氣相色譜-負化學離子化-質譜法同時分析果蔬中9種有機磷農(nóng)藥殘留

范玉蘭，王星梅，薛 珺，李 勛,*，林竹光

(1.贛南師范學院化學化工學院，江西 贛州 341000；2.廈門大學化學化工學院，福建 廈門 361005)

氣相色譜-負化學離子化-質譜法同時分析果蔬中9種有機磷農(nóng)藥殘留

范玉蘭1，王星梅1，薛 珺1，李 勛1,*，林竹光2

(1.贛南師范學院化學化工學院，江西 贛州 341000；2.廈門大學化學化工學院，福建 廈門 361005)

建立同時分析果蔬中多種有機磷農(nóng)藥殘留。果蔬樣品經(jīng)乙酸乙酯提取劑提取與Florisil硅藻土層析柱凈化后，以乙硫磷為內標物，采用氣相色譜-負化學離子化-質譜法同時的選擇離子監(jiān)測方式對多種有機磷農(nóng)藥殘留進行定性與定量分析。結果表明：此方法快速、簡便、靈敏度高和選擇性好；9種有機磷農(nóng)藥殘留的檢測限為0.12～1.21 μg/kg，平均回收率為76.5%～112%，相對標準偏差為1.45%～11.0%。

氣相色譜-負化學離子化-質譜法；有機磷農(nóng)藥；農(nóng)藥殘留；水果；蔬菜

自從1984年我國停止使用有機氯農(nóng)藥以來，有機磷農(nóng)藥已經(jīng)成為果蔬中主要的農(nóng)藥污染物，其污染問題日益突出[1-2]。由于有機磷農(nóng)藥化學性質不穩(wěn)定、易分解，農(nóng)產(chǎn)品污染后殘留半衰期較短，所以對人體的危害以急性毒性為主，而果蔬由于其生長周期短、害蟲多、農(nóng)藥施用量大，且使用的頻率較高，加之非科學地施用，因此農(nóng)藥殘留超標問題比較突出。

氣相色譜-質譜聯(lián)用儀(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)常用的是電子電離源(electron ionization，EI)，還可以采用負化學離子源(negative chemical ionization，NCI)，NCI-MS被稱為“軟電離源”，對含電負性基團目標物的分析具有高選擇性和高靈敏度。對于多數(shù)有機化合物來說，NCI-MS的靈敏度要比EI-MS的靈敏度高2～3個數(shù)量級，NCI-MS已逐步成為帶電負性基團目標化合物的定量分析方法。目前，國內外學者已經(jīng)將GC-NCI-MS應用于多溴聯(lián)苯醚[3-4]、氯霉素[5]、除草劑[6]、有機氯農(nóng)藥[7-8]、擬除蟲菊酯農(nóng)藥[9-10]，有機磷農(nóng)藥[11-13]和安非他明[14]等殘留物的分析研究，證明了在分析電負性目標物方面，GC-NCI-MS是比GC-EI-MS更有優(yōu)勢的分析方法。有機磷農(nóng)藥在NCIMS中主要產(chǎn)生磷酸酯基負離子[15]，所以GC-NCI-MS可成為此類痕量農(nóng)藥殘留的特征分析方法。GC-NCI-MS方面的研究在國內開展較遲，其在食品中農(nóng)藥殘留分析方面的文獻報道較少，因此GC-NCI-MS方法的技術與應用是個很有發(fā)展空間的研究方向。在檢測有機磷農(nóng)藥殘留中GC-NCI-MS法與GC-EI-MS法相比，其中前者靈敏度高、抗干擾能力強；而后者靈敏度不高，容易出現(xiàn)假陰性現(xiàn)象。本實驗擬采用GC-NCI-MS法建立果蔬中9種有機磷農(nóng)藥殘留的分析方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

三硫磷、毒死碑、殺螟硫磷、乙硫磷、稻豐散、二嗪農(nóng)、甲拌磷、樂果、馬拉硫磷和甲基對硫磷農(nóng)藥標準物質購自農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所，以上質量濃度均為(100±0.15)μg/mL，以丙酮為介質，1.00mL規(guī)格密封于玻璃安瓿瓶中。

乙酸乙酯和丙酮(農(nóng)殘級) 美國Tedia公司；無水硫酸鈉(分析純，450℃馬弗爐中烘烤4h，貯存于干燥器中) 中國醫(yī)藥集團上?；瘜W試劑分公司；100～200目Florisil硅藻土(分析純，在650℃馬弗爐中烘烤4h，貯存于干燥器中，使用前于140℃烘箱中烘烤2h，加5%超純水去活，存于密閉容器中) 中國醫(yī)藥集團上?；瘜W試劑分公司。

1.2 儀器與設備

GC-MS QP 2010氣相色譜-質譜聯(lián)用儀(配備EI、PCI、NCI離子源，LabSolution 2.10色-質工作站) 日本島津公司；HR7633食品加工機 廣東珠海飛利浦公司；KQ 3200E超聲波清洗器 江蘇昆山市超聲儀器有限公司；DK-S22型電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司；TDL-40B臺式離心機 上海安亭科學儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 色譜條件

