QuEChERS結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜法測定農(nóng)產(chǎn)品中 殺螨劑和擬除蟲菊酯農(nóng)藥殘留

彭曉俊， 梁優(yōu)珍， 梁偉華, 伍長春

(新會出入境檢驗檢疫局，廣東江門 529100)

新會陳皮是廣東新會所產(chǎn)的大紅柑的干果皮，為新會的特色農(nóng)產(chǎn)品。陳皮有廣陳皮、川陳皮、福建陳皮等，但以廣陳皮為上品，而廣陳皮中又以新會陳皮為正品。擬除蟲菊酯類農(nóng)藥具有高效、廣譜、低殘留，對人低毒等特點，但因其廣泛使用引起的毒性效應(yīng)不斷增強(qiáng)，由此產(chǎn)生的健康風(fēng)險問題日益受到人們的關(guān)注[1 - 2]。目前，農(nóng)產(chǎn)品中擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留的檢測方法較多[4 - 10]。2003年，Anastassiades等[11]建立了QuEChERS(Quick，Easy，Cheap，Effective，Rugged，Safe)樣品前處理方法。QuEChERS法可以根據(jù)樣品基質(zhì)和待測物的特性，選擇合適的有機(jī)提取溶劑和凈化填料，具有快捷、簡便、高效、環(huán)保等優(yōu)點，QuEChERS方法結(jié)合氣相色譜測定農(nóng)藥殘留已有報道[12 - 17]，但尚未見應(yīng)用于新會陳皮及其制品中農(nóng)藥殘留的分析。

本研究采用QuEChERS法提取，改性多壁碳納米管(MWNTs)凈化，氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)測定，建立了新會陳皮及其制品中多種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留快速、準(zhǔn)確、簡便的分析方法，為新會陳皮及其制品的安全監(jiān)督提供可靠的檢測手段。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

QP 2010 Ultar氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本，島津公司)；H-800-1透射電子顯微鏡(日本，日立公司)；Nexus 670傅立葉變換紅外光譜掃描儀(美國，Thermo公司)；LAB DANCER 渦旋混合器(德國，IKA公司)；DN-12W 氮吹儀(上海比郎公司)；50 mm×0.22 μm聚四氟乙烯微孔濾膜(美國，蜜理博公司)。

三氯殺螨醇、聯(lián)苯菊酯、甲氰菊酯、三氟氯氰菊酯、氯菊酯、氯氰菊酯、氟氰戊菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯9 種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品(1 mL，100 μg/mL，農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研檢測所)；正己烷、乙腈、乙酸乙酯均為色譜純(德國，默克公司)；MWNTs填料(純度>95%，直徑10～20 nm，長度300～800 nm，深圳納米港有限公司)；Florisil填料(80～100 目，上海博勢公司)；PSA填料(平均粒度45 μm，孔體積0.8 m3/g，山東奧秘公司)；硅膠(60～100 目，青島海洋化工)。實驗用水為Milli-Q(美國Millipore公司)超純水。

1.2 GC-MS條件

色譜柱：Shimadzu Rtx-1701毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣：高純氦氣(純度>99.999%)；柱流速：1.0 mL/min；進(jìn)樣量：1.0 μL；進(jìn)樣口溫度：275 ℃；進(jìn)樣方式：程序升溫不分流進(jìn)樣；升溫程序：初始50 ℃，保持1 min；以15 ℃/min升溫至200 ℃，保持8 min；再以5 ℃/min升溫至275 ℃，保持12 min。質(zhì)譜條件：接口溫度：275 ℃；離子源溫度：200 ℃；電子轟擊能：70 eV；溶劑延遲：15.5 min；采集方式：選擇離子掃描；掃描間隔：0.3 s。其他質(zhì)譜條件見表1。

