QuEChERS/氣相色譜法測(cè)定水果中31種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留

徐國(guó)鋒，聶繼云，李海飛，閆　震，李　靜

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所，農(nóng)業(yè)部果品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(興城)，遼寧　興城　125100)

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QuEChERS/氣相色譜法測(cè)定水果中31種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留

徐國(guó)鋒，聶繼云*，李海飛，閆震，李靜

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所，農(nóng)業(yè)部果品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(興城)，遼寧興城125100)

建立了QuEChERS/氣相色譜測(cè)定水果中31種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的快速分析方法，并對(duì)QuEChERS前處理方法進(jìn)行優(yōu)化。樣品以乙腈提取、氯化鈉鹽析后，經(jīng)C18填料和無(wú)水硫酸鎂分散固相萃取凈化，氣相色譜FPD檢測(cè)器檢測(cè)，基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線校正，外標(biāo)法定量。結(jié)果表明，該方法的線性相關(guān)系數(shù)為0.990 3～0.999 9；不同加標(biāo)水平下31種有機(jī)磷農(nóng)藥的回收率為81.7%～120.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.4%～14.7%，方法的檢出限為0.4～6 μg·kg-1。方法簡(jiǎn)便快速、準(zhǔn)確靈敏，且節(jié)省樣品和有機(jī)溶劑，可滿足水果中此31種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留同時(shí)快速檢測(cè)的實(shí)際需要。

QuEChERS；氣相色譜(GC)；水果；有機(jī)磷農(nóng)藥

有機(jī)磷農(nóng)藥(OPPs)因具有廣譜、高效、降解快等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于水果生產(chǎn)中，其主要作用機(jī)制為抑制膽堿酯酶活性，致使乙酰膽堿積聚造成神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，具有神經(jīng)毒性；一些有機(jī)磷農(nóng)藥具有引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)、出生缺陷、致癌等毒性[1]。許多國(guó)家都制定了水果中有機(jī)磷農(nóng)藥的殘留限量法規(guī)。有機(jī)磷農(nóng)藥多殘留主要采用固相萃取凈化的前處理方法結(jié)合氣相色譜法[2-3]和質(zhì)譜法[4]進(jìn)行測(cè)定。質(zhì)譜法具有較高的靈敏度，但其檢測(cè)投入大、運(yùn)行成本高、對(duì)使用人員的素質(zhì)要求高；固相萃取凈化雖能夠很好地去除樣品中的雜質(zhì)，但其配合氣相色譜法用于有機(jī)磷農(nóng)藥檢測(cè)時(shí)，具有檢測(cè)的農(nóng)藥種類少、耗時(shí)長(zhǎng)、成本高、對(duì)人員身體傷害大等缺點(diǎn)，不能滿足快速檢測(cè)的要求。QuEChERS樣品前處理方法因快速、簡(jiǎn)便、廉價(jià)、高效、安全等優(yōu)點(diǎn)而在農(nóng)藥多殘留快速檢測(cè)中得到廣泛的研究與應(yīng)用[5-10]。已有文獻(xiàn)報(bào)道[5,8]應(yīng)用QuEChERS/氣相色譜法(GC)進(jìn)行有機(jī)磷農(nóng)藥多殘留的快速檢測(cè)。張秀堯等[5]應(yīng)用QuEChERS/GC測(cè)定水果蔬菜中的有機(jī)磷農(nóng)藥殘留，但該方法主要針對(duì)蔬菜樣品，同時(shí)由于大體積(PTV)進(jìn)樣口在氣相色譜上配置較少也限制了該方法的廣泛應(yīng)用；房寧等[8]采用乙腈提取，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，QuEChERS農(nóng)殘凈化管凈化，氣相色譜法測(cè)定了果蔬中的有機(jī)磷農(nóng)藥，但該方法需對(duì)提取液進(jìn)行濃縮，前處理時(shí)間較長(zhǎng)，成本較高，檢測(cè)農(nóng)藥種類較少，不能夠滿足高效、快速檢測(cè)的需要。本文以蘋果、桃、葡萄、柑橘、香蕉5種常見(jiàn)水果為代表樣品，氣相色譜為檢測(cè)手段，建立了QuEChERS前處理技術(shù)結(jié)合GC同時(shí)檢測(cè)水果中31種有機(jī)磷農(nóng)藥的分析方法，并對(duì)檢測(cè)體系和前處理?xiàng)l件進(jìn)行了優(yōu)化。該方法具有準(zhǔn)確、高效、靈敏的優(yōu)點(diǎn)，適用于水果中31種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的同時(shí)快速檢測(cè)。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

