凝膠滲透色譜-氣相色譜法檢測小麥中的 24種農(nóng)藥殘留

趙子剛,王 建,賈 斌,呂建華＊

(1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院,河南鄭州 450052; 2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究中心,河南鄭州 450002)

凝膠滲透色譜-氣相色譜法檢測小麥中的 24種農(nóng)藥殘留

趙子剛1,王 建2,賈 斌2,呂建華1＊

(1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院,河南鄭州 450052; 2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究中心,河南鄭州 450002)

建立了凝膠滲透色譜-氣相色譜分析檢測小麥中 24種農(nóng)藥殘留的方法,探討了凝膠滲透色譜技術(shù)在農(nóng)藥殘留前處理上的應(yīng)用.本方法的回收率在 81.6%～123%之間,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.6%～8.8%之間,方法檢出限在 1.25～12.5μg/kg之間,線性相關(guān)系數(shù)在 0.998以上.

凝膠滲透色譜;氣相色譜;農(nóng)藥殘留量;小麥

0 前言

民以食為天,食以糧為先.糧食是人類賴以繁衍生存的基礎(chǔ),是人類最基本的生活資料.糧食安全是國家安全戰(zhàn)略的重要組成部分,也是經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ),更與人們的健康與生存息息相關(guān).隨著人們生活水平的日益提高,對健康飲食的要求也日益加強,糧食作為食品的主要原料來源,其農(nóng)藥殘留也更加引起世人關(guān)注.在國際貿(mào)易中,有關(guān)農(nóng)藥殘留的檢測方法和允許的最高殘留限量已成為嚴(yán)重的“綠色壁壘”[1-4].

糧食中所含有的農(nóng)藥殘留主要來源于糧食在田間生長和儲藏期間為防治有害生物所施用的化學(xué)藥劑.菊酯類農(nóng)藥和有機氯農(nóng)藥是糧食生產(chǎn)過程中經(jīng)常使用的農(nóng)藥,其殘留量在糧食中的影響較大[5-8].糧食的主要成分包括糖類、蛋白質(zhì)、脂肪等,利用有機溶劑提取農(nóng)藥殘留的同時也會使這些大分子干擾物質(zhì)溶入提取液,對氣相色譜的測定產(chǎn)生干擾,容易對測定結(jié)果造成誤判,因此必須選擇適當(dāng)?shù)膬艋绞絹硐|(zhì)的干擾[9-10].

凝膠滲透色譜是基于體積排阻的分離機理,通過具有分子篩性質(zhì)的固定相,用來分離相對分子質(zhì)量不同的物質(zhì),并且還可以分析分子體積不同、具有相同化學(xué)性質(zhì)的高分子同系物.凝膠滲透色譜的柱填料為凝膠,它是一種表面惰性物質(zhì),具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),含有許多不同尺寸的孔穴,不具有吸附、分配和離子交換作用.當(dāng)含有各種分子的樣品溶液緩慢地流經(jīng)凝膠色譜柱時,各種分子滲入凝膠微孔的程度不同,大分子受排阻不能進(jìn)入微孔,分子越小則進(jìn)入微孔越深,因而滯留時間不同,試樣中的各組分按照分子大小順序洗脫,大分子的油脂、色素 (葉綠素、葉黃素)、生物堿、聚合物等先被淋洗出來,農(nóng)藥等相對分子質(zhì)量較小,后被淋洗出來[11-13].而凝膠滲透色譜的分離特點正好為主要成分為糖類、蛋白質(zhì)、脂肪等的糧食中農(nóng)藥殘留檢測提供了良好的基礎(chǔ).通過收集經(jīng)分離的含有農(nóng)藥成分的洗脫液,再與檢測器聯(lián)用進(jìn)行檢測分析.

因此,作者運用凝膠滲透色譜凈化技術(shù),結(jié)合GC-ECD檢測小麥中 24種常用菊酯類農(nóng)藥和有機氯類農(nóng)藥殘留,以期建立一種簡便快速、準(zhǔn)確靈敏的糧食中農(nóng)藥多殘留檢測方法.

1 材料與方法

1.1 儀器與設(shè)備

凝膠滲透色譜儀:AccPurePMPS自動凝膠色譜系統(tǒng),配有 1個 254 nm固定波長紫外檢測器和CO7850428061凝膠滲透色譜凈化柱,凝膠柱填充相為 S—X3 Bio-Beads(美國 J2-Seientific公司);氣相色譜儀:Agilent 6890N型氣相色譜儀,帶ECD檢測器、7683B Series Injector自動進(jìn)樣器和Agilent化學(xué)工作站 (美國安捷倫公司);色譜柱: DB—1毛細(xì)管柱 30 m×0.32 mm×0.25μm(美國安捷倫公司);載氣為高純氮氣 (純度99.999%);SC—3610離心機 (科大創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司);IKA T18 basic勻漿機(ULTRA TURRAX).

1.2 試劑和樣品

乙腈、正己烷為色譜純:環(huán)己烷、乙酸乙酯為分析純并重蒸;氯化鈉 140℃烘烤 4 h;農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品,純度≥96%.

