绿叶蔬菜中烯啶虫胺、氟啶虫胺腈残留的LC-MS∕MS 检测方法研究

司文帅,张 颖,张耀丹,黄志英,白 冰,赵晓燕*

(1 上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所,上海 201403;2 上海健康医学院,上海 201318)

烯啶虫胺(Nitenpyram)和氟啶虫胺腈(Sulfoxaflor)为新烟碱类广谱杀虫剂,主要通过激活烟碱型乙酰胆碱受体,作用于昆虫的神经系统,对害虫突触受体具有神经阻断作用,表现出杀虫活性[1-2]。 因作用位点不同,烯啶虫胺和氟啶虫胺腈与常规的有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类等杀虫剂无交互抗性,且具有高效、低毒、内吸等优点,被广泛用于防治绿叶蔬菜上蚜虫类、粉虱类、粉蚧类、叶蝉类、蓟马类等各种刺吸性害虫,有较好的防治效果,入选了上海市2019 年农药品种推荐名录(蔬菜),在上海市绿叶蔬菜种植中广泛使用[3-5]。

随着烯啶虫胺和氟啶虫胺腈的登记、推广和使用,欧盟以及美国、韩国、日本、加拿大等地区对其制定了最大允许残留限量(Maximum residue limits,MRLs)。 我国于2014 年开始对其制定临时最大允许残留限量,至2019 版仍为临时限量,检测标准仍为参照执行[6]。 目前,在相关国家标准、行业标准中,尚无烯啶虫胺和氟啶虫胺腈的检测方法,不利于上海市绿叶蔬菜中农药残留的监测控制,所以十分有必要开展烯啶虫胺和氟啶虫胺腈残留的快速、准确的检测方法研究。

烯啶虫胺在水果、蔬菜以及其他农作物中的残留检测方法已有报道,但多为液相色谱法[7]、气相色谱法[8]、液相色谱-串联质谱法[9],关于氟啶虫胺腈的报道较少,现有方法存在操作步骤多、分析时间长,溶剂使用量大等弊端[10]。 本试验拟采用分散固相萃取方法进行提取和净化、高效液相色谱-串联质谱法进行测定,建立烯啶虫胺和氟啶虫胺腈在绿叶蔬菜中的残留分析方法,以期为烯啶虫胺和氟啶虫胺腈的残留检测工作提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

液相色谱-串联质谱仪(电喷雾离子源,美国 Waters 公司)、BEH C18 色谱柱(1.7 μm,2.1 mm ×100 mm,美国 Waters 公司)、涡动混合器(美国 TALBOYS 公司)、5424R 离心机(德国 Eppendorf 公司)、无水硫酸镁(MgSO4)、石墨化炭黑(GCB)、十八烷基硅烷键合硅胶(C18)和乙二胺-N-丙基硅烷化硅胶(PSA)净化剂、0.22 μm 有机滤膜(美国 Agilent 公司)。

烯啶虫胺和氟啶虫胺腈标准品(纯度≥98%,德国Dr. Ehrenstorfer 公司),乙腈和甲醇(色谱纯,美国Merck 公司);甲酸(色谱纯,美国Merck 公司);实验室用水为一级水。

1.2 标准溶液配置

标准储备溶液(1 000 mg∕L):准确称取10 mg(精确至0.1 mg)烯啶虫胺和氟啶虫胺腈标准品,用甲醇溶解并定容至10 mL,避光-18 ℃保存,有效期1 年。

混合标准溶液(10 mg∕L):准确吸取0.1 mL 农药标准储备溶液于10 mL 容量瓶中,用甲醇定容至刻度,涡动混匀,装瓶避光0—4 ℃保存,有效期1 个月。

1.3 仪器条件

1.3.1 液相色谱条件

流动相A 为甲醇,B 为含不同盐的水相,分别以甲醇-10 mmol∕L 乙酸铵水溶液、甲醇-0.1%甲酸水溶液、甲醇-10 mmol∕L 乙酸铵+0.1%甲酸水溶液和甲醇-水溶液作为流动相,比较不同流动相对待测化合物测定的影响。 梯度洗脱程序:0 min,5%A;0—1.0 min,95% A;1.0—3.0 min,95% A;3.0—3.6 min,5%A;3.6—4.0 min,5% A。 流速:0.4 mL∕min;柱温:45 ℃;进样量:5 μL。

1.3.2 质谱条件

电喷雾离子源(ESI)正离子模式;毛细管电压:2.5 kV;离子源温度:150 ℃;脱溶剂温度:450 ℃,雾化气(氮气)流速:1 000 L∕h;锥孔气(氮气)流速:150 L∕h;碰撞气(氩气)流速:0.11 L∕h。

1.3.3 样品处理

样品取样、制备和贮存:蔬菜的取样量按照GB∕T 8855—2008 规定执行,测试样品取样部位按照GB 2763—2019 规定执行。 将样品切碎,充分混匀,用四分法取样或直接放入组织捣碎机中匀浆,放入聚乙烯瓶中。 将试样按照测试和备用分别存放于-18 ℃条件下保存。