色譜柱：J&W DB-5石英毛細柱(30m×0.25mm，0.25μm)；高純He(純度＞99.999%)；升溫程序：120℃保持6min，以25℃/min升至230℃，然后以2.0℃/min升至236℃，再以20℃/min升至270℃，保持2min；進樣口溫度：210℃；柱流量控制模式：恒線速度37.5cm/s；進樣模式：不分流；分流閥開啟時間1.00min；進樣體積：1.00μL。

1.3.2 NCI-MS質譜條件

離子源溫度：200℃；離子化電壓：70eV；燈絲發(fā)射電流：60μA；打拿極電壓：10kV；分析器電壓：1.02kV；溶劑切除時間：8.0min；質譜掃描：全掃描方式掃描間隔時間0.4s；掃描范圍50～550u；選擇離子監(jiān)測(selected ion monitoring，SIM)方式；掃描間隔時間0.2s；反應氣：甲烷(純度：99.95%以上)；反應氣輸出壓力：3.5kg/cm2；離子源真空度：3.00×10-3Pa；定量方法：內標法(以峰面積計)。

1.4 樣品處理

切除果蔬試樣(黃瓜、梨、蘋果、西紅柿和芹菜等)的非食用部分，可食部分放入食品加工機內攪碎，均勻攪拌后，稱取10.0g攪碎的試樣于100mL玻璃離心管中，加入30mL的乙酸乙酯提取劑，置于超聲波清洗器內超聲提取15min，離心分離5min(2500r/min)，然后轉移出上層提取劑；殘渣再分別用15、10mL乙酸乙酯提取劑各超聲提取10min，離心分離5min(2500r/min)，合并3次提取液，加入適量無水硫酸鈉除水后置于45℃恒溫水浴中，氮吹濃縮至約5mL。在20cm(長)×1.5cm(內徑)的玻璃層析柱內依次填入1cm高的無水硫酸鈉、3.5g Florisil硅藻土、1cm高的無水硫酸鈉；先用10mL乙酸乙酯預淋洗層析柱，再將濃縮的提取液轉移至層析柱內，然后用20mL乙酸乙酯洗脫劑洗脫；洗脫結束后，把洗脫液置于40℃恒溫水浴中氮吹濃縮至近干，然后加入1.00mL 100ng/mL乙硫磷內標溶液溶解于帶刻度的小測試瓶中，氮吹定容至1.00mL，待測。

2 結果與分析

2.1 特征離子的選擇

圖1 9種有機磷農(nóng)藥及內標物GC-NCI-MS SIM色譜圖Fig.1 GC-NCI-MS SIM chromatogram of 9 organophosphorus pesticides and internal standard

在選定的實驗條件下，首先通過GC-NCI-MS的全掃描方式(m/z40～400)得到總離子流色譜圖，然后根據(jù)NCI-MS和TIC譜圖來選擇相對豐度較高和m/z較大的特征陰離子進行GC-NCI-MS SIM分析(圖1)，9種有機磷農(nóng)藥和內標物的保留時間和特征陰離子的選擇見表1。從圖1和表1可知，9種有機磷農(nóng)藥得到很好的分離，其負離子質譜碎裂方式比較單一，在所分析的9種有機磷農(nóng)藥和內標物中，除毒死蜱的NCI-MS譜圖較復雜外，甲拌磷、樂果、二嗪農(nóng)、馬拉硫磷、稻豐散和乙硫磷的NCI-MS譜圖中只有一個碎片離子，而甲基對硫磷、殺螟硫磷和三硫磷也只有兩個主要碎片離子。

表1 9種有機磷農(nóng)藥和內標物的保留時間、定量離子和定量離子豐度比Table 1 Retention time, quantitative ions and abundance ratios of internal standard and nine pesticides

2.2 進樣口溫度的選擇

由于有機磷農(nóng)藥的沸點較低，部分有機磷農(nóng)藥不耐高溫，針對這種現(xiàn)象對不同進樣口的溫度進行了實驗，在改變進樣口溫度而固定GC和MS條件下選擇500ng/mL內標和有機磷農(nóng)藥混合標準溶液進行了實驗，設置進樣口溫度分別為150、170、190、210、230、250、270℃，考察進樣口溫度與目標物響應信號關系(圖2)。從圖2可以看出，當溫度從150℃升到210℃時，9種有機磷農(nóng)藥和內標物GC-NCI-MS分析的響應信號逐漸增強，在高于210℃后隨溫度升高響應信號略有降低，因此綜合九種有機磷農(nóng)藥和內標物的響應信號與進樣口溫度關系，選定了最佳進樣口溫度為210℃。

圖2 進樣口溫度與9種有機磷農(nóng)藥以及內標物的響應信號關系圖Fig.2 Peak area response as a function of injector temperature for the injection of 9 organophosphorus pesticides and internal standard

