加速溶劑萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜快速測定棉花中殘留的8種脫葉劑

吳 剛， 董鎖拽， 潘璐璐， 趙珊紅， 王力君， 郭方龍， 李 丹

(1.浙江省檢驗檢疫科學技術研究院，浙江杭州 310015;2.浙江出入境檢驗檢疫局絲類檢測中心，

浙江杭州310012;3.浙江立德產(chǎn)品技術有限公司，浙江杭州 310015）

棉花是目前世界用量最大的單纖維品種，其用量達到纖維消耗總量的40%以上，占天然纖維的3/4，是紡織工業(yè)最重要的纖維產(chǎn)品［1］。近年來，隨著綠色環(huán)保和穿著天然化要求的提高，棉花在紡織制品尤其是在服裝和家紡產(chǎn)品的比例又有所上升。然而，棉花是農(nóng)藥消耗量最大的農(nóng)副產(chǎn)品之一，世界上大約60%的農(nóng)化制劑被用于棉花生產(chǎn)，超過了其他任何農(nóng)作物［2］。在棉花收獲前還使用了大量的脫葉劑，促使棉株的葉片盡快脫落，以提高機械采收的作業(yè)效率并降低籽棉的含雜率。日常棉花上使用的脫葉劑從作用機制上可分為兩類:第一類為觸殺型化合物，如脫葉膦、噻節(jié)因、唑草酯、敵草隆、草甘膦、百草枯、氯酸鎂等;第二類是促進內(nèi)源乙烯生成的化合物，能夠誘導棉鈴開裂和葉柄離層形成，如乙烯利和噻苯隆等。但是，這些農(nóng)藥都有一定的毒性，對人類和生態(tài)系統(tǒng)有著直接和間接的潛在危害［3－5］。國際生態(tài)紡織品研究和檢驗協(xié)會頒布的Oeko-Tex Standard 100標準中，規(guī)定禁用和限用的與棉花生產(chǎn)直接有關的農(nóng)藥就達54種，包含殺蟲劑、除草劑和脫葉劑等［6］。近年來，我國檢驗檢疫監(jiān)管人員曾隨機抽取了6個國家的棉花樣品共21個，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)13個樣品含有農(nóng)藥殘留，占總樣品數(shù)的61.9%，表明棉花中的農(nóng)藥殘留問題不容忽視［7］。當前，進口棉花檢測一般都是重量鑒定和極其普通的長度測試等物理指標，基本不涉及生態(tài)指標。然而，在國際技術壁壘設置越來越苛刻的情況下，對棉花生態(tài)方面的限量規(guī)定是必然趨勢。目前，鮮見關于棉花中脫葉劑農(nóng)藥多殘留檢測方法的報道［8－11］，因此，開展棉花中脫葉劑多殘留檢測方法研究有著重大的現(xiàn)實意義。

1 實驗部分

1.1 儀器、試劑與材料

超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀(Acquity UPLC Quattro Premier XE型，配電噴霧離子源(ESI），美國Waters公司），ASE350加速溶劑萃取儀(美國Dionex公司，帶22 mL萃取池），0.22 μm有機相過濾頭等。

甲醇、乙腈、乙醇、丙酮、甲酸(96%）(均為HPLC級）;脫落酸(abscisic acid，ABA）(純度99%）、甲基苯噻隆(methabenzthiazuron）(純度98.6%）、噻苯隆(thidiazuron）(純度99.5%）、嘧草硫醚(pyrithiobac-sodium）(純度98.5%）、氟酮唑草酯(carfentrazone-ethyl）(純度98%）、敵草隆(diuron）(純度97.5%）、百草枯(paraquat）(純度97.5%）和脫葉膦(butiphos）(純度99%）等8種脫葉劑農(nóng)藥標準物質(zhì)購自德國Dr.Ehrenstorfer公司。

1.2 實驗步驟

1.2.1 提取

取進口美國皮棉樣品混勻，稱取1.0 g試樣，精確至0.01 g，裝入加速溶劑萃取池，置于加速溶劑萃取儀的樣品管卡口處，按設定的提取程序運行:溫度100 ℃，壓強10.34 MPa(1500 psi），預熱2 min，加熱5 min，用甲醇靜態(tài)萃取5 min，60%萃取池體積甲醇快速沖洗樣品，氮氣吹掃60 s，收集全部提取液，靜態(tài)萃取運行2個周期。提取完成后，將提取液收集于平底燒瓶中，于40℃水浴中減壓濃縮至近干，準確加入5 mL乙腈-水溶液(1∶9，v/v）渦旋溶解殘留物，用0.22 μm有機相過濾頭過濾至樣品瓶中，用UPLC-MS/MS進行測定。

1.2.2 色譜條件

色譜柱為Acquity UPLC?HSS T3(50 mm×2.1 mm，1.8 μm，美國 Waters公司）;柱溫:40 ℃;樣品室溫度:10℃;進樣體積:5 μL。流動相A:乙腈;流動相B:0.05%甲酸水溶液。梯度洗脫程序:0～2 min，10%A～90%A;2～3.5 min，90%A;3.5～4 min，90%A ～10%A;流速:0.3 mL/min。

1.2.3 質(zhì)譜條件

離子源:電噴霧離子源;檢測方式:正離子掃描多反應監(jiān)測(MRM）模式;毛細管電壓:3.2 kV;萃取電壓:3.0 kV;離子源溫度:120℃;脫溶劑氣溫度:380℃;脫溶劑氣(N2氣）流速:600 L/h;錐孔反吹氣(N2氣）流速:50 L/h;碰撞氣(Ar氣）流速:0.13 mL/min;其他質(zhì)譜條件參見表1。

