄去流出液,加入10 mLV(乙酸乙酯)∶V(環(huán)己烷) =1∶1淋洗液,收集流出液于梨形瓶中。濃縮,定容至1.0 mL,待測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品凈化

MS/MS多級(jí)質(zhì)譜技術(shù)能有效的排除基質(zhì)干擾,大大降低背景噪聲,有較高的靈敏度和信噪比,因此在蔬菜、水果和糧食等樣品的農(nóng)殘檢測(cè)中,可簡(jiǎn)化樣品凈化過程[11-12,18-20]。但動(dòng)物性食品中的農(nóng)殘檢測(cè),簡(jiǎn)單的樣品凈化程序會(huì)顯著增加色譜柱和質(zhì)譜檢測(cè)器被污染的風(fēng)險(xiǎn),而降低風(fēng)險(xiǎn)最通用、最有效的方法是采用 GPC與SPE聯(lián)合凈化技術(shù)[15-16,21]。本實(shí)驗(yàn)顯示,魚體組織樣品經(jīng)過GPC與SPE聯(lián)合凈化后,其中的雜質(zhì)峰較少。

2.2 色譜柱的選擇

o,p’-DDT與 p,p’-DDD的特征離子相同(均為m/z165、199、235),當(dāng)采用VF-5MS弱極性色譜柱作為分離柱時(shí),無論怎樣改變色譜柱的程序升溫條件,也不能使其完全分離,這給其同時(shí)檢測(cè)帶來了困難。反復(fù)測(cè)試后發(fā)現(xiàn),采用VF-1701MS中等極性色譜柱作為分離柱時(shí),o,p’-DDT與 p,p’-DDD能完全分離,總離子流圖示于圖 1,其保留時(shí)間分別為 34.61 min和37.31 min。同時(shí),其他17種有機(jī)氯農(nóng)藥也能因其保留時(shí)間和特征離子的不同而得到鑒別。

圖1 1.0 mg·L-119種OCPs標(biāo)準(zhǔn)溶液MS/MS總離子流色譜圖Fig.1 TIC MS/MS chromatogram obtained by GC-IT-MS/MS for the analysis of standard solution containing 1.0 mg·L-1of 19 OCPs

2.3 19種有機(jī)氯農(nóng)藥的二級(jí)質(zhì)譜

多級(jí)質(zhì)譜技術(shù)能大大降低復(fù)雜基質(zhì)中的背景干擾[18-20],使信噪比(S/N)大幅度提高。本研究顯示,19種有機(jī)氯農(nóng)藥的二級(jí)質(zhì)譜總離子流色譜圖,基線平直,S/N較一級(jí)質(zhì)譜得到了大幅度提高,相關(guān)數(shù)據(jù)列于表1,增幅最大的是滅蟻靈,達(dá)34.6倍;增幅最小的是α-硫丹,為1.1倍。

在MS/MS技術(shù)中,二級(jí)質(zhì)譜圖顯示了目標(biāo)化合物子離子的質(zhì)荷比及相對(duì)豐度,這對(duì)其定性分析具有重要的參考價(jià)值。表1給出了19種有機(jī)氯農(nóng)藥二級(jí)質(zhì)譜定性定量離子的質(zhì)荷比及相對(duì)豐度的測(cè)試數(shù)據(jù),可為有機(jī)氯農(nóng)藥MS/MS定性分析提供參考。

2.4 方法驗(yàn)證

2.4.1 準(zhǔn)確度和精密度 測(cè)定草魚空白肌肉組織中添加濃度為5.0μg·kg-1和10μg·kg-1的樣品(n=5)時(shí),計(jì)算其回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。結(jié)果表明,19種有機(jī)氯農(nóng)藥的加標(biāo)回收率為 76.2%～106%,RSD為 4.8%～11%,相關(guān)數(shù)據(jù)列于表2。草魚空白肌肉組織樣及加標(biāo)樣的MS/MS總離子流色譜圖示于圖2。

2.4.2 線性范圍 GC-IT-MS/MS法的線性范圍較寬,測(cè)定0.01～100 mg·L-1的19種有機(jī)氯農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,其標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程中的相關(guān)系數(shù)為0.970 6～1.000。

2.4.3 檢測(cè)限 檢測(cè)限(LOD)和定量限(LOQ)的計(jì)算是按照本方法所建立的樣品處理程序測(cè)定5.0μg·kg-1的加標(biāo)試樣,在信噪比(S/N)為3和10的條件下分別計(jì)算出來的。表2顯示,LOD和LOQ的范圍分別為0.03～1.42 μg·kg-1和0.10～4.27μg·kg-1,其中γ-HCH的LOD和LOQ值最低,分別為0.03μg·kg-1和0.1μg·kg-1,狄氏劑的LOD和LOQ值最高,分別為1.42μg·kg-1和4.27μg·kg-1。

