盧琦,陳子雷,丁蕊艷,郭長英,毛江勝,李慧冬
1.山東省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所(濟南 250100);2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估實驗室(濟南)(濟南 250100);3.山東省食品質(zhì)量與安全檢測技術(shù)重點實驗室(濟南 250100)
生姜是我國居民生活中不可或缺的農(nóng)產(chǎn)品,也是我國廣泛種植栽培的重要蔬菜。我國是世界上的產(chǎn)姜大國,年產(chǎn)量僅次于印度居世界第二位[1]。山東是生姜農(nóng)產(chǎn)品出口大省,產(chǎn)品出口世界各國,但在種植過程中,為了降低病蟲害如姜腐爛病、姜青枯病、猿葉蟲等對生姜品質(zhì)的影響[2],農(nóng)藥的大量使用大大增加了生姜中農(nóng)藥殘留超標的風險,同時由于生姜中含有大量的姜辣素、芳香性揮發(fā)油脂姜酮、姜酚等含硫的揮發(fā)性化合物,這些物質(zhì)與農(nóng)藥的性質(zhì)相似,對農(nóng)藥殘留的檢測分析造成了一定的困難。為了滿足國內(nèi)外對農(nóng)藥殘留日趨嚴格的要求,同時保證我國生姜產(chǎn)品順利出口世界各地,建立一種操作簡便、快速、準確的生姜樣品中農(nóng)藥殘留檢測方法非常重要。
目前,常用的農(nóng)藥殘留檢測方法有氣相色譜法[3-7]、高效液相色譜法[8-10]、氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法[11-14]與高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法[15-18]。前處理方法主要有QuEChERS法[19-20]、固相萃取法[21]、液液萃取法[22]、凝膠滲透色譜法[23-24]等。由于氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀和高效色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀的檢測效率及準確度普遍高于氣相色譜與液相色譜,近年來已被廣泛使用。王艷麗等[13]采用固相萃取-氣相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜法測定茶葉中45種有機磷農(nóng)藥殘留;黃紹軍等[14]采用固相萃取-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測了麗江瑪咖中41種有機氯和菊酯類農(nóng)藥殘留;何強等[18]也利用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定了濃縮蘋果汁中61種農(nóng)藥殘留量;但是采用氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法同時測定生姜中多種農(nóng)藥殘留的報道不是很多。研究采用氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜結(jié)合QuEChERS法,一次性同時檢測16種農(nóng)藥,并結(jié)合保留時間和特征選擇離子判斷結(jié)果,以期為生姜中多種農(nóng)藥殘留的檢測提供方法參考。
隨機從濟南市場抽取生姜樣品30批。
Agilent5977氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、LDZS-2高速離心機(北京京立離心機公司);T25 D均質(zhì)機(德國IKA公司);RV10 D旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(德國IKA公司);MS3 D S25漩渦混合器(德國IKA公司);BSA224S-CW萬分之一電子天平(德國 Sartorius公司)。
乙腈和正己烷(HPLC級,美國Fisher 公司),氯化鈉(分析純,國藥集團);QuEChERS凈化管、C18固相萃取柱、PestiCarb/NH2柱。農(nóng)藥標準品(10 mg/L)主要包括溴蟲腈、噁草酮、二嗪磷、伏殺硫磷、氟氯氰菊酯、治螟磷、氟樂靈、乙烯菌核利、異丙草胺、抗蚜威、氯菊酯、殺螟硫磷、甲基毒死蜱、喹硫磷、五氯硝基苯及毒死蜱。