表1 8種脫葉劑的質(zhì)譜檢測條件Table 1 MS parameters for the determination of the eight defoliants

2 結(jié)果與討論

2.1 提取溶劑的選擇

本文研究的8種農(nóng)藥在低濃度時能溶于甲醇、乙醇、丙酮等少數(shù)有機溶劑［4］。比較了甲醇、乙醇與丙酮的提取效果，發(fā)現(xiàn)甲醇與乙醇的提取效率相差不大。但用丙酮提取，部分農(nóng)藥如百草枯的提取率較低，且提取液中脂肪含量較高，對色譜柱的污染較大，因此本文選擇甲醇作為提取溶劑。

2.2 色譜條件的選擇

本文研究的8種棉花脫葉劑農(nóng)藥的分子極性及溶解性有較大差異，因此，在同一色譜條件下進行分離測定有一定難度。本方法利用UPLC系統(tǒng)及HSS T3柱，在提高分離度的同時獲得更快的分析速度，從而獲得了更高的靈敏度［12］。采用電噴霧正離子模式，采用5個通道分別分時段同時采集的不同農(nóng)藥的總離子流色譜圖，大大提高了方法的檢測靈敏度。8種棉花脫葉劑農(nóng)藥的UPLC-MS/MS總離子流圖見圖1，圖2～圖6為8種農(nóng)藥分通道采集的UPLC-MS/MS多反應監(jiān)測譜圖。圖2為第1通道的百草枯的多反應監(jiān)測譜圖;圖3為第2通道的脫落酸和噻苯隆的多反應監(jiān)測譜圖;圖4為第三通道的甲基苯噻隆、敵草隆和嘧草硫醚的多反應監(jiān)測譜圖;圖5為第四通道的氟酮唑草酯的多反應監(jiān)測譜圖;圖6為第五通道的脫葉磷的多反應監(jiān)測譜圖。由圖2～圖6可知，在以上色譜-質(zhì)譜條件下，4 min內(nèi)就能夠?qū)?種脫葉劑農(nóng)藥進行有效的分離與測定，對于同一時刻的色譜共流出物，可通過對總離子流圖的解卷積積分方法實現(xiàn)在不同離子通道下的分離與定量測定。

圖1 8種脫葉劑混合標準溶液的UPLC-MS/MS總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatograms of the standard mixture of eight defoliants by UPLC-MS/MS

2.3 方法學考察

2.3.1 檢出限與線性相關性

本實驗采用外標定量的檢測方法，將8種脫葉劑農(nóng)藥混合標準溶液的母液用乙腈-水(1∶9，v/v）稀釋成一系列不同濃度的標準溶液，分別為10、50、100、200、300 μg/L。在上述色譜條件下進樣檢測，得到農(nóng)藥質(zhì)量濃度與UPLC-MS/MS響應值的線性關系(結(jié)果見表2）。結(jié)果表明8種脫葉劑的線性關系都較好，相關系數(shù)均在0.99以上。

圖2 通道1的MRM譜圖Fig.2 Multiple reaction monitoring(MRM）chromatograms of channel 1

圖3 通道2的MRM譜圖Fig.3 MRM chromatograms of channel 2

圖4 通道3的MRM譜圖Fig.4 MRM chromatograms of channel 3

圖5 通道4的MRM譜圖Fig.5 MRM chromatograms of channel 4

圖6 通道5的MRM譜圖Fig.6 MRM chromatograms of channel 5

以3倍信噪比(S/N）確定方法的檢出限(LOD），以10倍S/N確定方法的定量限(LOQ），求得8種脫葉劑農(nóng)藥的檢出限和定量限見表2。從表2中的結(jié)果可以看出:UPLC-MS/MS對各種脫葉劑農(nóng)藥的響應值可達ng級，其中甲基苯噻隆的檢出限最低，為0.8 μg/kg，其對應的定量限也最低為2.5 μg/kg;對脫落酸的檢出限最高，為 29 μg/kg，其對應的定量限也最高，為96 μg/kg。

2.3.2 回收率與精密度

分別在空白皮棉試樣中加入8種脫葉劑農(nóng)藥的標準溶液，添加水平(見表3）分別為0.1、0.5和1.0mg/kg，每個水平設置6個平行樣品，按上述前處理和分析方法，測定農(nóng)藥在棉花中的添加回收率。結(jié)果表明:在所選用的儀器條件下，同一試樣的重現(xiàn)性較好，相對標準偏差均小于15%，農(nóng)藥不同添加水平的回收率有一定的差異;隨著添加水平的增高，回收率有上升的趨勢。

表2 8種脫葉劑的保留時間、線性方程、相關系數(shù)、檢出限及定量限Table 2 Retention times，calibration curve equations，correlation coefficients(r），limits of detection(LOD）and limits of quantification(LOQ）of the eight defoliants

表3 脫葉劑在棉花樣品中3個添加水平的回收率及相對標準偏差(n=6）Table 3 Recoveries and relative standard deviations(RSDs）at three fortification levels of the eight defoliants in cotton samples(n=6）

2.4 實際樣品的測定

在上述條件下，對實驗室隨機抽取的幾份皮棉樣品進行測定(見表4），結(jié)果表明部分皮棉樣品中存在脫葉磷農(nóng)藥殘留。

表4 實際樣品的測定結(jié)果Table 4 Results of the determination of real samples

3 結(jié)論

本文利用加速溶劑萃取快速提取棉花中的多種脫葉劑農(nóng)藥殘留，采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜在4min內(nèi)就能夠快速、準確地對8種脫葉劑農(nóng)藥進行分離測定，方法靈敏度高、操作簡便、準確可靠。

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