腐殖酸鍵合硅膠固相萃取-氣相色譜法快速測(cè)定玉米油中擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留

鄭 丹 夏珍珍 彭西甜* 夏 虹 謝光輝

(1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所,武漢 430064;2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(武漢)，武漢 430064；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，北京 100193)

玉米油是由玉米胚芽加工制得的植物油，又稱玉米胚芽油或粟米油，是一種高品質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)健康植物油[1]。精煉的玉米油由于含有超過80%的不飽和脂肪酸和天然維生素A、E、D以及植物甾醇、磷脂等成分，長(zhǎng)期食用可預(yù)防動(dòng)脈硬化和冠心病，世界衛(wèi)生組織將玉米油列為三大最健康的食用油品種之一[1-2]。加上其資源和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，目前，我國(guó)玉米油的年均銷量增速遠(yuǎn)高于其他食用油，隨著銷量的增加其質(zhì)量安全也引發(fā)消費(fèi)者和政府的廣泛關(guān)注[1,3-4]。

擬除蟲菊酯類農(nóng)藥是繼有機(jī)磷、有機(jī)氯和氨基甲酸酯類農(nóng)藥后模擬除蟲菊素合成的一類殺蟲劑，具有廣譜、高效、低毒和低殘留等特點(diǎn)，在我國(guó)應(yīng)用非常廣泛。據(jù)報(bào)道，擬除蟲菊酯類農(nóng)藥已成為我國(guó)出口農(nóng)產(chǎn)品中殘留超標(biāo)檢出率最高的三類農(nóng)藥之一[4-5]。該類農(nóng)藥疏水性高，殘留在油料作物中的菊酯類農(nóng)藥在加工過程中極易污染食用油產(chǎn)品[6]。因此，建立食用油中擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的快速分析方法，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

食用油基質(zhì)復(fù)雜，在質(zhì)譜分析前必須除去其中高含量的油脂、色素、不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸等成分[6-9]，同時(shí)，菊酯類農(nóng)藥脂溶性較大，油水分配系數(shù)高，采用QuECHERS方法提取食用油中該類農(nóng)藥時(shí)，回收率偏低[10-13]。我國(guó)現(xiàn)有的植物油中農(nóng)藥殘留檢測(cè)的前處理方法，通常先采用液-液萃取再固相萃取(Solid phase extraction, SPE)的方法，操作步驟繁瑣，有機(jī)溶劑用量較大[8-11,14]。國(guó)外對(duì)植物油中農(nóng)藥殘留檢測(cè)的研究較多，主要集中在樣品的凈化方法上[12-17]。SPE是目前較為常用的固態(tài)吸附劑凈化液體樣品的前處理方法，然而傳統(tǒng)的C18、硅膠和弗羅里硅土等SPE吸附劑選擇性差，因此開發(fā)選擇性好、萃取效率高的菊酯類固相萃取吸附劑非常重要[8,18-19]。腐殖酸是動(dòng)植物殘?bào)w通過生物、非生物降解和縮合等各種作用形成的天然有機(jī)質(zhì)，其分子內(nèi)含有多種功能基團(tuán)，與有機(jī)分子可發(fā)生多種相互作用，如金屬螯合、電荷轉(zhuǎn)移、偶極-偶極、離子交換、氫鍵以及疏水作用，是一種很好的吸附劑配體[20-22]。通過適當(dāng)改性后制得的腐殖酸類新型吸附劑，被廣泛應(yīng)用于水處理、重金屬吸附和有機(jī)污染物治理上[23]，然而利用改性的腐殖酸進(jìn)行玉米油中的農(nóng)藥殘留測(cè)定鮮有報(bào)道，本研究采用腐殖酸鍵合硅膠作為固相萃取的吸附劑，通過對(duì)玉米油中7種常見擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的測(cè)定條件進(jìn)行優(yōu)化，旨在建立食用玉米油中常見擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留的簡(jiǎn)便快捷、準(zhǔn)確高效和成本低廉的檢測(cè)方法，以期為建立食用油產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管提供更便捷、可靠的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)儀器

