QuEChERS-氣相色譜-負化學電離源-串聯(lián)質(zhì)譜法測定茶葉中氟蟲腈及其代謝物的殘留量

蔣曉勤,袁荷芳,程 妍,高蕙文

(常州市食品藥品纖維質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心,常州 213000)

中國是茶葉出口大國,在茶葉的種植過程中,為了提高茶葉產(chǎn)量,防治各種害蟲,化學農(nóng)藥在茶葉中使用較為廣泛,而嚴重的農(nóng)藥殘留超標問題使中國茶葉出口面臨嚴重的壓力。氟蟲腈是一種苯基吡唑類殺蟲劑,在茶葉生長過程中使用普遍,其具有殺蟲譜廣、持效期長的特點,但在環(huán)境中穩(wěn)定性較差,可通過水解、微生物降解等方式進行代謝,主要代謝物為氟甲腈、氟蟲腈砜和氟蟲腈亞砜,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)代謝物的毒性更大[1]。歐盟規(guī)定了氟蟲腈的限量為0.005 mg·kg-1,并不涉及其代謝物。國家標準GB/T 2763-2021《食品安全國家標準 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》[2]中并未規(guī)定其在茶葉中的限量值,但是規(guī)定了氟蟲腈及其代謝物在谷物、水果蔬菜等食品中的最大殘留限量,因此開發(fā)一種快速、準確測定茶葉中氟蟲腈及其代謝物殘留量的分析方法非常重要。

目前,氟蟲腈及其代謝物常用的前處理方法主要有固相萃取法[3]、液液萃取法[4]等。固相萃取法所需的試劑量較大,時間也較長,在進行大批量樣品檢測時效率低,而QuEChERS快速、簡便,消耗試劑少,被廣泛用于瓜果蔬菜的農(nóng)藥殘留的檢測[5-6]。本工作將QuEChERS用在茶葉的前處理中,可以更快速。氟蟲腈及其代謝物的測定方法主要有氣相色譜法(GC)[7-8]、液相色譜法(LC)[9-10]、氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(GC-MS/MS)[11-13]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)[14-15]等。氟蟲腈及其代謝物含有多個鹵原子,有較強的電負性,使用負化學電離(NCI)源測定,可以提高靈敏度。文獻[16]報道了氣相色譜-負化學電離源-串聯(lián)質(zhì)譜法(GC-NCI-MS/MS)測定動物源食品中氟蟲腈及其4種代謝物的殘留量,測定下限為0.5～1.0 μg·kg-1。茶葉基質(zhì)復雜,有較強的本底干擾[17],而GC-MS/MS多反應監(jiān)測(MRM)模式可以在復雜基質(zhì)下對目標物進行準確測定。本工作以QuEChERS進行前處理,采用GC-NCI-MS/MS測定茶葉中氟蟲腈及其代謝物氟甲腈、氟蟲腈砜和氟蟲腈亞砜的殘留量,靈敏度高,測定下限可達到0.5～2.5 μg·kg-1,能夠滿足歐盟的殘留限量要求,適用于茶葉中氟蟲腈及其代謝物殘留量的快速檢測。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 7890A/7000B型三重四極桿氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀;7683型自動進樣器;Thermo Multif X3R型高速離心機;Talboys數(shù)顯型渦旋振蕩儀;Reeko型氮吹儀;QuEChERS凈化鹽管,內(nèi)裝1 200 mg硫酸鎂、400 mgN-丙基乙二胺(PSA)、400 mg C18和200 mg石墨化碳黑(GCB)。

單標準溶液:氟甲腈、氟蟲腈亞砜、氟蟲腈、氟蟲腈砜的質(zhì)量濃度均為1 000 mg·L-1。

混合標準儲備溶液:1 mg·L-1,取適量的氟甲腈、氟蟲腈亞砜、氟蟲腈、氟蟲腈砜標準溶液,用乙腈溶解并定容,配制成質(zhì)量濃度為1 mg·L-1的混合標準儲備溶液。

混合標準溶液系列:取適量的混合標準儲備溶液,用乙腈逐級稀釋,配制成質(zhì)量濃度為1,5,10,20,50,100 μg·L-1的混合標準溶液系列。

QuEChERS萃取鹽包,含6 g硫酸鎂、1.5 g乙酸鈉;乙腈、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、正己烷均為色譜純。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜條件

