氣相色譜-質(zhì)譜法測定棉花中苯氧羧酸類除草劑＊

徐東峰，劉伯韜，盧曉東

(1.山東省纖維檢驗(yàn)局，濟(jì)南 250021； 2.山東大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，濟(jì)南 250012)

氣相色譜-質(zhì)譜法測定棉花中苯氧羧酸類除草劑＊

徐東峰1，劉伯韜2，盧曉東1

(1.山東省纖維檢驗(yàn)局，濟(jì)南 250021； 2.山東大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，濟(jì)南 250012)

采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法檢測棉花中3種苯氧羧酸類除草劑[2，4-D， 2，4，5-T， 2-甲-4-氯丁酸(MCPB)]的殘留量。樣品用甲酸酸化的丙酮提取，硫酸催化甲酯化反應(yīng)，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測定。采用HPLC法與GC-MS法對提取與衍生化步驟進(jìn)行優(yōu)化。2，4-D， 2，4，5-T， MCPB 3種化合物在0.075～7.5 mg/kg范圍內(nèi)線性均良好，檢出限分別為0.5，0.5，0.8 μg/kg，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.1%，4.3%，4.0%(n=5)，方法回收率分別為93.6%，95.5%，93.9%。該方法各項(xiàng)指標(biāo)均可滿足檢測要求。

苯氧羧酸；氣相色譜-質(zhì)譜法；提?。谎苌?；

AbstactA method for detection of 2，4-D， 2，4，5-T， 2-a,-4-butyric acid (MCPB) residue in cotton was established.The samples were extracted by acetone acidized by formic acid，methyl esteri fication was catalyzed by sulfuric acid，then determined with gas chromatography-mass spectrometry. The extraction and derivatization steps were optimized by HPLC and GC-MS. The results showed that fine linearity was found in the range of 0.075-7.5 mg/kg for 2，4-D; 2，4，5-T and MCPB , the detection limits were 0.5, 0.5, 0.8μg/kg, repectively. The relative standard deviations of detection results of 2，4-D; 2，4，5-T, MCPB were 4.1%，4.3%，4.0%(n=5), and the recoveries were 93.6%，95.5%, 93.9%, respectively. All indexes of this method can meet the requirement of test.

Keywordsphenoxy carboxylic acid; gas chromatography-mass spectrometry; extract; derivatizationr

苯氧羧酸類農(nóng)藥是一類常見的除草劑，自20世紀(jì)50年代開始使用至今，被廣泛地應(yīng)用于糧食作物及經(jīng)濟(jì)作物中。由于苯氧羧酸類化合物及其衍生物具有較大的毒性，可以干擾人體內(nèi)分泌系統(tǒng)，并且具有潛在的致突變性，因此不同領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)都對其使用進(jìn)行了嚴(yán)格限制，我國GB/T 18885-2009 《生態(tài)紡織品技術(shù)要求》也對紡織品中苯氧羧酸類殘留量進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定［1］，成人服裝及裝飾材料中的檢出量不得超過1 mg/kg，兒童服裝中的檢出量不得超過0.5 mg/kg。GB 2763-2017 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中農(nóng)藥最大殘留限量》規(guī)定2，4-D在不同食品中的殘留量應(yīng)低于0.05～2 mg/kg，2-甲 -4-氯丁酸在不同食品中的殘留量應(yīng)低于 0.05～0.1 mg/kg［2］。

方法標(biāo)準(zhǔn)針對不同的產(chǎn)品規(guī)定了不同的檢測方法，如GB/T 18412.6-2006 《紡織品農(nóng)藥殘留量的測定 第6部分：苯氧羧酸類農(nóng)藥》［3］，GB/T 5009.175-2003 《糧食和蔬菜中2，4-滴殘留量的測定》［4］，GB/T 20769-2008 《水果和蔬菜中450種農(nóng)藥及相關(guān)化學(xué)品殘留量的測定 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法》［5］，SN/T 1606-2005 《進(jìn)出口植物性產(chǎn)品中苯氧羧酸類除草劑殘留量檢驗(yàn)方法 氣相色譜法》［6］，SN/T 2228-2008 《進(jìn)出口食品中31種酸性除草劑殘留量的檢測方法 氣相色譜-質(zhì)譜法》［7］，NY/T 1434-2007 《蔬菜中2，4-D等13種除草劑多殘留的測定 液相色譜質(zhì)譜法》［8］等。

