云南普洱茶主產(chǎn)區(qū)茶葉中農(nóng)藥殘留的GC—NCI—MS—SIM分析

陳澤宇 毛林夏 袁智

摘要 [目的]建立云南茶葉中有機(jī)磷、有機(jī)氯、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留量氣相色譜-負(fù)化學(xué)離子源-質(zhì)譜-選擇離子監(jiān)測(cè)（GC-NCI-MS-SIM）同時(shí)測(cè)定的新方法。[方法]以有機(jī)磷、有機(jī)氯、擬除蟲菊酯這些含電負(fù)性原子的農(nóng)藥為檢測(cè)對(duì)象，建立了云南茶葉中有機(jī)磷、有機(jī)氯、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留GC-NCI-MS-SIM同時(shí)測(cè)定的分析方法。[結(jié)果]在10～200 μg/L濃度時(shí)，定量離子的峰面積與濃度有很好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)都在0.999以上，方法加標(biāo)回收率在70.65%～103.52%，RSD在1.13%～8.94%，方法最低檢測(cè)限遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟殘留限量標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用GC-NCI-MS-SIM方法分析云南茶葉中有機(jī)磷、有機(jī)氯、擬除蟲菊酯這些含電負(fù)性原子的農(nóng)藥，在最低檢出限、選擇性和抗干擾能力等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)。[結(jié)論]該方法高效、準(zhǔn)確、選擇性好、抗干擾能力強(qiáng)，在云南茶葉農(nóng)藥殘留分析領(lǐng)域具有較好的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞 茶葉；農(nóng)藥殘留；凝膠滲透色譜；氣相色譜；氣相色譜-質(zhì)譜；云南

中圖分類號(hào) S481+.8；TS207+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）28-0088-04

Abstract [Objective]To establish a new method for simultaneous deter mination of organophosphorus，organochlorine and pyrethroid pesticide residues in Yunnan tea by GCNCIMSSIM.[Method]Organophosphorus，organochlorine，pyrethroid，and these negatively charged pesticides were tested，Yunnan organophosphate，organochlorine and pyrethroid was established by GCNCIMSSIM analysis method for simultaneous determination of pesticide residues.[Result]Between 10 and 200 μg/L，peak area of quantitative ion had a good correlation with concentration.The recoveries of method were 70.65% to 103.52% with a relative standard deviation ranging from 1.13% to 8.94%.The limit of detection was lower than the limit standards of national and EU.The method was sensitive and selective，compared favorably with other detection methods，when analyzed pesticides have large electron affinity.[Conclusion]The method is efficient，accurate，selective and has strong antiinterference ability，it had preferable development in pesticides residues.

Key words Tea；Pesticide residue；Gel permeation chromatography （GPC）；Gas chromatography（GC）；Gas chromatography and mass spectrometry（GCMS）；Yunnan

茶葉是云南出口創(chuàng)匯的大宗商品，茶葉產(chǎn)業(yè)在云南省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中占有相當(dāng)重要的地位。近年來，日本、歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)制定的農(nóng)產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，致使云南省茶葉出口阻力逐年加大。目前，我國(guó)的茶葉衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)還不夠完善，達(dá)不到國(guó)外要求。盡快建立和完善云南茶葉中農(nóng)藥殘留檢測(cè)體系和標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前亟待解決的課題。農(nóng)藥殘留是指農(nóng)藥使用后存留在環(huán)境、生物體和食品等中的農(nóng)藥及其降解代謝產(chǎn)物、雜質(zhì)，還包括環(huán)境背景中存有的污染物或持久性的農(nóng)藥的殘留物在商品中形成的殘留[1-2]。有關(guān)云南省茶葉中農(nóng)藥殘留分析方法的研究報(bào)道很少，主要是單一類型農(nóng)藥殘留分析的研究，而且檢測(cè)技術(shù)較單一、前處理方法較為繁瑣。筆者針對(duì)云南省茶園現(xiàn)在和過去農(nóng)藥使用的情況以及其環(huán)境中可能存在的農(nóng)藥，較為系統(tǒng)地開展了云南茶葉中農(nóng)藥殘留分離分析方法的研究。