HP-5MS毛細管色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 mm);進樣口溫度 250 ℃;進樣方式為不分流進樣,進樣量 1 μL;流量 1.2 mL·min-1;載氣為氦氣。柱升溫程序:初始溫度100 ℃;以20 ℃·min-1的速率升溫至200 ℃,保持11 min;以30 ℃·min-1的速率升溫至260 ℃,保持5 min。

1.2.2 質(zhì)譜條件

NCI源,反應氣為甲烷;接口溫度 280 ℃;離子源溫度 150 ℃;掃描方式為MRM;其他質(zhì)譜參數(shù)見表1,其中“*”代表定量離子。

表1 質(zhì)譜參數(shù)

1.3 試驗方法

取代表性樣品500 g,攪碎混勻后裝入潔凈的盛樣容器內(nèi),密封保存。稱取2 g樣品(精確至0.01 g)于50 mL塑料離心管中,加入10 mL水渦旋1 min,浸泡10 min后加入10 mL乙腈、QuEChERS萃取鹽包及1顆陶瓷均質(zhì)子,蓋上離心管蓋,劇烈振蕩1 min后以轉(zhuǎn)速4 000 r·min-1離心5 min。吸取8 mL上清液,加到QuEChERS凈化鹽管內(nèi),劇烈振蕩1 min后以轉(zhuǎn)速4 000 r·min-1離心5 min,取上清液,過0.45 μm濾膜后按照儀器工作條件測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 質(zhì)譜條件的優(yōu)化

對1 mg·L-1的混合標準儲備溶液進行一級質(zhì)譜全掃描,選取響應較高的1～2個離子作為母離子,然后將混合標準溶液用乙腈稀釋成100 μg·L-1,設(shè)置不同的碰撞能量,對其進行產(chǎn)物離子掃描,選取響應較高的3～4個產(chǎn)物離子作為子離子。以茶葉空白基質(zhì)配制基質(zhì)匹配的混合標準溶液,在MRM條件下進行篩選,最終選取在茶葉基質(zhì)下2個響應最高的母離子、子離子作為定性定量離子,結(jié)果見表1。1 μg·L-1的基質(zhì)匹配的混合標準溶液的總離子流色譜圖見圖1。

圖1 1 μg·L-1的基質(zhì)匹配的混合標準溶液的總離子流色譜圖

2.2 前處理方法的優(yōu)化

2.2.1 提取溶劑

將加標茶葉樣品(加標量為0.10 mg·kg-1)用10 mL水進行浸泡后,分別選取10 mL乙腈、正己烷、甲醇、乙酸乙酯和丙酮等不同溶劑進行提取凈化,其他試驗步驟和樣品前處理過程相同,按照儀器工作條件測定,每種提取溶劑下平行測定3次,計算回收率,結(jié)果見表2。

表2 不同提取溶劑中氟蟲腈及其代謝物的回收率

由表2可知:正己烷極性較弱,作為提取溶劑時,目標物的回收率低;甲醇作為提取溶劑時,目標物的回收率較正己烷高,但是也僅為12.3%～31.4%;丙酮作為一種強極性溶劑,在前處理過程中會提取出較多的雜質(zhì)、色素等,對儀器有較大的污染,而且氟蟲腈的回收率較低;乙腈作為提取溶劑時,對目標物的溶解性較好,目標物的回收率為85.4%～113%;乙酸乙酯對目標物的提取回收率也較好,為87.8%～97.9%,但是提取出的溶液顏色比乙腈提取出的更深,容易對質(zhì)譜的進樣口和色譜柱造成較大的污染,且乙酸乙酯的揮發(fā)性更強。綜合考慮,乙腈極性高,價格適中,更適合作為提取溶劑,因此試驗選擇乙腈作為提取溶劑。

2.2.2 吸附劑及其用量

由于在茶葉前處理過程中加入了10 mL水進行浸泡,因此在凈化過程中需要加入一定量的硫酸鎂,以去除水分。PSA能去除有機酸、色素、金屬離子和酚類等,GCB能吸附色素、甾醇等大分子雜質(zhì)。比對了在茶葉前處理過程中不加吸附劑、只加PSA、加PSA+GCB,經(jīng)過渦旋振蕩、離心后的溶液顏色,發(fā)現(xiàn)上清液顏色依次變淺,因此選擇加PSA+GCB。茶葉含脂肪含量較高,包括磷脂、甘油酯、糖脂和硫酯等,C18為反相萃取劑,能吸附油脂等弱極性到中等極性的物質(zhì),因此最終選擇硫酸鎂+PSA+C18+GCB作為QuEChERS凈化鹽管中的試劑。

