离子色谱-串联质谱法（IC-MS）同时测定蔬菜中17 种阴离子型危害物

◎ 宋金丽，王 鑫，袁 潇，李龙雪莲，戴 琴，肖全伟

（1.成都市食品检验研究院，四川 成都 611130；2.国家市场监管重点实验室（营养与健康化学计量及应用），北京 100029）

我国是农业生产大国，由于社会经济的飞速发展，农业得到迅猛发展，随着农药用量的不断增加，所带来的环境安全隐患也不容忽视。常见的食品中阴离子型危害物主要包括极性农药残留、植物生长调节剂、氯酸盐、高氯酸盐等。这些农药或生长调节剂的大量使用，不仅造成了环境污染，由于其残留部分的代谢与转移，使得很多种类的极性农药残留物出现在人们日常食用的食品中，危害着人们的身体健康。例如，备受关注的草甘膦、双甘膦、草铵膦、氨甲基膦酸、灭草松、乙烯利、乙磷铝和2,4-D 等。

草甘膦是一种广谱性的且具有较大市场份额的灭生型除草剂[1]，而双甘膦是草甘膦的重要中间体[2]。草铵膦是转基因作物的高效除草剂[3]。杀木膦、乙烯利和增甘膦可作为植物生长调节剂，其中，杀木膦主要作用于植物分生组织，能抑制细胞分裂与延长，抑制植物的光合作用与蛋白质的合成；乙烯利能加速果蔬成熟、脱落、衰老；增甘膦对甘蔗、瓜果具有增糖作用。氯酸盐、高氯酸盐是重要的工业原料，是自然界中广泛存在的污染物，会通过食物链富集或环境暴露污染。高氯酸能抑制碘的吸收，干扰甲状腺功能，引起身体机能紊乱，给人们健康带来威胁[4-5]。

目前，对于上述阴离子型危害物的测定方法主要有高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱法（GC）、离子色谱法（IC）、气相色谱-质谱法（GC-MS）和液相色谱-质谱法（LC-MS）、毛细管电泳、酶联免疫法和电化学发光法等[6-12]。①采用传统检测方法测定极性农药残留需要衍生化操作，前处理烦琐、稳定性欠佳，不利于样品大批量的快速处理。②亲水性色谱柱法虽然避免了衍生的过程，但流动相需要调节pH，使用含盐的流动相，对于仪器损耗大，峰形较差，色谱柱柱效下降较快。③酶联免疫法等快检技术测定极性农残，在检测技术上存在灵敏度不高、稳定性差等缺点。另外，离子色谱法虽然可直接检测部分极性农残及污染物，但可能由于结构相近等因素造成结果的“假阳性”，而采用离子色谱-串联质谱能很好地解决以上这些问题。因此，本研究通过离子色谱仪与质谱仪联用技术，建立了蔬菜样品中17 种阴离子型危害物快速、准确、同时测定的分析方法，旨在为蔬菜中的阴离子型危害物的检测分析提供方法学上的参考。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

（1）仪器。ICS-6000 型离子色谱仪（配有氢氧化钾淋洗液自动发生器）、TSQ Altis 三重四极杆质谱（美国赛默飞世尔）；XS205 十万分之一电子天平（瑞士梅特勒-托利多）；高速冷冻离心机（德国Sigma公司）；Milli-Q 超纯水器（德国默克密理搏）。

（2）设备。甲醇和乙腈均为质谱级（美国赛默飞世尔）；标准物质：草甘膦（Glyphosate）、N-乙酰草甘膦（N-acetyl -glyphosate）、调节膦（Fosamine ammonium）、N-乙酰草铵膦（N-acetyl Glufosinate）、草铵膦（Glufosinate ammonium）、氨甲基膦酸（AMPA）、灭草松（Bentazone）、4-氯苯氧乙酸（4-CPA）、2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）、乙烯利（Ethephon）、三乙磷酸铝（Fosetyl-aluminium）、N-乙酰氨甲基膦酸（N-acetyl AMPA）、增甘磷（Glyphosine，GLYP）、双甘膦（PMIDA）均来源于天津阿尔塔科技有限公司，2-氯吡啶酸（Clopyralid）来源于Dr 公司，氯酸盐（ClO3，Chlorate）、高氯酸盐（ClO4，Phosphonic acid）均来源于O2Si，实验用水均为超纯水（≥18.2 MΩ·cm）。

1.2 标准溶液的配制

分别取17 种标准物质适量，精密称定，用60%甲醇溶解并定容至刻度，配制成标准储备液，保存于4 ℃冰箱。精密量取各标准储备液适量，用水配制成17 种极性农残和污染物的混标中间液，浓度为1 000 μg·L-1。以空白样品提取液做基质标曲，配制成标准工作溶液，浓度依次为1、10、50、100、200、500 μg·L-1。

1.3 样品制备

从农贸市场随机采购蔬菜（番茄、茄子、青椒）若干，每种蔬菜大于500 g，于实验室内经清洗后切块，均质机打浆。称取匀浆样品5.0 g 于50 mL 比色管中，加水20 mL，涡旋振荡5 min，超声30 min，用水定容至50 mL，上清液于10 000 r·min-1转速离心10 min 后，取上清液过0.22 μm 滤膜，滤液转移至进样瓶中，供离子色谱-串联质谱仪检测。