目前，茶葉中有機(jī)磷、有機(jī)氯和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留通常采用氣相色譜-電子捕獲法（GC-ECD）、氣相色譜-火焰光度法（GC-FPD）及氣相色譜-電子轟擊離子源-質(zhì)譜法（GC-EI-MS）檢測(cè)[3-4]， GC-ECD雖然靈敏度較高，但容易受到樣品基質(zhì)干擾，對(duì)樣品前處理要求很高。GC-FPD只能測(cè)定單一類型的農(nóng)藥，靈敏度低，限制了其在農(nóng)藥殘留分析中的廣泛應(yīng)用。GC-EI-MS能夠獲取豐富的物質(zhì)信息，而且可以直接進(jìn)行物質(zhì)的定性與定量分析，但是易受樣品基體的干擾而降低方法的靈敏度和增大方法的檢測(cè)限，難以滿足發(fā)達(dá)國(guó)家越來越嚴(yán)格的殘留限量標(biāo)準(zhǔn)。

氣相色譜-負(fù)化學(xué)離子源-質(zhì)譜法（GC-NCI-MS）具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)，并且能同時(shí)進(jìn)行定性與定量分析。GC-NCI-MS在有機(jī)氯和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用報(bào)道較多[5-6]，但用于有機(jī)磷、有機(jī)氯和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留分析中尚少見報(bào)道。近年來，茶葉農(nóng)藥殘留檢測(cè)項(xiàng)目不斷增加，最大殘留限量大幅降低，限量標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格。為此，建立靈敏度高和選擇性好的農(nóng)藥殘留分析方法十分必要。筆者應(yīng)用GC-NCI-MS技術(shù)建立了云南茶葉中有機(jī)磷、有機(jī)氯和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留的分析方法，該方法選擇性好、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、檢測(cè)限低。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 主要儀器。日本島津氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS-QP-2010），配有AOC-20i自動(dòng)進(jìn)樣器，WBI-2010進(jìn)樣口，四極桿質(zhì)量分析器，GCMS solution工作軟件；色譜分離柱為Rtx-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm），美國(guó)吉爾森公司凝膠滲透色譜（GPC），配有Biobeads S-X3玻璃柱（50 cm×2 cm），307泵，112UV檢測(cè)器，自動(dòng)餾分收集器和Gilson工作站；天津奧特賽恩斯MTN-2800W氮吹濃縮裝置；天津奧特賽恩斯AS3120型超聲波清洗器；天津泰斯特儀器有限公司高速萬能粉碎機(jī)；梅特勒-托利多AB104-S分析天平；江蘇海門麒麟醫(yī)用儀器廠GL-88B漩渦混合器。

1.1.2 主要試劑。農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品：樂果、γ-六六六、毒死蜱、噻嗪酮、p，p′-DDD、聯(lián)苯菊酯、甲氰菊酯，德國(guó)Dr Ehrenstorfer GmbH公司中國(guó)農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)所；正己烷、丙酮、環(huán)己烷、乙酸乙酯均為分析純；無水硫酸鈉（A.R.）。

1.2 標(biāo)樣溶液的配制

分別準(zhǔn)確稱取50 mg（精確到0.000 1 g）農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品，用丙酮定容至50 mL容量瓶中，得到1 g/L各農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液，取各農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液1 mL到100 mL的容量瓶中，配制成10 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液；根據(jù)各種農(nóng)藥在GC-MS上的響應(yīng)情況，采用逐級(jí)稀釋法將10 mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液配制成濃度分別是10、20、50、100、200 μg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3 樣品提取與凈化

準(zhǔn)確稱取經(jīng)磨碎的茶葉樣品0.50 g于具塞三角錐形瓶中，加入1.0 g無水硫酸鈉，用20 mL正己烷-丙酮混合提取溶劑（1∶1，V/V）平分2次超聲提取，每次超聲提取10 min，2次提取液合并于離心管中，以4 000 r/min離心5 min，在40 ℃水浴下氮吹至約1 mL。

將濃縮后的提取液轉(zhuǎn)移至GPC柱內(nèi)，以環(huán)己烷-乙酸乙酯（1∶1，V/V）作為流動(dòng)相，流速為5 mL/min，收集6～22 min的餾分，在40 ℃下氮吹至近干，用正己烷定容至1 mL，進(jìn)GC-MS分析。

