氣相色譜－質(zhì)譜法測定陳皮及其制品中的三氯殺螨醇和擬除蟲菊酯殘留量

彭曉俊，伍長春，梁偉華，梁優(yōu)珍

（新會出入境檢驗(yàn)檢疫局，江門529100）

陳皮為蕓香科植物橘及其栽培變種的干燥成熟果皮，陳皮有廣陳皮、川陳皮、福建陳皮等，以廣陳皮為上品，廣陳皮中以新會陳皮為正品。陳皮為柑橘的果皮，入藥已有700多年歷史，而經(jīng)年陳藏的陳皮更是珍品，因此有“百年陳皮勝黃金”和“千年人參，百年陳皮”的說法。植食性螨類是危害柑橘的主要害蟲之一，使用殺螨劑是防治螨害的主要手段［1］，而三氯殺螨醇是目前柑橘種植中使用最普遍的殺螨劑。擬除蟲菊酯類農(nóng)藥與天然除蟲菊酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，具有高效、廣譜、低毒、低殘留等特點(diǎn)，擬除蟲菊酯類農(nóng)藥在我國使用廣泛［2－3］。因此，制定陳皮及其制品中三氯殺螨醇和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留的分析方法，具有積極的作用。

目前，農(nóng)產(chǎn)品中殺螨劑和擬除蟲菊酯農(nóng)藥殘留的測定方法常用氣相色譜－電子捕獲檢測器（GCECD）或氣相色譜－質(zhì)譜法（GC－MS）［4－10］。電子捕獲檢測器（ECD）為高靈敏度檢測器，對電負(fù)性物質(zhì)響應(yīng)靈敏，而陳皮中含有揮發(fā)油、黃酮化合物、有機(jī)酸等化學(xué)成分和大量色素、脂肪、糖等生化成分，而且樣品前處理方法操作繁瑣，GC－ECD干擾較大，定性定量不準(zhǔn)確。多壁碳納米管（MWNTs）準(zhǔn)一維中空管結(jié)構(gòu)加之很高的比表面積，使其在吸附方面具有優(yōu)異的性能［11］。文獻(xiàn)［12－13］報(bào)道多壁碳納米管用于痕量組分樣品前處理中的富集與凈化，但未處理的MWNTs會團(tuán)聚成致密的網(wǎng)絡(luò)，并且由于表面缺少官能基團(tuán)，影響其應(yīng)用。

本工作通過對MWNTs進(jìn)行衍生化化學(xué)修飾，用強(qiáng)氧化性酸對MWNTs進(jìn)行酸處理，使其表面產(chǎn)生一定量的羥基、羧基等活性官能基團(tuán)，利用改性MWNTs為凈化劑，建立了測定陳皮及其制品中三氯殺螨醇和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留量的氣相色譜－質(zhì)譜法，可為陳皮及其制品的食品安全監(jiān)督提供可靠的檢測手段。

1 試驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

QP 2010Ultar型氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀，配AOC－20si自動進(jìn)樣系統(tǒng)；H－800－1型透射電子顯微鏡；Nexus 670型傅里葉變換紅外光譜掃描儀；KQ 2200DB型超聲振蕩器；DZF－6050型真空干燥機(jī)；2－16型通用臺式高速離心機(jī)；LAB DANCER型渦旋混合器；DN－12W型氮吹儀；Milli－Q型超純水系統(tǒng)；0．22μm聚四氟乙烯微孔濾膜。

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、溴氰菊酯等9種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：100mg·L－1。

MWNTs凈化劑（純度大于95%，直徑10～20nm，長度300～800nm），F(xiàn)lorisil凈化劑（0．15～0．18mm），N－丙基乙二胺（PSA）凈化劑（平均粒度45μm，孔 體 積 0．8m3·g－1），硅 膠 （0．15～0．25mm）。