島津GC2010氣相色譜儀，配FPD檢測(cè)器、自動(dòng)進(jìn)樣器(日本島津公司)；PL-602L電子天平(美國(guó)梅特勒-托利多公司)；渦流混勻器(德國(guó)IKA公司)；立式大容量高速離心機(jī)(日本日立公司)。

敵敵畏等31種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品(質(zhì)量濃度均為100 mg·L-1，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì))；丙酮、乙腈(色譜純，美國(guó)Fisher公司)；乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)、十八烷基硅烷鍵合硅膠(C18)粒徑均為40～60 μm(天津博納艾杰爾科技有限公司)；氯化鈉和無(wú)水硫酸鎂(優(yōu)級(jí)純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1色譜條件色譜柱:DB-1701毛細(xì)管柱 (30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣：高純氮?dú)猓兌?99.999%；柱溫：120 ℃(保持2 min)，以2 ℃/min升至160 ℃(保持2 min)，再以20 ℃/min升至240 ℃(保持12 min)；柱流速：1.0 mL/min，恒流速；進(jìn)樣口溫度：240 ℃；檢測(cè)器：FPD，溫度250 ℃；尾吹氣：60 mL/min；氫氣：75 mL/min；空氣：100 mL/min；進(jìn)樣量：1 μL，不分流進(jìn)樣。

1.2.2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制將31種有機(jī)磷農(nóng)藥分成2組，其中編號(hào)1～16為A組，編號(hào)17～31為B組(見(jiàn)表1)。以乙腈為溶劑配成5 mg·L-1的有機(jī)磷農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液A和B，于-18 ℃冰箱儲(chǔ)存?zhèn)溆??；|(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液：分別向5 mL容量瓶中加入20，50，100，200，500，1 000 μL 5 mg·L-1的農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，用空白樣品提取液定容至刻度，配制成20，50，100，500，1 000 μg·L-1的基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液，現(xiàn)配現(xiàn)用。

表1　31種有機(jī)磷農(nóng)藥及其保留時(shí)間Table 1　31 organophosphorus pesticides and their retention times

1.2.3QuEChERS樣品前處理方法稱取勻漿后的水果樣品10.0 g(精確至0.1 g)置于100 mL塑料離心管中，加入10 mL乙腈溶液和2.0 g氯化鈉，劇烈振蕩2 min，4 ℃下8 000 r/min高速離心2 min，移取上清液2 mL加入裝有200 mg C18和400 mg無(wú)水MgSO4的10 mL塑料離心管中，2 500 r/min渦混2 min。離心后，過(guò)0.22 μm有機(jī)濾膜，供GC/FPD分析。

2　結(jié)果與討論

2.1有機(jī)磷農(nóng)藥的分組

在氣相色譜分析中，單柱、單檢測(cè)器分析要求相鄰目標(biāo)化合物之間有良好的分離度，以保證對(duì)目標(biāo)化合物的準(zhǔn)確定性和精確定量。本研究的31種有機(jī)磷農(nóng)藥分組后在上述儀器條件下能夠得到完全分離(圖1)，各組分的保留時(shí)間見(jiàn)表1。在單柱、單檢測(cè)器的條件下，將31種有機(jī)磷農(nóng)藥分成2組能夠保證對(duì)目標(biāo)化合物的準(zhǔn)確定性和定量，同時(shí)單柱、單檢測(cè)器的儀器配置是檢測(cè)機(jī)構(gòu)的基本儀器配置，為本方法的廣泛應(yīng)用提供了條件。

