侯 靖, 陳 丹, 涂鳳琴, 楊 明, 王夢穎, 劉夢婷

(武漢食品化妝品檢驗所, 湖北 武漢 430012)

農(nóng)藥因具有防治病蟲害的功效,在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。然而,因為不合理的使用,農(nóng)藥殘留問題嚴(yán)重威脅著消費者的健康。相比水果蔬菜,植物油中的農(nóng)藥殘留問題被關(guān)注的較少,同時由于基質(zhì)的復(fù)雜性,食用植物油檢測方法的報道也較少。

油脂基質(zhì)會對農(nóng)藥殘留的分析產(chǎn)生很大干擾[1],同時會對儀器造成污染;部分有機氯和菊酯類農(nóng)藥具有較強的親脂性,難與油脂分離。如何有效去除油脂,并最大程度保證親脂性農(nóng)藥的回收,成為植物油中農(nóng)藥殘留檢測的難點。傳統(tǒng)除去油脂的方法有濃硫酸磺化法[2]和凝膠柱色譜凈化法[3,4],濃硫酸磺化法需要使用強酸,不適用于對酸不穩(wěn)定農(nóng)藥的檢測,另外操作相對復(fù)雜,產(chǎn)生的廢棄物需要經(jīng)過處理才能丟棄。凝膠柱色譜凈化法雖然可以實現(xiàn)自動化,但是凈化時間較長,且要消耗大量有機溶液,不符合環(huán)保需求。基質(zhì)固相分散(MSPD)技術(shù)[5]與固相萃取(SPE)技術(shù)也被用于植物油中農(nóng)藥殘留的前處理,其中固相萃取技術(shù)常用的萃取柱有弗羅里硅土柱[6]、C18與乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)串聯(lián)柱[7]、PRiME HLB柱[8]等,近期有文獻[9]報道使用自行填裝的多壁碳納米管(MWCNTs)柱進行茶油中氨基甲酸酯類農(nóng)藥檢測,該柱可被重復(fù)利用。QuEChERS方法因為簡單快速、重復(fù)性好等優(yōu)點[10],越來越受到人們的重視。QuEChERS方法需要針對基質(zhì)的不同選擇去除干擾物質(zhì)的吸附劑,常見的吸附劑有C18、PSA、GCB,以及近幾年開始使用的硅膠鍵合氧化鋯(Z-Sep)及C18與氧化鋯共同鍵合物(Z-Sep+)[11,12]。在實際檢測中,可將其中幾種進行混合使用,以獲得最佳的凈化效果,如C18和PSA組合[13]、PSA、GCB、C18組合[14]和Z-Sep+、C18[15]組合。

農(nóng)藥殘留檢測常見的檢測方法有氣相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[16]。氣相色譜法通常采用的電子捕獲檢測器與火焰光度檢測器的選擇性及抗基質(zhì)干擾能力不如質(zhì)譜,且無法同時檢測有機磷和有機氯農(nóng)藥。液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法可以很好地排除干擾,獲得理想的定量定性準(zhǔn)確度,但是對于有機氯、擬除蟲菊酯和部分有機磷農(nóng)藥,液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法不能獲得很好的靈敏度。與氣相色譜-質(zhì)譜法相比,近幾年越來越普及的氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法結(jié)合多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)模式具有更好的排除干擾能力[17]。

近些年農(nóng)藥殘留檢測越來越注重檢測通量,需一次進樣對少則幾十種,多至上百種的農(nóng)藥同時進行檢測。串聯(lián)質(zhì)譜結(jié)合多反應(yīng)監(jiān)測模式對每個離子對的監(jiān)測均需要一定的駐留時間,監(jiān)測的化合物越多,總的駐留時間就越長,最終導(dǎo)致無法在一個色譜峰上獲得足夠的采集點數(shù),無法進行準(zhǔn)確定量。雖然采取分段采集的方法可以解決這個問題,但過多的分段無疑增加了方法建立的難度,并增加了因色譜峰漂移導(dǎo)致沒有被采集的風(fēng)險。飛行時間質(zhì)譜儀采用全掃描的方式獲取精確質(zhì)量信息,其采集速度快,有效避免了上述問題,特別適合農(nóng)藥殘留的高通量檢測[18-20]。

本研究優(yōu)化了提取與凈化方法,并結(jié)合氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜技術(shù),建立了植物油中197種農(nóng)藥殘留的檢測方法。本方法前處理簡便有效,檢測通量高,且具有較高的靈敏度與準(zhǔn)確性,可以為植物油安全監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

