气相色谱-质谱法测定棉花中苯氧羧酸类除草剂＊

徐东峰，刘伯韬，卢晓东

(1.山东省纤维检验局，济南 250021； 2.山东大学公共卫生学院，济南 250012)

气相色谱-质谱法测定棉花中苯氧羧酸类除草剂＊

徐东峰1，刘伯韬2，卢晓东1

(1.山东省纤维检验局，济南 250021； 2.山东大学公共卫生学院，济南 250012)

采用气相色谱-质谱联用法检测棉花中3种苯氧羧酸类除草剂[2，4-D， 2，4，5-T， 2-甲-4-氯丁酸(MCPB)]的残留量。样品用甲酸酸化的丙酮提取，硫酸催化甲酯化反应，用气相色谱-质谱联用仪测定。采用HPLC法与GC-MS法对提取与衍生化步骤进行优化。2，4-D， 2，4，5-T， MCPB 3种化合物在0.075～7.5 mg/kg范围内线性均良好，检出限分别为0.5，0.5，0.8 μg/kg，测定结果的相对标准偏差分别为4.1%，4.3%，4.0%(n=5)，方法回收率分别为93.6%，95.5%，93.9%。该方法各项指标均可满足检测要求。

苯氧羧酸；气相色谱-质谱法；提取；衍生化；

AbstactA method for detection of 2，4-D， 2，4，5-T， 2-a,-4-butyric acid (MCPB) residue in cotton was established.The samples were extracted by acetone acidized by formic acid，methyl esteri fication was catalyzed by sulfuric acid，then determined with gas chromatography-mass spectrometry. The extraction and derivatization steps were optimized by HPLC and GC-MS. The results showed that fine linearity was found in the range of 0.075-7.5 mg/kg for 2，4-D; 2，4，5-T and MCPB , the detection limits were 0.5, 0.5, 0.8μg/kg, repectively. The relative standard deviations of detection results of 2，4-D; 2，4，5-T, MCPB were 4.1%，4.3%，4.0%(n=5), and the recoveries were 93.6%，95.5%, 93.9%, respectively. All indexes of this method can meet the requirement of test.

Keywordsphenoxy carboxylic acid; gas chromatography-mass spectrometry; extract; derivatizationr

苯氧羧酸类农药是一类常见的除草剂，自20世纪50年代开始使用至今，被广泛地应用于粮食作物及经济作物中。由于苯氧羧酸类化合物及其衍生物具有较大的毒性，可以干扰人体内分泌系统，并且具有潜在的致突变性，因此不同领域的许多标准都对其使用进行了严格限制，我国GB/T 18885-2009 《生态纺织品技术要求》也对纺织品中苯氧羧酸类残留量进行了严格的规定［1］，成人服装及装饰材料中的检出量不得超过1 mg/kg，儿童服装中的检出量不得超过0.5 mg/kg。GB 2763-2017 《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》规定2，4-D在不同食品中的残留量应低于0.05～2 mg/kg，2-甲 -4-氯丁酸在不同食品中的残留量应低于 0.05～0.1 mg/kg［2］。

方法标准针对不同的产品规定了不同的检测方法，如GB/T 18412.6-2006 《纺织品农药残留量的测定 第6部分：苯氧羧酸类农药》［3］，GB/T 5009.175-2003 《粮食和蔬菜中2，4-滴残留量的测定》［4］，GB/T 20769-2008 《水果和蔬菜中450种农药及相关化学品残留量的测定 液相色谱-串联质谱法》［5］，SN/T 1606-2005 《进出口植物性产品中苯氧羧酸类除草剂残留量检验方法 气相色谱法》［6］，SN/T 2228-2008 《进出口食品中31种酸性除草剂残留量的检测方法 气相色谱-质谱法》［7］，NY/T 1434-2007 《蔬菜中2，4-D等13种除草剂多残留的测定 液相色谱质谱法》［8］等。

目前对苯氧羧酸类除草剂残留的检测方法主要有气相色谱-质谱联用法(GC-MS)［9］、液相色谱-质谱联用法 (HPLC-MS)［10］、气相色谱法［11］、液相色谱法［12］，相对于后两者，GC-MS 与 HPLC-MS 的检测灵敏度更高。由于HPLC-MS的价格较高，没有该设备的实验室仍然使用GC-MS联用仪检测苯氧羧酸类农药残留。由于苯氧羧酸类成分不易气化，需要对其进行衍生化处理。笔者对棉花中苯氧羧酸类物质检测过程中样品提取、衍生化、气相分离、质谱分析进行了研究，利用不同的分析方法优化提取与衍生化的实验条件，建立了棉花中3种苯氧羧酸类残留的分析方法。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱质谱联用仪：Thermo ISQ型，美国赛默飞世尔科技公司；