目前對苯氧羧酸類除草劑殘留的檢測方法主要有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS)［9］、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法 (HPLC-MS)［10］、氣相色譜法［11］、液相色譜法［12］，相對于后兩者，GC-MS 與 HPLC-MS 的檢測靈敏度更高。由于HPLC-MS的價(jià)格較高，沒有該設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室仍然使用GC-MS聯(lián)用儀檢測苯氧羧酸類農(nóng)藥殘留。由于苯氧羧酸類成分不易氣化，需要對其進(jìn)行衍生化處理。筆者對棉花中苯氧羧酸類物質(zhì)檢測過程中樣品提取、衍生化、氣相分離、質(zhì)譜分析進(jìn)行了研究，利用不同的分析方法優(yōu)化提取與衍生化的實(shí)驗(yàn)條件，建立了棉花中3種苯氧羧酸類殘留的分析方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀：Thermo ISQ型，美國賽默飛世爾科技公司；

超聲波震蕩儀：KQ400-KDE型，昆山市超聲儀器有限公司；

高效液相色譜儀：Agilent 1200型，美國安捷倫科技公司；

恒溫水浴鍋：HD500型，南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：R-210型，瑞士BUCHI公司；

離心機(jī)：80-1型，常州澳森電器有限公司；

2，4-D， 2，4，5-T， 2-甲 -4-氯丁酸標(biāo)準(zhǔn)品：美國Accustandard公司；

2，4-D 甲酯、2，4，5-T 甲酯、2-甲 -4-氯丁酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品：美國Accustandard公司；

分別稱取 2，4-D、2，4，5-T、2-甲 -4-氯丁酸標(biāo)準(zhǔn)品8，60，20 mg，加入100 mL容量瓶中用甲醇定容到標(biāo)線，配制成質(zhì)量濃度分別為為800，600，200 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液；

分別稱取 2，4-D 甲酯、2，4，5-T 甲酯、2-甲 -4-氯丁酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品10 mg，加入100 mL容量瓶中，用正己烷定容，作為定性溶液；

甲醇：色譜純；

丙酮、乙腈、無水乙醚、二氯甲烷、正己烷、甲酸、鹽酸、硫酸、氯化鈉、無水硫酸鈉、磷酸二氫銨：均為分析純；

實(shí)驗(yàn)用水為經(jīng)過Millipore系統(tǒng)處理的去離子水。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 氣相色譜條件

色譜柱：DB-5M石英毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm，美國賽默飛世爾科技公司)；升溫程序：起始溫度50℃，保持2 min，以30℃/min升至 200℃，保持 1 min，以 6℃/min 升至 260℃，保持5 min；進(jìn)樣口溫度：250℃；載氣：高純氦氣，流量為 1.2 mL/min ；分流進(jìn)樣，分流比為10∶1；進(jìn)樣體積：1 μL。

1.2.2 質(zhì)譜條件

離子源：電子轟擊源，電子能量為70 eV；傳輸線溫度：280℃；離子源溫度：250℃；選擇離子掃描模式進(jìn)行定量。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取棉花樣品2 g置于200 mL的錐形瓶中。在50 mL丙酮中加入10 mL去離子水及100 μL甲酸，混合后倒入錐形瓶中。超聲20 min后將溶液擠入旋蒸瓶中。繼續(xù)加入同樣的提取試劑，超聲5 min，合并兩次提取溶液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在40℃的條件下將丙酮蒸發(fā)掉。將剩余溶液置于分液漏斗中，加入10 mL飽和NaCl溶液，用30 mL二氯甲烷分兩次萃取，合并萃取液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)至近干，加入2 mL甲醇將萃取物質(zhì)溶解后轉(zhuǎn)移到具塞離心管中，用氮?dú)獯蹈伞Ｔ陔x心管中加入甲醇-硫酸(4∶1)2 mL，充分溶解后于50℃水浴衍生化30 min，之后加入20 g/L的無水硫酸鈉溶液5 mL，精密加入正己烷5 mL，震蕩萃取后，離心3 min，取正己烷層供氣相色譜-質(zhì)譜儀分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取方法選擇