美國(guó)安捷公司生產(chǎn)的6890N氣相色譜儀，帶μECD檢測(cè)器和自動(dòng)進(jìn)樣器。德國(guó)艾卡集團(tuán)生產(chǎn)的IKA MS3旋渦混勻器。美國(guó)Organomation公司生產(chǎn)OA-HEAT 5085氮吹儀。美國(guó)Supelco公司生產(chǎn)固相萃取裝置Supelco Visiprep 24TMDL。

1.2 試劑與材料

乙腈、正己烷：色譜純，美國(guó) J.T.Bake 公司；200～300目層析硅膠(青島海洋化工廠)；腐殖酸(中國(guó)國(guó)藥集團(tuán))。試驗(yàn)用水符合GB/T 6682—2008《分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法》[24]一級(jí)水要求，乙腈有色譜純和分析純2種試劑，其他試劑均為分析純。農(nóng)藥氯氟氰菊酯、氟胺氰菊酯、氟氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯、氟氰戊菊酯、氯氰菊酯各標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)量濃度均為1 000 mg/L，購(gòu)自農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所。腐殖酸鍵合硅膠固相萃取柱(6 mL，500 mg)的制備見參考文獻(xiàn)[20]。試驗(yàn)用到的玉米油購(gòu)自市場(chǎng)，冷藏備用。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

混合標(biāo)準(zhǔn)工作液的配制：將7種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品(1 000 mg/L)用正己烷分別配制成100 mg/L 的單標(biāo)儲(chǔ)備液，于-18 ℃低溫避光保存。分別移取上述 7種農(nóng)藥單標(biāo)儲(chǔ)備液1 mL，置于10 mL 容量瓶中，用正己烷定容至刻度，配制成 10 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)混合使用液。使用時(shí)用正己烷逐級(jí)配制成所需的標(biāo)準(zhǔn)混合工作液，現(xiàn)用現(xiàn)配。

1.4 樣品前處理

取0.5 g勻質(zhì)植物油樣品于10 mL離心管中，加入3 mL正己烷，渦旋振蕩2 min，待凈化。腐殖酸鍵合硅膠固相萃取柱用5 mL正己烷活化，隨后加入以上樣品溶液，以2 mL/min流過固相萃取柱后，采用5 mL正己烷清洗，最后用8 mL丙酮解吸，將解吸溶液轉(zhuǎn)移到10 mL離心管中，在50 ℃條件下氮?dú)鉂饪s吹干，1.0 mL正己烷復(fù)溶，待GC-ECD測(cè)定。

1.5 氣相色譜條件

色譜柱：DB-1毛細(xì)管柱(30 m×250 μm×0.25 μm)；進(jìn)樣口溫度：230 ℃；程序升溫：初始溫度160 ℃，20 ℃/min升至280 ℃，保持15 min；檢測(cè)器溫度：320 ℃；載氣：氮?dú)猓魉?0.9 mL/min；不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣體積：1.0 μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 材料用量的優(yōu)化

由圖1可知，填料量在200～500 mg時(shí)，7種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的回收率均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；填料量≥500 mg 時(shí)，回收率趨于穩(wěn)定，各農(nóng)藥的回收率均>80%。這是由于材料用量的增多，更多的腐殖酸吸附位點(diǎn)能夠與目標(biāo)物相互作用，提高了分析物的萃取效率，而當(dāng)吸附劑用量≥500 mg時(shí)，達(dá)到吸附平衡。因此，綜合考慮材料用量成本和回收率，選擇500 mg腐殖酸鍵合硅膠填充固相萃取柱。

