QuEChERS法與UPLC—MS/MS法對(duì)土壤中五種磺酰脲類除草劑的快速檢測(cè)

彭西甜，夏虹，胡西洲，彭立軍，祁志紅，沈菁

摘要：建立了一種土壤中5種磺酰脲類除草劑高效、快速、靈敏的檢測(cè)方法。土壤中的磺酰脲殘留物（煙嘧磺隆、甲磺隆、綠磺隆、胺苯磺隆和芐嘧磺?。┎捎镁彌_鹽改進(jìn)的QuEChERS法提取，乙腈提取液經(jīng)濃縮、甲醇/水 （1/1，V/V）混合溶劑定容后進(jìn)入超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC-MS/MS）進(jìn)行分析。在優(yōu)化好的色譜和質(zhì)譜條件下，對(duì)基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行了考察，結(jié)果表明，所有分析物體現(xiàn)了明顯的基質(zhì)減弱效應(yīng)，采用基質(zhì)匹配的校準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量分析。在0.2～100.0 μg/kg內(nèi)，5種磺酰脲除草劑線性方程的R2大于0.996 9，定量限為0.07～0.10 μg/kg。在低、中、高3種添加濃度的回收率為75.9%～94.0%，日內(nèi)日間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于11.5%，表明所建立的方法在土壤中磺酰脲除草劑的檢測(cè)上具有潛在的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC-MS/MS）法; 磺酰脲除草劑;多殘留;QuEChERS法;土壤

中圖分類號(hào)：O657.7+2 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ?文章編號(hào)：0439-8114（2014）23-5843-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.23.056

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)藥被廣泛大量地使用，大大降低了害蟲(chóng)、雜草和真菌性病害等對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量的影響，為解決糧食問(wèn)題做出了巨大的貢獻(xiàn)。然而農(nóng)藥的大面積、高劑量、多種類的使用也造成了農(nóng)產(chǎn)品以及環(huán)境水和土壤中的農(nóng)藥殘留，給人類的健康造成了嚴(yán)重的威脅[1]?；酋ｋ孱愞r(nóng)藥是一類新型的高效除草劑，其用量通常在100 g/hm2以下，已廣泛用于禾谷類作物防除闊葉雜草以及某些禾本科雜草[2]。一般來(lái)說(shuō)，這類除草劑在環(huán)境中的殘留量很低。因此，為了監(jiān)測(cè)土壤中痕量的磺酰脲類殘留物，發(fā)展高效、高選擇性和高靈敏的分析方法是非常有必要的。

土壤樣品基體十分復(fù)雜，磺酰脲類除草劑殘留量通常很低，在儀器分析前進(jìn)行高效的樣品前處理必不可少，以此實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分析物純化和富集的目的。固相萃取[2-4]、液液萃取[5，6]、分子印跡[7，8]、超臨界流體萃取[9]等方法已經(jīng)成功應(yīng)用于磺酰脲類除草劑的萃取分離，取得了很好的效果。然而這些方法步驟較為繁瑣，整個(gè)分析過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。QuEChERS（Quick，easy，cheap，effective，rugged，safe）方法是一種快速、簡(jiǎn)單、廉價(jià)、有效、穩(wěn)定和安全的樣品前處理方法，采用乙腈作為最初的提取溶劑，加入無(wú)機(jī)鹽后通過(guò)鹽析作用實(shí)現(xiàn)了有機(jī)相和水相的完全分離，避免了非極性溶劑的液液分配萃取步驟，在水果和蔬菜樣品的農(nóng)藥殘留分析中應(yīng)用非常廣泛[10]。Wang等[11]采用緩沖鹽改進(jìn)的QuEChERS方法提取土壤中的吡嘧磺隆，結(jié)合高效液相色譜-紫外（HPLC-UV）的分離檢測(cè)，可以得到較好的回收率。

在樣品前處理完成之后，磺酰脲類除草劑的分離檢測(cè)方法目前主要有高效液相色譜-二極管陣列檢測(cè)法（HPLC-DAD）[12，13]、高效液相色譜-質(zhì)譜法（HPLC-MS或HPLC-MS/MS）[2，8，14-16]、毛細(xì)管電泳法（CE）[17]、酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）[18]等，其中高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（HPLC-MS/MS）具有高選擇性和高靈敏度，非常適合用于環(huán)境樣品中痕量磺酰脲類除草劑的分離檢測(cè)。本研究采用一種緩沖鹽改進(jìn)的QuEChERS方法分析土壤樣品中的5種磺酰脲類除草劑（綠磺隆、甲磺隆、芐嘧磺隆、胺苯磺隆和煙嘧磺?。?，通過(guò)HPLC-MS/MS的分離檢測(cè)，建立了一種土壤中多種磺酰脲類農(nóng)藥的快速、高靈敏、高選擇性的分離檢測(cè)方法。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料與試劑