超声波震荡仪：KQ400-KDE型，昆山市超声仪器有限公司；

高效液相色谱仪：Agilent 1200型，美国安捷伦科技公司；

恒温水浴锅：HD500型，南通宏大实验仪器有限公司；

旋转蒸发仪：R-210型，瑞士BUCHI公司；

离心机：80-1型，常州澳森电器有限公司；

2，4-D， 2，4，5-T， 2-甲 -4-氯丁酸标准品：美国Accustandard公司；

2，4-D 甲酯、2，4，5-T 甲酯、2-甲 -4-氯丁酸甲酯标准品：美国Accustandard公司；

分别称取 2，4-D、2，4，5-T、2-甲 -4-氯丁酸标准品8，60，20 mg，加入100 mL容量瓶中用甲醇定容到标线，配制成质量浓度分别为为800，600，200 μg/mL的标准溶液；

分别称取 2，4-D 甲酯、2，4，5-T 甲酯、2-甲 -4-氯丁酸甲酯标准品10 mg，加入100 mL容量瓶中，用正己烷定容，作为定性溶液；

甲醇：色谱纯；

丙酮、乙腈、无水乙醚、二氯甲烷、正己烷、甲酸、盐酸、硫酸、氯化钠、无水硫酸钠、磷酸二氢铵：均为分析纯；

实验用水为经过Millipore系统处理的去离子水。

1.2 仪器工作条件

1.2.1 气相色谱条件

色谱柱：DB-5M石英毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm，美国赛默飞世尔科技公司)；升温程序：起始温度50℃，保持2 min，以30℃/min升至 200℃，保持 1 min，以 6℃/min 升至 260℃，保持5 min；进样口温度：250℃；载气：高纯氦气，流量为 1.2 mL/min ；分流进样，分流比为10∶1；进样体积：1 μL。

1.2.2 质谱条件

离子源：电子轰击源，电子能量为70 eV；传输线温度：280℃；离子源温度：250℃；选择离子扫描模式进行定量。

1.3 实验方法

称取棉花样品2 g置于200 mL的锥形瓶中。在50 mL丙酮中加入10 mL去离子水及100 μL甲酸，混合后倒入锥形瓶中。超声20 min后将溶液挤入旋蒸瓶中。继续加入同样的提取试剂，超声5 min，合并两次提取溶液，用旋转蒸发仪在40℃的条件下将丙酮蒸发掉。将剩余溶液置于分液漏斗中，加入10 mL饱和NaCl溶液，用30 mL二氯甲烷分两次萃取，合并萃取液，用旋转蒸发仪蒸发至近干，加入2 mL甲醇将萃取物质溶解后转移到具塞离心管中，用氮气吹干。在离心管中加入甲醇-硫酸(4∶1)2 mL，充分溶解后于50℃水浴衍生化30 min，之后加入20 g/L的无水硫酸钠溶液5 mL，精密加入正己烷5 mL，震荡萃取后，离心3 min，取正己烷层供气相色谱-质谱仪分析。

2 结果与讨论

2.1 提取方法选择

文献及相关标准中对不同基质中的苯氧羧酸类成分采取了不同的提取方法，牟仁祥等对稻米中的苯氧羧酸类采用匀浆后离心分离的提取方法［13］，董振林等对粮谷采用超声提取法［14］，匡华等对大豆采用粉碎后震荡提取法［9］。因为苯氧羧酸类极性强很容易在水中发生解离，为保证其游离状态，需要对提取试剂进行酸化处理。本实验针对棉花的特点采用超声提取法进行提取，利用高效液相色谱仪对加标样品进行分析，根据分析结果对酸化试剂、提取试剂以及提取酸度进行选择。

2.1.1 液相色谱条件

色谱柱：Eclipse XDB-C18色谱柱(150 mm×4.6 mm，美国安捷伦科技公司)；流动相A：甲醇；流动相B：0.575 g磷酸二氢铵溶于1 000 mL去离子水中；洗脱梯度：起始用10%的流动相A与90%的流动相B，然后在30 min内线性转变为90%流动相A与10%的流动相B；流量：1.0 mL/min；柱温：30℃；检测波长：230 nm；进样体积：20 μL。

