基質(zhì)效應(yīng)對芹菜中17種有機磷農(nóng)藥殘留檢測的影響

蔡振輝

(寧德市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗檢測中心，福建 寧德 352100)

有機磷農(nóng)藥(organophosphorus pesticide，OPPs)是指含磷元素的有機酯類化合物農(nóng)藥。有機磷農(nóng)藥絕大多數(shù)為殺蟲劑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)中通常含有甲氧基(CH3O-)或乙氧基(C2H5O-)等基團，是目前使用量最多的一種殺蟲劑，其作用機制是通過抑制靶標害蟲體內(nèi)乙酰膽堿酯酶活性，造成害蟲體內(nèi)乙酰膽堿過度積累，導(dǎo)致害蟲代謝紊亂而損壞體內(nèi)器官。田間農(nóng)藥施用后，如清洗不當，殘留在果蔬表面的有機磷農(nóng)藥可通過胃腸道、皮膚、呼吸道等部位被人體吸收，引發(fā)人體中毒[1-2]。

QuEChERS(Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe)是現(xiàn)有的主流農(nóng)殘前處理技術(shù)，相比傳統(tǒng)的固相萃取技術(shù)具有節(jié)約高效、安全穩(wěn)定等優(yōu)點[3- 4]。然而，QuEChERS處理可使樣品中無機鹽、塑化劑等外源性雜質(zhì)增多，導(dǎo)致進樣時多種雜質(zhì)與目標組分爭奪色譜系統(tǒng)中的活性位點，產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)(matrix Effect，ME)，進而影響樣品準確定量[5-7]。

芹菜富含高纖維、維生素、蛋白質(zhì)、脂肪和礦物質(zhì)等，是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｊ秤玫氖卟薣8]。目前雖有對芹菜中農(nóng)藥基質(zhì)效應(yīng)的研究，但對芹菜不同稀釋倍數(shù)基質(zhì)液中有機磷農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)的研究較為少見。本研究采用QuEChERS 法對空白芹菜進行處理以制備基質(zhì)液，以17種有機磷農(nóng)藥標準品配制溶劑標準點，結(jié)合氣相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜法(Gas Chromatography-Mass Spectrometry GC-MS-MS)研究不同濃度芹菜基質(zhì)液對有機磷農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)，以期為芹菜中有機磷農(nóng)藥檢測提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 從風(fēng)險監(jiān)測樣品中選取未檢出農(nóng)藥的芹菜樣品，并經(jīng)再次檢測，確保不含有研究中涉及的農(nóng)藥種類。

1.2 儀器與試劑 GCMS-TQ8040氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀；PL602E電子天平；3-18KS高速冷凍離心機；FP3010料理機；AD500S-H高速均質(zhì)機；EVAP-111氮吹儀等。

17種有機磷標準品(辛硫磷、甲拌磷、敵敵畏、滅線磷、特丁硫磷、二嗪磷、氯唑磷、甲基對硫磷、馬拉硫磷、殺螟硫磷、毒死蜱、對硫磷、水胺硫磷、甲基異柳磷、丙溴磷、三唑磷、伏殺硫磷)質(zhì)量濃度100μg/mL；丙酮、正己烷、乙腈均為色譜純；分散固相萃取凈化管5982-5056。

1.3 方法

1.3.1 色譜條件 Aglient DB-5 MS石英毛細管色譜柱；載氣：高純氦氣；進樣口溫度：250℃；進樣方式：不分流進樣；進樣量：1.0μL。溫度程序設(shè)置為：初始溫度50℃，保留1min，以25℃/min升溫至125℃，再以10℃/min 升溫至290℃。

1.3.2 質(zhì)譜條件 使用EI離子源，溫度200℃；接口溫度250℃；碰撞氣為高純氬氣；采用多反應(yīng)監(jiān)測(multiple reaction monitoring，MRM)檢測。

1.3.3 提取 取芹菜樣品，經(jīng)料理機充分攪碎、混勻，稱取10.0g樣品裝入離心管中，加入20.0mL乙腈、5.0g NaCl、1.0g檸檬酸鈉和0.5g檸檬酸氫二鈉，充分混合后超聲提取15min，以5 000r/min離心3min。吸取8.0mL上清液加入分散固相萃取凈化管，振蕩1min后5 000r/min離心3min，吸取2.0mL上清液于10.0mL試管，40℃氮吹至近干。加入1.0mL丙酮與正己烷混合液復(fù)溶即為基質(zhì)原液。