圖1 應(yīng)用不同填料用量的農(nóng)藥回收率

2.2 上樣溶劑的優(yōu)化

食用油粘度較大，在固相萃取前采用適合的溶劑進(jìn)行稀釋，以此提高分析物的傳質(zhì)和固相萃取的流速非常必要。本研究選取正己烷和乙酸乙酯作為上樣溶劑，比較了7種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的回收率。由表1 可知，以正己烷為提取溶劑時(shí)，7種擬除蟲菊酯的回收率均在88.6%～99.5%，而采用乙酸乙酯時(shí)，回收率均<20%。這可能是由于擬除蟲菊酯類農(nóng)藥與腐殖酸硅膠之間存在極性相互作用和電荷轉(zhuǎn)移作用，采用極性較大的溶劑時(shí)破壞了這種相互作用，因此選擇正己烷作為提取溶劑更合適。

表1 應(yīng)用不同上樣溶劑的農(nóng)藥回收率

2.3 解吸溶劑的優(yōu)化

由圖2可知，不同的解吸液對(duì)7種擬除蟲菊酯農(nóng)藥的回收率有一定的影響。氰戊菊酯除在丙酮解吸中的回收率為89.2%，其余3種解吸液處理后均<70%，而氯氟氰菊酯由甲醇解吸后的回收率僅為58.6%。丙酮是一種溶解能力很強(qiáng)的溶劑，能夠很好地破壞擬除蟲菊酯類農(nóng)藥與吸附劑之間的疏水和 π-π 作用力，將其作為解吸溶劑時(shí)，7種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的回收率均>88.6%。同時(shí)，丙酮的沸點(diǎn)較低，易于下一步的濃縮，因此選擇丙酮作為解吸溶劑。

圖2 應(yīng)用不同解吸液的農(nóng)藥回收率

綜上所述，優(yōu)化好的萃取條件如下：選擇500 mg材料用量，正己烷作為上樣溶液，8 mL丙酮解吸。由圖3可知，經(jīng)腐殖酸鍵合硅膠固相萃取柱凈化后，色譜圖中基質(zhì)干擾很少，能夠很好地滿足玉米油中菊酯類農(nóng)藥殘留的檢測(cè)。

1,氯氟氰菊酯；2，氟氯氰菊酯；3，氟氰戊菊酯；4，氯氰菊酯；5，氰戊菊酯；6，氟胺氰菊酯；7，溴氰菊酯。

2.4 線性方程、最低檢出限和基質(zhì)效應(yīng)

以標(biāo)準(zhǔn)溶液的峰面積(Y)為縱坐標(biāo)，質(zhì)量濃度(X，μg/mL)為橫坐標(biāo)分別繪制正己烷溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線和玉米油空白基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線。以接近檢出限濃度的樣品計(jì)算方法中的農(nóng)藥檢出限(MDLs)，以10倍信噪比時(shí)可以檢測(cè)到的化合物質(zhì)量濃度作為農(nóng)藥的定量限(MQLs)。采用基質(zhì)效應(yīng)評(píng)價(jià)樣品基質(zhì)對(duì)定量分析的影響，基質(zhì)效應(yīng)按照如下公式計(jì)算[25]：

基質(zhì)效應(yīng)(Matrix effect)=[(基質(zhì)匹配校準(zhǔn)曲線的斜率/溶劑校準(zhǔn)曲線的斜率)-1]×100%

由表2可知，正己烷溶劑標(biāo)曲和玉米油基質(zhì)標(biāo)曲中，7種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥在0.01～0.60 mg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，R2>0.991 2。在玉米油基質(zhì)中，7種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)均在-20%～20%，表現(xiàn)為弱基質(zhì)效應(yīng)，表明經(jīng)過固相萃取凈化后，樣品基質(zhì)對(duì)菊酯類農(nóng)藥檢測(cè)的影響很小。因此，本研究我們采用溶劑校準(zhǔn)曲線。7種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的最低檢出限在0.001～0.005 mg/kg，低于植物油中的最大殘留限量(0.01～0.20 mg/kg)。方法定量限為0.003～0.014 mg/kg，顯示出較高的靈敏度。

表2 不同農(nóng)藥在正己烷溶劑與玉米油基質(zhì)匹配液中的校準(zhǔn)曲線、相關(guān)系數(shù)、檢出限、定量限和基質(zhì)效應(yīng)