表1 9種農(nóng)藥殘留測定方法的質(zhì)譜條件Table 1 MS Conditions of 9 pesticides

1.3 MWNTs改性

稱取50 g MWNTs于500 mL的燒瓶中，加入50 mL濃H2SO4，超聲30 min，再向燒瓶中加入30 mL濃HNO3，超聲30 min，靜置，用吸管吸除上層混酸清液，然后加入1 000 mL超純水稀釋，稀釋液過0.22 μm 的聚四氟乙烯微孔濾膜，水洗至濾液的pH值為7，所得黑色固體經(jīng)真空烘箱50 ℃干燥，即得被氧化的改性MWNTs。

1.4 樣品處理

1.4.1提取稱取粉碎的新會柑、陳皮醬、陳皮梅、新會陳皮、陳皮普洱茶樣品各2.00 g，置于50 mL具塞離心管中，加入2 mL水(新會陳皮、陳皮普洱茶加入4 mL水)，振蕩1 min，超聲5 min，加入5 mL乙酸乙酯-正己烷(1∶1，V/V)，超聲5 min，3 000 r/min離心5 min，吸取上層清液，再加入3 mL 乙酸乙酯-正己烷混合溶劑重復(fù)提取(新會陳皮、陳皮普洱茶再加入5 mL乙酸乙酯-正己烷)，合并上清液，混勻。

1.4.2凈化上清液吹干，殘留物用2 mL乙酸乙酯-正己烷混合溶劑溶解后，將其轉(zhuǎn)移至裝有200 mg MWNTs的離心管中，振蕩1 min，3 000 r/min離心5 min，凈化后的上清液過0.22 μm有機(jī)相濾膜，待上機(jī)測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 MWNTs表面改性與表征

本研究將MWNTs與濃H2SO4混合，超聲，以除去其表面吸附的金屬催化劑微粒，之后加入濃HNO3超聲，通過混酸的強(qiáng)氧化反應(yīng)，提高反應(yīng)效率，最后加入超純水終止氧化反應(yīng)，氧化改性前后的透射電鏡(TEM)照片見圖1。由圖可見，氧化改性后所得MWNTs分散均勻，有一定的長徑比,長度分布均勻，說明本研究所采用的氧化改性方法效果好。氧化前后MWNTs紅外光譜檢測見圖2。由圖2可見，氧化后的MWNTs在3 414 cm-1處出現(xiàn)較寬吸收峰，該吸收峰是由羥基伸縮振動所引起的，在1 704 cm-1處的吸收峰是羧基中的羰基伸縮振動引起的，這些結(jié)果可以說明強(qiáng)酸氧化后MWNTs的表面產(chǎn)生了羥基和羧基的官能基團(tuán)。

圖1 未經(jīng)氧化(A)及混酸氧化后(B)所得MWNTs的透射電鏡(TEM)圖Fig.1 TEM images of MWNTs of raw untreated(A) and treated with a mixture acid by oxidation(B)

圖2 未經(jīng)氧化(a)及混酸氧化后(b)所得MWNTs紅外(IR)光譜譜圖Fig.2 Infrared spectrum of MWNTs of raw untreated(a) and treated with a mixture acid by oxidation(b)

2.2 提取溶劑的選擇

殺螨劑和擬除蟲菊酯農(nóng)藥化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)差異大，將目標(biāo)化合物從樣品中有效提取是多殘留分析必須解決的首要問題。本研究在用有機(jī)溶劑提取前，先以水浸泡以提高樣品的浸潤性和減少極性干擾雜質(zhì)。殺螨劑和擬除蟲菊酯農(nóng)藥極性與溶解性存在差異，依據(jù)“相似相溶”原則，以三氯殺螨醇、甲氰菊酯和順式氰戊菊酯作為考察物，以回收率作為考察指標(biāo)，在新會陳皮空白添加25 μg/kg混標(biāo)，考察乙腈、乙酸乙酯、正己烷和不同配比的乙酸乙酯-正己烷等萃取體系的提取效率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乙腈作為提取溶劑時，親脂性化合物如蠟質(zhì)物、脂肪等不被提取，但其毒性較強(qiáng)且沸點高以致濃縮困難；正己烷極性低，提取效率差、親酯性雜質(zhì)干擾大；不同配比的乙酸乙酯-正己烷對所有目標(biāo)物均有較好的提取效果，且乙酸乙酯-正己烷混合液的提取效率高，乙酸乙酯-正己烷體系毒性較小，提取液便于濃縮，因此，實驗選用乙酸乙酯-正己烷(1∶1，V/V)作為提取溶劑。