1 實驗部分

1.1 儀器、試劑與材料

7890B-7250氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Agilent公司); Vortex-Genie 2渦旋混勻器(美國Scientific Industries公司);超聲波清洗器(英國Prima公司); Allegra X-15R臺式冷凍離心機(美國Beckman公司)。

乙腈(色譜純,德國Merck公司);甲酸(色譜純,德國Fluka公司); C18粉末、PSA粉末(中國CNW公司); Z-Sep粉末(美國Supelco公司); PRiME HLB柱(3 mL/60 mg,美國Waters公司);混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(質(zhì)量濃度為100 mg/L)購于美國O2Si公司,標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)購于德國Dr. Ehrenstorfer公司?；ㄉ汀㈤蠙煊?、大豆油、菜籽油與芝麻油購于武漢市場。

1.2 樣品前處理

提取:準(zhǔn)確稱取2 g植物油樣品,加入10.0 mL乙腈,渦旋混合1 min,超聲提取30 min,提取液于-20 ℃放置2 h,以4 000 r/min離心10 min,取乙腈層,待凈化。

凈化:將1.0 mL上述待凈化液加入含50 mg C18和50 mg PSA粉末的離心管中,渦旋1 min,以4 000 r/min離心5 min,取上層清液過0.22 μm有機濾膜,待上機。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)用乙腈配制成質(zhì)量濃度為100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液,并與1.1節(jié)所述購買的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液混合,用乙腈稀釋得到質(zhì)量濃度為5 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液。

混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液用經(jīng)1.2節(jié)處理的空白植物油待測液稀釋,配制成質(zhì)量濃度為2、5、10、20、50、100和200 ng/mL的基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.4 分析條件

1.4.1色譜條件

色譜柱:HP-5MS UI柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);進樣口溫度:300 ℃,進樣模式:不分流進樣;載氣:氦氣(純度>99.999%);載氣流速:1.2 mL/min;升溫程序:初始溫度60 ℃，保持1min,以40 ℃/min升溫至170 ℃,再以10 ℃/min升溫至310 ℃,保持3 min。進樣量:1 μL。

1.4.2質(zhì)譜條件

電離模式:電子轟擊(EI)源;離子源溫度:300 ℃;傳輸線溫度:300 ℃;電離電壓:70 eV;檢測模式:全掃描(m/z50～500)。

1.4.3數(shù)據(jù)處理

采用儀器自帶MassHunter軟件進行處理,每個化合物選擇一個響應(yīng)較好且無明顯干擾的離子用于定量,再選擇兩個離子用于定性,選擇的定量與定性離子見表1。定性與定量離子的精確質(zhì)量數(shù)偏差范圍設(shè)置為±5×10-5(50 ppm),化合物保留時間偏差范圍設(shè)置為±0.1 min。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件的優(yōu)化

弱極性HP-5毛細管柱與中等級性的HP-1701毛細管柱是農(nóng)藥殘留分析中最普遍使用的兩種色譜柱。HP-1701毛細管柱對較強極性的有機磷化合物分離效果較好,但因其最高使用溫度較低,不適用于部分高沸點菊酯類及唑類農(nóng)藥的分析。HP-5毛細管柱在分析極性較強化合物時易出現(xiàn)拖尾情況,故選擇具有超高惰性的HP-5MS UI毛細管柱,以減少拖尾的發(fā)生。經(jīng)過優(yōu)化,確定了1.4.1節(jié)所述色譜條件,該條件下197種農(nóng)藥分析時間短,峰形較好,10 ng/mL基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液提取離子色譜圖見圖1。

圖 1 197種農(nóng)藥(10 ng/mL)基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的提取離子色譜圖Fig. 1 Extract ion chromatograms of the 197 pesticides (10 ng/mL) in matrix standard solution

2.2 前處理條件的優(yōu)化

2.2.1提取條件的選擇

植物油基質(zhì)主要干擾物質(zhì)為甘油三酯,選擇不與甘油三酯互溶的有機試劑,可以簡化后續(xù)處理步驟。乙腈在農(nóng)藥殘留檢測中應(yīng)用廣泛,考慮到部分農(nóng)藥可能對pH值敏感,同時考察了用含1%甲酸的乙腈提取的情況。為了避免基質(zhì)效應(yīng)的影響,各組均采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進行定量分析。結(jié)果表明,采用乙腈與含1%甲酸的乙腈提取時,197種農(nóng)藥的回收率分布差異不大;乙腈提取情況下回收率小于50%的農(nóng)藥數(shù)量更少一些(見圖2),同時根據(jù)實驗室前期[21]積累的數(shù)據(jù),乙腈提取液在-20 ℃下冷凍2 h后離心,可以在一定程度上除去脂類干擾物。故最終選擇使用乙腈進行提取。