正己烷、乙腈、乙酸乙酯為色譜純；硫酸、硝酸為分析純；試驗(yàn)用水為超純水。

1．2 儀器工作條件

1）色譜條件 Rtx－1701毛細(xì)管色譜柱（30m×0．25mm，0．25μm）；載氣為高純氦氣（純度大于99．999%）；進(jìn)樣口溫度275℃；進(jìn)樣量1μL；流量1．0mL·mL－1；不分流進(jìn)樣。柱升溫程序：初始溫度50℃，保持1min；以15℃·mL－1速率升溫至200℃，保持8min；再以5℃·mL－1速率升溫至275℃，保持12min。

2）質(zhì)譜條件 接口溫度275℃；電子轟擊離子源，離子源溫度200℃；電子轟擊能70eV；溶劑延遲15．5min；采集方式為選擇離子監(jiān)測（SIM）模式；掃描間隔時(shí)間0．3s。其他質(zhì)譜參數(shù)見表1。

表1 質(zhì)譜參數(shù)Tab．1 MS parameters

表1（續(xù)）

1．3 試驗(yàn)方法

1．3．1 MWNTs改性

稱取MWNTs 50g置于500mL燒瓶中，加入硫酸50mL，超聲30min，再向燒瓶中加入硝酸30mL，超聲30min，靜置，用吸管吸除上層混酸清液，然后加入水1L稀釋，稀釋液過0．22μm聚四氟乙烯微孔濾膜，水洗至濾液為中性（pH 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。

1．3．2 樣品提取

稱取粉碎的柑、陳皮醬、陳皮梅、陳皮或陳皮普洱茶試樣各2．000 0g置于50mL具塞離心管中，加入水2mL（陳皮、陳皮普洱茶加入水4mL），振蕩1min，超聲5min，加入乙酸乙酯－正己烷（1＋1）混合液5mL，超聲5min，以3 000r·min－1轉(zhuǎn)速離心5min，吸取上層清液，再加入乙酸乙酯－正己烷（1＋1）混合液3mL重復(fù)提?。坳惼ぁ㈥惼て斩柙偌尤胍宜嵋阴ィ和椋?＋1）混合液5mL］，合并上清液，混勻。

1．3．3 提取液凈化

將上清液吹干，殘留物用乙酸乙酯－正己烷（1＋1）混合液2mL溶解，將其轉(zhuǎn)移至裝有0．2g改性的MWNTs的離心管中，振蕩1min，以3 000r·min－1轉(zhuǎn)速離心5min，凈化后的上清液過0．22μm聚四氟乙烯微孔濾膜后，按儀器工作條件進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與討論

2．1 MWNTs表面改性

試驗(yàn)將MWNTs與硫酸混合，超聲，除去其表面加工過程中吸附的金屬催化劑微粒，之后加入硝酸超聲，通過混酸的強(qiáng)烈氧化反應(yīng)，提高反應(yīng)效率，最后加入水終止氧化反應(yīng)，氧化改性流程見圖1。

氧化改性前后MWNTs的透射電子顯微鏡圖（TEM）見圖2。

圖1 MWNTs改性示意圖Fig．1 Scheme diagram of modification of MWNTs

圖2 未經(jīng)氧化及混酸氧化后所得MWNTs的TEM圖Fig．2 TEM images of MWNTs untreated and treated with a mixture acid by oxidation

由圖2可知：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，說明試驗(yàn)所采用的氧化改性方法效果較好。

氧化前后MWNTs的紅外光譜圖見圖3。

圖3 未經(jīng)氧化及混酸氧化后所得MWNTs的紅外光譜圖Fig．3 Infrared spectrum of MWNTs untreated and treated with a mixture acid by oxidation

由圖3可知：氧化后的 MWNTs在3 414cm－1波數(shù)處出現(xiàn)較寬的吸收峰，該吸收峰是由羥基伸縮振動所引起的，在1 704cm－1處的吸收峰是羧基中的羰基伸縮振動引起的。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)。

