介孔氧化鋁凈化－氣相色譜法同時(shí)測定蔬菜、水果及茶葉中16種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留

胡業(yè)琴， 郗存顯， 曹淑瑞， 王國民， 李賢良， 張 雷， 張?jiān)茟眩?/p>

（1.重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，重慶400030；2.重慶出入境檢驗(yàn)檢疫局，重慶400020；3.重慶市進(jìn)出口食品安全工程技術(shù)研究中心，重慶400020）

有機(jī)磷農(nóng)藥是廣泛用于控制或消滅農(nóng)業(yè)、林業(yè)病蟲害的一類有機(jī)化合物，多為磷酸酯類或硫代磷酸酯類化合物。有機(jī)磷農(nóng)藥毒性大，與有機(jī)體內(nèi)乙酰膽堿酯酶活性中心結(jié)合生成磷酸化膽堿酯酶，抑制膽堿酯酶使其失去分解乙酰膽堿的能力，造成乙酰膽堿積累，引起神經(jīng)功能紊亂，從而導(dǎo)致對肌體的損害。

目前常用的檢測方法主要有氣相色譜－質(zhì)譜法（GC－MS）［1－5］、液相色譜－質(zhì)譜法（LC－MS）［6－8］等。色譜法檢測靈敏度高、穩(wěn)定性好、選擇性高及定性定量準(zhǔn)確，但分析之前需要對樣品進(jìn)行凈化，如采用QuEChERS技術(shù)［2，8］、液液萃?。?］、固相微萃?。?0］、液相微 萃 ?。?1－13］、固 相 萃 ?。?］、分 散 固 相 萃 ?。?4］等。固相萃取技術(shù)具有操作簡單、價(jià)格便宜、吸附容量大、易于與檢測儀器聯(lián)用等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為一種通用型的樣品前處理技術(shù)。在影響固相萃取效率的因素中，吸附劑的選擇至關(guān)重要。目前用到的吸附劑材料 有 C18、弗 羅 里 硅 土、ENVI－Carb、Carb－NH2等。但上述傳統(tǒng)固相萃取吸附劑選擇性較差，且重復(fù)使用率低，因此迫切需要開發(fā)新型固相萃取吸附劑以提高分析檢測工作的水平。納米材料的比表面積非常大，因而相對于一般的吸附材料有更大的吸附容量，是一種較為理想的吸附材料，目前已有多種金屬氧化物（Al2O3、TiO2、ZrO2、CeO和SiO2）納米粒子作為吸附材料用于萃取不同環(huán)境介質(zhì)中的污染物。Rayalu等［15］從最大吸附量和吸附動(dòng)力學(xué)角度考察了介孔氧化鋁與普通活性氧化鋁對水溶液中氟離子的吸附能力，得出介孔氧化鋁的最大吸附量比普通活性氧化鋁要高，介孔氧化鋁去除水中氟離子的原理可歸結(jié)為吸附和配位體交換的相互作用。本研究利用溶膠凝膠技術(shù)合成了介孔氧化鋁材料，并以此作為固相萃取柱的吸附劑，實(shí)現(xiàn)待測組分檢測前處理的高效富集與凈化，有效去除蔬菜、水果及茶葉基質(zhì)中的色素等雜質(zhì)，并與氣相色譜－火焰光度檢測器聯(lián)用，建立了蔬菜、水果及茶葉基質(zhì)中16種有機(jī)磷農(nóng)藥的同時(shí)測定方法，可以大大提高方法的準(zhǔn)確度和精密度，降低檢出限。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑與材料

氣相色譜儀，配火焰光度檢測器（GC－2010，日本Shimadzu公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（Laborota 4011型，德國 Heidolph公司）；冷凍離心機(jī)（3－30 K，德國Sigma公司）；漩渦混勻器（XH－B，江蘇康健醫(yī)藥用品有限公司）；氮吹濃縮儀（N－EVAP 116，美國Organomation Associates公司）；分析天平（BS224S，德國Sartorius公司）；組織搗碎機(jī)（Laboratory Blender，美國 Waring公司）；高速勻質(zhì)儀（Silent－Crusher，德國 Heidolph公司）；超聲清洗儀（KQ－600DB，昆山市超聲儀器有限公司）。

蔬菜、水果、茶葉購于重慶市超市。乙酸乙酯、乙腈、環(huán)己烷、丙酮（色譜純，美國Tedia公司）；氯化鈉（分析純，重慶市川東化工有限公司）；0.22μm有機(jī)濾膜；實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

參考Yuan等［16］的合成方法，在實(shí)驗(yàn)室條件下合成介孔氧化鋁，使用前高溫焙燒4～5 h，冷卻后置于干燥器內(nèi)備用。稱取0.5 g合成的介孔氧化鋁填充固相萃取柱。16種有機(jī)磷農(nóng)藥見表1，其標(biāo)準(zhǔn)品純度為99.9%，均購于德國Augburg公司，－4℃下避光貯存。

