氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法考察茶湯中49種農(nóng)藥的遷移規(guī)律

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(貴陽市疾病預(yù)防控制中心,貴陽 550003)

茶是一種世界范圍內(nèi)廣受歡迎的飲品,深受人們的喜愛。茶中的茶多酚、茶氨酸、茶多糖不僅有抗氧化的作用,還可以幫助喝茶人控制體重、愉悅精神等[1]。茶樹在生長過程中需要噴灑農(nóng)藥,既可以預(yù)防病蟲害,又可以提高產(chǎn)量。但是制茶過程中茶葉上的農(nóng)藥和重金屬等有害物質(zhì)會(huì)從新鮮茶樹葉中殘留在制好的茶葉上,隨著沖泡過程遷移到茶湯中,并被人體攝入[2]。目前,盡管各國均制定了茶葉中的農(nóng)藥殘留最大限量(MRL),但是以茶湯農(nóng)殘水平為依據(jù)制定茶葉MRL標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為國際共識(shí)。

近年來,國內(nèi)外研究茶湯中農(nóng)藥殘留檢測方法的文章較為常見[1,3-5],然而國外的研究方向已經(jīng)從檢測方法向茶葉到茶湯遷移情況深入。文獻(xiàn)[1]研究了綠茶中多農(nóng)藥的轉(zhuǎn)化率,以及以水為溶劑加壓萃取時(shí)的提取效果。文獻(xiàn)[5]研究了檢測煮制茶湯中172種農(nóng)藥的檢測方法,通過研究44份茶葉樣品發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥的物理性質(zhì)會(huì)影響農(nóng)藥在茶湯中的遷移情況。文獻(xiàn)[6]研究了8種農(nóng)藥從綠茶到茶湯中的遷移率,并得出溶解度會(huì)影響農(nóng)藥遷移率的結(jié)論。文獻(xiàn)[7]研究了花茶中擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的遷移情況以及影響遷移情況的因素。

由于農(nóng)藥在泡茶過程中的遷移情況主要取決于農(nóng)藥在水中溶解度和農(nóng)藥的正辛醇-水分配系數(shù)(Log Kow)[8],本工作通過研究茶葉中的農(nóng)藥在不同泡茶頻率時(shí)的遷移情況,考察多種農(nóng)藥從茶葉到茶湯的遷移率同各農(nóng)藥的物理性質(zhì)(分配系數(shù)、溶解度)之間的關(guān)系。通過考察茶葉中農(nóng)藥到茶湯的遷移率,可以為制定茶葉中MRL提供參考依據(jù),同時(shí)推薦茶葉種植過程中使用遷移率低的農(nóng)藥,對制定茶湯農(nóng)殘限量提供參考依據(jù),并對茶湯農(nóng)殘健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及減少人體攝入具有重要意義。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

7890B/7000D型氣相色譜-三重四極桿-質(zhì)譜聯(lián)用儀;3-30KS型離心機(jī);XW-80A型旋渦混合儀。

二氯甲烷、農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品純度為99.2%以上;氯化鈉、無水硫酸納為分析純;乙腈、丙酮為色譜純;試驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

1)色譜條件 HP-5MS色譜柱(30 m×250μm,0.25μm);進(jìn)樣口溫度280 ℃;載氣為高純氦氣(純度為99.99%);流量為1 mL·min-1;脈沖不分流,脈沖壓力475.8 k Pa;進(jìn)樣量為1μL;柱升溫程序:起始溫度為40 ℃,保持1 min;以40 ℃·min-1速率升溫至120 ℃;再以5 ℃·min-1速率升溫至240 ℃;以6 ℃·min-1速率升溫至300 ℃,保持6 min。

2)質(zhì)譜條件 電子轟擊(EI)離子源;電子能量為70 e V;離子源溫度為230 ℃,輔助加熱器溫度為300 ℃;溶劑延遲時(shí)間為5 min。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 陽性樣品制備

稱取空白茶葉樣品2.00 g,分別添加49種農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品,添加濃度為高濃度80μg·kg-1和低濃度40μg·kg-1,每個(gè)濃度制備6個(gè)平行樣品,劇烈振蕩混勻后于-20 ℃下冰箱冷凍24 h(冷凍條件保存并及時(shí)檢測,既保證農(nóng)藥的穩(wěn)定性[9-10],又有利于農(nóng)藥充分接觸茶葉),用于考察泡茶過程中茶葉上的農(nóng)藥向茶湯中遷移的情況。

