分散型固相萃取-气相色谱串联质谱法测定食品中8种芳氧苯氧丙酸酯类除草剂的残留量

赵增运,徐 星,沈伟健,余可垚,柳 菡,桂茜雯,龚玉霞,沈崇钰,吴 斌,蒋 原

(1.江苏出入境检验检疫局食品实验室,江苏南京 210001;2.云南商务信息工程学校,云南昆明 650204)

分散型固相萃取-气相色谱串联质谱法测定食品中8种芳氧苯氧丙酸酯类除草剂的残留量

赵增运1,徐 星2,沈伟健1,余可垚1,柳 菡1,桂茜雯1,龚玉霞1,沈崇钰1,吴 斌1,蒋 原1

(1.江苏出入境检验检疫局食品实验室,江苏南京 210001;2.云南商务信息工程学校,云南昆明 650204)

建立了大豆、绿茶、大米、胡萝卜、菠菜、豌豆、大蒜、草莓、蜂蜜、猪肉、鱼肉、鸡蛋等 12种食品中8种芳氧苯氧丙酸酯类除草剂残留量的分散型固相萃取-气相色谱串联质谱(DSPE-GC-MS/MS)分析方法。样品由含1%冰醋酸的正己烷的饱和乙腈溶液提取,分散型固相萃取法净化,采用气相色谱-串联质谱分时段反应离子监测技术进行测定,外标法定量。所有农药在10～1 000μg·L-1范围内线性良好;方法定量限(LOQ)均低于10μg·kg-1;在10、20、40μg·kg-1三个添加水平下,大豆等12种代表性基质中所有农药的平均回收率均处于70%～120%之间,RSD≤13%;该方法选择性较好,不仅能够用于多种食品基质的残留检测,而且还能较好地解决本底成分相当复杂的大蒜基质极易出现的干扰问题。

气相色谱-串联质谱(GC/MS);反应离子监测(SRM);分散型固相萃取(DSPE);芳氧苯氧丙酸酯类除草剂;食品

芳氧苯氧丙酸酯类除草剂是一类高效防除禾本科杂草的除草剂,是在2,4-滴等苯氧酸类除草剂的基础上进一步优化开发而成。此类除草剂是通过抑制乙酰辅酶A羧化酶(ACCase),导致脂肪酸合成受阻而发挥作用。由于它们优异的活性和极高的选择性,在除草剂领域中独树一帜。但是,欧、美、日等国家均已制定了食品中各种芳氧苯氧丙酸酯类农药的最高残留限量值,而我国只有在大豆、甜菜、棉籽、花生、食用植物油中规定了吡氟禾草灵、吡氟氯禾灵的限量,大部分产品中无限量要求。

目前,国内外用于食品中芳氧苯氧丙酸酯类除草剂残留量检测的文献和标准较多。国家标准如 GB 5009.142—2003[1]适用于植物源性食品中吡氟禾草灵、精吡氟禾草灵残留量的测定;GB/T 19648—2006[2]为气相色谱-质谱 (GC/MS)法测定水果和蔬菜中500种农药及相关化学品残留量提供了检测方法,其中包含禾草灵和吡氟禾草灵2种相关农药。行业标准如SN/T 2149—2008[3]运用 GC/MS法测定食品中 110种农药的残留量,其中包含禾草灵;SN/T 0590—1996[4]采用 GC-ECD法测定肉及肉制品中2,4-滴丁酯的残留量;SN/T 0687—1997[5]是用于粮谷及油籽中禾草灵残留量的检验方法。国际标准如日本厚生劳动省的食品中农化学品残留检测方法,采用带碱热离子检测器或氮磷检测器的GC和 GC/MS法测定吡氟禾草灵残留量。张莹等[6]采用 GC法测定大米中吡氟氯禾灵农药的残留量,赵莉等[7]采用高效液相色谱(HPLC)法建立了氰氟草酯及其代谢物在稻田水、土壤和稻株中的残留分析方法。

但是这些方法或标准普遍存在如下问题:1)这些方法只适合分析1～2种农药,均未建立起该类农药的检测方法,且适合的食品种类也较有限;2)这些方法的检测限普遍较高,难以满足日本所规定的0.01 mg·kg-1最高残留限量的要求。因此,建立一种能够适合大多数食品中多种芳氧苯氧丙酸酯类除草剂的残留检测方法是很有必要的。