2.3 超聲時間的優(yōu)化

實驗考察了超聲時間分別為2、5、10、15 min時對提取效率的影響。結(jié)果顯示，隨著超聲時間的延長，目標(biāo)化合物的回收率增大，超聲5 min時，目標(biāo)化合物回收率達(dá)到最高，因此選擇超聲時間為5 min。

2.4 凈化填料的選擇

新會陳皮及其制品基質(zhì)復(fù)雜，為了消除雜質(zhì)干擾，本研究對MWNTs、Florisil、PSA、硅膠等4種填料的凈化作用進(jìn)行了比較。新會陳皮、陳皮普洱茶中添加100 μg/kg的提取液，分別用MWNTs、Florisil、PSA和硅膠填料凈化，以三氯殺螨醇、甲氰菊酯和順式氰戊菊酯的回收率作為考察指標(biāo)。實驗表明，F(xiàn)lorisil雖能有效吸附極性化合物，但凈化液呈淺黃色、淺綠色或綠色；PSA能有效去除提取液中的有機(jī)酸、脂肪酸、糖類，但去除生物堿、色素、維生素、黃酮化合物等的作用不大；用Florisil和PSA做凈化填料，雜質(zhì)對目標(biāo)化合物有干擾；硅膠對蛋白質(zhì)、脂肪、維生素等雜質(zhì)有較高的吸附量，但也能牢固吸附目標(biāo)化合物，3種農(nóng)藥回收率低；MWNTs可有效除去樣品中的水溶性和脂溶性雜質(zhì)，凈化液幾乎無色，雜質(zhì)背景對目標(biāo)農(nóng)藥檢測無影響且回收率較好。此外，MWNTs能在廣泛的pH值范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，保證了凈化效果及方法的通用性。本研究采用MWNTs對提取液進(jìn)行凈化。

圖3 填料用量對3 種農(nóng)藥回收率的影響Fig.3 Effect of packing amount on the recovery of three pesticides

考察了MWNTs填料用量分別為0.1、0.2、0.4、0.8 g時對殺螨劑和擬除蟲菊酯農(nóng)藥回收率的影響。相對于其他化合物，殺螨劑和擬除蟲菊酯農(nóng)藥含π電子少，隨著填料用量增加，雜質(zhì)與填料能形成更強(qiáng)的π-π吸附而減少了對目標(biāo)化合物的干擾，農(nóng)殘回收率增大，當(dāng)填料用量為0.2 g時回收率最高，繼續(xù)增加填料用量，目標(biāo)化合物回收率沒有明顯變化(圖3)，因此，選擇填料的最佳用量為0.2 g。

2.5 基質(zhì)效應(yīng)

本實驗對新會柑、陳皮梅、新會陳皮和陳皮普洱茶的基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行了研究。樣品基質(zhì)效應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)曲線測定法，即配制2 組標(biāo)準(zhǔn)曲線，第1 組、第2 組分別是用純有機(jī)溶劑、基質(zhì)空白提取液配制成濃度分別為0.010、0.020、0.050、0.10、0.40、1.0 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照“2.7”的方法，分別繪制有機(jī)溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線和基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線，采用基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率和有機(jī)溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率之比(K)來評價基質(zhì)效應(yīng)：若K值介于0.9～1.1之間，基質(zhì)效應(yīng)不明顯，K大于1.1時為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)，小于0.9則是基質(zhì)抑制效應(yīng)。結(jié)果表明：新會柑、陳皮梅、新會陳皮和陳皮普洱茶作為基質(zhì)，計算得出9 種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)曲線比值K值在0.9236～1.0866之間，表明基質(zhì)效應(yīng)對定量結(jié)果的影響可以忽略。

