气相色谱-离子阱-多级质谱法检测鱼体组织中19种有机氯农药

李 荣,何 力,徐 进,吴翠玲

(1.中国水产科学研究院长江水产研究所,农业部淡水鱼类种质监督检验测试中心,湖北荆州 434000; 2.Varian北京办事处,北京 100070)

气相色谱-离子阱-多级质谱法检测鱼体组织中19种有机氯农药

李 荣1,何 力1,徐 进1,吴翠玲2

(1.中国水产科学研究院长江水产研究所,农业部淡水鱼类种质监督检验测试中心,湖北荆州 434000; 2.Varian北京办事处,北京 100070)

建立了鱼体组织中19种有机氯农药残留分析的气相色谱-离子阱-多级质谱(GC-IT-MS/MS)方法。试样用V(正己烷)∶V(丙酮)=1∶1溶液提取,凝胶渗透色谱和固相萃取联合净化,浓缩、定容后,上机分析。结果表明,采用EI电离模式,选择不同的监测特征离子,GC-IT-MS/MS法能灵敏测定加标试样中全部目标化合物。添加浓度为5.0μg·kg-1和10μg·kg-1时的加标回收率在76.2%～106%之间,相对标准偏差在4.8%～11%范围内;检测限(S/N=3)和定量限(S/N=10)分别为0.03～1.42μg·kg-1和0.1～4.27 μg·kg-1。

鱼;有机氯农药;气相色谱-离子阱-多级质谱(GC-IT-MS/MS)

有机氯农药 (organochlorine pesticides, OCPs)对环境污染的持久性以及热带和亚热带国家继续少量使用,使之成为水产品质量安全中一项重要的监控指标[1-5];有机氯农药对鱼类毒性的影响及其在鱼体中的残留状况研究是目前的热点课题[6-8],而这两方面的工作都依赖于其检测方法的建立。因此,对鱼体组织中有机氯农药残留检测技术的研究是十分急需和重要的。

气相色谱-质谱(GC/MS)技术能有效地应用于有机氯农药残留检测[9-13],既可对阳性样品进行定性确证,同时也能给出定量结果,已成为农药残留分析中最为可靠、灵敏的检测技术,是当前农药残留分析研究和发展的方向[14]。应用质谱技术检测动物组织中的有机氯农药多为三重四极杆质谱(GC-QqQ-MS)法[15-16],而采用离子阱-多级质谱(GC-IT-MS/MS)检测鱼体组织的方法少有报道。本工作在前人研究成果的基础上[17],应用气相色谱-离子阱-多级质谱技术(GC-IT-MS/MS)建立了鱼体组织中19种有机氯农药残留量同时测定的方法。

1 试验部分

1.1 仪器

Saturn 2200 GC/MS/MS气相色谱-质谱仪:美国Varian公司产品,配有电子轰击源(EI)及Varian WS 6.8化学工作站;AccuPrepTM凝胶渗透色谱系统:美国J2 Scientific公司产品,配有在线浓缩系统AccuVap InlineTM;Büchi R-200旋转蒸发仪:瑞士 Switzerland公司产品; T18高速分散机和Vortex Genius 3振荡器:德国IKA公司产品;3K15离心机:德国Sigma公司产品;TTL-DC氮吹仪:北京同泰联公司产品。

1.2 材料与试剂

六六六 (α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH),滴滴涕(p,p’-DDE、o,p’-DDT、p,p’-DDD、p,p’-DDT),六氯苯(Hexachlorobezene, HCB),七氯(Heptachlor),α-硫丹(Endosulfan I),β-硫丹(Endosulfan II),艾氏剂(Aldrin),狄氏剂(Dieldrin),异狄氏剂(Endrin),五氯硝基苯(Quintozene),反式-氯丹(trans-Chlordane),顺式-氯丹(cis-Chlordane)和灭蚁灵(Mirex)等均由农业部环境保护科研监测所提供。乙酸乙酯、丙酮、正己烷和环己烷(农残级):美国Baker公司产品;Bond Elut®中性氧化铝柱(1 000 mg):美国Varian公司产品。

草鱼(grass carp,ctenopharyngodon idellus):购自本地农贸市场,取其背部肌肉作为方法验证的实验材料;圆口铜鱼(bronze gudgeon, coreius guichenoti):采自湖北宜昌江段(30°41′32.19′′N,111°16′48.71′′E)捕捞的野生个体,取其背部肌肉和肝脏作为实验材料。

1.3 试验条件

1.3.1 色谱条件 VF-1701MS色谱柱(30 m× 0.25 mm×0.25μm);进样口温度230℃;升温程序:初始柱温80℃,保持1.0 min,以10℃· min-1升至 180 ℃,保持 24 min,以 20 ℃· min-1升至275℃,保持20 min;载气:高纯氦气(99.999%);柱流速1.0 mL·min-1;不分流,进样量1.0μL。