本工作运用分散固相萃取(DSPE)-气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)技术建立大豆、绿茶、大米、胡萝卜、菠菜、豌豆、大蒜、草莓、蜂蜜、猪肉、鱼肉和鸡蛋等12种食品基质中8种芳氧苯氧丙酸酯类除草剂残留量的检测方法。

1 实验部分

1.1 仪器与设备

Varian 3800 GC-320 MS气相色谱-三重四极杆质谱联用仪:美国瓦里安公司产品;SHZ-88台式水浴恒温振荡器:江苏太仓实验设备厂产品。

1.2 试剂与材料

丙酮和乙腈为色谱纯;冰醋酸、无水硫酸镁和无水乙酸钠均为分析纯;水为去离子水;提取溶剂:含1%冰醋酸的正己烷饱和乙腈(加入10 mL冰醋酸至1 L正己烷饱和过的乙腈中)。PestiCard石墨化碳黑填料(120～400目)、乙二胺-N-丙基甲硅烷(PSA)填料(40～60目)、C18填料(40～60目):均为美国Sepax-UCT公司产品。2,4-滴丁酯、吡氟氯禾灵、吡氟禾草灵、炔草酯、禾草灵、氰氟草酯、噁唑禾草灵、精喹禾灵(纯度≥96.5%)标准品:购自德国Dr.Ehrenstorfer公司。

1.3 标准储备液和工作液的配制

准确称取适量芳氧苯氧丙酸酯类除草剂的标准品,经丙酮溶解、稀释和定容后,分别配制成100 mg·L-1的单种标准储备溶液,此溶液可在0～4℃条件下避光储存6个月。

混合标准中间溶液:分别准确吸取5.0 mL芳氧苯氧丙酸酯类的标准储备溶液于50 mL棕色容量瓶中,用丙酮稀释至刻度后,配制成浓度为10.0 mg·L-1的混合标准中间溶液,此溶液可在0～4℃条件下避光储存3个月。

混合标准工作溶液:由混合标准中间溶液通过逐级稀释得到 1 000、500、200、100、50、20、10 μg·L-1的系列混合标准工作液,贮存在4℃冰箱中,此溶液可在0～4℃条件下避光储存3周。

1.4 样品前处理

准确称取10 g(精确至0.01 g)均匀试样于50 mL离心瓶中,加入10 mL提取溶剂,再加入15 g无水硫酸镁和6 g无水醋酸钠,置于振荡器中振荡40 min,取出后以2 000 r·min-1离心10 min,准确移取2 mL上清液,待净化。

将样品溶液转移到事先装有50 mg PSA填料、足量石墨化碳黑填料和 C18填料的小试管中,充分涡旋1 min,待色素完全消除后,过0.45 μm有机相滤膜,供气相色谱-三重四极杆质谱仪分析与测定。

1.5 仪器条件

1.5.1 气相色谱条件 色谱柱:VF-5ms弹性石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25μm);程序升温:初始温度50℃,保持2 min,以30℃·min-1升至180 ℃,再以5 ℃·min-1升至300℃,保持5 min;载气:高纯氦气(≥99.999%);载气流速:1.0 mL·min-1;进样器温度:300℃;接口温度:280 ℃;进样量:1μL;不分流进样,1 min后打开分流阀。

1.5.2 质谱条件 离子源温度:230℃;四极杆温度:40℃;电离模式:电子轰击离子源(EI);电子能量:70 eV;溶剂延迟时间:4.50 min;碰撞气:高纯氩气(≥99.999%);分辨率:Q1峰宽3.00 u,Q2峰宽1.00 u;数据采集模式:反应离子监测模式(SRM)。详细信息列于表1,标准溶液谱图示于图1。

表1 各农药保留时间(及其窗口)、二级质谱离子对、线性方程和相关系数Table 1 The list of retention time and its window,selected ion,linear equation and correlation coefficient of each pesticide

图1 芳氧苯氧丙酸酯类混合标准溶液(50μg·L-1)SRM色谱图a.2,4-滴丁酯;b.吡氟氯禾灵;c.吡氟禾草灵;d.炔草酯;e.禾草灵;f.氰氟草酯;g.噁唑禾草灵;h.精喹禾灵Fig.1 SRM chromatograph of aryloxyphenoxypropionate Herbicide standard solution(50μg·L-1)a.2,4-D-butylate;b.haloxyfop;c.fulazifop-butyl;d.clodinafop-propargyl;e.diclofop;f.cyhalofop-butyl;g.fenoxaprop;h.quizalofop-p-ethyl

