利用UPLC-MS/MS快速測(cè)定大米中8種農(nóng)藥殘留

張可君,楊 皓,張 媛

(1.天津生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津 300462;2.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,遼寧 沈陽(yáng) 110000)

糧食安全是我國(guó)經(jīng)濟(jì)安全的重要組成部分,一直都是人們?nèi)粘Ｉ顦O為關(guān)注的問(wèn)題。特別是在2020年初我國(guó)新冠爆發(fā)以來(lái),糧食安全的重要性再次提高。在日常的糧食耕作中,常常會(huì)使用各種農(nóng)藥來(lái)減少糧食病蟲害問(wèn)題,但糧食中的農(nóng)藥殘留會(huì)影響人們的身體健康。對(duì)此,針對(duì)糧食中的農(nóng)藥殘留問(wèn)題,我國(guó)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2763規(guī)定了34種農(nóng)藥在大米中的農(nóng)藥殘留標(biāo)準(zhǔn)[1-2]。本研究根據(jù)大米樣品基質(zhì)情況,重點(diǎn)選取了8種農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè)。

在對(duì)大米中農(nóng)藥殘留檢測(cè)的研究中,張瑛等[3]采用主成分分析和透射式太赫茲時(shí)域光譜(THz-TDS)技術(shù),建立了一種快速檢測(cè)方法。結(jié)果表明,在大米樣品的沙蠶毒素類農(nóng)藥殘留檢測(cè)中,該檢測(cè)技術(shù)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)效果良好,具備應(yīng)用價(jià)值。而莫淑梅等[4]則為檢測(cè)大米樣品中36種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留,建立了一種氣相色譜法。試驗(yàn)結(jié)果表明,該氣相色譜法的農(nóng)藥殘留加標(biāo)回收率在64.7%～120.0%范圍內(nèi),相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)15%,準(zhǔn)確度和靈敏度良好,具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。除了以上的THz-TDS和氣相色譜法以外,許多學(xué)者還研究了液相色譜結(jié)合質(zhì)譜法、氣相色譜結(jié)合質(zhì)譜法等方法,對(duì)大米中農(nóng)藥殘留進(jìn)行檢測(cè),均獲得良好的結(jié)果反饋,驗(yàn)證了這些檢測(cè)方法的靈敏度、準(zhǔn)確性等[5-7]?；诖?本試驗(yàn)針對(duì)大米中8種農(nóng)藥殘留,研究了一種基于超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(UPLC-MS/MS)的檢測(cè)技術(shù),為大米中多菌靈等8種農(nóng)藥殘留的檢測(cè)提供技術(shù)支持。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與設(shè)備

主要材料:異丙威,標(biāo)準(zhǔn)品,愛(ài)巢生物;多菌靈,標(biāo)準(zhǔn)品,雷恩環(huán)保;芐嘧磺隆,標(biāo)準(zhǔn)品,嘉慧興誠(chéng);禾草敵,標(biāo)準(zhǔn)品,三舒生物;馬拉硫磷,標(biāo)準(zhǔn)品,迪大科技;稻豐散,標(biāo)準(zhǔn)品,迪大科技;甲基嘧啶磷,標(biāo)準(zhǔn)品,天孚化工;甲基毒死蜱,標(biāo)準(zhǔn)品,源葉生物;QuEChERS萃取鹽包,鴻譜生物;PSA/C18凈化管,德國(guó)Supelco;乙腈,色譜純,拓青化工。

主要設(shè)備:iChrom 5100型液相色譜儀,依利特分析儀器;LanJ-J07型超聲波清洗機(jī),藍(lán)鯨智能超聲波洗凈設(shè)備;BaXW-2渦旋混合器,巴躍儀器;SCIEX型三重四級(jí)桿質(zhì)譜儀,安捷倫科技。

1.2 試驗(yàn)內(nèi)容

采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法,對(duì)隨機(jī)選取的市售80份大米樣品進(jìn)行8種農(nóng)藥殘留檢測(cè)。其中,8種需檢測(cè)農(nóng)藥分別是多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆、禾草敵、馬拉硫磷、稻豐散、甲基嘧啶磷以及甲基毒死蜱。

