气相色谱质谱法测定苹果和番茄中11种农药残留

晁桂梅,赵舒景,陈 恳,马 莉,金博艳

(上海市崇明食品药品检验所,上海市崇明区食品安全检测中心,上海202150)

食品安全是最基本的民生问题,与人民群众的切身利益密切相关。近些年来随着食品安全问题的频繁发生和人民生活水平的不断提高,食品安全、食品质量问题越来越被人们所重视,而农药残留是影响食品安全和食品质量的重要因素[1-3]。农药虽然对农作物具有一定的保护作用,但农药残留现象较为普遍,农药残留量超标则会对食用者的身体健康产生一定危害,我国对食品中农药的最大残留限量也制定了相应的标准[4]。因此,农药残留成为了国家监督部门对食用农产品安全抽检与风险监控重要指标,尤其是果蔬类食用农产品。

目前,水果和蔬菜中农药残留分析多采用气相色谱法[5-6]、气相色谱-质谱法[7-8]、液相色谱法[9-10]、液相色谱-质谱法等[11-12]。苹果和番茄作为消费者日常生活中食用最多的水果和蔬菜之一,各类杀虫剂、杀菌剂等在苹果、番茄种植过程中普遍使用,其农药残留多为有机氯、有机磷以及菊酯类等[13-15],多采用气相色谱法[16]、气相色谱-质谱法[17-18]、液相色谱-质谱法等[14,19]检测方法,其中气相色谱-质谱联用测定法因其分离度好、灵敏度高、分析范围广等优势而得到了广泛的应用。

本研究以苹果、番茄两种基质作为实验材料,选择本区域苹果、番茄常用的11种农药,建立采用气相色谱-质谱联法同时检测11种农药残留的分析方法,旨在优化样品前处理过程,提高检测效率,降低检测成本。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

苹果、番茄 超市自购;11种农药标准品 100 μg/mL,中国农业部环境保护科研监测所;乙腈(色谱纯)、甲苯(色谱纯)、正己烷(色谱纯)、氯化钠(优级纯) 上海安普;无水硫酸钠 分析纯,天津化工。

7890B-7000C型气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent公司;SPE NH2柱1 g/6 mL、0.22 μm有机相滤头 上海安谱;PowerGen125型高速匀浆机 美国Fisher Scientific公司;MAXQ 4450型低温振荡仪、Sorvall ST 8R型低温高速离心机、TS-18823型氮吹仪 美国Thermo Scientific:R-100型旋转蒸发仪 瑞士Buchi。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 分别以苹果、番茄作为基质,称取10.00 g试样(全果,去柄)(精确至0.01 g)于50 mL离心管中,加入20 mL乙腈,用均质器在15000 r/min匀浆提取1 min,加入5 g氯化钠,振摇10 min,3000 r/min离心5 min,收集上清液于50 mL鸡心瓶中。于残渣中再加入10 mL乙腈,重复上述提取步骤,收集上清液于同一鸡心瓶中。将收集液在40 ℃水浴中旋转浓缩至约1 mL,备用。在SPE NH2柱中加入约2 cm高无水硫酸钠,用4 mL乙腈-甲苯溶液(3+1)预洗柱,下接鸡心瓶,将样品浓缩液转移至净化柱上,每次用2 mL乙腈-甲苯溶液(3+1)洗涤样液瓶三次,将洗涤液一并移入柱中。在净化柱上串联50 mL贮液器,加入25 mL乙腈-甲苯溶液(3+1)洗涤净化柱,收集所有流出物于鸡心瓶中,在40 ℃水浴中旋转浓缩至约0.5 mL,将浓缩液置于氮吹仪上吹干,迅速加入1 mL正己烷,混匀,经0.22 μm滤膜过滤后进行气相色谱-质谱测定。

1.2.2 标准溶液配制 分别移取相应体积的浓度100 μg/mL农药标准溶液,用甲苯定容至5 mL,作为混合标准储备液。再分别移取混合标准溶液50、100、150、200、250 μL,用番茄样品空白基质提取液定容至1 mL,混匀,配制成浓度为ST1、ST2、ST3、ST4、ST5的基质混合标准系列工作溶液。各标准溶液的移取体积、混合标准储备液浓度及基质混合标准系列工作溶液浓度如表1所示。

表1 各标准溶液的移取体积及基质混合标准系列工作溶液浓度Table 1 Removal volume of standard solution and concentration of matrix mixed standard series working solution