色譜條件:色譜柱,DB-5MS;色譜柱溫度程序,40 ℃保持1 min,然后以30 ℃/min程序升溫至130℃,以5 ℃/min升溫至250 ℃,再以10 ℃/min升溫至300 ℃,保持5 min;載氣,氦氣,純度≥99.999%;流速,1.2 mL/min;進樣口溫度,290 ℃;進樣方式,不分流。
質(zhì)譜條件:電子轟擊源,70 eV;離子源溫度,230 ℃;GC-MS接口溫度,280 ℃;進樣量,1.0 μL;溶劑延遲時間,6 min;掃描方式,選擇離子檢測(SIM)模式。定量離子(m/z)及定性離子(m/z)見表1。
表1 16種農(nóng)藥的質(zhì)譜參數(shù)
準確移取1 mL標準品(10 mg/L),用丙酮定容至10 mL,配制成1 mg/L的標準溶液。再準確吸取1.0,0.5,0.2,0.1和0.05 mL上述標準溶液,用丙酮定容至1.0 mL,得到質(zhì)量濃度分別為1.0,0.5,0.2,0.1和0.05 mg/L的標準溶液系列。以各物質(zhì)定量離子的峰面積(y)對質(zhì)量濃度(x)繪制標準曲線。外標法定量。
基質(zhì)匹配標準溶液:準確移取適量混合標準溶液,用生姜空白樣品提取液稀釋,配制成系列基質(zhì)匹配標準溶液,現(xiàn)配現(xiàn)用。
樣品預(yù)處理:將生姜樣品用食品粉碎機打碎,混勻,密封,于-20 ℃保存。
1.5.1 QuEChERS處理過程
準確稱取10 g粉粹后的生姜樣品于50 mL聚丙烯具塞離心管中,加入20.0 mL乙腈,用勻漿機中高速均質(zhì)提取3 min,加入5 g氯化鈉,渦旋3 min,靜置分層,在離心機中以12000 r/min離心5 min,吸取10 mL上清液于QuEChERS凈化管(色素樣品凈化管:150 mg PSA+15 mg GCB+900 mg MgSO4)凈化管,并加入一顆陶瓷均質(zhì)子,搖勻,在離心機中以12000 r/min離心5 min,取5 mL上清液于250 mL圓底燒瓶中,在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中旋蒸至干,用2.5 mL正己烷定容,裝進樣小瓶混勻,待測。
1.5.2 固相萃取處理過程
提?。簻蚀_稱取10 g粉粹后的生姜樣品于50 mL聚丙烯具塞離心管中,加入20.0 mL乙腈,用勻漿機中高速均質(zhì)提取3 min,加入5 g氯化鈉,渦旋3 min,靜置分層,在離心機中以12000 r/min離心5 min,取上清液5 mL于平底燒瓶中,旋蒸至近干,待凈化。
凈化:在固相萃取柱中加入約2 cm高無水硫酸鈉,用5 mLV(乙腈)∶V(甲苯)=3∶1預(yù)淋洗,棄去淋洗液。分三次分別用5,10和10 mL的淋洗液(V(乙腈)∶V(甲苯)=3∶1)復(fù)溶洗脫;收集洗脫液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至近干,用2.5 mL正己烷定容,裝進樣小瓶,待測。
分別在空白生姜樣品中添加0.05,0.5和1 mg/kg 3個水平的16種農(nóng)藥的標準品,靜置2 h,使各農(nóng)藥標準品被生姜充分吸收,然后按照研究建立的方法進行前處理和檢測,同時使用生姜空白基質(zhì)匹配標準溶液進行校準定量。每個水平重復(fù)6次。
采用在生姜空白樣品中添加0.5 mg/kg的16種農(nóng)藥混合標準工作溶液,按照1.5.1節(jié)的前處理方法,重復(fù)5次,采用基質(zhì)匹配標準溶液外標法定量,對前處理條件進行優(yōu)化。
2.1.1 樣品提取溶劑的選擇
乙腈對極性和非極性農(nóng)藥的提取兼容性更好,更容易利用鹽析作用去除樣品中的水分,降低了后續(xù)凈化的困難與儀器的維護成本,因此研究選取乙腈作為提取劑。
2.1.2 樣品凈化方式的選擇
為了獲得良好的凈化效果,試驗設(shè)計了3種凈化方法。方法1:C18柱凈化;方法2:PestiCarb/NH2柱凈化;方法3:QuEChERS凈化管凈化。采用上述3種方法對16種農(nóng)藥做在生姜樣品中添加濃度為0.5 mg/kg的回收試驗。結(jié)果顯示,采用這3種方法凈化得到的回收率均在可接受范圍內(nèi)。此外方法1處理完的樣品較方法2與方法3顏色較深,含有較多色素。對上述凈化方式制備的生姜樣品進行掃描(見圖1),從中可以看出方法3的雜質(zhì)峰相較于其他兩種方法較少,有利于保護儀器,操作簡便,快速高效。因此,研究選用QuEChERS凈化管對生姜進行凈化。