2．2 提取劑的選擇

三氯殺螨醇和擬除蟲菊酯農(nóng)藥化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)差異較大，將目標(biāo)物從樣品中有效提取是多殘留分析必須解決的首要問題。試驗(yàn)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)，樣品浸濕后細(xì)胞壁脹破農(nóng)藥易溶出，便于有機(jī)溶劑的滲入和提取，從而提高對目標(biāo)化合物的提取效率。三氯殺螨醇和擬除蟲菊酯農(nóng)藥極性與溶解性存在差異，依據(jù)“相似相溶”原則，在陳皮空白樣品中添加25μg·kg－1的三氯殺螨醇、甲氰菊酯和順式氰戊菊酯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（每種溶劑重復(fù)6次），考察了乙腈、乙酸乙酯、正己烷和不同體積比的乙酸乙酯－正己烷混合液等提取體系對3種農(nóng)藥回收率的影響，見圖4。

圖4 提取劑對3種農(nóng)藥回收率的影響Fig．4 Effect of extraction solvents on recovery of 3pesticides

結(jié)果表明：乙腈作為提取劑時(shí)，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(diǎn)高，濃縮耗時(shí)長；正己烷極性小，親脂性雜質(zhì)干擾大，提取效率差；乙酸乙酯極性較大，三氯殺螨醇回收率較低并且提取液中雜質(zhì)干擾較大；乙酸乙酯－正己烷混合液對所有目標(biāo)物均有較好的提取效果，乙酸乙酯－正己烷體系毒性較小，提取液便于濃縮。通過比較回收率，試驗(yàn)選用乙酸乙酯－正己烷（1＋1）混合液作為提取劑。

2．3 超聲時(shí)間的選擇

超聲可加速三氯殺螨醇和擬除蟲菊酯農(nóng)藥在樣品和提取劑之間平衡的過程。試驗(yàn)考察了超聲時(shí)間分別為2，5，10，15min時(shí)對三氯殺螨醇、甲氰菊酯和氰戊菊酯回收率的影響，結(jié)果見圖5。

圖5 超聲時(shí)間對3種農(nóng)藥回收率的影響Fig．5 Effect of ultrasonic time on recovery of 3pesticides

由圖5可知：隨著超聲時(shí)間的延長，目標(biāo)物的回收率提高；超聲5min時(shí)，目標(biāo)化合物回收率達(dá)到最高；繼續(xù)延長超聲時(shí)間，目標(biāo)物的回收率降低，可能是由于超聲提取過程中產(chǎn)生熱量造成農(nóng)藥分解。試驗(yàn)選擇超聲時(shí)間為5min。

2．4 凈化劑的選擇

陳皮及其制品基質(zhì)復(fù)雜，為了消除雜質(zhì)干擾，在空白陳皮中添加100μg·kg－1的三氯殺螨醇、甲氰菊酯和順式氰戊菊酯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，考察了Florisil、PSA、硅膠和改性MWNTs等4種凈化劑對三氯殺螨醇、甲氰菊酯和順式氰戊菊酯回收率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：Florisil雖能有效地吸附極性化合物，但凈化液呈淺黃色、淺綠色或綠色，3種農(nóng)藥的回收率為55．7%～72．1%；PSA可以有效去除提取液中的有機(jī)酸、脂肪酸、糖類，但不能有效去除生物堿、色素、維生素、黃酮化合物等，3種農(nóng)藥的回收率為48．0%～62．5%；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)物，3種農(nóng)藥回收率為27．3%～55．3%；改性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)物檢測無影響，且回收率為84．9%～102%。此外，改性 MWNTs能在廣泛的pH范圍內(nèi)保持穩(wěn)定［14］，保證了凈化效果及方法的通用性。試驗(yàn)選擇以改性MWNTs為凈化劑。

試驗(yàn)進(jìn)一步考察了改性MWNTs凈化劑用量分別為0．1，0．2，0．4，0．8g時(shí)對三氯殺螨醇和擬除蟲菊酯農(nóng)藥回收率的影響。結(jié)果表明：相對于其他化合物，三氯殺螨醇和擬除蟲菊酯農(nóng)藥含π電子少，隨著凈化劑用量增加，雜質(zhì)與凈化劑能形成更強(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)凈化劑用量為0．2g時(shí)回收率最高；繼續(xù)增加凈化劑用量，目標(biāo)化合物回收率沒有明顯變化。試驗(yàn)選擇改性MWNTs凈化劑用量為0．2g。