1.3 配制標(biāo)準(zhǔn)溶液

單個(gè)基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液[8-9]:使用移液槍分別取1.00 mL的多菌靈等8種農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 mg/L),然后分別放入不同的容量瓶(10 mL)中。再分別添加一定量的乙腈,定容稀釋,通過(guò)渦旋混合器混合均勻,獲得10 mg/L的單個(gè)基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液,備用。

混合基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液[10]:用移液槍分別取1.00 mL的多菌靈等8種農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 mg/L),一起加入到一個(gè)容量瓶(10 mL)中。再添加一定量的乙腈,定容稀釋,之后渦旋混合,獲得10 mg/L的8種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,再直接稀釋,配置成后續(xù)試驗(yàn)需要的不同濃度混合基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.4 樣品處理

(1)通過(guò)食品料理機(jī),將隨機(jī)選取的80份大米樣品制成粉樣。然后過(guò)40目篩后,用塑料袋裝好,密封,放入冰箱保存。

(2)稱取5.0 g大米粉樣,放入離心管中。先向離心管中添加5 mL蒸餾水,采用渦旋混合器進(jìn)行混合。之后繼續(xù)添加10 mL的乙腈溶液,渦旋混合,并進(jìn)行超聲處理10 min。然后與QuEChERS萃取鹽包混合,在5 000 r/min的轉(zhuǎn)速下,進(jìn)行離心處理5 min,獲得待凈化樣液。

(3)凈化處理。用移液槍吸取2.00 mL待凈化樣液,放入QuEChER凈化管中,其中,QuEChER凈化管中含有25 mg N-丙基乙二胺(PSA)、25 mg 3-羥基十八烷酸甲酯(C18)以及150 mg硫酸鎂。然后通過(guò)渦旋混合器將凈化管內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行混合2 min。然后,將混合后的待凈化樣液轉(zhuǎn)移到離心機(jī)中,設(shè)置離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為8 000 r/min,進(jìn)行一定時(shí)間的離心處理。最后,將上層清液分離出來(lái),然后用0.22 μm微孔濾膜過(guò)濾,對(duì)濾液進(jìn)行分析。

1.5 試驗(yàn)條件

1.5.1液相色譜參數(shù)

在液相色譜試驗(yàn)中,采用的色譜柱為USHA C18-AQ液相色譜柱,規(guī)格為50 mm×2.1 mm×1.7 μm;柱溫設(shè)置為35℃,進(jìn)樣體積設(shè)置為2 μL;采用的流動(dòng)相由乙腈和0.1%體積分?jǐn)?shù)的甲酸水溶液共同組成,流速為0.4 mL/min。除此之外,液相色譜試驗(yàn)中的梯度洗脫設(shè)置為:1 min,80%A;1 min,50%A;4 min,90%A;5 min,90%A[11]。

1.5.2質(zhì)譜參數(shù)

以多重反應(yīng)檢測(cè)模式對(duì)多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆等8種農(nóng)藥進(jìn)行檢測(cè),質(zhì)譜參數(shù)見表1。

表1 農(nóng)藥質(zhì)譜參數(shù)情況

采用ESI源和DMRM正離子掃描模式;毛細(xì)管電壓設(shè)置為2.0 kV;離子源溫度控制為150℃,而脫溶劑溫度控制為500℃[12]。除此之外,脫溶劑氣流量設(shè)置為800 L/h、錐孔氣流量設(shè)置為20 L/h。

2 結(jié)果與分析

2.1 質(zhì)譜條件分析

在液相質(zhì)譜系統(tǒng)中分別注入配置好的100 μg/L的多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆等8種農(nóng)藥的單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液。通過(guò)液相質(zhì)譜系統(tǒng)的自動(dòng)優(yōu)化功能,結(jié)合正離子掃描模式,分別確定在最佳質(zhì)譜參數(shù)設(shè)置下的多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆等8種農(nóng)藥的母離子、子離子。并且,以響應(yīng)值強(qiáng)度分別確定定量、定性離子。在對(duì)多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆等8種農(nóng)藥的液相色譜-質(zhì)譜圖中,各農(nóng)藥的峰型均較好。

