气相色谱-负化学离子源质谱法测定牛肉中拟除虫菊酯类农药残留

李跃海

(漳州市产品质量检验所,福建 漳州 363000)

拟除虫菊酯类农药作为广谱的合成杀虫剂,与有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯农药相比具有高效的杀虫活性和较低的哺乳动物毒性。目前,菊酯类杀虫剂已被开发出众多品种,成为第二大杀虫剂类农药。因此有必要探讨同时检测多种拟除虫菊酯类农药残留的方法。

由于样品基质的复杂性和农药残留浓度低,直接检测拟除虫菊酯残留较为困难,高效的样品前处理过程成为获得准确、灵敏结果的关键步骤。目前,有关拟除虫菊酯类的预处理方法很多,如有QuEChERS法[1-2]、固相萃取技术(SPE)[3]、基质固相分散萃取技术(MSPD)[4]、悬浮固化分散液液微萃取技术(LPME-SOF)[5]等。总体来讲主要包含提取、净化、浓缩等步骤,提取要做到尽可能完整地提取样品中待测的部分;净化要做到尽可能去除样品中的杂质,提纯目标物。

气相色谱-质谱法具有分析快速、灵敏度高、检测限低、高效准确等优点,且特别适用于准确地鉴别拟除虫菊酯类化合物结构。质谱仪的离子源主要包含负化学离子源(NCI)和电子轰击离子源(EI)两种。HUSKOVD等[6]比较了在NCI源、EI源模式下多种农药(含拟除虫菊酯类农药)的灵敏度,发现在相同浓度检测时,在EI源模式下的检测限高于NCI源。对于绝大多数农药而言,使用EI-SRM源很难使检测限低于100 μg/L,且使用EI-SIM源的干扰会比NCI-SIM源的干扰多。另外,由于NCI源是柔软的化学电离,其离子碎片少,丰度更高,背景噪音小,定性能力更强,灵敏度比EI源高1～2个数量级[7]。所以选用NCI源检测拟除虫菊酯类化合物,以期得到更高的灵敏度和选择性。

1 实验部分

1.1 实验原材料、试剂及仪器

牛肉样品从农贸市场购买,将牛肉绞碎,并使其均质化,-20 ℃保存。取适量的均质化牛肉样品作为供试试料。实验标准品质见表1。

表1 15种拟除虫菊酯类农药中英文通用名称、化学分子式和CAS号信息

超纯水;氯化钠和无水硫酸钠(西陇科学股份有限公司);丙酮(太仓沪试剂有限公司,色谱纯);乙腈和正己烷(默克股份有限公司,色谱纯)。

气相色谱-质谱仪(岛津公司,GCMS-TQ8040)配有NCI离子源;电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司,CP225D);高速离心机(上海安亭科学仪器厂,TDL-40B)和低温高速离心机((上海安亭科学仪器厂,GL-20G-II);涡旋混合器(上海沪西分析仪器厂有限公司);多管旋涡混匀仪(深圳逗点生物技术有限公司,SDC-3000);组织匀浆机(IKA集团,T18);固相萃取装置(Dikma公司):固相萃取柱:AL-N(500 mg/6 mL);氮吹仪(上海安谱科学仪器有限公司,DC-12)配有氮吹仪水浴锅(江苏科析仪器有限公司,XMTD203);梨形瓶、进样瓶、容量瓶等玻璃器皿(天津市天科玻璃仪器制造有限公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 标准溶液的配制

1.2.1.1 标准贮备液

溴氰菊酯、联苯菊酯、氟氰戊菊酯、氟胺氰菊酯、苯氧菊酯、胺菊酯、甲氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、氟丙菊酯、氯菊酯、氯氰菊酯、四氟苯菊酯、七氟菊酯、氟氯氰菊酯、氰戊菊酯标准品精密称定适量,分别于50 mL容量瓶中,加丙酮适量使溶解,并稀释至刻度线,制成15种200 μg/mL标准储备液。-20 ℃保存,有效期3个月。

[7]Laufer,B.&T.S.,Paribakht.(1998).The Relationship Between Passive and Active Vocabularies:Effects of Language Learning Context,Language Learning,48(3).365-391.

1.2.1.2 10 μg/mL混合标准工作液

分别精密量取溴氰菊酯、联苯菊酯、氟氰戊菊酯、氟胺氰菊酯、苯氧菊酯、胺菊酯、甲氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、氟丙菊酯、氯菊酯、氯氰菊酯、四氟苯菊酯、七氟菊酯、氟氯氰菊酯、氰戊菊酯标准贮备液各0.5 mL,于10 mL容量瓶中,用丙酮稀释至刻度,配制成质量浓度为10 μg/mL混合标准工作液。2～8 ℃保存,有效期1个月。

1.2.1.3 1.0 μg/mL混合标准工作液

精密量取10 μg/mL混合标准工作液1 mL于10 mL容量瓶中,用丙酮稀释至刻度,配制成质量浓度为1.0 μg/mL的混合标准工作液。2～8 ℃保存,有效期1个月。