2 结果与讨论

2.1 分散固相萃取技术

在DSPE[8-10]方法中,无水 MgSO4能较充分地吸除基质中的水分,有利于减轻后续的上机进样前的除水压力;乙酸钠与冰醋酸组成弱酸性缓冲体系,这是因为多数农药在弱酸性条件下的性质更稳定;PSA填料主要用于去除食品基质中的糖类和脂肪酸;C18填料用于去除样品中的油脂和其他非极性干扰物。这种分散型固相萃取净化技术的运用,可以简化操作、有效地缩短分析时间、减少有机溶剂的使用量。

本方法对原DSPE方法进行了如下3个方面的改进:

1)提取溶液由乙腈改为经正己烷饱和的乙腈溶液,在一定程度上降低了提取溶剂的极性和含水基质提取液中的水含量,减轻了后续的去水压力。

2)增加使用石墨化碳黑粉末,它主要用于除去水果与蔬菜中的色素和食品基质中的甾醇。另外值得注意的是,在对含色素较高的样品进行净化时,石墨化碳黑粉末的用量要视样品基质中色素含量的不同而进行适当调整(通常在50～250 mg之间),不是一个固定量;对油脂含量较高样品所用的C18填料量也随着基质的不同而进行适当的调整(通常在100～200 mg之间)。这样既提高了净化效果,又避免了因为所有基质使用固定量的填料造成使用量过多导致不必要的浪费,或使用量过少导致净化不够的现象。

2.2 线性范围、方法的准确度及精密度和定量限

将1.2配制好的10～1 000μg·L-15个系列浓度混合标准工作液按上述气质条件进样,以各个农药定量离子对的峰面积 y对质量浓度x(μg·L-1)做标准曲线,得到各种农药的线性方程及其相关系数(见表1)。从表1数据可以看出 ,在10～1 000μg·L-1浓度范围内 ,所有农药的线性均良好。

分别在阴性的大豆、绿茶、大米、胡萝卜、菠菜、豌豆、大蒜、草莓、蜂蜜、猪肉、鱼肉、鸡蛋等基质中添加 10、20、40μg·kg-1水平的混合标准溶液,按照上述提取、净化和检测步骤,且每种基质做6个平行实验,最后计算各种农药的平均回收率和相对标准偏差,以分别考察不同基质中方法的准确度和精密度,列于表2。

结合每种基质10μg·kg-1添加水平为得到的总离子流色谱图,所有农药峰的信噪比均大于10,因此所有农药的方法定量限均低于或等于10μg·kg-1,即均低于国外MRL值。

表2 3个添加水平下12种食品基质中各农药的平均回收率及RSD值(n=6)Table 2 Average recoveries and RSDs of multiple pesticides spiked into 12 kinds of food matrixes at three level(n=6)

续表

由表2可知,10、20、40μg·kg-1添加水平下,大豆、绿茶、大米、胡萝卜、菠菜、豌豆、大蒜、草莓、蜂蜜、猪肉、鱼肉、鸡蛋中所有农药的平均回收率均处于70%～120%之间,相对标准偏差(RSD)均小于13%,由此方法得到的数据是准确、稳定和可靠的,结合方法的高灵敏度特点,可知方法能够从根本上消除检测结果出现假阴性的可能。

2.3 方法的选择性

在考察方法选择性时,分别选取了大豆、绿茶、大米、胡萝卜、菠菜、豌豆、大蒜、草莓、蜂蜜、猪肉、鱼肉、鸡蛋等12种食品基质,它们分别是豆类、茶、谷物、伞形花科蔬菜、豆类蔬菜、百合科蔬菜、浆果类水果、蜂产品、肉制品、水产品和蛋制品的代表性食品。其中大蒜由于基质成分极为复杂,且多为易挥发性物质,采用常见的气相色谱法分析时极易发生干扰现象,这种基质一直是农药多残留分析方面的瓶颈,被称为“问题”基质。运用本方法检测阴性大蒜得到的谱图示于图2。通过有效的净化手段,并结合保留时间和高选择性的SRM技术的准确定性,最终得到的阴性大蒜基质谱图中不仅杂峰极少,而且所有农药目标物均没有干扰现象,从而彻底解决了大蒜的农残检测中容易出现的干扰问题。

图2 阴性大蒜样品的SRM色谱图Fig.2 SRM chromatograph of negative garlic sample

[1] 哈尔滨医科大学.GB/T 5009.142—2003植物性食品中吡氟禾草灵、精吡氟禾草灵残留量的测定[S].北京:中国标准出版社,2003.