2.1.2 提取用酸化试剂

考察了甲酸、盐酸、硫酸3种酸对提取效果的影响。取3份空白样品，分别添加等量的2，4-D，2，4，5-T， 2-甲 -4-氯丁酸标准品，放置 24 h。取50 mL丙酮3份加入10 mL去离子水，然后分别加入100μL甲酸、盐酸、硫酸，混合均匀后依次倒入3份样品中，超声提取20 min，将提取液挤入旋蒸瓶中，再加入相同试剂继续提取5 min，合并提取溶液，用旋转蒸发仪将有机试剂蒸发掉，剩余部分倒入分液漏斗中，加入10 mL饱和NaCl溶液，用30 mL二氯甲烷萃取两次后，合并二氯甲烷层，用旋转蒸发仪蒸发至近干后用氮气吹干，加入2 mL甲醇溶解，用高效液相色谱仪分析，不同酸酸化后混合标准溶液提取液的色谱峰面积见图1。由图1可知，甲酸酸化后的提取效果优于其它两种酸，因此选择甲酸作为提取时的酸化试剂。以甲酸作为提取用酸时混合标准溶液的色谱图见图2。

图1 不同酸酸化后提取混合标准溶液的色谱峰面积

图2 混合标准溶液液相色谱图

2.1.3 提取溶剂及酸度

试验考察了丙酮、乙腈、无水乙醚3种提取试剂以及每种试剂中分别添加0，50，100 μL甲酸酸化的提取效果。结果表明，丙酮中添加100 μL甲酸作为提取溶剂除提取2-甲-4-氯丁酸时效果略低于乙腈提取效果之外，对其余两种化合物的提取效果均最好，因此选择在丙酮中添加100 μL甲酸作为提取溶剂。

2.2 衍生化方法

苯氧羧酸类物质挥发性差，需经过衍生化后才能用气相色谱质谱联用仪进行分析，文献中通常使用甲酯化反应对其进行衍生化处里［14］。反应常用的催化试剂包括三氟化硼乙醚、硫酸、三甲基硅重氮甲烷、乙酰氯等［15］，各种催化剂在不同的反应条件下具有不同的催化效果。本实验采用甲酯化反应，考察了硫酸、三氟化硼乙醚、乙酰氯3种催化剂分别在不同温度 (30，50，70，90℃)下催化不同时间 (10，30，60，90 min)后的反应效果，催化剂与甲醇的比例均为1∶4。反应结果表明，3种催化剂的催化效果没有明显差别，考虑到三氟化硼乙醚毒性较强，乙酰氯与甲醇混合时反应剧烈较易发生危险，最终选择硫酸作为反应催化剂，综合考虑反应效果与效率选择在50℃反应30 min。

2.3 样品中杂质对检测的影响

通过查阅文献发现，研究者在检测水果、稻米、大豆中苯氧羧酸残留的时候对提取后的物质或衍生化后的物质进行净化以除去大量的杂质干扰［13］。本实验对原棉样品进行了加标检测，结果表明所选样品中的杂质峰不多且SIM模式下未对目标化合物造成影响，结果见图3。

图3 原棉样品中混标总离子流图

2.4 检测离子的选择

用全扫描的方式对3种苯氧羧酸类标准品进行分析，确定了定量离子与定性离子，结果见表1。

表1 3种化合物的检测离子

2.5 线性范围

分别将 1.1 中的 2，4-D， 2，4，5-T， 2-甲 -4-氯丁酸标准溶液稀释至 1.5 μg/mL，分别取 0.1，1，3，5，10 mL加入到5份空白棉花样品中，按照1.3的方法进行处理，用GC-MS分析，以目标化合物的总离子流图峰面积(Y)为纵坐标，以添加量(X)为横坐标进行线性回归，得到3种化合物的线性方程、相关系数见表2。

表2 3种化合物的线性方程、相关系数

2.6 检出限

根据IUPAC对检出限的定义(检出限为S/N=2)，经试验对比了气相色谱-质谱联用仪与高效液相色谱仪对3种化合物的检出限，结果表明用气相色谱 - 质谱联用仪分析时 2，4-D， 2，4，5-T，2-甲 -4-氯丁酸的检出限分别为 0.5，0.5，0.8 μg/kg。用高效液相色谱仪分析时3种化合物的检出限分别为0.23，0.83，0.92 mg/kg。可见气相色谱-质谱联用仪对这3种物质的检测灵敏度远高于高效液相色谱仪。

2.7 精密度、准确度试验

取相同浓度的 2，4-D、 2，4，5-T、 2-甲 -4 氯丁酸混合标准溶液各1 mL加入离心管中用氮气吹干，按照1.3方法进行衍生化处理，用GC-MS分析，分析结果作为加入量；另外取相同浓度的3种物质混标各1 mL分别加入5份空白棉花样品中，按照1.3的方法进行提取及衍生化处理，用GC-MS分析，分析结果作为回收量，通过回收量与加入量的比较可以得到3种物质的回收率分别为93.6%，95.5%，93.9%；相对标准偏差分别为4.1%，4.3%，4.0%，均低于5%，满足分析测试质量控制要求，结果见表3。