2.6 質(zhì)譜條件優(yōu)化

本實驗首先配制9 種農(nóng)藥的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，通過全掃描方式得到總離子流圖，再根據(jù)每種農(nóng)藥在PESTEI、NIST譜庫中的碎片離子質(zhì)荷比和豐度比信息，對每一種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行質(zhì)譜解析確認(rèn)，通過實驗選擇6 個時間段進(jìn)行選擇離子方式檢測，每種農(nóng)藥分別選擇1 個定量離子外標(biāo)法定量，2 個定性離子和豐度比為定性依據(jù)，質(zhì)譜參數(shù)見表1。

2.7 線性范圍與檢出限

分別配制三氯殺螨醇、聯(lián)苯菊酯、甲氰菊酯、三氟氯氰菊酯、氯菊酯、氯氰菊酯、氟氰戊菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯0.010、0.020、0.050、0.10、0.40、1.0 μg/mL系列濃度混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。在優(yōu)化的色譜和質(zhì)譜條件下，以定量離子色譜峰面積(y)為縱坐標(biāo)，質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(x)作標(biāo)準(zhǔn)曲線，對建立方法的性能進(jìn)行了評價，結(jié)果如表2。0.01 μg/mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的總離子流色譜圖見圖4。9 種殺螨劑和擬除蟲菊酯農(nóng)藥在0.010～1.0 μg/mL范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.9840～0.9977。以信噪比(S/N=3)計算檢出限(LOD)。

圖4 0.01 μg/mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(A)、新會陳皮(B)、陳皮普洱茶(C)和陳皮普洱茶添加0.02 μg/mL水平標(biāo)準(zhǔn)品(D)的總離子流色譜圖Fig.4 TIC chromatograms of 0.01 μg/mL mixed standard solution(A),a xinhui dried orange peel(B),a peer pu’er tea(C) and a peer pu’er tea spiked with 0.02 μg/mL standards(D) Peaks:1.Dicofol; 2.Bifenthrin; 3.Fenpropathion; 4.Cyhalothrin; 5.Permethrin; 6.Cypermethrin;7.Flucythrinate; 8.Fenvalerate; 9.Deltamethrin.

2.8 回收率和精密度

為了評價方法的適用性，在上述最優(yōu)條件下，在陰性新會柑、新會陳皮、陳皮普洱茶樣品中分別添加0.010、0.020和0.10 mg/kg混合標(biāo)準(zhǔn)液，每個濃度水平重復(fù)6 次測定，考察方法精密度，結(jié)果見表2。從表2看出，目標(biāo)化合物的加標(biāo)回收率為76.7%～107%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為3.1%～9.5%。方法的準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好，滿足痕量分析的要求。

表2 方法的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限、平均回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)Table 2 Linear equations,correlation coefficients(r),detection limits(DLs),mean recoveries and RSDs of the method(n=6)

2.9 實際樣品分析

在上述最優(yōu)條件下將所建立的方法對新會柑、陳皮醬、陳皮梅、新會陳皮、陳皮普洱茶等送檢100批次樣品進(jìn)行檢測，采用實驗室空白、空白加標(biāo)和平行樣進(jìn)行質(zhì)量控制，其中2 份陳皮普洱茶中檢出三氯殺螨醇含量，分別為0.048、0.027 mg/kg，其余樣品均未檢出殺螨劑和擬除蟲菊酯農(nóng)藥。

3 結(jié)論

本文以改性MWNTs作為凈化填料，將QuEChERS法與GC-MS結(jié)合應(yīng)用于新會柑、陳皮醬、陳皮梅、新會陳皮、陳皮普洱茶等農(nóng)產(chǎn)品中殺螨劑和擬除蟲菊酯農(nóng)藥的同時檢測。該方法簡便快速，能夠滿足國內(nèi)外的殘留限量要求，應(yīng)用于實際樣品的檢測，得到滿意的結(jié)果，符合農(nóng)藥殘留分析從繁瑣的傳統(tǒng)方法向快速、簡便的方法發(fā)展趨勢，具有一定的實際應(yīng)用參考價值。