表1 16種有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品Table 1 Standards of the 16 organophosphorous pesticides

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別準(zhǔn)確稱取適量的農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品，用丙酮溶解，配成1 000 mg／L的單標(biāo)準(zhǔn)儲備液，用乙酸乙酯配成2 mg／L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，并根據(jù)需要，用乙酸乙酯稀釋成不同質(zhì)量濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，于－18℃冰箱中保存。

1.2.2 樣品提取及凈化

稱取5.0 g樣品（白菜、生菜、南瓜、洋蔥、番茄、白蘿卜、蘋果、梨子及茶葉，精確到0.01 g）于50 mL離心管中，加入2 g無水氯化鈉和20 mL乙酸乙酯，渦旋振蕩后使其混合均勻，劇烈振蕩5 min，以6 000 r／min離心5 min；將上清液轉(zhuǎn)移至旋蒸瓶中，殘?jiān)?0 mL乙酸乙酯重復(fù)提取1次；合并提取液，于40℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，用10 mL乙酸乙酯－環(huán)己烷（1∶1，v／v）溶解。

以自制介孔氧化鋁柱作為固相萃取柱，用5 mL乙酸乙酯活化，待10 mL待測樣液完全流出后，再用5 mL乙酸乙酯－環(huán)己烷（1∶1，v／v）淋洗凈化柱，收集全部流出液，于40℃下氮?dú)獯蹈?，? mL乙酸乙酯定容，過0.22μm濾膜，供氣相色譜測定。

1.3 氣相色譜條件

色譜柱：DB－1701毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25μm）；載氣：氮?dú)猓兌取?9.999%）；恒流，流量：1.2 mL／min；進(jìn)樣口溫度：250℃；檢測器溫度：275℃；進(jìn)樣方式：不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣量：2μL；色譜柱升溫程序：初始溫度70℃，保持1 min，以10℃／min升至260℃，保持5 min，再以20℃／min升至275℃，保持2 min。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)條件考察

2.1.1 提取溶劑的選擇

有機(jī)磷農(nóng)藥具有一定的極性，其殘留分析中常用的提取劑有丙酮、乙腈、乙酸乙酯等。為了確保樣品中有機(jī)磷農(nóng)藥的提取，本實(shí)驗(yàn)分別對上述溶劑的提取效率進(jìn)行了考察。結(jié)果（見圖1）表明：乙腈提取的優(yōu)點(diǎn)是很多親脂性化合物如蠟質(zhì)物和脂肪等不被提取，但乙腈的價(jià)格較貴，毒性較強(qiáng)，且其沸點(diǎn)高以致濃縮困難，因此其使用受到較大限制；丙酮是廣泛使用的提取劑，具有低毒、容易提取和過濾、價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)，但丙酮的極性強(qiáng)，在提取農(nóng)藥的同時(shí)也將大量雜質(zhì)提取出來，不利于后續(xù)凈化，且丙酮與水互溶，導(dǎo)致水相與丙酮不能完全分離，易造成提取后含有水分不利于濃縮；而乙酸乙酯毒性小，與水不互溶。本實(shí)驗(yàn)以乙酸乙酯為提取溶劑進(jìn)行超聲及振蕩提取，提取液經(jīng)過濾、濃縮、定容后可直接用，既能得到較高的提取效率，又能在很大程度上降低雜質(zhì)對組分測定的干擾，故選取乙酸乙酯為提取溶劑。

2.1.2 洗脫劑的選擇

將介孔氧化鋁填充固相萃取柱用5 mL乙酸乙酯活化，將0.5 mg／L混合標(biāo)準(zhǔn)溶液過柱，分別選用10 mL乙酸乙酯、環(huán)己烷、乙腈、丙酮、乙酸乙酯－環(huán)己烷（1∶1，v／v）、乙酸乙酯－乙腈（1∶1，v／v）、乙酸乙酯－丙酮（1∶1，v／v）、乙腈－環(huán)己烷（1∶1，v／v）進(jìn)行洗脫試驗(yàn)。結(jié)果表明，樣品經(jīng)單一洗脫劑淋洗后，雜質(zhì)干擾大，且有部分目標(biāo)成分回收率低于60%，而乙酸乙酯－環(huán)己烷（1∶1，v／v）對目標(biāo)物具有較好的洗脫效果，16種目標(biāo)物的回收率均能達(dá)到95%以上。故選用乙酸乙酯－環(huán)己烷（1∶1，v／v）作洗脫劑。

圖1 不同提取劑提取時(shí)有機(jī)磷農(nóng)藥的回收率Fig.1 Recoveries of organophosphorous pesticides extracted with different extraction agents