文獻(xiàn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對不同基質(zhì)中的苯氧羧酸類成分采取了不同的提取方法，牟仁祥等對稻米中的苯氧羧酸類采用勻漿后離心分離的提取方法［13］，董振林等對糧谷采用超聲提取法［14］，匡華等對大豆采用粉碎后震蕩提取法［9］。因?yàn)楸窖豸人犷悩O性強(qiáng)很容易在水中發(fā)生解離，為保證其游離狀態(tài)，需要對提取試劑進(jìn)行酸化處理。本實(shí)驗(yàn)針對棉花的特點(diǎn)采用超聲提取法進(jìn)行提取，利用高效液相色譜儀對加標(biāo)樣品進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果對酸化試劑、提取試劑以及提取酸度進(jìn)行選擇。

2.1.1 液相色譜條件

色譜柱：Eclipse XDB-C18色譜柱(150 mm×4.6 mm，美國安捷倫科技公司)；流動(dòng)相A：甲醇；流動(dòng)相B：0.575 g磷酸二氫銨溶于1 000 mL去離子水中；洗脫梯度：起始用10%的流動(dòng)相A與90%的流動(dòng)相B，然后在30 min內(nèi)線性轉(zhuǎn)變?yōu)?0%流動(dòng)相A與10%的流動(dòng)相B；流量：1.0 mL/min；柱溫：30℃；檢測波長：230 nm；進(jìn)樣體積：20 μL。

2.1.2 提取用酸化試劑

考察了甲酸、鹽酸、硫酸3種酸對提取效果的影響。取3份空白樣品，分別添加等量的2，4-D，2，4，5-T， 2-甲 -4-氯丁酸標(biāo)準(zhǔn)品，放置 24 h。取50 mL丙酮3份加入10 mL去離子水，然后分別加入100μL甲酸、鹽酸、硫酸，混合均勻后依次倒入3份樣品中，超聲提取20 min，將提取液擠入旋蒸瓶中，再加入相同試劑繼續(xù)提取5 min，合并提取溶液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將有機(jī)試劑蒸發(fā)掉，剩余部分倒入分液漏斗中，加入10 mL飽和NaCl溶液，用30 mL二氯甲烷萃取兩次后，合并二氯甲烷層，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)至近干后用氮?dú)獯蹈?，加? mL甲醇溶解，用高效液相色譜儀分析，不同酸酸化后混合標(biāo)準(zhǔn)溶液提取液的色譜峰面積見圖1。由圖1可知，甲酸酸化后的提取效果優(yōu)于其它兩種酸，因此選擇甲酸作為提取時(shí)的酸化試劑。以甲酸作為提取用酸時(shí)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖見圖2。

圖1 不同酸酸化后提取混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜峰面積

圖2 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液液相色譜圖

2.1.3 提取溶劑及酸度

試驗(yàn)考察了丙酮、乙腈、無水乙醚3種提取試劑以及每種試劑中分別添加0，50，100 μL甲酸酸化的提取效果。結(jié)果表明，丙酮中添加100 μL甲酸作為提取溶劑除提取2-甲-4-氯丁酸時(shí)效果略低于乙腈提取效果之外，對其余兩種化合物的提取效果均最好，因此選擇在丙酮中添加100 μL甲酸作為提取溶劑。

2.2 衍生化方法

苯氧羧酸類物質(zhì)揮發(fā)性差，需經(jīng)過衍生化后才能用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析，文獻(xiàn)中通常使用甲酯化反應(yīng)對其進(jìn)行衍生化處里［14］。反應(yīng)常用的催化試劑包括三氟化硼乙醚、硫酸、三甲基硅重氮甲烷、乙酰氯等［15］，各種催化劑在不同的反應(yīng)條件下具有不同的催化效果。本實(shí)驗(yàn)采用甲酯化反應(yīng)，考察了硫酸、三氟化硼乙醚、乙酰氯3種催化劑分別在不同溫度 (30，50，70，90℃)下催化不同時(shí)間 (10，30，60，90 min)后的反應(yīng)效果，催化劑與甲醇的比例均為1∶4。反應(yīng)結(jié)果表明，3種催化劑的催化效果沒有明顯差別，考慮到三氟化硼乙醚毒性較強(qiáng)，乙酰氯與甲醇混合時(shí)反應(yīng)劇烈較易發(fā)生危險(xiǎn)，最終選擇硫酸作為反應(yīng)催化劑，綜合考慮反應(yīng)效果與效率選擇在50℃反應(yīng)30 min。