[2] 中华人民共和国秦皇岛出入境检验检疫局.GB/T 19648—2006水果和蔬菜中500种农药及相关化学品残留量的测定气相色谱-质谱法[S].北京:中国标准出版社,2006.

[3] SN/T 2149—2008进出口食品中解草嗪、莎稗磷、二丙烯草胺等110种农药残留量的检测方法气相色谱-质谱法[S].2008.

[4] 中华人民共和国山东进出口商品检验局.SN 0590—1996出口肉及肉制品中2,4-滴丁酯残留量检验方法[S].1996.

[5] 中华人民共和国吉林进出口商品检验局.SN 0687—1997出口粮谷及油籽中禾草灵残留量检验方法[S].1997.

[6] 张 莹,黄志强,陈新焕.大米中多种残留农药的固相萃取-气相色谱-质谱分析[J].色谱,2004,20(1):95-95.

[7] 赵 莉,朱国念,姜忠涛.氰氟菊酯及其代谢物在稻田水、土壤和稻株中的残留分析方法[J].分析化学,2003,31(2):163-166.

[8] ANASTASSIADES M,L EHOTAY S J,STAINBAHER D,et al.Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and"dispersive solid-phase extraction"for the determination of pesticide residues in produce[J].J AOAC Int,2003,86:412-431.

[9] L EHATAY SJ,DE KOK A,HIEMSTRA M,et al.Validation of a fast and easy method for the determination ofresidues from 229 pesticides in fruits and vegetables using gas and liquid chromatography and mass spectrometric detection[J].J AOAC Int,2005,88(2):595-614.

[10] PAYÁP,ANASTASSIADES M,MACK D,et al.Analysis of pesticide residues using the quick easy cheap effective rugged and safe(QuECh-ERS)pesticide multiresidue method in combination with gas and liquid chromatography and tandem mass spectrometric detection[J].Anal Bioanal Chem,2007,389:1 697-1 714.

Determination of 8 Kinds of Aryloxyphenoxypropionate Herbicide Residues in Foods by Dispersive Solid Phase Extration and G as Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

ZHAO Zeng-yun1,XU Xing2,SHEN Wei-jian1,YU Ke-yao1,LIU Han1,GUI Qian-wen1,GONG Yu-xia1,SHEN Chong-yu1,WU Bin1,J IANG Yuan1

(1.J iangsu Entry-Exit Inspection and Quarantine B ureau of People’s Republic of China,N anjing210001,China;2.Yunnan B usiness Inf ormation and Engineering School,Kunming650204,China)

A screening method was proposed for the determination of 8 kinds of aryloxyphenoxypropionate herbicide residues in 12 kinds of food by the technique of dispersive solidphase extration and gas chromatography-tandem mass spectrometry(DSPE-GC-MS/MS),such as soybean,green tea,rice,radish,spinach,peas,garlic,strawberry,bee honey,pork,fish and egg,etc.Pesticides interested were extracted from samples with acetonitrile(saturated byn-hexane)containing 1%acetic acid,and liquid-liquid partition was formed after added anhydrous magnesium sulfate plus sodium acetate,and then a cleanup step followed,known as dispersive solid-phase extraction named QuEChERS method.The aliquot was determined by gas chromatography-tandem mass spectrometry(GC-MS/MS)using external standard method.The linearity of method are between 20μg·L-1and 1 000μg·L-1,and the LOQs of pesticides are less than 4μg·kg-1.The method is reliable and stable.The recoveries of all pesticides are in the range of 70%—120%at the three spiked levels of 10,20 and 40μg·kg-1into 12 kinds of food,and the RSDs are all below 13%.The method is selective well with no interference for multiple kinds of foods,especial in the complicated garlic matrix.

gas chromatography-tandem mass spectrometry(GC-MS/MS);selected reaction monitoring(SRM);dispersive solid phase extraction(DSPE);aryloxyphenoxypropionate herbicide;food

O 657.63

A

1004-2997(2010)05-306-07

2010-01-07;

2010-05-28

质检公益性行业科研专项(No.200810099、200810219)资助

赵增运(1971～),男(蒙古族),云南通海人,高级工程师,从事食品中有害物质的检测研究。E-mail:swj9722418@yahoo.com.cn

沈伟健(1978～),男(汉族),江苏吴江人,工程师,从事食品中有害物质的检测研究。E-mail:shenwj18@ajsciq.gov.cn