圖 2 不同提取溶劑提取時197種農(nóng)藥的回收率分布Fig. 2 Distribution of recoveries of the 197 pesticides extracted by different extraction solvents

2.2.2凈化方式的選擇

對于冷凍除脂后的樣品,考察了PRiME HLB柱(3 mL/60 mg),以及參照AOAC 2007.01方法中適用于含脂肪果蔬的50 mg C18+50 mg PSA粉末和50 mg C18+50 mg Z-Sep粉末作為凈化劑進行凈化的效果。其中,PRiME HLB柱無需活化,直接取待凈化液加入PRiME HLB柱中,收集流出液。在選定的儀器條件下,采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進行定量分析,比較不同凈化劑凈化后的回收率情況。結(jié)果表明,采用50 mg C18+50 mg PSA粉末凈化時,回收率為70%～120%的農(nóng)藥數(shù)量最多,同時回收率小于50%的農(nóng)藥數(shù)量最少(見圖3)。故選擇采用50 mg C18+50 mg PSA粉末進行凈化。

圖 3 不同凈化材料凈化時197種農(nóng)藥的回收率分布Fig. 3 Distribution of recoveries of the 197 pesticides purified by different purification materials

2.3 基質(zhì)效應(yīng)

實驗對197種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)(基質(zhì)效應(yīng)=基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液響應(yīng)/溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液響應(yīng))進行了考察,93%的農(nóng)藥基質(zhì)效應(yīng)大于1.2,表現(xiàn)為基質(zhì)增強效應(yīng);3%的農(nóng)藥基質(zhì)效應(yīng)小于0.8,表現(xiàn)為基質(zhì)減弱效應(yīng);只有4%的農(nóng)藥基質(zhì)效應(yīng)在0.8～1.2之間,表現(xiàn)為較弱的基質(zhì)效應(yīng)。故采用空白基質(zhì)配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的方式進行定量。

2.4 方法學(xué)考察

稱取2 g空白植物油樣品,添加一定濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,制備不同濃度的加標(biāo)樣品。對加標(biāo)樣品進行檢測,以3倍信噪比作為檢出限、10倍信噪比作為定量限,發(fā)現(xiàn)197種農(nóng)藥中有174種農(nóng)藥定量限可以達到0.01 mg/kg,占總數(shù)量的88%; 15種農(nóng)藥的定量限為0.025 mg/kg, 7種農(nóng)藥的定量限為0.05 mg/kg,僅特丁津的定量限為0.1 mg/kg。

聯(lián)苯在2～100 μg/L范圍內(nèi),其余農(nóng)藥在定量限～200 μg/L范圍內(nèi),其各自質(zhì)量濃度與對應(yīng)的峰面積均呈良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)大于0.99。

我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2763-2019規(guī)定了54種農(nóng)藥在不同種類植物油中共計84項殘留與再殘留限量,其中46項限量在0.1～1 mg/kg范圍內(nèi),同時考慮各農(nóng)藥定量限情況,選擇0.1、0.25和0.5 mg/kg 3個水平進行加標(biāo)回收試驗,考察197種農(nóng)藥的準(zhǔn)確度與精密度。3個水平下,回收率為70%～120%的農(nóng)藥占總數(shù)的79%以上,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差<10%的農(nóng)藥占總數(shù)的94%以上,說明方法整體準(zhǔn)確度與精密度良好,結(jié)果見表1。

2.5 實際樣品檢測

實驗對23份市售植物油樣品進行了檢測,結(jié)果在12份樣品中檢出13種農(nóng)藥。其中,6份花生油樣品中均檢出毒死蜱,含量為0.021～0.176 mg/kg; 1份四級菜籽油樣品中檢出聯(lián)苯菊酯、溴螨酯、乙酯殺螨醇、甲氰菊酯、噁草酮、氯菊酯和吡螨胺7種農(nóng)藥,詳細檢出情況見表2。

與我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2763-2019比較,上述檢出農(nóng)藥均未超過規(guī)定的最大殘留限量值,或暫未制定對應(yīng)的最大殘留限量值。

3 結(jié)論

本方法優(yōu)化了適用于食用植物油基質(zhì)的提取和凈化條件,結(jié)合氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜技術(shù)建立了食用植物油中197種農(nóng)藥殘留的測定方法。該方法利用飛行時間質(zhì)譜的高質(zhì)量分辨率特點,可以在保證靈敏度的基礎(chǔ)上大大提高檢測通量,簡化前處理步驟,對于大部分農(nóng)藥殘留定量限達到0.01 mg/kg,同時方法準(zhǔn)確度及精密度良好,滿足食用植物油中農(nóng)藥殘留高通量檢測的要求。