1.3.4 標準點的配制 將上述凈化后的基質(zhì)液以丙酮與正己烷混合液分別稀釋至10、20、50倍，獲得3種不同稀釋倍數(shù)的基質(zhì)溶液，以基質(zhì)溶液為溶劑，配制得到100、300、500ng/mL共9個不同稀釋倍數(shù)下的濃度點，每個濃度點平行配制3組。

以丙酮與正己烷混合液為溶劑，配制得到100、300、500ng/mL的溶劑濃度點，平行配制3組。

1.4 基質(zhì)效應(yīng)評價 基質(zhì)效應(yīng)(matrix effect，ME)：

其中：A、B分別表示基質(zhì)標準點和溶劑標準點的峰面積，當 ME>0時，表現(xiàn)為基質(zhì)增強效應(yīng)；ME<0為基質(zhì)抑制效應(yīng)。|ME︱≤20%，表示弱基質(zhì)效應(yīng)；若其值在20%～50%之間，則表示中等基質(zhì)效應(yīng)；若|ME︱>50%，表示強基質(zhì)效應(yīng)[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藥的檢測條件優(yōu)化 采用全掃描(SCAN)方式找到具有最強檢測信號的化合物離子碎片確定前體離子，隨后進行產(chǎn)物離子掃描以確定最佳產(chǎn)物離子，最后對產(chǎn)物離子的碰撞電壓進行優(yōu)化，進而確定化合物的定量離子對、定性離子對以及碰撞電壓，質(zhì)譜參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果(表1)。

表1 17種有機磷農(nóng)藥質(zhì)譜信息

對溶劑標和不同基質(zhì)稀釋倍數(shù)的混標進樣檢測，獲得農(nóng)藥混標的總離子流(total ion current，TIC)圖譜，經(jīng)過調(diào)整不同的梯度升溫程序，將17種農(nóng)藥不同程度的分離，可對不同的農(nóng)藥峰面積進行積分以進一步分析(圖1)。

A.辛硫磷；B.敵敵畏；C.滅線磷；D.甲拌磷；E.特丁硫磷；F.二嗪磷；G.氯唑磷；H.甲基對硫磷；I.殺螟硫磷；J.馬拉硫磷；K.毒死蜱；L.對硫磷；M.水胺硫磷；N.甲基異柳磷；O.丙溴磷；P.三唑磷；Q.伏殺磷。圖1 GC-MS/MS中17種農(nóng)藥標準溶液TIC譜圖

2.2 不同添加水平和不同稀釋倍數(shù)下農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng) 根據(jù)1.4基質(zhì)效應(yīng)評價的計算公式，對比標準溶劑加標點的峰面積與基質(zhì)加標點的峰面積，分別計算各農(nóng)藥項目在不同稀釋倍數(shù)下的ME值，檢測結(jié)果RSD(%)均<5，表明數(shù)據(jù)具有較好的穩(wěn)定性(表2)。

表2 不同稀釋濃度基質(zhì)液的基質(zhì)效應(yīng)(ME)(n=3)

續(xù)表

實驗結(jié)果顯示，當芹菜基質(zhì)液不稀釋時，所有ME值均為正值，表明芹菜基質(zhì)對17種有機磷農(nóng)藥均表現(xiàn)出基質(zhì)增強效應(yīng)，其中辛硫磷、敵敵畏、甲拌磷、特丁硫磷、二嗪磷、氯唑磷、毒死蜱、甲基異柳磷對芹菜基質(zhì)僅產(chǎn)生中等基質(zhì)效應(yīng)，在日常檢測中可根據(jù)條件使用溶劑標對未知樣品進行檢測，當遇到超標項目或是檢測結(jié)果接近最大農(nóng)殘限量時，還應(yīng)使用基質(zhì)標進行準確定量。此外，伏殺硫磷、三唑磷、丙溴磷、殺螟硫磷、甲基對硫磷在3種農(nóng)藥添加水平中的ME值均>100%，伏殺硫磷在添加水平為100ng/mL時>342.67%，表明其能與芹菜基質(zhì)產(chǎn)生極強的基質(zhì)效應(yīng)，如在日常檢測中使用溶劑標對芹菜中伏殺硫磷定量，將產(chǎn)生重大誤差。