2．5 質(zhì)譜條件的選擇

試驗(yàn)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見圖6，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)。通過試驗(yàn)選擇6個時(shí)間段進(jìn)行選擇離子監(jiān)測，每種農(nóng)藥分別選擇1個定量離子用外標(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，部分目標(biāo)化合物的提取離子流圖見圖7（a）和圖7（b）。

圖6 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的總離子流圖Fig．6 TIC chromatogram of mixed standard solution

2．6 基質(zhì)效應(yīng)

基質(zhì)效應(yīng)指樣品中被分析物以外的組分，對分析過程及結(jié)果準(zhǔn)確性的影響和干擾。不同農(nóng)藥在同一基質(zhì)中具有不同的基質(zhì)效應(yīng)，同一農(nóng)藥在不同基質(zhì)中基質(zhì)效應(yīng)也不同，同時(shí)基質(zhì)效應(yīng)與質(zhì)量濃度具有一定的關(guān)系，隨著質(zhì)量濃度增加，基質(zhì)效應(yīng)逐漸減弱。試驗(yàn)對柑、陳皮梅、陳皮和陳皮普洱茶的基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行了研究。分別用純有機(jī)溶劑、基質(zhì)空白提取液配制成兩組質(zhì)量濃度分別為0．010，0．020，0．050，0．10，0．40，1．0mg·L－1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，按儀器工作條件進(jìn)行測定，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(jià)基質(zhì)效應(yīng)［15］。當(dāng)K小于0．9時(shí)，為基質(zhì)抑制效應(yīng)；當(dāng)K在0．9～1．1之間時(shí)，基質(zhì)效應(yīng)不明顯；當(dāng)K大于1．1時(shí)，為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)。結(jié)果表明：柑、陳皮梅、陳皮和陳皮普洱茶作為基質(zhì)，計(jì)算得出9種農(nóng)藥的K在0．923 6～1．086 6之間，表明基質(zhì)效應(yīng)對定量結(jié)果的影響可以忽略。試驗(yàn)可避免使用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線，定量方法更簡便。

圖7 氯菊酯及氰戊菊酯的提取離子流圖Fig．7 EIC chromatograms of permethrin and fenvalerate

2．7 線性范圍與檢出限

分別配制0．010，0．020，0．050，0．10，0．40，1．0mg·L－1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，按儀器工作條件進(jìn)行測定，以農(nóng)藥的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的定量離子色譜峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明：9種農(nóng)藥在0．010～1．0mg·L－1內(nèi)呈線性關(guān)系，其線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表2。其中“＊”代表有異構(gòu)體的擬除蟲菊酯，定量以各異構(gòu)體的峰面積之和計(jì)算。以3倍信噪比計(jì)算方法的檢出限（3S／N），結(jié)果見表2。

表2 線性參數(shù)和檢出限Tab．2 linearity parameters and detection limits

2．8 精密度和回收試驗(yàn)

在陰性柑、陳皮、陳皮普洱茶樣品中分別添加0．010，0．020，0．10mg·kg－1等3種濃度水平的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按試驗(yàn)方法對每個濃度水平重復(fù)測定6次，其結(jié)果見表3。其中“＊”代表有異構(gòu)體的擬除蟲菊酯，定量以各異構(gòu)體的峰面積之和計(jì)算。

表3 精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果（n＝6）Tab．3 Results of tests for precision and recovery（n＝6）

由表3可知：農(nóng)藥的加標(biāo)回收率在84．8%～105%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）在3．1%～8．2%之間。說明方法的準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好，滿足痕量分析的要求。