圖1 采用3種凈化方法的生姜樣品的TIC圖
2.1.3 基質(zhì)效應(yīng)評價
按照1.5小節(jié)方法對空白生姜樣品進行前處理,制備生姜空白基質(zhì)溶液。分別用純?nèi)軇┖蜕瞻谆|(zhì)溶液配制農(nóng)藥濃度相同的兩種待測液,在條件完全相同的情況下進行檢測。根據(jù)兩者的響應(yīng)值計算生姜的基質(zhì)效應(yīng)[25],具體計算方式見式(1)。
式中:Mi為生姜基質(zhì)溶液中各農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng);Ami為基質(zhì)溶液中各農(nóng)藥的檢測響應(yīng)值;Asi為純?nèi)軇┲懈鬓r(nóng)藥的檢測響應(yīng)值。
試驗中,分別用丙酮與生姜空白基質(zhì)溶液配制16種農(nóng)藥的待測液,使各目標成分的質(zhì)量濃度為0.5 mg/L,在相同條件下進行檢測,按照式(1)對生姜基質(zhì)溶液的基質(zhì)效應(yīng)進行分析,具體結(jié)果見表2。
由結(jié)果可知16種農(nóng)藥種有7種農(nóng)藥的Mi值為正值,表現(xiàn)為基質(zhì)增強效應(yīng);有9種農(nóng)藥的Mi值為負值,表現(xiàn)為基質(zhì)抑制效應(yīng)。其中有75%的農(nóng)藥|Mi|<20%,表現(xiàn)為弱基質(zhì)效應(yīng),可忽略無需進行校正;有12.5%的農(nóng)藥20%≤|Mi|≤50%,表現(xiàn)為中等程度基質(zhì)效應(yīng);12.5%的農(nóng)藥|Mi|>50%,表現(xiàn)為強基質(zhì)效應(yīng),需要進行校正[18]。此外上述結(jié)果也表明,同種基質(zhì)中不同農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)差別較大,如伏殺硫磷的|Mi|值為53.38,是強基質(zhì)效應(yīng);而五氯硝基苯的|Mi|卻只有1.66,為可忽略不計的弱基質(zhì)效應(yīng)。因此,為提高定量結(jié)果的準確性,需要配制基質(zhì)標準溶液對定量結(jié)果進行校正。
2.2.1 線性范圍、相關(guān)系數(shù)及檢出限
由表2可知:16種農(nóng)藥在0.01~1 mg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi),各化合物定量離子峰面積與濃度呈良好線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)均大于0.99。以最低添加濃度為定量限。
表2 16種農(nóng)藥的保留時間、線性關(guān)系、相關(guān)系數(shù)、定量限與基質(zhì)效應(yīng)
2.2.2 準確度和精密度
由表3的結(jié)果可知:16種農(nóng)藥3個加標濃度下的平均回收率在75%~97%之間,相對標準偏差在1.9%~7.8%之間。用此方法測定生姜中16種農(nóng)藥多殘留,準確度、精密度均較好,能夠滿足殘留分析要求[26]。
研究采用SIM模式結(jié)合保留時間進行定性定量分析,增強了檢測結(jié)果的準確性,降低了出現(xiàn)假陽性樣品的概率。
2.3.1 農(nóng)藥殘留水平
利用研究建立的方法對市場采集的30份生姜樣品進行16種農(nóng)藥的檢測,結(jié)果顯示:有4份樣品檢出抗蚜威,最大殘留量為0.01 mg/kg;有4份樣品檢出氯菊酯,最大殘留量為0.09 mg/kg;1份樣品檢出殺螟硫磷,最大殘留量為0.02 mg/kg。以上檢出的2種農(nóng)藥殘留量均低于GB 2763—2019[27]中梨的農(nóng)藥最大殘留限量值(maximum residue limit,MRL)(抗蚜威:0.05 mg/kg;氯菊酯:1 mg/kg;殺螟硫磷:0.5 mg/kg)。其他樣品中未見目標農(nóng)藥檢出。
通過乙腈提取,QuEChERS凈化管凈化,建立了氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測生姜樣品中16種農(nóng)藥殘留量的分析方法。經(jīng)實際樣品檢測,所建立的方法可以提供準確的定性和定量分析,操作簡單、快速、靈敏度高,符合農(nóng)藥多殘留檢測要求,為生姜的風險評估和多殘留檢測提供了快速準確的方法支持。