1.2.3 气相色谱-质谱测定条件 色谱柱:HP-5 MS UI(0. 25 μm×0. 25 mm×30 m)毛细管柱;载气:氦气(纯度99. 999%);流速:1.2 mL/min;色谱柱温度程序:70 ℃保持2 min,然后以25 ℃/min的速率升温至150 ℃,再以3 ℃/min升温至200 ℃,再以8 ℃/min升温至280 ℃,保持10 min;进样口温度:280 ℃;进样体积:1 μL;进样方式:不分流进样;电子轰击源:70 eV;离子源温度:280 ℃;GC-MS 接口温度:280 ℃。

1.3 数据处理

采用7890B-7000C自带Mass Hunter化学工作站及Excel软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 监测离子和保留时间

先采用SCAN模式,对各农药标准溶液进行扫描,确定各农药的监测离子和保留时间,根据各农药的出峰顺序,每种化合物分别选择一个定量离子,2个定性离子,采用SIM模式分时段分别检测。根据保留时间和离子丰度比定性,根据定量离子的峰面积进行定量。11种农药的离子参数和混标的总离子流图见表2和图1。

表2 11种农药的保留时间及离子参数Table 2 Retention time and ion parameters of 11 pesticides

图1 11种农药混标总离子流图Fig.1 Total ion chromatogram of 11 pesticide mixtures注:1～11分别是磷胺(Phosphamidon)、七氯(Heptachlor)、 水胺硫磷(Isocarbophos)、多效唑(Paclobutrazol)、 丁草胺(Butachlor)、稻瘟灵(Isoprothiolane)、噻嗪酮 (Buprofezin)、三唑磷(Triazophos)、联苯菊酯(Bifenthrin)、 氯氟氰菊酯(Cyhalothrin)、哒螨灵(Pyridaben)。

2.2 线性方程、检出限及定量限

采用SIM模式,依次测定浓度为ST1、ST2、ST3、ST4、ST5的基质混合标准系列工作溶液,以相应目标化合物的浓度为横坐标,色谱峰面积为纵坐标,绘制11种农药的标准曲线,得到各农药的线性回归方程和相关系数、检出限和定量限(见表3)。结果表明,在各项目的定量限至五倍定量限标品浓度范围内,11种农药的线性方程的相关系数均达到0.998以上,检出限和定量限范围分别为0.0038～0.0300和0.0126～0.1000 mg/kg。

表3 11种农药的线性方程、相关系数、检出限及定量限Table 3 Linear equation,correlation coefficient,detection limit and quantitative limit of 11 pesticides

2.3 加标回收率和精密度

选择不含上述11种农药的空白苹果和番茄样品,准确添加质量浓度分别为定量限、2倍定量限和5倍定量限3个浓度点的混合标准溶液,做6份平行试样,按1.2.1样品处理方法进行处理,测定两种基质、3个浓度、6个平行的加标回收试验,表4为计算得到的加标回收率和精密度。

表4 苹果、番茄两种基质中11种农药加标试验回收率和相对标准偏差(n=6)Table 4 Recovery rate and relative standard deviation of 11 pesticides in tomato and apple(n=6)

由表4可知,两种基质中11种农药残留3个浓度点6个平行的加标回收率平均值在81.4%～118.3% 之间,相对标准偏差0.1%～9.7%之间,其准确度和精密度均满足测定要求。

通过本研究可见,样品前处理只通过SPE NH2柱净化处理时,虽然无法完全消除深色样品中的颜色干扰,但对检测结果的准确度和精密度无显著影响,可以满足检测需求。与国家标准方法GB 23200.8-2016[20]以及段夏菲等[21]的研究相比,本试验方法在样品前处理过程中进行了优化,由国家标准方法中的3次过柱改为仅过一次SPE NH2固相萃取柱,大大缩短了处理时间,降低了检测成本,提高了检测效率;定量方法采取了与段夏菲等[21]相同的外标定量法,与国家标准方法中内标定量法相比更为简便。但也存在着一些不足之处,由于本方法样品前处理过程没有经过Envi-18柱和Envi-Carb活性炭柱,这对于一些颜色较深或基质复杂的样品来说,对其基质中色素等干扰物质的净化效果较差,可能会在检测过程中在色谱柱有吸附，长时间使用会导致灵敏度下降,所产生的影响有待进一步的考察确证。

3 结论

本试验建立的分别检测苹果、番茄两种基质中11种农药残留的气相色谱-质谱法,处理过程相对来说更加简便快捷,检测成本相对较低,能有效去除基质干扰,其准确度、精密度、灵敏度等均可达到项目检测要求,可以满足气相色谱-质谱法测定苹果、番茄基质中多种农药残留的技术要求,特别适合颜色较浅、基质相对简单的样品,对其他蔬菜、水果及粮谷类等农产品中农药残留检测也可提供一定的参考价值,为我国农产品的质量安全的检验检测提供技术支撑。