提取:准确称取样品10 g(精确到0.01 g)于50 mL 离心管中,加入乙腈20 mL,高速涡旋混匀20 min,然后加入氯化钠约5 g,立即涡旋混匀约30 s,于8 000 r∕min 离心5 min,上清液备用。

净化:吸取提取液约1.5 mL 于事先加有无水硫酸镁150 mg、C1850 mg、GCB 10 mg 和PSA 50 mg 的2 mL塑料离心管中,涡流混匀30 s,8 000 r∕min 离心5 min。 取上清液0.5 mL,加一级水0.5 mL,混匀,过0.22 μm 滤膜后采用液相色谱-串联质谱仪(LC-MS∕MS)测定。

1.4 试验方案

试验部分主要包括:样品提取与净化、质谱和液相条件的优化、基质效应、线性范围、检出限及定量限、方法的准确度和精确度测定。

2 结果与分析

2.1 样品提取与净化

选取有代表性的绿叶蔬菜种类(菠菜、普通白菜和叶用莴苣)3 种样品,添加烯啶虫胺和氟啶虫胺腈标准溶液(添加水平50 μg∕kg),选用农药提取常用溶剂乙腈和0.1%甲酸乙腈2 种溶剂比较提取效果。结果表明:乙腈和0.1%甲酸乙腈溶液对烯啶虫胺和氟啶虫胺腈的平均提取回收率分别约为94%、97%,无明显差异,鉴于乙腈相对甲酸乙腈简便、环保,因此采用乙腈为提取溶液。

采用目前应用最为广泛的分散固相萃取作为前处理净化方式,研究MgSO4、PSA、GCB、C18吸附剂对烯啶虫胺和氟啶虫胺腈回收率的影响。 称取加标样品10 g(添加水平50 μg∕kg),按照1.3.3 所述方法处理,比较不同净化材料对样品的净化效果(表1)。 综合考虑回收率和基质效应,选择150 mg 无水MgSO4、50 mg PSA、50 mg C18和10 mg GCB(编号4)对样品进行净化。

表1 不同净化材料对回收率的影响Table 1 Effects of different purification materials on recovery

2.2 质谱和液相条件的优化

在全扫描采集模式下,烯啶虫胺和氟啶虫胺腈在正离子模式下的响应高于负离子模式时的响应,因此选取电喷雾正离子模式作为电离模式。 在MS∕MS 模式下,以[M +H]+离子为母离子得到二级碎片离子的全扫描质谱图,选择丰度相对高和相对分子质量较大的碎片离子,优化碰撞能量,以化合物的特征碎片离子的灵敏度达到最大时的碰撞能量为最佳碰撞能量,最终质谱参数见表2。

表2 烯啶虫胺和氟啶虫胺腈的MS 参数Table 2 MS parameters of nitenpyram and sulfoxaflor

在不同流动相条件下,当流动相为甲醇-0.1%甲酸水溶液时,烯啶虫胺和氟啶虫胺腈的峰型最好、仪器响应最佳。

2.3 基质效应、线性范围、检出限及定量限

选择空白的绿叶蔬菜样品,按照1.3.3 样品处理步骤处理后添加混合标准中间液,配制基质标准曲线。 通过溶剂标准曲线计算发现,该方法的基质效应为7%—13%,小于20%,属于弱基质效应,因此可采用溶剂标准曲线进行定量。

添加回收结果表明,烯啶虫胺和氟啶虫胺腈分别在5 μg∕kg 和10 μg∕kg 的添加水平下信噪比(S∕N)大于3 和10,所以规定方法检出限为5 μg∕kg,定量限为10 μg∕kg。 在5—200 μg∕L 范围内,烯啶虫胺标准曲线为Y=13 456x+451,氟啶虫胺腈标准曲线为Y=38 642x+659,质量浓度与仪器响应呈良好线性关系,r2＞0.998。

2.4 方法的准确度和精确度测定

在菠菜、普通白菜和叶用莴苣中添加不同水平(10 μg∕kg、50 μg∕kg 和 100 μg∕kg)的烯啶虫胺和氟啶虫胺腈,测定计算结果显示:方法的回收率为92.6%—105.3%,相对标准偏差(RSD)为1.6%—6.8%(表3—4)。 该方法的回收率和相对标准偏差均可以满足分析要求。

表3 烯啶虫胺的加标回收结果Table 3 Results of nitenpyram recovery test

表4 氟啶虫胺腈的加标回收结果Table 4 Results of sulfoxaflor recovery test

3 结论

本研究建立了烯啶虫胺和氟啶虫胺腈残留的LC-MS∕MS 分析方法。 蔬菜样品经乙腈涡旋提取20 min,用无水MgSO4、PSA、GCB 和C18分散固相萃取净化后,可采用LC-MS∕MS 进行定量检测。 在菠菜、普通白菜和叶用莴苣样品中添加3 个水平的烯啶虫胺和氟啶虫胺腈,回收率为92.6%—105.3%,相对标准偏差(RSD)为1.6%—6.8%,能满足绿叶蔬菜中烯啶虫胺、氟啶虫胺腈残留分析的要求。 该方法前处理简便易行,在一定程度上缩短了分析时间、降低了溶剂用量,且仪器准确度好、灵敏度高,可以用于绿叶蔬菜风险监测和评估,保障食品安全。