2．9 樣品分析

按試驗(yàn)方法對柑、陳皮醬、陳皮梅、陳皮、陳皮普洱茶等100批次送檢樣品進(jìn)行測定，采用實(shí)驗(yàn)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，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0．048，0．027mg·kg－1，其余樣品均未檢出三氯殺螨醇和擬除蟲菊酯農(nóng)藥。

本工作以改性MWNTs為凈化劑，采用氣相色譜－質(zhì)譜法測定陳皮及其制品中三氯殺螨醇和擬除蟲菊酯農(nóng)藥的殘留量。方法應(yīng)用于實(shí)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、簡便方法的發(fā)展趨勢，能夠滿足國內(nèi)外的殘留限量要求，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

［1］ 占繡萍，陳建波，馬琳，等．高效液相色譜法測定糙米和土壤中6種殺蟲劑的殘留［J］．農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)，2013，15（5）：541－545．

［2］ 高越，張潤祥，王振，等．不同農(nóng)藥單劑及混配微乳劑的環(huán)境毒性研究［J］．中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（12）：295－300．

［3］ 秦文秀，顏冬云，王春光，等．?dāng)M除蟲菊酯在底泥中的歸趨及其生物效應(yīng)［J］．土壤，2011，43（5）：703－709．

［4］ 王祥云，章虎，何紅梅，等．氣相色譜法測定蔥中百菌清和三唑酮?dú)埩袅浚跩］．理化檢驗(yàn)－化學(xué)分冊，2009，45（8）：919－921．

［5］ 紀(jì)淑娟，劉長江，佐藤元昭，等．用氣－質(zhì)聯(lián)用技術(shù)檢測蔥、蒜、韭菜中多種農(nóng)藥殘留量時(shí)試樣預(yù)處理方法［J］．理化檢驗(yàn)－化學(xué)分冊，2006，42（11）：914－917．

［6］ 劉騰飛，楊代鳳，董明輝，等．分散固相萃?。瓪庀嗌V法測定茶鮮葉中7種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留［J］．農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)，2015，17（5）：571－578．

［7］ 王麗婷，王波，周圍，等．超高效合相色譜及氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用測定茶葉中聯(lián)苯菊酯［J］．分析化學(xué)，2015，43（7）：1047－1052．

［8］ 崔艷華，姚偉宣，張素玲，等．石墨烯／聚二甲基硅氧烷涂層頂空固相微萃取與氣相色譜聯(lián)用測定環(huán)境水和果汁中菊酯農(nóng)藥殘留［J］．分析測試學(xué)報(bào)，2015，35（4）：375－380．

［9］ ZHAO W J，SUN X K，DENG X N，et al．Cloud point extraction coupled with ultrasonic－assisted backextraction for the determination of organophosphorus pesticides in concentrated fruit juice by gas chromatography with flame photometric detection［J］．Food Chemistry，2011，127（2）：683－688．

［10］ WU L J，SONG Y，HU M Z，et al．Integrated microwave processing system for the extraction of organophosphorus pesticides in fresh vegetables［J］．Talanta，2015，134：366－372．

［11］ IIJIMA S．Helical microtubules of graphitic carbon［J］．Nature，1991，354：56－58．

［12］ VALCRCEL M，CRDENAS S，SIMONET B M，et al．Carbon nanostructures as sorbent materials in analytical processes［J］．TrAC Trends in Analytical Chemistry，2008，27（1）：34－43．

［13］ RAO W，CAI R，YIN Y L，et al．Magnetic dummy molecularly imprinted polymers based on multi－walled carbon nanotubes for rapid selective solid－phase extraction of 4－nonylphenol in aqueous samples［J］．Ta－lanta，2014，128：170－176．

［14］ 毛勝春，牛建華，徐友龍，等．不同pH值條件下多壁碳納米管懸浮液光限幅特性的研究［J］．材料導(dǎo)報(bào)，2009，23（20）：20－22．

［15］ STAHNKE H，REEMTSMA T，ALDER L．Compensation of matrix effects by postcolumn infusion of a monitor substance in multiresidue analysis with LCMS／MS［J］．Analytical Chemistry，2009，81（6）：2185－2192．