2.2吸附劑及其用量的優(yōu)化

QuEChERS方法采用分散固相萃取凈化，固相吸附劑直接加入經(jīng)鹽析分層的樣品提取液中以吸附基質(zhì)干擾物，因此吸附劑對(duì)目標(biāo)化合物的吸附會(huì)導(dǎo)致回收率降低，影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。PSA和C18是常用的固相吸附劑，PSA用于除去有機(jī)酸性、酚類物質(zhì)和少量的色素；C18可用于除去脂肪和脂類等非極性物質(zhì)的干擾。為考察PSA和C18對(duì)31種有機(jī)磷農(nóng)藥的吸附作用，以乙腈為介質(zhì)配制100 μg·L-1的混標(biāo)溶液8 mL，取2 mL分別加入200 mg PSA、C18吸附劑粉末渦旋混勻凈化(以不加吸附劑為對(duì)照)，每組6個(gè)平行樣，考察其凈化后的回收率，并在P<0.05水平比較其差異顯著性。結(jié)果顯示，加入PSA吸附劑后，氧樂(lè)果、久效磷、磷胺、乙酰甲胺磷和伏殺硫磷與對(duì)照相比具有顯著差異，回收率分別為73.4%，79.4%，77.3%，66.8%和77.3%；治螟磷、硫環(huán)磷、蠅毒磷、樂(lè)果、丙溴磷和三唑磷與對(duì)照相比也有顯著差異，回收率在80%～90%之間；敵敵畏、地蟲(chóng)硫磷、馬拉硫磷、殺螟硫磷、水胺硫磷和甲拌磷砜與對(duì)照相比具有顯著差異，但回收率在90%～110%之間；滅線磷與對(duì)照相比具有顯著差異，回收率為111.3%；其余13種農(nóng)藥與對(duì)照相比無(wú)顯著差異。加入C18吸附劑后，硫環(huán)磷和伏殺硫磷與對(duì)照相比具有顯著差異，回收率分別為 87.2%和 85.4%；地蟲(chóng)硫磷、甲基毒死蜱、毒死蜱、喹硫磷、樂(lè)果和甲拌磷砜與對(duì)照相比具有顯著差異，回收率在90%～100%之間，其余23種農(nóng)藥與對(duì)照相比無(wú)顯著差異。PSA和C18吸附劑對(duì)本研究的部分農(nóng)藥具有吸附作用，綜合考慮吸附程度和吸附的種類，選擇C18作為吸附劑。

吸附劑粉末的用量是影響前處理凈化效果和回收率的重要因素，用量小凈化效果不明顯，用量大凈化效果明顯但回收率降低，不能滿足檢測(cè)要求。取蘋果等5種空白基質(zhì)乙腈提取液進(jìn)行0.1 mg·kg-1的加標(biāo)回收試驗(yàn)，按“1.2.3”方法應(yīng)用C18對(duì)提取液進(jìn)行凈化，凈化后測(cè)定5種基質(zhì)中各農(nóng)藥的回收率。結(jié)果顯示，當(dāng)C18的用量為100 mg·mL-1時(shí)，各農(nóng)藥的回收率最佳，同時(shí)能有效去除提取液中的色素。

2.3基質(zhì)效應(yīng)

基質(zhì)效應(yīng)(Matrix effect，ME)是指樣品分析液中除分析物以外的共流出組分改變了分析物的響應(yīng)值，從而影響定量分析的準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性。本文基于目標(biāo)物(100 μg·L-1)在純?nèi)軇┲械钠骄憫?yīng)值(A，n=5)和以“1.2.2”獲得的基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均響應(yīng)值(B，n=5)，考察了31種有機(jī)磷農(nóng)藥在蘋果、桃、葡萄、柑橘、香蕉中的基質(zhì)效應(yīng)?；|(zhì)效應(yīng)的計(jì)算公式為ME=B/A×100%[11-12]，其中ME>100% 表示基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)，ME<100% 表示基質(zhì)抑制效應(yīng)。研究結(jié)果顯示，蘋果、桃、香蕉、葡萄和柑橘中分別有24，23，23，21和25種有機(jī)磷農(nóng)藥的ME超過(guò)100%±15%；同一農(nóng)藥在不同基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)不同，且不同農(nóng)藥在同一基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)也各有不同。

2.4方法的線性關(guān)系

本研究采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液外標(biāo)法進(jìn)行校準(zhǔn)定量，能較好地補(bǔ)償基質(zhì)效應(yīng)，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性[13]。將質(zhì)量濃度分別為20，50，100，500，1 000 μg·L-1的31種有機(jī)磷農(nóng)藥的純?nèi)軇?biāo)準(zhǔn)溶液，以及根據(jù)“1.2.2”配制的蘋果、桃、葡萄、柑橘、香蕉的5種不同濃度基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“1.2.1”進(jìn)行氣相色譜分析，以峰面積(y)對(duì)質(zhì)量濃度(x，μg·L-1)作回歸曲線。31種有機(jī)磷農(nóng)藥的純?nèi)軇?biāo)準(zhǔn)溶液回歸曲線的相關(guān)系數(shù)(r)為0.991 0～0.999 9，5種基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液的r為0.990 3～0.999 9。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，同一化合物在同一基質(zhì)不同濃度水平的抑制或增強(qiáng)效應(yīng)并不一致，表現(xiàn)為擬合回歸曲線不平行，濃度與基質(zhì)效應(yīng)具有一定的相關(guān)性。