1.3.2 茶湯制備及前處理

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23776-2018茶葉感官評(píng)審方法中提供的泡茶方法制備茶湯。稱取2.00 g茶葉于200 mL燒杯中,加入100 mL沸水,靜置4 min泡茶并制取茶湯。將茶湯轉(zhuǎn)移至燒杯中,冷卻至室溫,簡稱第一湯。將煮沸的水(100 mL)重新注入上述茶葉殘?jiān)?然后收集第二次泡茶所得茶湯,簡稱第二湯。第一湯和第二湯分別用于檢測農(nóng)藥的浸出情況。

將所得第一湯和第二湯分別全部轉(zhuǎn)移至含有氯化鈉10 g的分液漏斗中,使用100 mL二氯甲烷分3次萃取,萃取液過無水硫酸鈉收集于150 mL梨形瓶中,于42 ℃溫度下減壓濃縮至近干,用丙酮定容至5 mL,過0.22μm濾膜,采用氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(GC-MS/MS)檢測,分別計(jì)算得到農(nóng)藥于第一湯和第二湯的遷移率。

1.3.3 基質(zhì)加標(biāo)系列標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

稱取一定量的各種農(nóng)藥,使用乙腈分別溶解配制成質(zhì)量濃度為200 mg·L-1的農(nóng)藥單標(biāo)儲(chǔ)備溶液,于-20 ℃冰箱中避光保存;分別移取農(nóng)藥單標(biāo)儲(chǔ)備溶液1.00 mL于同一個(gè)100 mL容量瓶中,用乙腈定容,配制成2 mg·L-1標(biāo)準(zhǔn)溶液。

按照1.3.2節(jié)處理空白茶葉樣品,濾液用氮吹至近干后,分別用5 mL質(zhì)量濃度為31.25,62.5,125,250,500,1 000,2 000μg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液定容,得到質(zhì)量濃度為31.25～2 000μg·L-1基質(zhì)加標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)系列,以樣品質(zhì)量濃度對質(zhì)譜響應(yīng)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.4 茶葉中農(nóng)藥遷移率計(jì)算方法

茶葉中農(nóng)藥遷移率計(jì)算方法見公式(1)[1-2]:

式中:R為茶葉中農(nóng)殘向茶湯的遷移率,%;ρ為茶湯中農(nóng)藥質(zhì)量濃度,μg·L-1;V為茶湯體積,L;m為茶葉中農(nóng)藥的含量,μg。

1.3.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,采用Pearson直線相關(guān)回歸分析方法,以P＜0.05有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

通過方法線性,準(zhǔn)確度、靈敏度和最低檢測濃度對方法學(xué)進(jìn)行驗(yàn)證:49種農(nóng)藥在不同質(zhì)量濃度范圍內(nèi)與其對應(yīng)的質(zhì)譜響應(yīng)值呈線性關(guān)系,其線性參數(shù)見表1。

以3倍信噪比計(jì)算檢出限(3S/N),以10倍信噪比計(jì)算測定下限(10S/N),結(jié)果見表1。

表1 線性參數(shù)、檢出限和測定下限Tab.1 Linear parameters,detection limits and lower lomits of determination

表1(續(xù))

2.2 精密度和回收試驗(yàn)

向100 mL茶湯中分別加入0.2,4.0μg標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),每個(gè)濃度制備6個(gè)平行樣品,按照試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測,并進(jìn)行方法驗(yàn)證,結(jié)果見表2。

表2 精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Results of tests for precision and recovery

表2(續(xù))

2.3 茶葉中農(nóng)藥向茶湯中的遷移率

按照試驗(yàn)方法制作12個(gè)陽性樣品,分別為高濃度80μg·kg-1和低濃度40μg·kg-1,按照試驗(yàn)方法制備并檢測茶湯,分為第一湯和第二湯,根據(jù)1.3.4節(jié)計(jì)算農(nóng)藥的遷移率,并計(jì)算兩次浸泡農(nóng)藥遷移率之和,其中六氯苯、七氯、胺菊酯、聯(lián)苯菊酯、甲氰菊酯、滅蟻靈、三氟氯氰菊酯、氯菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊酯等12種農(nóng)藥的遷移率均為零,其余37種農(nóng)藥的遷移情況見表3。

表3 泡茶過程中37種農(nóng)藥從茶葉向茶湯的遷移率(n＝12)Tab.3 Migration rate of 37 pesticides from tea leaves to tea soup(n＝12)

表3(續(xù))