1.3.2 质谱条件 电子轰击(EI)离子源,电子能量70 eV,传输线温度270℃,离子源温度220℃,溶剂延迟10 min,SIM扫描方式。

1.3.3 凝胶色谱(GPC)条件 净化柱:400 mm× 25 mm,内装Bio-Reads SX-3填料;检测波长254 nm;流动相:V(乙酸乙酯)∶V(环己烷)= 1∶1;流速5 mL·min-1;进样量5 mL;流出液收集起始和结束时间为7.5～20 min。

1.4 样品测定

1.4.1 样品处理 取鱼体背部肌肉,放入厨用搅拌机中,搅拌成糜状后用铝箔纸包裹,装入塑料袋中,置于-18℃冰箱中冷冻保存,备用。

1.4.2 提取 将样品解冻,称取5.0 g放入50 mL具塞玻璃离心管中,加入20 mLV(丙酮)∶V(正己烷)=1∶1溶液,置于高速分散机中搅拌1 min,提取目标化合物;加入15 mL 2%硫酸钠溶液,旋涡振荡0.5 min后放入离心机中,4 000 r·min-1离心10 min,吸取上层正己烷溶液,将其浓缩至5 mL左右,待净化。

1.4.3 净化 将待净化提取液注入GPC仪,收集7.5～20 min的流出液,置于40℃旋转蒸发仪上浓缩至近干时移出,加入2 mL正己烷溶解残留物,移入中性氧化铝柱中(SPE净化),弃去流出液,加入10 mLV(乙酸乙酯)∶V(环己烷) =1∶1淋洗液,收集流出液于梨形瓶中。浓缩,定容至1.0 mL,待测。

2 结果与讨论

2.1 样品净化

MS/MS多级质谱技术能有效的排除基质干扰,大大降低背景噪声,有较高的灵敏度和信噪比,因此在蔬菜、水果和粮食等样品的农残检测中,可简化样品净化过程[11-12,18-20]。但动物性食品中的农残检测,简单的样品净化程序会显著增加色谱柱和质谱检测器被污染的风险,而降低风险最通用、最有效的方法是采用 GPC与SPE联合净化技术[15-16,21]。本实验显示,鱼体组织样品经过GPC与SPE联合净化后,其中的杂质峰较少。

2.2 色谱柱的选择

o,p’-DDT与 p,p’-DDD的特征离子相同(均为m/z165、199、235),当采用VF-5MS弱极性色谱柱作为分离柱时,无论怎样改变色谱柱的程序升温条件,也不能使其完全分离,这给其同时检测带来了困难。反复测试后发现,采用VF-1701MS中等极性色谱柱作为分离柱时,o,p’-DDT与 p,p’-DDD能完全分离,总离子流图示于图 1,其保留时间分别为 34.61 min和37.31 min。同时,其他17种有机氯农药也能因其保留时间和特征离子的不同而得到鉴别。

图1 1.0 mg·L-119种OCPs标准溶液MS/MS总离子流色谱图Fig.1 TIC MS/MS chromatogram obtained by GC-IT-MS/MS for the analysis of standard solution containing 1.0 mg·L-1of 19 OCPs

2.3 19种有机氯农药的二级质谱

多级质谱技术能大大降低复杂基质中的背景干扰[18-20],使信噪比(S/N)大幅度提高。本研究显示,19种有机氯农药的二级质谱总离子流色谱图,基线平直,S/N较一级质谱得到了大幅度提高,相关数据列于表1,增幅最大的是灭蚁灵,达34.6倍;增幅最小的是α-硫丹,为1.1倍。

在MS/MS技术中,二级质谱图显示了目标化合物子离子的质荷比及相对丰度,这对其定性分析具有重要的参考价值。表1给出了19种有机氯农药二级质谱定性定量离子的质荷比及相对丰度的测试数据,可为有机氯农药MS/MS定性分析提供参考。

2.4 方法验证

2.4.1 准确度和精密度 测定草鱼空白肌肉组织中添加浓度为5.0μg·kg-1和10μg·kg-1的样品(n=5)时,计算其回收率和相对标准偏差(RSD)。结果表明,19种有机氯农药的加标回收率为 76.2%～106%,RSD为 4.8%～11%,相关数据列于表2。草鱼空白肌肉组织样及加标样的MS/MS总离子流色谱图示于图2。

2.4.2 线性范围 GC-IT-MS/MS法的线性范围较宽,测定0.01～100 mg·L-1的19种有机氯农药混合标准溶液,其标准曲线回归方程中的相关系数为0.970 6～1.000。