表3 精密度、回收率试验结果

3 总结

研究了棉花中3种苯氧羧酸类成分的提取及衍生化条件，利用高效液相色谱法与气相色谱-质谱联用法分别对上述两个步骤的试验条件进行优化得到本方法的最优试验条件，建立了棉花中苯氧羧酸类成分的检测方法。使用硫酸作为催化剂既保证了催化效果也减少了试验危险性。该方法精密度、准确性高，高效、安全，可以满足检测要求。

［1］ GB/T 18885-2009 生态纺织品技术要求［S］.

［2］ GB 2763-2017 食品安全国家标准食品中农药最大残留限量［S］.

［3］ GB/T 18412.6-2006 纺织品农药残留量的测定 第6部分：苯氧羧酸类农药［S］.

［4］ GB/T 5009.175-2003 粮食和蔬菜中 2，4-滴残留量的测定［S］.

［5］ GB/T 20769-2008 水果和蔬菜中450种农药及相关化学品残留量的测定 液相色谱-串联质谱法［S］.

［6］ SN/T 1606-2005 进出口植物性产品中苯氧羧酸类除草剂残留量检验方法 气相色谱法［S］.

［7］ SN/T 2228-2008 进出口食品中31种酸性除草剂残留量的检测方法 气相色谱-质谱法［S］.

［8］ NY/T 1434-2007 蔬菜中2，4-D等13种除草剂多残留的测定 液相色谱质谱法［S］.

［9］ 匡华，储晓刚，侯玉霞，等.气相色谱法同时测定大豆中13种苯氧羧酸类除草剂的残留量［J］.中国食品卫生杂志，2006，18(6):503-508.

［10］ 林丽云. ASE-HPLC-MS/MS法测定棉织物苯氧羧酸农药残留［J］.印染，2017(7): 46-49.

［11］ 辛国斌，谭家镒，姚丽娟，等.尿中3种苯氧羧酸类除草剂的气相色谱分析法［J］.分析科学学报，2007，23(4): 429-432.

［12］ 洪海燕，张相飞，魏艳，等. MSPD-HPLC法测定大蒜中3种苯氧羧酸类除草剂的残留［J］.农药，2009，48(10): 744-746.

［13］ 牟仁祥，陈铭学.稻米中13种苯氧羧酸类除草剂多残留的高效液相色谱-质谱测定［J］.分析测试学报，2008，27(9): 973-976.

［14］ 董振霖，赵守成，卫锋，等.粮谷中除草剂残留的甲基衍生化气相色谱法检测［J］.中国公共卫，2005，7(21): 881-882.

［15］ 张帆，付善良，施雅梅，等. 在线凝胶渗透色谱/气相色谱-质谱联用法测定水果中11种苯氧羧酸类农药［J］. 分析测试学报，2013，32(1): 79-83.

海水总氮总磷在线监测仪器研制及产业化项目获批立项

不久前，科技部公布了“海洋环境安全保障”重点专项2017年度立项项目信息，由中科院西安光机所牵头、中科院光谱成像重点实验室鱼卫星研究员作为负责人申报的“海水总氮总磷在线监测仪器研制及产业化”项目获得批复立项。

该项目研制的光谱法总氮总磷在线监测传感器将是我国拥有完全自主知识产权的新型光谱仪器，该项目成功实施后，将填补国内在海水总氮总磷监测仪器领域的空白，技术指标达到国际同类仪器产品水平，可广泛应用于海洋生态监测、防灾减灾及海洋环境监测等领域业务化监测将对我所围绕国家“透明海洋工程”建设的重大需求，进一步在海洋探测与应用领域的拓展和成果产出，提供有力的支撑。

(西安光机所)

Determination of Phenoxy Carboxylic Acid Herbicides in Cotton by GC-MS

Xu Dongfeng1， Liu Botao2， Lu Xiaodong1
(1. Shandong Bureau of Fiber Inspection, Jinan 250021, China； 2. School of Public Health，Shandong University, Jinan 250012, China)

O657.7

A

1008-6145(2017)04-0013-04

10.3969/j.issn.1008-6145.2017.04.003

*山东省质量技术监督局科研项目(2016KY17)

联系人：徐东峰；E-mail: keephappy365@126.com

2017-03-12