2.3 樣品中雜質(zhì)對檢測的影響

通過查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，研究者在檢測水果、稻米、大豆中苯氧羧酸殘留的時(shí)候?qū)μ崛『蟮奈镔|(zhì)或衍生化后的物質(zhì)進(jìn)行凈化以除去大量的雜質(zhì)干擾［13］。本實(shí)驗(yàn)對原棉樣品進(jìn)行了加標(biāo)檢測，結(jié)果表明所選樣品中的雜質(zhì)峰不多且SIM模式下未對目標(biāo)化合物造成影響，結(jié)果見圖3。

圖3 原棉樣品中混標(biāo)總離子流圖

2.4 檢測離子的選擇

用全掃描的方式對3種苯氧羧酸類標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行分析，確定了定量離子與定性離子，結(jié)果見表1。

表1 3種化合物的檢測離子

2.5 線性范圍

分別將 1.1 中的 2，4-D， 2，4，5-T， 2-甲 -4-氯丁酸標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋至 1.5 μg/mL，分別取 0.1，1，3，5，10 mL加入到5份空白棉花樣品中，按照1.3的方法進(jìn)行處理，用GC-MS分析，以目標(biāo)化合物的總離子流圖峰面積(Y)為縱坐標(biāo)，以添加量(X)為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，得到3種化合物的線性方程、相關(guān)系數(shù)見表2。

表2 3種化合物的線性方程、相關(guān)系數(shù)

2.6 檢出限

根據(jù)IUPAC對檢出限的定義(檢出限為S/N=2)，經(jīng)試驗(yàn)對比了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀與高效液相色譜儀對3種化合物的檢出限，結(jié)果表明用氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用儀分析時(shí) 2，4-D， 2，4，5-T，2-甲 -4-氯丁酸的檢出限分別為 0.5，0.5，0.8 μg/kg。用高效液相色譜儀分析時(shí)3種化合物的檢出限分別為0.23，0.83，0.92 mg/kg?？梢姎庀嗌V-質(zhì)譜聯(lián)用儀對這3種物質(zhì)的檢測靈敏度遠(yuǎn)高于高效液相色譜儀。

2.7 精密度、準(zhǔn)確度試驗(yàn)

取相同濃度的 2，4-D、 2，4，5-T、 2-甲 -4 氯丁酸混合標(biāo)準(zhǔn)溶液各1 mL加入離心管中用氮?dú)獯蹈桑凑?.3方法進(jìn)行衍生化處理，用GC-MS分析，分析結(jié)果作為加入量；另外取相同濃度的3種物質(zhì)混標(biāo)各1 mL分別加入5份空白棉花樣品中，按照1.3的方法進(jìn)行提取及衍生化處理，用GC-MS分析，分析結(jié)果作為回收量，通過回收量與加入量的比較可以得到3種物質(zhì)的回收率分別為93.6%，95.5%，93.9%；相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.1%，4.3%，4.0%，均低于5%，滿足分析測試質(zhì)量控制要求，結(jié)果見表3。

表3 精密度、回收率試驗(yàn)結(jié)果

3 總結(jié)

研究了棉花中3種苯氧羧酸類成分的提取及衍生化條件，利用高效液相色譜法與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分別對上述兩個(gè)步驟的試驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化得到本方法的最優(yōu)試驗(yàn)條件，建立了棉花中苯氧羧酸類成分的檢測方法。使用硫酸作為催化劑既保證了催化效果也減少了試驗(yàn)危險(xiǎn)性。該方法精密度、準(zhǔn)確性高，高效、安全，可以滿足檢測要求。

［1］ GB/T 18885-2009 生態(tài)紡織品技術(shù)要求［S］.