2.5方法的檢出限、定量下限、回收率及精密度

采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液外標(biāo)法定量，在蘋果、桃、葡萄、柑橘、香蕉5種空白基質(zhì)中分2組共添加31種有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行回收率試驗(yàn)，加標(biāo)水平為20，50，100 μg·kg-1，每個(gè)水平平行測(cè)定5次。 31種有機(jī)磷農(nóng)藥的回收率為81.7%～120.7%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為0.4%～14.7%(見(jiàn)表2)。以加標(biāo)樣品信噪比S/N≥3時(shí)空白樣品中的加標(biāo)濃度確定方法的檢出限(LOD)為0.4～6 μg·kg-1；以S/N≥10確定方法的定量下限(LOQ)為2～18 μg·kg-1(見(jiàn)表2)。圖2為空白柑橘和柑橘加標(biāo)的色譜圖。

表2　31種農(nóng)藥的檢出限、定量下限及在柑橘中的加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 2　LODs，LOQs,recoveries and RSDs for 31 pesticides in citrus

*peak No.(1-31) denoted were the same as those in Table 1

圖2空白柑橘和柑橘加標(biāo)的色譜圖(100 μg·L-1)
Fig.2Chromatograms of citrus blank and spiked(100 μg·L-1) citrus sample the chromatographic peak number(1-31) denoted were the same as those in Table 1

2.6實(shí)際樣品測(cè)定

采用本文所建立的方法對(duì)采自不同果園的205份風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估蘋果樣品進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果在30份樣品中檢出毒死蜱，其含量為0.005～0.063 mg/kg。

3　結(jié)　論

本研究建立了QuEChERS/氣相色譜法(FPD)測(cè)定水果中31種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的檢測(cè)方法。樣品中有機(jī)磷農(nóng)藥經(jīng)乙腈萃取，C18吸附劑和無(wú)水硫酸鎂分散凈化后，利用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線外標(biāo)法定量，GC/FPD測(cè)定。方法簡(jiǎn)便快速，能滿足我國(guó)[14]、歐盟[15]和CAC[16]的殘留限量要求，且符合農(nóng)藥殘留分析從傳統(tǒng)方法向快速、簡(jiǎn)便方法發(fā)展的趨勢(shì)，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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Determination of 31 Organophosphorous Pesticide Residues in Fruits by Gas Chromatography with QuEChERS Sample Preparation

XU Guo-feng,NIE Ji-yun*,LI Hai-fei,YAN Zhen，LI Jing

(China Laboratory of Quality & Safety Risk Assessment for Fruit(Xingcheng),Ministry of Agriculture;Research Institute of Pomology，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Xingcheng125100，China)

A method of QuEChERS sample preparation was optimized and the QuEChERS-GC method for simultaneous analysis of 31 organophosphorous pesticide residues in fruits were established in this study.The samples were extracted with acetonitrile，and salted out with sodium chloride.The extracts were cleaned up by dispersive solid phase extraction using C18and magnesium sulfate as sorbents，then determined by GC/FPD with matrix-matched standards procedure.The external standard method was used for quantitative analysis.The results showed that the correlation coefficients of linear equations(r2) were in the range of 0.990 3-0.999 9.The recoveries of 31 organophosphorus pesticides in various spiked levels ranged from 81.7% to 120.7%，with RSDs of 0.4%-14.7%.The limits of detection(LOD) were in the range of 0.4-6 μg·kg-1.The method showed the advantages of simplicity，rapidness，sensitivity and low consumption.It could meet the demands for the simultaneous determination of multi-residue organophosphorous pesticides in fruits.

QuEChERS;gas chromatography(GC);fruits;organophosphorous pesticide

2016-01-04；

2016-02-05

國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)劃(GJFP2016003)

聶繼云，博士，研究員，研究方向：果品質(zhì)量安全，Tel：0429-3598178，E-mail：niejiyun@caas.cn

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.08.016

O657.71;F767.2

A

1004-4957(2016)08-1021-05