1.4 色譜條件

GC條件：RTX-5MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣為氦氣（99.999%）；流速為1.5 mL/min；進(jìn)樣方式為不分流進(jìn)樣；進(jìn)樣口溫度為250 ℃；柱溫由100 ℃升至230 ℃（15 ℃/min），然后升至290 ℃（30 ℃/min），保持4 min；進(jìn)樣量1 μL。

MS條件：電離方式為NCI，反應(yīng)氣CH4；離子源溫度200 ℃，接口溫度230 ℃；掃描方式選擇離子監(jiān)測(cè)模式（SIM），應(yīng)根據(jù)目標(biāo)物的保留時(shí)間先后順序，在對(duì)應(yīng)的時(shí)間窗內(nèi)設(shè)定特征離子，掃描間隔0.2 s，掃描范圍45～550 amu；溶劑切除時(shí)間6.5 min。

1.5 測(cè)定 定性測(cè)定：進(jìn)行樣品測(cè)定時(shí)如果檢出的峰面積保留時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)樣品相一致，并且在扣除背景后的樣品圖譜中均出現(xiàn)所選擇的離子，而且所選的離子豐度比與標(biāo)準(zhǔn)品的離子豐度比一致（相對(duì)豐度≥50%，允許±10%偏差；相對(duì)豐度在20%～50%，允許±15%偏差；相對(duì)豐度在10%～20%，允許±20%偏差；相對(duì)豐度在<10%，允許±50%偏差），則可判斷樣品中可能存在這種農(nóng)藥。

定量測(cè)定：該試驗(yàn)采用外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法單離子定量測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜條件優(yōu)化

改變色譜柱、程序升溫條件及載氣流速，考察待測(cè)農(nóng)藥色譜分離情況。色譜柱、程序升溫和載氣流速不同，待測(cè)農(nóng)藥分離的情況也不同，根據(jù)在最短時(shí)間獲得最佳分離效果的原則，最終確定了“1.4”中的色譜條件。待測(cè)農(nóng)藥采用Rtx-5MS色譜柱在經(jīng)優(yōu)化的色譜條件下的TIC分離情況見圖1。

2.2 SIM掃描方式特征離子的選擇

茶葉中組成成分復(fù)雜，易干擾待測(cè)農(nóng)藥的測(cè)定。為了有效提高信噪比，降低方法的檢測(cè)限，所以采用選擇離子監(jiān)測(cè)方式進(jìn)行農(nóng)藥殘留分析。采用選擇離子監(jiān)測(cè)模式，首先必須在全掃描模式下得到各待測(cè)農(nóng)藥的質(zhì)譜圖，依據(jù)質(zhì)譜圖來確定各待測(cè)農(nóng)藥的特征離子。

選擇特征離子應(yīng)盡量滿足以下條件：選擇特征性高的碎片離子；選擇質(zhì)荷比大的碎片離子；相對(duì)豐度較高的碎片離子；雜質(zhì)離子干擾較小的離子。為提高定性的準(zhǔn)確性，可根據(jù)總離子流圖保留時(shí)間、3個(gè)特征離子（1個(gè)定量離子、2個(gè)參考離子）及相對(duì)豐度作為判定陽性的指標(biāo)。 一般使用相對(duì)豐度最大的特征離子作為定量離子，以提高檢測(cè)方法的靈敏度。圖2和圖3為聯(lián)苯菊酯和γ-六六六標(biāo)樣質(zhì)譜圖，根據(jù)上述原則，聯(lián)苯菊酯定量離子為205、參考離子為241和243，γ-六六六定量離子為71、參考離子為73和70，其他農(nóng)藥的定量離子和參考離子也依此原則來確定，全部農(nóng)藥的保留時(shí)間、定量離子、參考離子見表1。