表1 19種有機(jī)氯農(nóng)藥一級(jí)和二級(jí)質(zhì)譜的信噪比、碰撞誘導(dǎo)解離電壓、二級(jí)質(zhì)譜子離子及其相對(duì)豐度Table 1 The signal/noise ratio(S/N),collision-in-duced dissociation(CID), quantitation ions,relative abundance of 19 OCPs by GC-IT-MS/MS

圖2 草魚空白肌肉組織樣(a)及其5.0μg·kg-119種OCPs加標(biāo)樣(b)的MS/MS總離子流色譜圖Fig.2 TIC MS/MS chromatogram of grass carp blank samples(a)and the 5.0μg·kg-119 OCPs in spiked grass carp muscle samples(b)

表2 19種有機(jī)氯農(nóng)藥的線性范圍、相關(guān)系數(shù)、檢測(cè)限、加標(biāo)回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 2 Validation parameters of 19 OCPs obtained with the GC-IT-MS/MS method(n=5)

2.5 實(shí)際樣品測(cè)定

應(yīng)用本方法測(cè)定了長(zhǎng)江圓口銅魚體中有機(jī)氯農(nóng)藥的殘留量,對(duì)檢出的六氯苯、γ-HCH、p,p’-DDE、o,p’-DDT、p,p’-DDD和 p,p’-DDT等農(nóng)藥進(jìn)行了定性確認(rèn)。定量測(cè)定結(jié)果表明,p,p’-DDE的殘留量最大;定性分析結(jié)果顯示,被檢出的有機(jī)氯農(nóng)藥與其標(biāo)準(zhǔn)樣品的子離子質(zhì)荷比及相對(duì)豐度一致(匹配度為99%),表明對(duì)檢出物的定性分析是準(zhǔn)確的,其二級(jí)總離子流色譜圖和二級(jí)質(zhì)譜圖示于圖3。

圖3 圓口銅魚肝臟中有機(jī)氯農(nóng)藥定性確證:二級(jí)質(zhì)譜總離子流色譜圖(a)及其二級(jí)質(zhì)譜圖(b)Fig.3 Identification of OCPs in liver of bronze gudgeon: MS/MS TIC chromatogram(a)and MS/MS spectrogram(b)

3 結(jié) 論

利用GC/MS中的二級(jí)質(zhì)譜技術(shù)檢測(cè)19種有機(jī)氯農(nóng)藥,檢測(cè)靈敏度得到顯著提高,基線平直,有效地降低了背景干擾。19種有機(jī)氯農(nóng)藥二級(jí)質(zhì)譜的子離子質(zhì)荷比及相對(duì)豐度數(shù)據(jù)有助于準(zhǔn)確地對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行定性分析。

GC-IT-MS/MS方法能應(yīng)用于魚體組織中19種有機(jī)氯農(nóng)藥的定性定量檢測(cè),并能擴(kuò)展至動(dòng)物性食品中多種有機(jī)氯農(nóng)藥的定性定量檢測(cè)。

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Determination of 19 Organochlorine Pesticides Residues in Fish Tissues by G as Chromatography-Ion Trap Mass Spectrometry

LI Rong1,HE Li1,XU Jin1,WU Cui-ling2
(1.Yangtze River Fisheries Research Institute,Chinese Academy ofFishery Sciences, Fishery Quality Supervision and Testing Center,Ministry of A griculture,J ingzhou434000,China; 2.Varian of f ice in Beijing,Beijing100070,China)

A method for the simultaneous determination of 19 organochlorine pesticides (OCPs)in fish tissues was developed by gas chromatography-ion trap mass spectrometry (GC-IT-MS/MS).The samples were extracted by mixture ofV(acetone)∶V(hexane)= 1∶1,then cleaned-up by gel permeation chromatography(GPC)and solid phase extraction (SPE),followed by analysis using GC-IT-MS/MS.The experimental results demonstrated good sensitivity for 19 target OCPs in spiked samples,by monitoring different precursor ions and product ions in electron ionization(EI)mode.Spiked reference samples are analyzed at concentration levels of 5.0μg·kg-1and 10μg·kg-1,the average recoveries are range of 76.2%—106%,with a relative standard deviation(RSD)range of 4.8%—11%.Limits of detection(LOD)(S/N=3)are range of 0.03—1.42μg·kg-1.Limits of quantification(LOQ)(S/N=10)are between 0.1μg·kg-1and 4.27μg·kg-1.

fish;organochlorine pesticides;gas chromatography-ion trap mass spectrometry (GC-IT-MS/MS)

O 657.63

A

1004-2997(2010)02-0110-06

2009-06-16;

2009-12-24

中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院“內(nèi)陸漁業(yè)生態(tài)環(huán)境和資源”重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室(YM2007-04)資助

李 榮(1962～),男(漢族),湖北荊州人,副研究員,從事水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)技術(shù)研究。E-mail:Lrqm@yfi.ac.cn