農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品均購于國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心,根據(jù)保留時間分為 J1和 J2兩個組進(jìn)行檢測,避免不同農(nóng)藥之間的相互干擾.根據(jù)預(yù)備試驗,各農(nóng)藥對檢測器的響應(yīng)值不同,為了使得標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)藥標(biāo)樣在色譜圖上大小比例適中,因此用正己烷配制農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)液時各種農(nóng)藥的濃度不同.

J1農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)液包括 5種菊酯類農(nóng)藥、3種殺菌劑和 4種有機氯農(nóng)藥(圖 1),其濃度分別為:甲氰菊酯 32μg/mL,氯氰菊酯 32μg/mL,氰戊菊酯32μg/mL,溴氰菊酯 12μg/mL,氯菊酯 32 μg/mL,異菌脲 40μg/mL,腐霉利 20μg/mL,乙烯菌核利 12μg/mL,α-666 8μg/mL,γ-666 8 μg/mL,δ-666 8μg/mL,pp-DDD 8μg/mL.

J2農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)液包括 5種菊酯類農(nóng)藥、2種殺菌劑和 5種有機氯農(nóng)藥(圖 2),其濃度分別為:三氟氯氰菊酯 16μg/mL,氟氯氰菊酯 32μg/mL,氟胺氰菊酯 32μg/mL,氟氰戊菊酯 32μg/mL,聯(lián)苯菊酯 32μg/mL,百菌清 8μg/mL,三唑酮 12 μg/mL,β-666 8μg/mL,五氯硝基苯 8μg/mL,p, p’-DDT 8μg/mL,p,p’-DDE 8μg/mL,o,p’-DDT 8μg/mL.

小麥樣品為河南省農(nóng)科院內(nèi)部培養(yǎng)的小麥籽粒,田間生長過程中沒有用過任何農(nóng)藥.

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品前處理

稱取小麥樣品 8 g于帶蓋離心管中,加入 10 mL蒸餾水浸潤樣品 1 h,加入 20 mL乙腈提取溶劑,勻漿 90 s,加入適量(約5 g)氯化鈉,蓋上蓋子振搖 60 s,4 000 r/min離心 5 min.吸取上層清液5 mL于燒杯中,放在 60℃的電熱板上,通入空氣流,蒸發(fā)至近干,加入10 mL乙酸乙酯 +環(huán)己烷溶液(V/V=1),并過 0.45μm有機濾膜于 GPC樣品瓶中,上 GPC凈化.

GPC凈化條件:流動相為乙酸乙酯 +環(huán)己烷溶液(V/V=1),流速 4.7 mL/min.收集第 8～14分鐘流出組分于燒杯中.將燒杯中流出液放在60℃的電熱板上,通入空氣流,蒸發(fā)近干,用正己烷定容至 2 mL,氣相色譜測定.

1.3.2 色譜條件

色譜柱:DB—1毛細(xì)管柱30 m×0.25 mm× 0.25μm.進(jìn)樣口溫度為200℃,檢測器 (ECD)溫度為300℃.程序升溫:150℃,保持1 min,以10℃/min升至190℃,保持2 min,以20℃/min升至270℃,保持9 min,以40℃/min升至275℃,保持8 min.載氣流量:N2:1 mL/min,尾吹氣:N2: 60 mL/min,進(jìn)樣量:1μL,不分流.定量方法:峰面積外標(biāo)法.

2 結(jié)果與討論

2.1 不同溶劑對農(nóng)藥提取效果的對比

用 4種極性不同的溶劑 (石油醚、乙酸乙酯、丙酮、乙腈)對加標(biāo)樣品進(jìn)行提取比對試驗,其中石油醚和乙酸乙酯提取時,提出樣品中的大量油脂,丙酮提取后提取液渾濁,蒸發(fā)近干慢.乙腈和丙酮提取的回收率均在 80%～120%,從處理過程的簡便程度來看,乙腈是較為理想的提取溶劑.

2.2 樣品與溶劑比例對提取效果的對比

由于小麥樣品含水量少,提取時需加一定量的水潤濕樣品,提取效果會好些.在稱樣量一定,提取溶劑分別用樣品量 2倍、3倍、4倍和 5倍體積的提取液做提取試驗,結(jié)果表明提取溶劑的量對于提取后的回收率差別不明顯,均在 80%～120%之間,但是 2、3倍的提取結(jié)果很難提供足夠的提取液量進(jìn)行下步試驗,而 5倍又浪費試劑,最終選擇 4倍樣品(8 g)加 30 mL提取溶劑.

2.3 不同提取方式的對比

分別采取振蕩 30 min、超聲波 15 min和勻漿90 s 3種方法對比,結(jié)果 3種方法回收率接近,但是振蕩和超聲波需要時間較長,并且在提取過程中提取容器上的塞子容易振開,造成溶劑的散失,影響試驗結(jié)果,所以選擇勻漿 90 s作為提取方法.

2.4 過濾方式的選取

分別采用漏斗濾紙過濾和離心過濾 (4 000 r/min,5 min).由于樣品是粉末狀,漏斗濾紙過濾較慢,溶劑長時間暴露在空氣中容易揮發(fā),且最后還有部分溶劑會和樣品成泥狀,仍有損失,所以離心較好,且方便快捷.