1.2.2 样品的前处理

1.2.2.1 提取

称取牛肉5 g,置于50 mL离心管中,加乙腈25 mL、氯化钠4 g,均质1 min,涡旋15 min,以6 000 r/min离心5 min,将上清液转移到另一离心管中,在残渣中加乙腈15 mL,重复提取一次,合并两次上清液,加入无水硫酸钠4 g,涡旋2 min,于4 ℃、10 000 r/min离心10 min。将上清液转移到150 mL梨形瓶中,于50 ℃旋转蒸发至2 mL,备用。

C18固相萃取柱用5 mL乙腈活化。取备用液过柱,梨形瓶用3 mL乙腈洗涤2次,洗涤液过柱,再用乙腈4 mL淋洗。收集全部淋洗液于50 ℃旋转蒸发至干,用9 mL正己烷分3次洗涤梨形瓶,洗液转移到10 mL离心管中,于50 ℃水浴氮吹近干,用1 mL正己烷溶解并过滤膜,供气相色谱-质谱测定。

1.2.3 标准溶液的制备

向得到的空白浓缩液中精密加入1.0 μg/mL拟除虫菊酯混合标准工作液0.01 mL、0.02 mL、0.05 mL,加入10 μg/mL混合标准工作液0.01 mL、0.05 mL、0.10 mL,用正己烷稀释至1 mL,过滤膜后配制成10、20、50、100、500和1 000 μg/L的标准溶液。

1.3 样品的检测

1.3.1 气相色谱参考条件

色谱柱:HP-5 ms(5%-苯基)-甲基聚硅氧烷毛细管柱(30 m,0.25 mm,0.25 μm);载气:氦气(纯度大于99.999%);接口温度:270 ℃;进样口温度:280 ℃;柱流速1 mL/min;进样方式:不分流进样;进样量:1 μL;柱温:初温70 ℃,以30 ℃/min升至250 ℃,再以3 ℃/min升至274 ℃,再以20 ℃/min 升至294 ℃,再以30 ℃/min 升至300 ℃保持2 min。

1.3.2 质谱参考条件

离子源:NCI源;离子源温度:200 ℃;反应气:CH4(纯度大于99.99%);四极杆质量分析器温度:150 ℃;灯丝电流:44.5 μA;溶剂延迟时间:3 min;柱箱温度70 ℃。拟除虫菊酯类农药的保留时间、定性离子和定量离子见表2。15种拟除虫菊酯类农药的总离子流图见图1。

图1 15种拟除虫菊酯类农药的总离子流图

表2 拟除虫菊酯类农药的保留时间、定性离子和定量离子

2 结果与分析

以牛肉作为加标基质,分别添加3 μg/kg、10 μg/kg、100 μg/kg三个加标水平,每个水平重复做六次,从表3数据可以看出,15种拟除虫菊酯类农药在牛肉的回收率范围在91.92%～109.83%之间,相对标准偏差在4.03%～14.58%之间,以十倍信噪比计算出定量限为0.2～5.0 μg/kg,以各农药定量离子的峰面积Y对浓度X进行线性回归拟合,得到各种农药的线性方程及其相关系数,结果见表3。在3～100 μg/kg范围内拟除虫菊酯类农药的线性关系均良好。符合国家标准《实验室质量控制规范 食品理化检测》(GB/T 27404—2008)附录F(检测方法确认的技术要求)的要求,表明该方法具有较好的回收率和精密度。

3 讨论

3.1 溶剂的选择

拟除虫菊酯类农药由于其亲酯性而适用于有机溶剂来提取。常用的有机提取液为丙酮、乙腈和丙酮-正己烷、丙酮-石油醚混合溶剂等。已有研究表明,用丙酮-正己烷提取会增加干扰物的提取量,只用丙酮或乙腈提取时效果更好。提取水果蔬菜中拟除虫菊酯类农药时,乙腈和丙酮提取的效果相仿。提取粮谷类样品中拟除虫菊酯类农药时,乙腈优于丙酮的提取效果。此外,当有足量的水分时,乙腈的渗透性会增强,有益于提取非极性和极性农药,且杂质少于用丙酮-正己烷、丙酮提取,回收率更加稳定。故本研究选用乙腈作提取液。

3.2 固相萃取条件的选择

固相萃取是一种速度快、消耗试剂少的前处理技术。拟除虫菊酯类的净化,一般常用的净化柱有C18柱、中性氧化铝柱等。C18柱是反向分离柱,具有18个C原子的烷基链,根据相似相溶原理,通过选择性吸附和选择性洗脱样品,从而达到快速分离、富集、净化。中性氧化铝柱是基于物理吸附理论,中性氧化铝属于强极性吸附物质,对不同极性物质的吸附能力不同,从而达到分离效果,易保留芳香类和脂肪胺等负电子化合物。已有研究提出,用不同填料的固相萃取柱提取鱼塘水中拟除虫菊酯类农药,结果显示C18柱提取效率最高[8],本研究选用C18柱。

4 结论

本研究采用气相色谱-负化学离子源质谱法测定动物源性食品中的拟除虫菊酯类农药的残留量,拟除虫菊酯类农药的定量限在0.2～5.0 μg/kg之间,回收率在91.92%～109.83%之间,相对标准偏差在4.03%～14.58%之间。本方法高效、背景噪音小、灵敏度高,可用于日常测定和确证动物源性食品中拟除虫菊酯类农药残留。