［2］ GB 2763-2017 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中農(nóng)藥最大殘留限量［S］.

［3］ GB/T 18412.6-2006 紡織品農(nóng)藥殘留量的測定 第6部分：苯氧羧酸類農(nóng)藥［S］.

［4］ GB/T 5009.175-2003 糧食和蔬菜中 2，4-滴殘留量的測定［S］.

［5］ GB/T 20769-2008 水果和蔬菜中450種農(nóng)藥及相關(guān)化學(xué)品殘留量的測定 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法［S］.

［6］ SN/T 1606-2005 進(jìn)出口植物性產(chǎn)品中苯氧羧酸類除草劑殘留量檢驗(yàn)方法 氣相色譜法［S］.

［7］ SN/T 2228-2008 進(jìn)出口食品中31種酸性除草劑殘留量的檢測方法 氣相色譜-質(zhì)譜法［S］.

［8］ NY/T 1434-2007 蔬菜中2，4-D等13種除草劑多殘留的測定 液相色譜質(zhì)譜法［S］.

［9］ 匡華，儲(chǔ)曉剛，侯玉霞，等.氣相色譜法同時(shí)測定大豆中13種苯氧羧酸類除草劑的殘留量［J］.中國食品衛(wèi)生雜志，2006，18(6):503-508.

［10］ 林麗云. ASE-HPLC-MS/MS法測定棉織物苯氧羧酸農(nóng)藥殘留［J］.印染，2017(7): 46-49.

［11］ 辛國斌，譚家鎰，姚麗娟，等.尿中3種苯氧羧酸類除草劑的氣相色譜分析法［J］.分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，23(4): 429-432.

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［13］ 牟仁祥，陳銘學(xué).稻米中13種苯氧羧酸類除草劑多殘留的高效液相色譜-質(zhì)譜測定［J］.分析測試學(xué)報(bào)，2008，27(9): 973-976.

［14］ 董振霖，趙守成，衛(wèi)鋒，等.糧谷中除草劑殘留的甲基衍生化氣相色譜法檢測［J］.中國公共衛(wèi)，2005，7(21): 881-882.

［15］ 張帆，付善良，施雅梅，等. 在線凝膠滲透色譜/氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測定水果中11種苯氧羧酸類農(nóng)藥［J］. 分析測試學(xué)報(bào)，2013，32(1): 79-83.

海水總氮總磷在線監(jiān)測儀器研制及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目獲批立項(xiàng)

不久前，科技部公布了“海洋環(huán)境安全保障”重點(diǎn)專項(xiàng)2017年度立項(xiàng)項(xiàng)目信息，由中科院西安光機(jī)所牽頭、中科院光譜成像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室魚衛(wèi)星研究員作為負(fù)責(zé)人申報(bào)的“海水總氮總磷在線監(jiān)測儀器研制及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目獲得批復(fù)立項(xiàng)。

該項(xiàng)目研制的光譜法總氮總磷在線監(jiān)測傳感器將是我國擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型光譜儀器，該項(xiàng)目成功實(shí)施后，將填補(bǔ)國內(nèi)在海水總氮總磷監(jiān)測儀器領(lǐng)域的空白，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際同類儀器產(chǎn)品水平，可廣泛應(yīng)用于海洋生態(tài)監(jiān)測、防災(zāi)減災(zāi)及海洋環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域業(yè)務(wù)化監(jiān)測將對我所圍繞國家“透明海洋工程”建設(shè)的重大需求，進(jìn)一步在海洋探測與應(yīng)用領(lǐng)域的拓展和成果產(chǎn)出，提供有力的支撐。

(西安光機(jī)所)

Determination of Phenoxy Carboxylic Acid Herbicides in Cotton by GC-MS

Xu Dongfeng1， Liu Botao2， Lu Xiaodong1
(1. Shandong Bureau of Fiber Inspection, Jinan 250021, China； 2. School of Public Health，Shandong University, Jinan 250012, China)

O657.7

A

1008-6145(2017)04-0013-04

10.3969/j.issn.1008-6145.2017.04.003

*山東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科研項(xiàng)目(2016KY17)

聯(lián)系人：徐東峰；E-mail: keephappy365@126.com

2017-03-12