以氟蟲腈為研究對象,QuEChERS凈化鹽管中分別加入以下不同量的試劑:方法1,600 mg硫酸鎂+200 mg PSA+200 mg C18+100 mg GCB;方法2,900 mg硫酸鎂+300 mg PSA+300 mg C18+150 mg GCB;方法3,1 200 mg硫酸鎂+400 mg PSA+400 mg C18+200 mg GCB;方法4,1 500 mg硫酸鎂+500 mg PSA+500 mg C18+250 mg GCB,按照前處理方法對白茶進行加標回收試驗,氟蟲腈的回收率結(jié)果見圖2。

圖2 吸附劑用量對氟蟲腈回收率的影響

結(jié)果表明:方法1與方法4的回收率較低;方法2與方法3的回收率接近,都較高,在前處理過程中可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)方法3處理后溶液顏色較淺,對儀器和色譜柱的損傷較低。因此,試驗選擇QuEChERS凈化鹽管中裝入1 200 mg硫酸鎂、400 mg PSA、400 mg C18和200 mg GCB。

2.3 基質(zhì)效應

基質(zhì)效應指樣品中目標物以外的其他基質(zhì)成分對目標物含量測定的影響。試驗用不同茶葉作為空白基質(zhì),配制基質(zhì)匹配標準曲線,用其斜率與溶劑標準曲線斜率的比值來考察不同茶葉的基質(zhì)效應,結(jié)果見圖3。比值越接近100%,則基質(zhì)效應越小,比值的絕對值大于100%時,為基質(zhì)增強效應,比值的絕對值小于100%時,為基質(zhì)抑制效應。

圖3 氟蟲腈及其代謝物在不同茶葉中的基質(zhì)效應

由圖3可知,在茶葉基質(zhì)中,4種目標物的基質(zhì)效應都大于150%,是基質(zhì)增強效應,其中氟蟲腈的基質(zhì)效應最強,超過250%,在綠茶中基質(zhì)效應達到371%。因此,試驗采用基質(zhì)匹配標準曲線來測定茶葉中的氟蟲腈及其代謝物的含量,以提高定量分析的準確度。

2.4 工作曲線、檢出限和測定下限

以白茶為空白基質(zhì),按照1.3節(jié)試驗方法進行前處理,取凈化后的溶液各1 mL到6個10 mL玻璃試管中,氮吹至近干,分別用混合標準溶液系列1 mL復溶(相當于目標物的質(zhì)量濃度分別為0.005,0.025,0.05,0.10,0.25,0.50 mg·kg-1),渦旋混勻后過濾,按照儀器工作條件測定。結(jié)果表明,4種目標物的質(zhì)量分數(shù)在0.005～0.50 mg·kg-1內(nèi)與其對應的峰面積呈線性關(guān)系,所得線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表3。

表3 線性參數(shù)、檢出限和測定下限

以3,10倍信噪比(S/N)對應的質(zhì)量分數(shù)確定檢出限(3S/N)和測定下限(10S/N),結(jié)果見表3。

2.5 精密度和回收試驗

以茶葉作為空白基質(zhì),按照試驗方法進行低、中、高(0.025,0.10,0.25 mg·kg-1)3個濃度水平的加標回收試驗,計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD),結(jié)果見表4。

表4 精密度與回收試驗結(jié)果(n=6)

由表4可知,目標物的回收率為96.6%～136%,測定值的RSD為0.50%～6.8%。氟甲腈在低濃度水平的加標回收率偏高,為136%,原因可能是當加標量較低時,目標物易受到茶葉基質(zhì)的本底干擾。

2.6 樣品分析

按照試驗方法對市場中流通的綠茶、白茶、紅茶等100批茶葉進行測定,結(jié)果顯示,在某一批次茶葉樣品中檢出氟蟲腈及其代謝物,總量為77.1 μg·kg-1(以氟蟲腈計)。

本工作以QuEChERS為前處理方法,提出了GC-NCI-MS/MS測定茶葉中氟蟲腈及其代謝物殘留量的方法。本方法簡便、快速,有機溶劑消耗較少,靈敏度高,經(jīng)方法學驗證,能夠滿足茶葉中氟蟲腈及其代謝物的日常檢驗,測定下限可以滿足歐盟殘留限量要求,有助于茶葉的出口。