1.4 离子色谱条件

色谱系统：分析柱为Thermo ScientificTM DionexTM IonPacTM AS19-4 μm（2×250 mm），保护柱为Thermo ScientificTM DionexTM IonPacTM AG19-4 μm（2×50 mm），进样量25 μL，流速0.25 mL·min-1，采用EGC KOH 淋洗液，在线自动控制氢氧化钾浓度，梯洗脱度，抑制器采用外接水模式，抑制电流38 mA，柱温30 ℃，梯度洗脱程序如表1。

表1 离子色谱梯度洗脱程序表

1.5 质谱条件

质谱条件：离子源为ESI 源，在负离子模式下以MRM 模式进行检测。离子喷雾电压为2 800 V，鞘气为40 Arb，辅助气为10 Arb，吹扫气为1 Arb，离子源温度为325 ℃，雾化温度为350 ℃。17 种目标化合物对应的保留时间、母离子、定量离子、定性离子、碰撞能量以及透镜电压等质谱参数见表2。

2 结果与讨论

2.1 色谱－质谱条件的优化

为使17 种目标化合物分离效率更高、峰形更好，本实验优化了色谱柱、流动相、柱温等色谱条件，比较了Dionex IonPac AS11-HC（2×250 mm，4 μm）、Dionex IonPac AS19（2×250 mm，4 μm）和Dionex IonPac AS16（2×250 mm，4 μm）对17 种目标化合物的分离效果，发现Dionex IonPac AS19 色谱柱分离度和灵敏度相对较高。同时，本研究对氢氧化钾淋洗液浓度及柱温（25、30、35、40 ℃）进行考察和优选。最终确定选用Dionex IonPac AS19（2×250 mm，4 μm）色谱柱进行分离，流速0.25 mL·min-1，柱温30 ℃，采用氢氧化钾淋洗液进行梯度洗脱，梯度洗脱程序如表1。

分别配制1 mg·L-1的17 种目标化合物的单标，通过流动注射进样方式，以50 μL·min-1流速注入离子源，在ESI 负离子模式下，优化17 种目标物的质谱条件，经碰撞后扫描得到不同强弱的离子信号，根据离子信号强度选择出目标母离子、定性离子与定量离子，优化后的17 种目标物的质谱参数如表2。在优化后的条件下，将目标物进行离子色谱－质谱检测器分离和实验，17 种目标物的总离子流图如图1 所示。

图1 17 种目标物的色谱图

2.2 样品前处理方式的优化

因蔬菜样品中存在大量的色素杂质和无机离子，需进行净化处理以避免干扰检测。本研究比较了高速离心过滤、C18 固相萃取小柱净化和Dionex OnGuardⅡAg/H 小柱净化3 种净化方式，以净化前后的峰面积比值作为提取回收率，结果表明，净化柱会对目标物有吸附作用，使得过柱后提取的回收率较低，影响检测效果；高速离心过滤方式的提取回收率较高，且操作简便。综上，本文选择高速离心过滤的方法进行净化。

2.3 线性范围、检出限和定量下限

将标准工作溶液分别配制成1、10、50、100、200、500μg·L-1系列质量浓度的标准溶液，按上述实验条件进行进样分析。分别以待测物的质量浓度（X，μg·L-1）为横坐标，对应的色谱峰面积（Y）为纵坐标，绘制标准曲线。分别以信噪比（S/N）为3 和10 时作为检出限和定量下限，结果见表3，在一定质量浓度范围内，17 种阴离子型危害物在相应的线性范围内线性关系较好，相关系数均大于0.990。

表3 线性方程及相关系数表

2.4 回收率和精密度

取5.0 g 的3 种蔬菜进行加标回收实验。分别用1、50、100 μg·L-1混标浓度进行加标实验，按“1.5”对蔬菜样品进行处理，在优化条件下连续测定6 次，计算出加标回收率，番茄、茄子、青椒基质中17 种目标物的加标回收率分别为77.4%～105.6%、75.2%～107.4%、73.4～107.3，相对标准偏差（RSD）分别为0.7%～7.6%、0.3%～6.0%、0.6%～5.4%，结果如表4 所示。

表4 番茄、茄子、青椒回收率统计表

2.5 样品测定

利用该方法检测农贸市场购得的3 种蔬菜各20批，番茄、茄子、青椒中均有氯酸盐、高氯酸盐检出，但低于定量限。①20 批番茄中，有5 批次样品检出乙烯利，含量在16.5～47.0 μg·kg-1；6 批次检出增甘磷，含量在19.1～122 μg·kg-1；1 批次检出2,4-二氯苯氧乙酸，含量为74.1 μg·kg-1。②20 批茄子中，有7 批次样品检出三乙磷酸铝，含量在21.5～121.1 μg·kg-1。③20 批青椒中，有5 批次样品检出三乙磷酸铝，含量在41.2～148.2 μg·kg-1；1 批次检出调节膦，含量为87.8 μg·kg-1；1 批次检出草甘膦，浓度为87.1 μg·kg-1。测定结果表明，蔬菜中存在污染物残留的现象，食用前应注意清洗干净。

3 结论

本研究基于离子色谱-质谱联用技术，利用目标物的保留时间、定量离子、定性离子信息，快速测定了蔬菜中17 种极性农残和污染物的分析方法。通过对样品的检测，证明该方法抗干扰能力强、灵敏度高，能同时快速检测蔬菜中17种极性农残和污染物。因此，本方法可为蔬菜中极性农残及污染物等阴离子污染物的多组分同时分析，提供技术手段，为保障食品安全提供技术指南。