分散固相萃取高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜測定甘藍及土壤中的啶蟲脒

秦 迪,楊 鑫,*,王 靜,金 芬,邵 華,魏閃閃

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150090；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所 農(nóng)業(yè)質(zhì)量與安全重點實驗室,北京 100080)

秦 迪1,楊 鑫1,*,王 靜2,*,金 芬2,邵 華2,魏閃閃2

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150090；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所 農(nóng)業(yè)質(zhì)量與安全重點實驗室,北京 100080)

建立了甘藍和土壤中啶蟲脒的分散固相萃取-高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜檢測方法,該方法以1%乙酸乙腈為提取溶劑(1∶99,v/v),以無水硫酸鎂(MgSO4)、十八烷基鍵合硅膠(C18)和N-丙基乙二胺(PSA)富集凈化,0.1%甲酸-水和甲醇梯度洗脫,C18柱分離,HPLC-MS/MS測定。方法線性范圍0.01～2mg/L,相關(guān)系數(shù)為0.9994,定量限(LOQ)為0.01mg/kg。在0.05、0.5、1.0mg/kg加標濃度下,啶蟲脒在甘藍中的回收率為84.8%～107%,在土壤中的回收率為96.5%～115%,相對標準偏差小于10.92%。該方法能夠滿足甘藍及土壤中啶蟲脒殘留限量檢測要求。

啶蟲脒,甘藍,土壤,分散固相萃取,液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜

啶蟲脒(Acetamiprid)是氯化煙堿類殺蟲劑中的一種,分子式C10H11ClN4。其含有的6-氯-3-吡啶甲基(6-chlor-3pyridylmethy)基團,可對昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)后突觸起作用,是乙酰膽堿受體激動劑[1],具內(nèi)吸作用,能使昆蟲全身麻痹、痙攣而死,由于這一殺蟲原理,啶蟲脒對其他農(nóng)藥(如有機磷、擬除蟲菊酯等類殺蟲劑)產(chǎn)生抗性的昆蟲同樣有效[2],且啶蟲脒具有持效長、殺蟲廣譜、對哺乳動物低毒等優(yōu)點,近年來日益代替有機氯等農(nóng)藥得到廣泛的應(yīng)用。

啶蟲脒在節(jié)瓜、梨、黃瓜、土壤和水等基質(zhì)中的殘留檢測方法已見報道,方法大多采用固相萃取法(Solid phase extraction,SPE),有弗羅里硅土固相萃取柱、石墨碳固相萃取柱等,對目標物進行提取凈化[3-8],樣品前處理相對繁雜,成本高,不利于大批量樣品的處理。而近年來分散固相萃取作為一種新型快速樣品前處理技術(shù)在農(nóng)藥殘留提取凈化上的應(yīng)用越發(fā)受到重視,被應(yīng)用到各種不同基質(zhì)中,如蜂蜜、茶葉、蔬菜水果等[10-14],此方法是2003年由Michelangelo Anastassiades[9]等首次提出的,方法具有快速、簡單、易操作,回收率和重現(xiàn)性較好,且價格低廉等優(yōu)點[15]。本研究基于分散固相萃取技術(shù),以C18和PSA作為分散固相萃取凈化材料,結(jié)合液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜,建立了甘藍和土壤中啶蟲脒殘留檢測方法。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

啶蟲脒標準品 CAS:135410207,純度99.9%,中國計量科學(xué)院；乙腈 色譜純,Mreda；氯化鈉,無水硫酸鎂 北京化學(xué)試劑公司；C18,PSA 博納艾杰爾公司；去離子水。

高效液相色譜儀 Agilent Technologies 1200 Series；質(zhì)譜儀 API5000,AB Sciex；超聲波清洗器 昆山市超聲儀器公司；組織搗碎機 泰斯特儀器有限公司；十萬分之一電子天平 梅特勒；離心機 Heraeus。

1.2 標準溶液的配制

稱取10mg啶蟲脒標準樣品于10mL容量瓶中,乙腈定容,配制成1000μg/mL的儲存液,置于-20℃冰箱保存。實驗時用乙腈逐級稀釋,配制成需要濃度的啶蟲脒標準溶液,現(xiàn)用現(xiàn)配。

1.3 實驗方法

甘藍用組織搗碎機搗碎、混勻；土壤挑出石子、植物根莖等雜質(zhì),備用。

1.3.1 樣品前處理 提取:稱取5g甘藍或土壤樣品,置于30mL具塞離心管中,加入5mL酸-乙腈(1∶99,v/v),渦旋,超聲15min,加入5g氯化鈉,渦旋混勻,5000r/min下離心5min,將上層溶液轉(zhuǎn)移至10mL容量瓶中。在離心管中再加入4mL乙酸-乙腈,重復(fù)上述操作,合并提取液,用乙腈定容至10mL,搖勻。