2.5 回收率和精確度

如表3所示，7種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥回收率在84.9%～102.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差≤4.7%，表現(xiàn)出較好的準(zhǔn)確度和精密度，可滿足日常分析的要求。

表3 7種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥回收率

2.6 固相萃取小柱的重復(fù)利用

由圖4可知，腐殖酸鍵合硅膠小柱在反復(fù)使用到第7次時(shí)，7種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的回收率仍在78.01%～100.41%。在反復(fù)使用到第8次時(shí)，除氟氯氰菊酯的回收率為92.46%、氰戊菊酯的回收率為75.76%外，其余5種的回收率均下降到50.48%～69.69%。反復(fù)使用到第9、10和11次后，7種擬除蟲菊酯農(nóng)藥的回收率低均≤70%。綜上，在保證回收率的情況下，腐殖酸鍵合硅膠小柱可以重復(fù)使用7次，表現(xiàn)出較好的可重復(fù)使用性。

圖4 SPE固相萃取小柱重復(fù)使用條件下7種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的回收率

2.7 實(shí)際樣品的篩查與驗(yàn)證

將本方法應(yīng)用到市售的20個(gè)隨機(jī)購(gòu)買的玉米油樣品的菊酯類農(nóng)藥測(cè)定。其中1個(gè)樣品檢出氯氟氰菊酯，檢出濃度為0.011 mg/kg。由圖5可知，經(jīng)GC-MS/MS確認(rèn)，該樣品中含有氯氟氰菊酯。GB2763—2019《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中農(nóng)藥最大殘留限量》[26]中規(guī)定，食用油中氯氟氰菊酯的最大殘留限量為0.02 mg/kg，該樣品中農(nóng)藥殘留并未超出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 氯氟氰菊酯標(biāo)樣(a)和陽(yáng)性玉米油樣品(b)的 MRM色譜圖

3 討 論

食用油和一般食品基質(zhì)差異較大，含有大量油脂和脂肪酸類物質(zhì)，且由于農(nóng)藥大多數(shù)是脂溶性的，因此在食用油的農(nóng)藥殘留檢測(cè)中，研究主要集中在如何有效地去除脂肪、色素及其他高分子量的干擾物質(zhì)上[6-9,27-28]。目前常用的食用油中農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法前處理過程是液-液萃取[8-11]，然后再采用分散固相萃取或凝膠滲透色譜法(GPC)凈化[9,14-17,27-28]。液-液萃取和GPC前處理步驟復(fù)雜，試劑消耗量大，樣品處理時(shí)間長(zhǎng)，分散固相萃取吸附劑除脂效果有限，有時(shí)需要結(jié)合冷凍除脂肪的步驟，耗時(shí)較長(zhǎng)。在本研究中，食用油采用正己烷稀釋后，直接進(jìn)行固相萃取的富集和凈化，大大簡(jiǎn)化樣品前處理的流程。同時(shí)，吸附劑能夠重復(fù)使用，節(jié)約了樣品分析的成本。驗(yàn)證結(jié)果也表明該方法中7種農(nóng)藥的在一定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性相關(guān)性顯著，方法檢出限和定量限低、精確度高，能夠滿足食用油日常監(jiān)管的需求。

4 結(jié) 論

本方法采用腐殖酸鍵合硅膠作為固相萃取的吸附劑，應(yīng)用在食用玉米油中常見擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留檢測(cè)基礎(chǔ)上，采用GC-ECD進(jìn)行分離檢測(cè)。對(duì)上樣溶劑、解吸溶劑及吸附劑用量等相關(guān)因素進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本研究建立的方法具有操作簡(jiǎn)單、快速、靈敏度高和檢出限低等優(yōu)點(diǎn)，且腐殖酸鍵合硅膠固相萃取柱能重復(fù)使用7次，降低了樣品分析的成本，適用于玉米油中擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的常規(guī)快速檢測(cè)。