由表3可知:37種農(nóng)藥中有16種農(nóng)藥的遷移率超過20.0%,除甲草胺和草達(dá)滅外均為有機(jī)磷農(nóng)藥;遷移率高于20%的農(nóng)藥,第一湯遷移率與第二湯遷移率之比為3∶1～6∶1,遷移率介于10%～20%的農(nóng)藥,第一湯遷移率與第二湯遷移率之比為1∶1～2∶1,遷移率小于10%的農(nóng)藥,第一湯遷移率與第二湯遷移率幾乎相等;根據(jù)該研究結(jié)果建議棄掉頭次泡茶的茶湯,減少茶湯引起的農(nóng)藥暴露。

2.4 遷移率和農(nóng)藥理化性質(zhì)之間的關(guān)系

2.4.1 遷移率與溶解度之間的關(guān)系

農(nóng)藥的水溶性是影響農(nóng)藥遷移率的主要原因之一,因?yàn)樵谂莶柽^程中水是農(nóng)藥的載體,49種農(nóng)藥的溶解度[11]和遷移率之間的關(guān)系見表4。

表4 農(nóng)藥的溶解度與遷移率Tab.4 Values of solubility and migration rate of pesticides

表4(續(xù))

對農(nóng)藥的遷移率與溶解度進(jìn)行Pearson直線相關(guān)回歸分析,Pearson相關(guān)系數(shù)為0.743,P＜0.01,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明遷移率與溶解度呈正相關(guān)關(guān)系;溶解度低于20 mg·kg-1的農(nóng)藥的遷移率低于10%,隨著農(nóng)藥的溶解度從24.4 mg·kg-1(亞胺硫磷)增大到1.0×106mg·kg-1(久效磷),農(nóng)藥的遷移率從15.7%(亞胺硫磷)提高到97.4%(久效磷)。而具有較高溶解度的農(nóng)藥如內(nèi)吸磷、皮蠅磷、殺螟松的溶解度分別為666,40,38 mg·kg-1,并沒有表現(xiàn)出更高的總遷移率,推測農(nóng)藥的遷移率不僅受農(nóng)藥溶解度影響,還受分配系數(shù)等因素影響。

2.4.2 遷移率與分配系數(shù)之間的關(guān)系

農(nóng)藥在辛醇-水溶液中的分配系數(shù)[11]與農(nóng)藥遷移率的關(guān)系見表5。

表5 農(nóng)藥的分配系數(shù)與遷移率Tab.5 Values of distribution coefficient and migration rate of pesticides

表5(續(xù))

對農(nóng)藥的遷移率與農(nóng)藥在辛醇-水中的分配系數(shù)進(jìn)行Pearson直線相關(guān)回歸分析,Pearson相關(guān)系數(shù)為-0.984,P＜0.01,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明遷移率與農(nóng)藥在辛醇-水中的分配系數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;分配系數(shù)低于3.82的農(nóng)藥的遷移率高于30%,隨著農(nóng)藥的分配系數(shù)從-0.85(乙酰甲胺磷)增大到3.82(氯唑磷),農(nóng)藥的遷移率從92.5%(乙酰甲胺磷)降低到34.1%(氯唑磷)。而農(nóng)藥水胺硫磷、百菌清的分配系數(shù)分別為2.7,3.05并沒有表現(xiàn)出很高的遷移率,說明農(nóng)藥的遷移率不僅受農(nóng)藥分配系數(shù)影響,還受其他因素如溶解度等的制約。

茶葉浸泡第一湯中農(nóng)藥的遷移率較高;茶湯中農(nóng)藥的總遷移率與溶解度呈正相關(guān),與農(nóng)藥在辛醇-水中的分配系數(shù)呈負(fù)相關(guān)。農(nóng)藥的溶解度低于20 mg·kg-1時(shí),農(nóng)藥的遷移率小于10%,農(nóng)藥的溶解度高于24.4 mg·kg-1時(shí),農(nóng)藥的遷移率大于15.7%;農(nóng)藥的分配系數(shù)低于3.82時(shí),農(nóng)藥的遷移率大于34.1%,農(nóng)藥的分配系數(shù)高于3.83時(shí),農(nóng)藥的遷移率小于5.1%。

飲茶時(shí)建議棄掉頭次泡茶的茶湯,減少茶湯引起的農(nóng)藥暴露;推薦使用水中溶解度低并且分配系數(shù)較高的農(nóng)藥,此時(shí)由茶葉浸泡到茶湯中的農(nóng)藥遷移率較低。本工作的研究同時(shí)可以為參照茶湯中農(nóng)藥的殘留情況制定茶葉中農(nóng)藥的最大殘留限量提供參考依據(jù)。