土壤樣品取自水稻和棉花田中，瀝干水分，除去根、雜物后，充分混勻，用四分法分取100 g兩份，裝入塑料袋中，貼好標(biāo)簽，置于-18 ℃冰箱保存，待測(cè)。5種磺酰脲類除草劑（綠磺隆、甲磺隆、芐嘧磺隆、胺苯磺隆和煙嘧磺隆）購(gòu)自國(guó)家農(nóng)藥質(zhì)檢中心;乙酸鈉（NaAc）、乙酸 （HAc） 和硫酸鎂 （MgSO4）購(gòu)自國(guó)藥上海試劑公司。色譜純的甲醇 （MeOH）、乙腈（ACN）和甲酸（HCOOH）分別購(gòu)自美國(guó)Tedia試劑公司。試驗(yàn)用的去離子水采用Milli-Q純水系統(tǒng) （Millipore， Billerica， MA， USA）純化。

1.2 ?儀器

ACQUITYTM超高效液相色譜儀-XevoTMTQ-S三重四級(jí)桿串聯(lián)質(zhì)譜儀（美國(guó)Waters公司）。SK8200LH型超聲波清洗器（上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司）;MS1漩渦振蕩器（德國(guó)IKA公司）;TDL-40B型離心機(jī)（上海安亭儀器廠）;BSA2202S型電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司）。Milli-Q純水儀（美國(guó)Millipore公司）。

1.3 ?試樣處理

稱取土壤樣品10 g置于100 mL具塞離心管中，加入4 mL水，渦旋混勻后，加入含有1%乙酸的乙腈溶液20 mL，超聲提取30 min后，加入4 g MgSO4和1 g NaAc，渦旋2 min后離心，取10 mL上清液，在50℃水浴蒸干后，用2 mL MeOH/H2O（1/1，V/V）定容，0.22 μm濾膜過(guò)濾至進(jìn)樣瓶中，HPLC-MS/MS分析。

1.4 ?色譜條件

色譜柱：Waters ACQUITY UPLC@BEH C18柱（50 mm×2.1 mm， 1.7 μm）（Waters， Zellik， Belgium）;柱溫為40 ℃;進(jìn)樣量為10 μL;流動(dòng)相A為甲醇，流動(dòng)相B為0.1%的甲酸，流速為0.25 mL/min;梯度洗脫條件：0～2 min，30%A;2～6 min，30%A-60%A;6～8 min， 30%A。

1.5 ?質(zhì)譜條件

離子源：電噴霧離子（ESI）源;掃描模式：正離子掃描;毛細(xì)管電壓，1.9 kV;離子源溫度，150 ℃;脫溶劑溫度，350 ℃;脫溶劑氣的流量，600 L/h。

在多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM）下采集數(shù)據(jù)。首先采用流動(dòng)注射的方式將目標(biāo)物標(biāo)準(zhǔn)溶液直接注入質(zhì)譜儀中，在m/z 50～500內(nèi)進(jìn)行掃描，得到一級(jí)質(zhì)譜圖的準(zhǔn)分子離子峰[M+H]+作為前體離子;然后進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜掃描，對(duì)錐孔電壓和碰撞能量進(jìn)行優(yōu)化，選擇豐度較高的兩個(gè)碎片離子作為定量和定性離子對(duì)。具體參數(shù)如表1所示。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?色譜和質(zhì)譜條件的選擇與優(yōu)化

5種磺酰脲類除草劑分子結(jié)構(gòu)中含有氮雜環(huán)，在ESI源的正離子模式下容易形成[M+H]+的母離子?？疾炝思状?水和乙腈-水的流動(dòng)相體系，發(fā)現(xiàn)甲醇較乙腈具有更好的分離效果，同時(shí)在水相中加入0.1%甲酸溶液可以顯著提高分析物的離子化效率，進(jìn)而有效地提高目標(biāo)分析物的靈敏度。圖1為5種磺酰脲類農(nóng)藥的典型MRM譜圖。

2.2 ?前處理?xiàng)l件的優(yōu)化

QuEChERS方法被廣泛應(yīng)用于食品中農(nóng)藥多殘留分析。本研究將該方法應(yīng)用于土壤中5種磺酰脲類除草劑的分析。首先對(duì)提取條件進(jìn)行了考察，由于土壤中基質(zhì)成分較為復(fù)雜，磺酰脲類除草劑同土壤基質(zhì)結(jié)合力較強(qiáng)，我們發(fā)現(xiàn)同振蕩提取相比，超聲提取具有更高的提取回收率。同時(shí)對(duì)提取時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化，30 min的超聲提取可以得到令人滿意的提取回收率。Wang等[11]采用QuEChERS方法提取土壤中的吡嘧磺隆，他們認(rèn)為由于吡嘧磺隆是帶電分析物，為了提高分析結(jié)果的穩(wěn)定性，采用了緩沖鹽改進(jìn)的QuEChERS方法。本研究采用類似的方法提取綠磺隆等5種磺酰脲類除草劑，結(jié)果表明，所有分析物都可以獲得令人滿意的萃取回收率。同時(shí)，由于采用的是串聯(lián)質(zhì)譜的檢測(cè)器，較傳統(tǒng)的紫外檢測(cè)器的去干擾能力大大增強(qiáng)，提取液經(jīng)濃縮、定容后可進(jìn)入HPLC-MS/MS進(jìn)行分離檢測(cè)。