2.2 提取溶劑分析

與水果蔬菜相比,大米的含水量較少,一般在處理過(guò)程中需要對(duì)干燥大米樣品進(jìn)行加水潤(rùn)濕處理。在本試驗(yàn)中,分別對(duì)干燥大米樣品加水潤(rùn)濕處理和不加水處理的多菌靈等8種農(nóng)藥提取測(cè)試。對(duì)比結(jié)果表明,在對(duì)干燥大米樣品加水潤(rùn)濕處理后,用乙腈溶液提取的多菌靈等8種農(nóng)藥回收率比不加水處理高。同時(shí),加水潤(rùn)濕處理方式的農(nóng)藥基質(zhì)響應(yīng)效果較小。這是因?yàn)?在對(duì)干燥大米樣品進(jìn)行加水潤(rùn)濕處理后,可以去除大米樣品中原本含有的一些易溶水雜質(zhì)。同時(shí),加水潤(rùn)濕方式可以使大米樣品與提取溶劑接觸更加充分,從而增加農(nóng)藥回收率。因此,在本試驗(yàn)中,未獲得較好的農(nóng)藥回收率,選擇以5 mL水對(duì)5 g大米樣品進(jìn)行潤(rùn)濕處理,并以10 mL乙腈進(jìn)行農(nóng)藥提取。

2.3 樣品前處理分析

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)大米樣品進(jìn)行直接提取,然后離心處理的方式,對(duì)大米樣品進(jìn)行前處理,這可以增加大米樣品農(nóng)藥提取效率[13-14]。在對(duì)大米樣品進(jìn)行前處理后,離心過(guò)濾后的檢測(cè)溶液透明無(wú)雜質(zhì)。其中,農(nóng)藥提取離子的色譜圖見圖1。

圖1 農(nóng)藥提取離子色譜圖

測(cè)試結(jié)果表明,超高效液相色譜柱的柱壓沒(méi)有出現(xiàn)大幅度升高的現(xiàn)象,并且,該方法靈敏度未出現(xiàn)明顯變化。由此可見,通過(guò)該前處理方式對(duì)大米樣品進(jìn)行處理,并不會(huì)對(duì)液相質(zhì)譜系統(tǒng)造成污染,可以保證檢測(cè)質(zhì)量,且可用于對(duì)大量大米樣品的農(nóng)藥殘留檢測(cè)。

2.4 方法驗(yàn)證分析

2.4.1線性范圍和基質(zhì)效應(yīng)

在對(duì)80份大米樣品的農(nóng)藥殘留檢測(cè)過(guò)程中,檢測(cè)溶液中不僅含有需要檢測(cè)的殘留農(nóng)藥化合物,還有一些其他的提取物,這會(huì)對(duì)農(nóng)藥殘留檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響,即基質(zhì)效應(yīng)問(wèn)題。而基質(zhì)效應(yīng)比值是表示基質(zhì)效應(yīng)的增強(qiáng)或抑制情況(SSE)的表征。對(duì)于本試驗(yàn)需要檢測(cè)的多菌靈等8種大米農(nóng)藥殘留,基質(zhì)效應(yīng)比值為0.85～1.15則表示基質(zhì)效應(yīng)較小。當(dāng)基質(zhì)效應(yīng)比值超過(guò)1.15時(shí),基質(zhì)效果明顯,且對(duì)農(nóng)藥質(zhì)譜響應(yīng)起到增強(qiáng)效應(yīng)。當(dāng)基質(zhì)效應(yīng)比值小于0.85時(shí),則表明基質(zhì)效果明顯,且對(duì)農(nóng)藥質(zhì)譜響應(yīng)起到抑制效應(yīng)。表2為在大米樣品中,多菌靈等8種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)情況。根據(jù)表2可知,多菌靈等8種農(nóng)藥具備良好的線性關(guān)系,且相關(guān)系數(shù)R2在0.999 4及以上。

表2 8種農(nóng)藥基質(zhì)效應(yīng)情況

2.4.2定量限與檢出限

以未檢測(cè)出農(nóng)藥殘留的大米樣品為基質(zhì)空白試樣,并進(jìn)行低水平添加試驗(yàn),確定定量限(LOQ)和檢出限(LOD)。其中,LOQ為信噪比(S/N)的10倍,LOD為S/N的3倍[15]。本試驗(yàn)中,多菌靈等8種農(nóng)藥殘留的定量限與檢出限如表3所示。