將芹菜基質(zhì)進行稀釋，基質(zhì)效應(yīng)整體上呈現(xiàn)減弱趨勢，尤其對于甲基對硫磷、殺螟硫磷、伏殺硫磷、三唑磷、丙溴磷等基質(zhì)效應(yīng)較為嚴重的農(nóng)殘更為明顯，添加水平為100ng/mL時，稀釋10倍，伏殺硫磷、甲基對硫磷、殺螟硫磷的基質(zhì)效應(yīng)分別降低了63.49%、50.27%、51.57%，而原有的中等基質(zhì)效應(yīng)的農(nóng)藥減弱效應(yīng)卻不明顯，甲基異柳磷、毒死蜱、甲拌磷僅分別降低了20.59%、7.14%、6.23%；在稀釋20倍時，所檢測項目均無強基質(zhì)效應(yīng)，出現(xiàn)弱基質(zhì)效應(yīng)，稀釋50倍時，所有項目均表現(xiàn)為弱基質(zhì)效應(yīng)(表2)。

實驗結(jié)果還表明，不同濃度的農(nóng)藥產(chǎn)生的基質(zhì)效應(yīng)相近，尤其是甲基對硫磷，殺螟硫磷、丙溴磷、三唑磷、伏殺硫磷等幾種強基質(zhì)效應(yīng)的項目，例如在工作液添加水平為100ng/mL～500ng/mL時，丙溴磷、三唑磷、伏殺硫磷的ME值分別在179.64%～192.41%、184.10%～193.51%、295.56%～342.67%。此外，3種濃度的基質(zhì)液在不同的稀釋倍數(shù)下的變化趨勢也很接近，在不稀釋的情況下，僅有中等基質(zhì)效應(yīng)(20%≤|ME︱≤50%)和強基質(zhì)效應(yīng)(|ME︱>50%)，逐步增大稀釋倍數(shù)，強基質(zhì)效應(yīng)項目數(shù)減少而弱基質(zhì)效應(yīng)數(shù)增加，當稀釋倍數(shù)達到50倍時，所有項目均表現(xiàn)為弱基質(zhì)效應(yīng)(|ME︱≤20%)，表明ME值與稀釋倍數(shù)有關(guān)，而與初始基質(zhì)液中農(nóng)藥濃度關(guān)系較小。

a

b

ca.加標水平100ng/mL；b.加標水平300ng/mL；c.加標水平500ng/mL；圖2 3種添加水平不同稀釋比例的基質(zhì)效應(yīng)

3 小結(jié)

有機磷類農(nóng)藥多含有P=O或P=S等極性基團，這些基團都有著共軛給電子能力使極性變大，加之化合物空間結(jié)構(gòu)的影響，會表現(xiàn)出較強的基質(zhì)效應(yīng)[10-11]。本研究采用QuEChERS結(jié)合GC-MS/MS，以空白芹菜基質(zhì)為研究材料，考察17種有機磷農(nóng)藥在不同稀釋倍數(shù)基質(zhì)液、不同添加水平中存在的相關(guān)關(guān)系，獲知芹菜基質(zhì)液對有機磷農(nóng)藥具有基質(zhì)增強效應(yīng)，不同農(nóng)藥項目增強的效果各異：甲基對硫磷、殺螟硫磷、伏殺硫磷、三唑磷、丙溴磷、辛硫磷、滅線磷、馬拉硫磷、對硫磷、水胺硫磷具有強基質(zhì)增強效應(yīng)；敵敵畏、甲拌磷、特丁硫磷、二嗪磷、氯唑磷、毒死蜱、甲基異柳磷具有中等基質(zhì)增強效應(yīng)。在工作液添加水平為100ng/mL～500ng/mL范圍，基質(zhì)增強效應(yīng)與農(nóng)藥的添加水平關(guān)系較小，其基質(zhì)效應(yīng)強弱與基質(zhì)含量有關(guān)，基質(zhì)含量越多基質(zhì)效應(yīng)越強，而稀釋倍數(shù)越大，基質(zhì)效應(yīng)越弱。

日常檢測中，可使用溶劑標對芹菜中17種有機磷農(nóng)殘項目進行初步篩查，對敵敵畏、甲拌磷、特丁硫磷、二嗪磷、氯唑磷、毒死蜱、甲基異柳磷可使用溶劑標進行初步定量，在檢測結(jié)果超過或接近最大農(nóng)藥殘留限量時再配制基質(zhì)標準曲線進行準確定量。