2.5 GPC凈化條件

2.5.1 有機氯、菊酯類農(nóng)藥的 GPC流出規(guī)律

分別用移液管吸取 J1和 J2混合標(biāo)準(zhǔn)溶液 4 mL,揮干溶劑,用乙酸乙酯 +環(huán)己烷 (V/V=1)定容到 10 mL,置于 GPC配套進(jìn)樣管中,進(jìn)樣量 5 mL,舍棄前 7 min流出液,自第 8分鐘起,分段收集第 8～10分鐘、11～13分鐘、14～16分鐘、17～19分鐘、20～22分鐘、23～25分鐘的流出組分,上 GC-ECD檢測.檢測確定第 8～16分鐘有農(nóng)藥流出,每 1 min收集一段,收集第 8～16分鐘的流出組分,再次上 GC-ECD檢測.確定 J1的 GPC流出時間為9～12 min,J2的 GPC流出時間為8～14 min.

2.5.2 GPC凈化條件的確定

在 GPC上,小麥樣品在第 7.5～9.5分鐘有大分子雜質(zhì)流出,J1在第 9～12分鐘流出,J2在第 8～14分鐘流出,為既保證基線干擾小,又能夠得到好的回收率,最終選擇 8～14 min為該方法的收集時間.

2.6 線性相關(guān)系數(shù)及檢出限

24種農(nóng)藥,以混合液中濃度高的為標(biāo)樣濃度,配制 0.05μg/mL、0.1μg/mL、0.2μg/mL、0.4μg/mL、0.6μg/mL、0.8μg/mL和 1μg/mL共 7個點用氣相色譜分析,取得標(biāo)準(zhǔn)曲線.標(biāo)準(zhǔn)曲線線性相關(guān)系數(shù)在 0.998以上.在上述色譜條件下,用樣品本底逐級稀釋標(biāo)樣,信噪比 S/N=3時的濃度即為檢出限.計算得標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的檢出限在1.25～12.5μg/kg,見表 1.農(nóng)殘分析要求為:檢出該種農(nóng)藥如果是禁用農(nóng)藥那么它的檢出限越小越好;如果檢出該種農(nóng)藥有規(guī)定的農(nóng)藥殘留限量(maximum residue limits,MRLs),那么它的檢出限必須小于等于該種農(nóng)藥的MRLs.本文研究的分析方法的檢出限低于要求的MRLs,符合農(nóng)殘分析要求.

2.7 方法的精密度、準(zhǔn)確度和回收率

樣品中加入 24種 3個已知不同水平的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),搖勻后靜置 30 min以上,再進(jìn)行前處理,每個水平重復(fù) 5次,計算回收率、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差,見表 2.回收率在 81.6%～123%之間,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在 0.6%～8.8%之間,符合農(nóng)殘分析要求.

表1 線性相關(guān)系數(shù)及檢出限

表 2 方法的精密度、準(zhǔn)確度(n=5)

續(xù)表2

3 結(jié)論

用凝膠色譜 (GPC)凈化技術(shù)處理糧食樣品,解決了含高脂肪樣品中農(nóng)藥殘留的測定方法,消除了樣品復(fù)雜基質(zhì)干擾問題,結(jié)合 GC-ECD技術(shù)建立了對糧食上 24種常用菊酯類農(nóng)藥和有機氯類農(nóng)藥多殘留檢測的方法,該方法的平均回收率在 81.6%～123%之間,檢出限在 1.25～12.5 μg/kg之間,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差在 0.6%～8.8%之間,完全符合農(nóng)殘分析要求,是一種簡便、快速、準(zhǔn)確的儲糧上農(nóng)藥多殘留檢測方法.

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DETERM INATION OF 24 PESTICIDE RESIDUES IN WHEAT BY GEL PERMEATION CHROMATOGRAPHY-GAS CHROMATOGRAPHY

ZHAO Zi-gang1,WANG Jian2,J IA Bin2,LV Jian-hua1
(1.School of Food Science and Technology,Henan University of Technology,Zhengzhou450052,China; 2.Research Center of Agricultural Quality Standard and Testing Techniques,Henan Academ y of Agricultural Science,Zhengzhou450002,China)

The paper put forward a novelmethod for determining 24 pesticide residues in wheat by gel permeation chromatography-gas chromatography,and discussed the application of gel per meation chromatography on preprocessingofpesticide residues.The recovery rate of themethodwas be tween 81.6%and 123%,RSDwas between 0.6%and 8.8%,the detection l imitwas between 1.25μg/kg and 12.5μg/kg,and the linear correlation coefficientwas above 0.998.

gel per meation chromatography;gas chromatography;pesticide residue;wheat

TS207.5+3

B

1673-2383(2010)03-0020-05

2010-01-20

河南省社會發(fā)展領(lǐng)域重大(重點)科技攻關(guān)計劃項目(072102320005)

趙子剛(1984-),男,山東招遠(yuǎn)人,碩士研究生,研究方向為儲糧品質(zhì)控制與檢測.

＊通信作者