表3 8種農(nóng)藥的檢測(cè)結(jié)果

由表3可知,在添加水平為1～100 μg/kg的條件下,多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆、禾草敵、馬拉硫磷、稻豐散、甲基毒死蜱這7種農(nóng)藥殘留的加標(biāo)回收率在89.5%～111.8%范圍內(nèi),且定量限為1 μg/kg,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.2%～6.9%。而在添加水平為2～100 μg/kg的條件下,只有甲基嘧啶磷這一種農(nóng)藥,其定量限為2 μg/kg,加標(biāo)回收率在103.8%～115.8%范圍內(nèi),相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在3.9%～5.2%范圍內(nèi)。綜合來(lái)看,在一定的定量限范圍下,多菌靈等8中農(nóng)藥的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍是1.2%～6.9%,加標(biāo)回收率范圍是89.5%～115.8%。并且,這8種農(nóng)藥的檢出限均不超過(guò)0.4 μg/kg。以上這些試驗(yàn)結(jié)果表明,本試驗(yàn)中采用的液相色譜聯(lián)合質(zhì)譜的方法,可以用于大米樣品中多菌靈等8種農(nóng)藥殘留檢測(cè)。該檢測(cè)方法的加標(biāo)回收率較高,具備較高的精密度,符合食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2763—2021中對(duì)相應(yīng)農(nóng)藥殘留限量的標(biāo)準(zhǔn)。綜上,該超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜的方法滿足監(jiān)測(cè)要求,具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2.5 大米樣品實(shí)際檢測(cè)

采用本試驗(yàn)中研究的超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜的方法,對(duì)隨機(jī)選取市售的80份大米樣品進(jìn)行農(nóng)藥殘留檢測(cè)。測(cè)試結(jié)果表明,在隨機(jī)選取市售的80份大米樣品中,有35份大米樣品檢測(cè)出農(nóng)藥殘留。計(jì)算可得,在隨機(jī)選取的市售80份大米樣品中,存在大米農(nóng)藥殘留的樣品占比為43.75%。在檢測(cè)出農(nóng)藥殘留的35份大米樣品中,檢測(cè)出多菌靈農(nóng)藥殘留的大米樣品高達(dá)19份,殘留量達(dá)到2.3 μg/kg。這表明,大米樣品中多菌靈農(nóng)藥殘留的檢出率為23.75%。但多菌靈的殘留量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2763—2021中對(duì)大米中多菌靈農(nóng)藥殘留限量的要求。綜合來(lái)看,在隨機(jī)選取的市售80份大米樣品中,多菌靈等8種農(nóng)藥的殘留均低于GB 2763—2021中的限量標(biāo)準(zhǔn)。由此可見,本試驗(yàn)中所選取的市售80份大米樣品無(wú)農(nóng)藥殘留安全隱患,人們可以安心食用。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)研究了一種基于超高效液相色譜結(jié)合質(zhì)譜的大米農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù),并對(duì)隨機(jī)選取的80份大米樣品中的多菌靈等8種農(nóng)藥殘留進(jìn)行檢測(cè)?，F(xiàn)將具體結(jié)論總結(jié)如下:

(1)該檢測(cè)技術(shù)的樣品前處理工藝為:大米樣品先加水潤(rùn)濕,加萃取鹽包和乙腈提取,稀釋、離心,然后過(guò)濾。

(2)多菌靈等8種農(nóng)藥的線性關(guān)系良好,相關(guān)系數(shù)R2均達(dá)到0.999 4及以上。

(3)在加標(biāo)回收試驗(yàn)中,該檢測(cè)技術(shù)在針對(duì)大米中8種農(nóng)藥殘留檢測(cè)加標(biāo)回收率為89.5%～115.8%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2%～6.9%,準(zhǔn)確度和精密度良好。其中,多菌靈、異丙威、芐嘧磺隆、禾草敵、馬拉硫磷、稻豐散、甲基毒死蜱這7種農(nóng)藥的定量限為1 μg/kg,甲基嘧啶磷這1種農(nóng)藥定量限為2 μg/kg。同時(shí),這8種農(nóng)藥的檢出限均不超過(guò)0.4 μg/kg。

(4)本檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)單、便捷、準(zhǔn)確、成本低,針對(duì)大米樣品中多菌靈等8種農(nóng)藥的加標(biāo)回收率、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、檢出限、定量限均符合GB 2763—2021中的相關(guān)農(nóng)藥殘留量限量的檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn),可以用于日常大米農(nóng)藥殘留檢測(cè)。