2.3 NCI-MS反應氣壓力的選擇

MS中的化學電離源(chemical ionization，CI)是通過引入大量離子-分子反應產(chǎn)生一些活性離子，這些活性離子再與目標物分子發(fā)生離子-分子反應，使目標物分子實現(xiàn)電離。當化學電離源中反應氣的分壓不同時，這些反應離子的濃度也隨之發(fā)生改變，因此在不同的反應氣壓力下，目標物分子的反應特征離子的響應信號強度也不同。

圖3 9種有機磷農(nóng)藥響應信號強度與反應氣壓力的關系圖Fig.3 Peak area response as a function of reaction gas pressure for 9 organophosphorus pesticides

在改變反應氣壓力并固定GC和MS條件下進行實驗，選擇500ng/mL內標和有機磷農(nóng)藥混合標準溶液進行實驗驗證，得到了反應氣壓力與響應信號關系圖(圖3)。從圖3可以看出，當反應氣壓力由2.5kg/cm2增加到3.5kg/cm2時，目標物的響應信號強度逐漸增大；當增加到4.0kg/cm2時，目標物響應信號強度反而減小，因此選擇最佳甲烷反應氣壓力為3.5kg/cm2。

2.4 線性回歸方程、相關系數(shù)與檢測限

表2 9種農(nóng)藥的線性范圍、線性方程、相關系數(shù)及最低檢出限Table 2 Linear equations, linear ranges, correlation coefficients and detection limits of 9 organophosphorus pesticides

分別取1.00μL質量濃度分別為50、100、200、400、600、800、1000ng/kg的有機磷農(nóng)藥系列標準混合溶液進行GC-NCI-MS SIM分析，獲取各自的GC-NCI-MS SIM色譜圖。以分析物與內標物的峰面積比值(y＝Ai/As)對分析物與內標物的濃度比值(x＝Ci/Cs)作線性回歸分析(表2)。從表2可以看出，9種有機磷農(nóng)藥在測定范圍內線性相關性好，最低檢出限(limit of detection，LOD)保持在0.12～1.21μg/kg之間。

2.5 回收率和精密度

為考察該方法的回收率與精密度情況，提前一天在10.0g空白黃瓜試樣中(均不含目標物)分別添加相當于試樣含100、400、800μg/kg水平的9種有機磷農(nóng)藥的混合標準溶液，充分混勻后放置過夜，然后按照步驟1.4節(jié)操作，平行5次，結果見表3。由表3可知，方法的平均加標回收率為76.5%～112%，相對標準偏差(RSD)為1.45～17.1%。進一步證明了該方法的可行性。

表3 黃瓜中9種農(nóng)藥的加標回收率和相對標準偏差 (n＝5)Table 3 Spike recovery rates and relative standard deviations for 9 organophosphorus pesticides in cucumber (n＝5)

3 結 論

本方法對果蔬中有機磷農(nóng)藥殘留的GC-NCI-MS分析方法的研究。優(yōu)化了儀器進樣口溫度和負化學離子源反應氣壓力。為了驗證本方法的有效性，進一步考察了方法的線性方程、線性范圍、最低檢出限、空白試樣加標回收率及相對標準偏差等指標。實驗證明，該方法可用于果蔬中有機磷農(nóng)藥殘留分析。GC-NCI-MS方法測定果蔬中有機磷農(nóng)藥與國家標準方法[16]相比，NCI方式譜圖中目標物信號強、基線平穩(wěn)及噪聲降低，因此信噪比好，分析靈敏度高，在定性和定量分析兩方面都能夠滿足有機磷農(nóng)藥殘留的分析工作要求，是農(nóng)藥殘留分析領域非常有發(fā)展前景的方法。

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Multiresidue Determination of Organophosphorus Pesticides in Fruits and Vegetables by Gas Chromatography-Negative Chemical Ionization-Mass Spectrometry

FAN Yu-lan1，WANG Xing-mei1，XUE Jun1，LI Xun1,*，LIN Zhu-guang2
(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Gannan Normal University, Ganzhou 341000, China；2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China)

A gas chromatography-negative chemical ionization-mass spectrometry (GC-NCI-MS) method was established to simultaneously determine 9 organophosphorus pesticide residues in fruits and vegetables. Samples were extracted with ethyl acetate and cleaned up on a Florisil column before GC-NCI-MS analysis in a selective ion-monitoring (SIM) mode. The internal standard used was ethion. The presented method was rapid, simple, sensitive and selective. The detection limits of this method for 9 organophosphorus pesticides were in the range of 0.12－1.21 μg/kg. The average recovery rates of 9 organophosphorus pesticides varied from 76.5% to 112% with a relative standard deviation of 1.45%－11.0%.

gas chromatography-negative chemical ionization-mass spectrometry (GC-NCI-MS)；organophosphorus pesticides；pesticide residues；fruits；vegetables

TS207.3

A

1002-6630(2012)18-0198-04

2011-07-31

江西省自然科學基金項目(2009GQH0018)；江西省教育廳科學技術研究項目(GJJ09580)

范玉蘭(1979—)，女，講師，碩士，研究方向為色譜-質譜分析。E-mail：yulanfan@sina.com

*通信作者：李勛(1968—)，男，教授，博士，研究方向為光譜分析。E-mail：lixun@gnnu.edu.cn