凈化:取上述提取液1.5mL于預(yù)先裝有100mg無水硫酸鎂的離心管中,渦旋1min,再加入30mg C18和100mg PSA,渦旋混合1min,5000r/min下離心5min。移取上清液200μL,加入800μL水,混勻后過0.22μm有機相濾膜,用HPLC-MS/MS進行檢測。

1.3.2 儀器條件 液相色譜方法:色譜柱:Waters XTerra C18(150mm×2.1mm,5μm)；流速:0.3mL/min；進樣量:5μL；柱溫:40℃；流動相A:0.1%甲酸水,流動相B:甲醇。洗脫程序:0～2min 80%A,2～8min 80%～40% A,8～10min 40%～20% A,10～10.2min 20%～80% A,10.2～14min 80% A。

質(zhì)譜方法:離子源:電噴霧離子源ESI；掃描方式:正離子(Positive)；電壓:5500V；離子源溫度(TEM):500℃；脫溶劑溫度:450℃；霧化氣(GS1):3.79×105Pa；輔助加熱氣:3.79×105Pa；氣簾氣(Curtain Gas):2.07×105Pa；監(jiān)測方式:多重反應(yīng)監(jiān)測(MRM)。多重反應(yīng)監(jiān)測(MRM)參數(shù):定量離子對(m/z):223/126.100；定性離子對(m/z):223/126.100,223/56.100；去簇電壓(DP):41V；碰撞室入口電壓(EP):12V；碰撞室出口電壓(CXP):4V；碰撞電壓(CE):223/126.100(33V)；223.000/56.100(29V)。

在上述條件下,啶蟲脒出峰時間在8.02min左右,色譜圖如圖1。

圖1 濃度為0.1μg/mL的啶蟲脒色譜圖Fig.1 Chromatogram of acetamiprid in acetonitrile at 0.1μg/mL

2 結(jié)果與分析

2.1 提取溶劑的選擇

因啶蟲脒在中性和偏酸性條件下較穩(wěn)定,本實驗選擇乙腈、0.1%乙酸-乙腈(0.1∶99.9,v/v)、1%乙酸-乙腈(1∶99,v/v)3種溶劑對土壤和甘藍基質(zhì)中添加0.25μg/mL啶蟲脒進行提取,結(jié)果表明三種溶劑對啶蟲脒添加回收率分別為97.7%、98.7%、102.4%,差異較小。本實驗選擇1%乙酸-乙腈作為提取溶劑。

2.2 凈化條件優(yōu)化

凈化過程中采用3種凈化劑:無水硫酸鎂、PSA、C18,其中無水硫酸鎂的主要作用為除去提取液中的水分,PSA的主要作用是除去色素,C18的作用為除去脂類等其他雜質(zhì)。本實驗采用單因素五水平進行優(yōu)化,即固定其中兩種凈化劑用量(無水MgSO4200mg、C1850mg、PSA 100mg),對另一種凈化劑進行優(yōu)化實驗,以回收率為評價指標,分析結(jié)果如圖2。從圖中可看出無水MgSO4、C18對回收率的影響較小,而隨著PSA用量的增加,回收率呈逐漸減小的趨勢。由于本實驗的基質(zhì)為土壤和甘藍,其中水分、脂類較少,所以鑒于節(jié)約成本的考慮,C18和無水MgSO4選用最小量,分別為30、100mg,而由于甘藍中存在色素,經(jīng)實驗選用100mg PSA除色素。

圖2 凈化劑用量的優(yōu)化Fig.2 Optimization of purifying agents dosage注:1～5號中優(yōu)化的凈化劑的用量: 30、50、70、100、150mg;PSA:50、80、100、120、150mg; MgSO4:100、200、300、400、500mg。

2.3 標準曲線與定量限

使用兩種甘藍以及土壤的空白提取液作為溶劑配制標準工作溶液,濃度分別為0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5,1,2mg/L做標準曲線,標準曲線方程如表1。在上述液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜條件下進行測定。

本實驗通過在空白甘藍和土壤中添加啶蟲脒來確定方法的定量限。在添加水平為0.01mg/kg時,回收率范圍為94.2%～108%(n=5),符合殘留檢測要求。故將0.01mg/kg作為該方法的定量限。而根據(jù)中華人民共和國國家標準[16],啶蟲脒在甘藍中的最大殘留限量(MRL)為0.5mg/kg,本方法的定量限滿足小于最大殘留限量的要求。

表1 溶劑及不同基質(zhì)中啶蟲脒的 線性方程、相關(guān)系數(shù)與斜率Table 1 Regression equations,correlation coefficients(R2) and Slopes in solvent and different matrices