2.1.3 洗脫體積的選擇

為了確定所用乙酸乙酯－環(huán)己烷（1∶1，v／v）的洗脫體積，測定有機(jī)磷農(nóng)藥的洗脫曲線及其相應(yīng)回收率。各種農(nóng)藥的洗脫曲線類似（見圖2），當(dāng)洗脫體積為4 mL時(shí)，可洗滌完全，故本實(shí)驗(yàn)選擇洗脫體積為4 mL。

圖2 16種有機(jī)磷農(nóng)藥的洗脫曲線Fig.2 Elution curves of the 16 organophosphorous pesticides

2.1.4 固相萃取柱的凈化效果

與普通氧化鋁相比，介孔氧化鋁展現(xiàn)出許多優(yōu)異和特殊的性能，如具有強(qiáng)的耐磨性、優(yōu)良的電絕緣性、優(yōu)異的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和表面酸堿性質(zhì)、高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，故被廣泛應(yīng)用于陶瓷、電子、吸附、催化劑、催化劑載體等［17－19］。本實(shí)驗(yàn)所制備的介孔氧化鋁其形貌及氮?dú)獾葴匚剑摳角€如圖3所示，從中可見該樣品粒徑大小均勻，孔徑大小約為10 nm。將制備的介孔氧化鋁作為吸附劑對食品中16種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留進(jìn)行凈化，經(jīng)4 mL乙酸乙酯－環(huán)己烷（1∶1，v／v）洗脫，可得到較好的凈化效果。圖4為樣品凈化前后的對比圖，由此可直接觀察到去除色素的效果，凈化前樣品的提取液顏色較深，凈化后提取液澄清透明，表明合成的介孔氧化鋁除色素等雜質(zhì)效果良好。

圖3 介孔氧化鋁的掃描電鏡圖和氮?dú)獾葴匚剑摳角€圖Fig.3 Photograph of scanning electron microscope（SEM）and the nitrogen adsorption－desorption isotherms of the mesoporous alumina

圖4 介孔氧化鋁凈化樣品中色素的效果Fig.4 Purification effects of pigments in samples by the mesoporous alumina

對不同基質(zhì)樣品進(jìn)行氣相色譜分析，以梨和生菜樣品為例，對比凈化前后的色譜圖可知樣品基質(zhì)凈化前色譜圖中有干擾峰，基線不穩(wěn)，而凈化后基線平穩(wěn)，基本無干擾峰，說明合成的介孔氧化鋁對所測樣品具有較好的凈化效果，可用于蔬菜、水果及茶葉中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留檢測的凈化。其凈化機(jī)理可能因?yàn)榻榭籽趸X吸附劑具有較小的孔徑及較大的比表面積。

2.2 方法學(xué)考察

2.2.1 混合農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖

將16種有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品配制為混合標(biāo)準(zhǔn)溶液后，采用DB－1701毛細(xì)管柱在上述色譜條件下分離16種有機(jī)磷農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖見圖5，得到的峰形良好，無拖尾現(xiàn)象，基線平穩(wěn)，且均具有較高的響應(yīng)值，符合定量分析的要求。

圖5 16種有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.2 mg／L）的色譜圖Fig.5 Chromatogram of a mixed solution of the 16 organophosphorous pesticide standards（0.2 mg／L）

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

準(zhǔn)確配制質(zhì)量濃度分別為10、20、50、100、200、500、1 000、2 000μg／L的16種有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液。以峰面積y為縱坐標(biāo)，質(zhì)量濃度x（μg／L）為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸分析。結(jié)果表明，16種有機(jī)磷農(nóng)藥在10～2 000μg／L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.997（見表2）。以3倍信噪比計(jì)算有機(jī)磷農(nóng)藥的檢出限（LOD）為0.79～5.77μg／kg。

表2 16種有機(jī)磷農(nóng)藥的保留時(shí)間、回歸方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限Table 2 Retention times，calibration curves，correlation coefficients（R2）and limits of detection（LODs）of the 16 organophosphorous pesticides

2.2.3 回收率與精密度

分別測定了蔬菜、水果及茶葉基質(zhì)中3個(gè)添加水平（0.05、0.20、0.50 mg／kg）下16種有機(jī)磷農(nóng)藥的回收率，每個(gè)樣品平行測定6次，16種農(nóng)藥的加標(biāo)回收率為83.2%～103.8%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.0%～9.9%（表略），表明該方法的精密度良好，準(zhǔn)確度高。

2.3 實(shí)際樣品測定

利用所建立的方法對蔬菜、水果及茶葉等不同基質(zhì)中的16種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留進(jìn)行了檢測，樣品中未檢測出16種有機(jī)磷農(nóng)藥。

3 結(jié)論

本文建立了白菜、生菜、南瓜、洋蔥、番茄、白蘿卜、蘋果、梨及茶葉等不同基質(zhì)中16種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的提取、凈化及氣相色譜測定方法。本方法靈敏度高、準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好，適用于蔬菜、水果及茶葉基質(zhì)中16種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留量的測定。

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