2.4.3 检测限 检测限(LOD)和定量限(LOQ)的计算是按照本方法所建立的样品处理程序测定5.0μg·kg-1的加标试样,在信噪比(S/N)为3和10的条件下分别计算出来的。表2显示,LOD和LOQ的范围分别为0.03～1.42 μg·kg-1和0.10～4.27μg·kg-1,其中γ-HCH的LOD和LOQ值最低,分别为0.03μg·kg-1和0.1μg·kg-1,狄氏剂的LOD和LOQ值最高,分别为1.42μg·kg-1和4.27μg·kg-1。

表1 19种有机氯农药一级和二级质谱的信噪比、碰撞诱导解离电压、二级质谱子离子及其相对丰度Table 1 The signal/noise ratio(S/N),collision-in-duced dissociation(CID), quantitation ions,relative abundance of 19 OCPs by GC-IT-MS/MS

图2 草鱼空白肌肉组织样(a)及其5.0μg·kg-119种OCPs加标样(b)的MS/MS总离子流色谱图Fig.2 TIC MS/MS chromatogram of grass carp blank samples(a)and the 5.0μg·kg-119 OCPs in spiked grass carp muscle samples(b)

表2 19种有机氯农药的线性范围、相关系数、检测限、加标回收率及相对标准偏差Table 2 Validation parameters of 19 OCPs obtained with the GC-IT-MS/MS method(n=5)

2.5 实际样品测定

应用本方法测定了长江圆口铜鱼体中有机氯农药的残留量,对检出的六氯苯、γ-HCH、p,p’-DDE、o,p’-DDT、p,p’-DDD和 p,p’-DDT等农药进行了定性确认。定量测定结果表明,p,p’-DDE的残留量最大;定性分析结果显示,被检出的有机氯农药与其标准样品的子离子质荷比及相对丰度一致(匹配度为99%),表明对检出物的定性分析是准确的,其二级总离子流色谱图和二级质谱图示于图3。

图3 圆口铜鱼肝脏中有机氯农药定性确证:二级质谱总离子流色谱图(a)及其二级质谱图(b)Fig.3 Identification of OCPs in liver of bronze gudgeon: MS/MS TIC chromatogram(a)and MS/MS spectrogram(b)

3 结 论

利用GC/MS中的二级质谱技术检测19种有机氯农药,检测灵敏度得到显著提高,基线平直,有效地降低了背景干扰。19种有机氯农药二级质谱的子离子质荷比及相对丰度数据有助于准确地对目标化合物进行定性分析。

GC-IT-MS/MS方法能应用于鱼体组织中19种有机氯农药的定性定量检测,并能扩展至动物性食品中多种有机氯农药的定性定量检测。

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Determination of 19 Organochlorine Pesticides Residues in Fish Tissues by G as Chromatography-Ion Trap Mass Spectrometry

LI Rong1,HE Li1,XU Jin1,WU Cui-ling2
(1.Yangtze River Fisheries Research Institute,Chinese Academy ofFishery Sciences, Fishery Quality Supervision and Testing Center,Ministry of A griculture,J ingzhou434000,China; 2.Varian of f ice in Beijing,Beijing100070,China)

A method for the simultaneous determination of 19 organochlorine pesticides (OCPs)in fish tissues was developed by gas chromatography-ion trap mass spectrometry (GC-IT-MS/MS).The samples were extracted by mixture ofV(acetone)∶V(hexane)= 1∶1,then cleaned-up by gel permeation chromatography(GPC)and solid phase extraction (SPE),followed by analysis using GC-IT-MS/MS.The experimental results demonstrated good sensitivity for 19 target OCPs in spiked samples,by monitoring different precursor ions and product ions in electron ionization(EI)mode.Spiked reference samples are analyzed at concentration levels of 5.0μg·kg-1and 10μg·kg-1,the average recoveries are range of 76.2%—106%,with a relative standard deviation(RSD)range of 4.8%—11%.Limits of detection(LOD)(S/N=3)are range of 0.03—1.42μg·kg-1.Limits of quantification(LOQ)(S/N=10)are between 0.1μg·kg-1and 4.27μg·kg-1.

fish;organochlorine pesticides;gas chromatography-ion trap mass spectrometry (GC-IT-MS/MS)

O 657.63

A

1004-2997(2010)02-0110-06

2009-06-16;

2009-12-24

中国水产科学研究院“内陆渔业生态环境和资源”重点开放实验室(YM2007-04)资助

李 荣(1962～),男(汉族),湖北荆州人,副研究员,从事水产品质量安全检测技术研究。E-mail:Lrqm@yfi.ac.cn