2.3 ?方法學(xué)校正

2.3.1 ?基質(zhì)效應(yīng) ?在復(fù)雜的樣品的分析中，基質(zhì)效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重影響HPLC-MS/MS定量分析的結(jié)果[19]。因而在建立HPLC-MS/MS檢測(cè)方法時(shí)應(yīng)考慮基質(zhì)效應(yīng)的影響，并采取措施進(jìn)行消除，從而保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠?；|(zhì)效應(yīng)是指由于共洗脫雜質(zhì)的干擾而導(dǎo)致目標(biāo)分析物信號(hào)的增強(qiáng)或減弱，從而使分析結(jié)果不可靠，分析靈敏度降低等問(wèn)題[20]。本研究中通過(guò)比較分析物在溶劑和基質(zhì)中的校正曲線的斜率來(lái)考察基質(zhì)效應(yīng)對(duì)分析物的影響，基質(zhì)效應(yīng)可以通過(guò)如下方程來(lái)計(jì)算：

ME=[（基質(zhì)校正曲線的斜率/溶劑校準(zhǔn)曲線的斜率）-1]×100%

如表2所示，5種磺酰脲除草劑的分析都存在一定的基質(zhì)減弱的效應(yīng)，與有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果基本一致。在電噴霧（ESI）質(zhì)譜檢測(cè)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)基質(zhì)減弱的現(xiàn)象，這可能是由于基質(zhì)與分析物在獲得有限數(shù)目的質(zhì)子上存在競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致最終進(jìn)入質(zhì)譜的目標(biāo)離子的數(shù)目減小[21]。因此，本研究采用基質(zhì)匹配的校準(zhǔn)曲線來(lái)分析土壤中的5種磺酰脲類除草劑，較好地消除了基質(zhì)的影響，結(jié)果完全能滿足殘留檢測(cè)的要求。

2.3.2 線性、檢出限和定量限 ?為了減少基質(zhì)效應(yīng)的影響，選取0.5、1.0、5.0、10.0、50.0、100.0 μg/kg的基質(zhì)匹配的標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)繪制磺酰脲的線性方程。校正曲線是通過(guò)峰面積對(duì)磺酰脲除草劑的濃度作圖得到。檢出限和定量限按照基線與噪音標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍和10倍得到。如表2所示為基質(zhì)匹配的標(biāo)準(zhǔn)曲線，土壤中所有分析物線性相關(guān)系數(shù)為0.996 9～0.999 9?；酋ｋ宄輨┰谕寥乐械姆椒z出限分別為0.02～0.03 μg/kg，定量限為0.07～0.10 μg/kg。

2.3.3 ?回收率和精密度 ?為了評(píng)價(jià)方法的精密度和回收率，在空白土壤樣品中添加低、中、高3種濃度的磺酰脲，計(jì)算回收率和日內(nèi)日間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。回收率是通過(guò)計(jì)算實(shí)測(cè)值（采用標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算）和實(shí)際添加值的比得到。如表3和表4所示，方法的回收率為75.9%～94.0%，日內(nèi)日間的RSD分別小于8.7%和11.5%，表明所建立的方法具有好的準(zhǔn)確度和精密度，適合實(shí)際樣品的分析檢測(cè)。

2.3.4 ?實(shí)際樣品的檢測(cè) ?將所建立的QuEChERS方法結(jié)合HPLC-MS/MS分離檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于水稻和棉花田中10個(gè)土壤樣品的磺酰脲類除草劑的分析檢測(cè)，在樣品中都沒(méi)有檢測(cè)到磺酰脲類除草劑的殘留。

3 ?小結(jié)與討論

QuEChERS法具有快速、簡(jiǎn)單、廉價(jià)、有效、穩(wěn)定和安全等特點(diǎn)，是目前各種食品樣品中農(nóng)藥殘留分析最常用的分析方法。本研究采用QuEChERS方法處理土壤樣品，結(jié)合HPLC-MS/MS分離檢測(cè)，建立了一種土壤中5種磺酰脲類除草劑快速、高效、靈敏的分析方法。對(duì)所建立的方法進(jìn)行了考察，包括基質(zhì)效應(yīng)、線性、檢出限、定量限、回收率和精密度等，結(jié)果表明該方法符合農(nóng)藥殘留分析的要求，可作為土壤中磺酰脲類除草劑的日常檢測(cè)方法。

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