2.4 方法回收率和精確度

在空白的甘藍和土壤中分別添加濃度為0.05,0.5,1.0mg/kg三個濃度的啶蟲脒標準溶液,按上述分析方法,測定啶蟲脒的回收率,圖3為甘藍及土壤的空白樣品與添加0.5mg/kg啶蟲脒的色譜圖,基質(zhì)中無啶蟲脒檢出。分析結(jié)果表明在0.05～1.0mg/kg的濃度下,啶蟲脒在甘藍中的回收率為84.8%～107%(n=5),相對標準偏差為7.89%～10.92%；在0.05～1.0mg/kg的濃度下,啶蟲脒在土壤中的回收率為96.5%～115%(n=5),相對標準偏差為3.46%～6.97%。

圖3 甘藍(A)及土壤(B)的空白樣品 與添加0.5mg/kg啶蟲脒的色譜圖Fig.3 GC-MS-SIM chromatogram of acetamiprid in cabbage and soil at 0.5mg/kg spiked level and two blank matrix 注:圖A為甘藍的空白基質(zhì)(左)與添加 0.5mg/kg啶蟲脒(右)的色譜圖。 圖B為土壤的空白基質(zhì)(左)與添加 0.5mg/kg啶蟲脒(右)的色譜圖。

2.5 基質(zhì)效應(yīng)

分別用土壤、綠甘藍、紫甘藍空白樣品經(jīng)過上述的提取凈化過程,得到空白的提取液,利用儀器檢測,確定空白樣品中沒有待測物后,用此空白提取液配制濃度為0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2mg/L的啶蟲脒溶液,同時用乙腈配制相同濃度梯度的標液作為對比,在HPLC-MS/MS上進行檢測。

根據(jù)表1結(jié)果表明綠甘藍和土壤具有微弱的基質(zhì)抑制作用,而紫甘藍存在基質(zhì)增強作用。所以為了準確定量,本實驗用基質(zhì)加標進行定量。

2.6 實際樣品的測定

從北京、廣州實驗田采集甘藍和土壤樣品34個,采用本方法對樣品中的啶蟲脒進行了檢測,有4個樣品未檢出啶蟲脒殘留,檢出率為88.23%。其中廣州土壤樣品中檢測出的濃度為3.61～19.72μmg/kg,甘藍中的濃度為2.63～49.72μmg/kg,北京土壤樣品中檢測到啶蟲脒的濃度為0.66～2.18μmg/kg,甘藍中為0.62～9.75μmg/kg,均遠低于最大殘留限量500μg/kg。

3 結(jié)論

本文確定了甘藍和土壤中啶蟲脒的檢測方法,前處理中使用1%乙酸乙腈進行提取,經(jīng)過優(yōu)化實驗,確定了凈化步驟中無水MgSO4、PSA、C18的用量,再結(jié)合建立的HPLC-MS/MS方法進行檢測,方法的定量限(LOQ)為0.01 mg/kg,遠小于啶蟲脒的最大殘留限量(MRL)0.5mg/kg,能夠滿足對甘藍及土壤中啶蟲脒檢測的需求。在實際樣品的檢測中,該方法具有操作簡便、快速、成本較低,能夠同時處理較多樣品的優(yōu)點,可以在短時間處理大批量樣品。

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Determination of acetamiprid in soil and cabbage bydispersive solid phase extraction and high performanceliquid chromatography tandem mass spectrometry

QIN Di1,YANG Xin1,*,WANG Jing2,*,JIN Fen2,SHAO Hua2,WEI Shan-shan2

(1.Harbin Institute of Technology,Harbin 150090,China;2.The Chinese Academy of Agricultural schences,Beijing 100080,China)

A method using dispersive solid phase extraction(DSPE)cleanup followed by high performance liquid chromatography-mass spectrometry(HPLC-MS)has been established for determination of acetamiprid in soil and cabbage. In this method,the clean-up was carried out using MgSO4,primary secondary amine(PSA)and C18with 1% acetic acid-acetonitrile as extract solvent. 0.1% formic acid in water and methanol were used as mobile phase,C18chromatographic column was used to separation in determinating samples on HPLC-MS. In the range of 0.01～2mg/L,the good linear relationship was showed between concentration and peak area,R2=0.9994,the LOQ of this method was 0.01mg/kg,which was below the MRL(0.5mg/mL). At the spiked levels of 0.05,0.5,1.0mg/kg,the recoveries of acetamiprid were 84.8%～107% in cabbage and 96.5%～115% in soil,and the relative standard deviation(RSD)was less than 10.92%. This method can meet the requirements of the limited determination of acetamiprid residues in cabbage and soil.

acetamiprid;cabbage;soil;dispersive solid phase extraction(DSPE);high performance liquid chromatography-mass spectrometry(HPLC-MS/MS)

2014-04-16

秦迪(1990-) ,女，碩士研究生，研究方向：食品安全檢測。

*通訊作者:楊鑫(1977-)，男，博士，教授，研究方向：食品科學(xué)與工程學(xué)院。 王靜(1963-)，女，博士，教授 ，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與食物安全。

國家科技技術(shù)項目，科技基礎(chǔ)性工作專項(2013FY110100)。

TS207

A

1002-0306(2015)03-0308-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.03.056