2.3 線性方程、相關(guān)系數(shù)和檢測(cè)限

將“1.2”中不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按“1.4”的色譜條件進(jìn)行GC-NCI-MS-SIM進(jìn)行分析，以外標(biāo)法作為定量方法，以峰面積（Y）對(duì)濃度（X，μg/L）作線性回歸分析，得到待測(cè)農(nóng)藥的線性方程及相關(guān)系數(shù)。圖4為24種農(nóng)藥標(biāo)樣的質(zhì)量（MC）色譜圖。線性方程及相關(guān)系數(shù)見表2，該方法的最低檢測(cè)限、國(guó)標(biāo)最大殘留限量和歐盟最大殘留限量見表3。

從表2可以看出，7種農(nóng)藥在10～200 μg/L的線性關(guān)系內(nèi)，農(nóng)藥的相關(guān)系數(shù)都在0.999～0.999 9， 說明峰面積與濃度之間有很好的相關(guān)性，并且符合農(nóng)藥殘留分析的要求。

由表3可知，該方法的最低檢測(cè)限很低，遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟的最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn)，是一種理想的含電負(fù)性原子農(nóng)藥殘留的檢測(cè)方法，足以打破現(xiàn)今發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)這7類農(nóng)藥制定的技術(shù)貿(mào)易壁壘，也可以應(yīng)對(duì)今后發(fā)達(dá)國(guó)家越來越嚴(yán)格的殘留限量標(biāo)準(zhǔn)，說明該方法具有潛在的參考和應(yīng)用價(jià)值。

2.4 方法的加標(biāo)回收率和精密度

為了考察該方法的準(zhǔn)確性和精密度，在茶葉樣品中分別添加0.10、0.05、0.02 mg/kg 3個(gè)濃度水平的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照選定的方法提取、凈化和檢測(cè)，每個(gè)濃度水平重復(fù)測(cè)定5次，計(jì)算各待測(cè)組分的回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見表4。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在0.10、0.05、0.02 mg/kg 的添加水平，待測(cè)組分的平均回收率為70.65%～103.52%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.13%～8.94%，準(zhǔn)確度和精密度均達(dá)到茶葉中農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)的要求。

2.5 茶葉樣品檢測(cè)

應(yīng)用該試驗(yàn)所建立的方法，對(duì)云南的普洱茶、紅茶、綠茶進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表5。 普洱茶中檢出噻嗪酮和聯(lián)苯菊酯，紅茶中檢出聯(lián)苯菊酯，綠茶中檢出γ-六六六、聯(lián)苯菊酯和甲氰菊酯，但農(nóng)藥殘留含量都很低。

3 結(jié)論

該試驗(yàn)建立了云南茶葉中有機(jī)磷、有機(jī)氯、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留量GC-NCI-MS-SIM同時(shí)測(cè)定的新方法。樣品前處理過程中采用凝膠滲透色譜技術(shù)進(jìn)行凈化，凈化效果較為理想，在10～200 μg/L的線性范圍內(nèi)，定量離子的峰面積與濃度有很好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)都在0.999以上，方法加標(biāo)回收率在70.65%～103.52%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.13%～8.94%，方法最低檢測(cè)限遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和歐盟殘留限量標(biāo)準(zhǔn)，能克服歐盟國(guó)家日趨苛刻的最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn)，打破發(fā)達(dá)國(guó)家制定的貿(mào)易技術(shù)壁壘。試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法高效、準(zhǔn)確、選擇性好、抗干擾能力強(qiáng)，在農(nóng)藥殘留分析領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]陳萬義，屠予欽，錢傳范.農(nóng)藥與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1991：18-25.

[2] 陳家華.現(xiàn)代食品分析新技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：301-339.

[3] 汪正范，楊樹民，吳侔天，等.色譜聯(lián)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

[4] 楊廣，程章平 ，劉新，等.茶葉中擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留的檢測(cè)[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，33（3）：339-342.

[5] BLAKE T A，ZHENG X B，AGGERHOLM T.Deter mination of pentachlorophenol by negative ion chemical ionization with membrane introduction mass spectrometry[J].Analyst，2002，127（11）：1463-1466.

[6] 湯樺，陳大舟，馮潔，等.高分辨同位素稀釋質(zhì)譜法測(cè)定亞太區(qū)域比對(duì)茶葉樣品中的農(nóng)藥殘留[J].化學(xué)通報(bào)，2010（10）：920-926.