氣相色譜法測定食用林產(chǎn)品有機(jī)磷農(nóng)藥殘留基質(zhì)效應(yīng)研究

鄔能英黃安香王忠偉柏文戀羅國波張福安

(1.貴州省林業(yè)科學(xué)研究院，貴州 貴陽 550000；2.貴州一航生態(tài)農(nóng)牧科技開發(fā)有限公司，貴州 銅仁 565100)

食用林產(chǎn)品是指依托于森林、林木、林地生產(chǎn)以及經(jīng)過初級加工，可供人類直接或間接食用的植物、菌類和其制成品等[1]。隨著我國食用林產(chǎn)品市場需求量不斷增加，人工種植的食用林產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，如竹筍、花椒、刺梨、核桃和油茶等。在種植生產(chǎn)食用林產(chǎn)品的過程中，為了避免病蟲害及提高產(chǎn)量和質(zhì)量，人們大量使用農(nóng)藥，很多農(nóng)藥屬于劇毒物，濫用導(dǎo)致農(nóng)藥殘留量超標(biāo)，從而影響食用林產(chǎn)品的質(zhì)量安全，進(jìn)一步危害人的身體健康[2]，農(nóng)藥殘留的精準(zhǔn)測定及控制成為食品安全最重要的工作。

近年來，農(nóng)藥檢測分析殘留技術(shù)發(fā)展迅猛，氣相色譜法[3]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[4]及氣相質(zhì)譜法[5]等檢測手段也發(fā)展相對成熟，然而食用林產(chǎn)品品種繁多，基質(zhì)干擾效應(yīng)帶來的假陽性結(jié)果給檢測工作帶來一定的難度。如何避免基質(zhì)效應(yīng)的干擾，成為提高檢測準(zhǔn)確率的重要手段?；|(zhì)的復(fù)雜性常對分析物的分析過程有顯著的干擾，從而影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，這種現(xiàn)象稱為基質(zhì)效應(yīng)[6]。根據(jù)基質(zhì)對檢測信號響應(yīng)值的不同影響，可將其分為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)和基質(zhì)減弱效應(yīng)。關(guān)于基質(zhì)效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理目前尚未清楚，黃寶勇[7]等認(rèn)為，產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)與待測物的化學(xué)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、樣品基質(zhì)的種類和濃度、待測物在樣品基質(zhì)中的濃度、檢測器和接口類型以及進(jìn)樣技術(shù)等因素有關(guān)。易盛國等[8]研究結(jié)果表明，基質(zhì)含水量越多，基質(zhì)效應(yīng)越弱，含糖類、油脂和蛋白質(zhì)越多，基質(zhì)效應(yīng)越強(qiáng)?；|(zhì)效應(yīng)普遍存在于氣相色譜、液相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用等農(nóng)藥殘留分析過程中，是影響分析結(jié)果準(zhǔn)確性的一種主要因素[9,10]。目前在水果和蔬菜等樣品的農(nóng)藥殘留基質(zhì)效應(yīng)研究較多[11]，對食用林產(chǎn)品如刺梨、竹筍、核桃等的農(nóng)藥殘留檢測基質(zhì)效應(yīng)少有報道。因此，本文采用氣相色譜法分析了11種有機(jī)磷農(nóng)藥在刺梨、竹筍、核桃、花椒和油茶的基質(zhì)效應(yīng)，希望為食用林產(chǎn)品有機(jī)磷農(nóng)藥殘留檢測提供參考，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 材料與方法

1.1 試劑與材料

標(biāo)準(zhǔn)品甲基對硫磷(C8H10O5NPS)、殺螟硫磷(C9H12NO5PS)、樂果(C5H12NO3PS2)、倍硫磷(C10H15O3PS2)、乙酰甲胺磷(C4H10NO3PS)、氧樂果(C5H12NO4PS)、二嗪磷(C4H4N2O)、殺撲磷(C6H11N2O4PS3)、伏殺硫磷(C12H15ClNO4PS2)、馬拉硫磷(C10H19O6PS2)、甲基嘧啶磷(C11H20N3O3PS)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度均為1000μg·mL-1(天津農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督檢測測試中心)；丙酮(CH3COCH3，色譜純)和乙腈(C2H3N，色譜純,美國Sigma-Aldrich)；氯化鈉(NaCl，分析純)。竹筍、花椒、刺梨、核桃和油茶樣品均采于成熟期。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent-8890氣相色譜儀，色譜柱包括DB-1701(長度30m、內(nèi)徑0.250mm、膜厚1.00μm)和DB-1(長度30m、內(nèi)徑0.250mm、膜厚0.25μm)(Agilent中國有限公司)；ME802/02型電子天平在(梅特勒-多利多儀器上海有限公司)；KQ2200E型超聲清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；XW-80A型漩渦混合器(上海精科實業(yè)有限公司)；N-EVAP 112型氮吹儀(青島陸零玖環(huán)?？萍加邢薰?；T25 ECD SO25型勻漿機(jī)(上海書培實驗設(shè)備有限公司)。

1.3 氣相色譜條件

升溫程序為150℃保持2min，以8℃·min-1速度升至250℃，并保持14min，運(yùn)行時間28.5min；進(jìn)樣口溫度220℃，不分流方式進(jìn)樣，進(jìn)樣量為1μL，檢測器溫度300℃，載氣(氮?dú)?流速60mL·min-1，燃?xì)?氫氣)流速75mL·min-1，助燃?xì)?空氣)流速100mL·min-1，色譜柱型號為DB-17和DB-1。

1.4 空白基質(zhì)的提取

5種不同食用林產(chǎn)品樣品的空白基質(zhì)提取具體如下。稱取25.0g粉碎樣品于100mL燒杯中(刺梨、核桃和油茶先加10mL水，其余步驟相同)，加入50mL乙腈，用勻漿機(jī)勻漿(2000rpm，2min)，將勻漿好的溶液用濾紙過濾，濾液全部收集到裝有4g氯化鈉的100mL具塞量筒中，蓋上塞子，劇烈振蕩2min，于室溫中靜置30min，使水相和乙腈相充分分層。取上層乙腈溶液10mL于100mL燒杯中，將燒杯放在50℃的氮吹儀上，并將氮?dú)饩従復(fù)ㄈ霟瓋?nèi)，吹近干，加入2mL丙酮，并將其放入超聲清洗器中超聲3min。將超聲之后的溶液全部轉(zhuǎn)移到10mL刻度離心管中，用丙酮洗滌燒杯3次(每次1mL)并將洗滌液全部轉(zhuǎn)入離心管中，定容至5mL，在旋渦混合器上渦旋0.5min，用0.2μm濾膜過濾，上機(jī)檢測樣品，未檢出圖1中所列的11種農(nóng)藥，則該樣品稱為干凈樣品，并將此次提取的樣品溶液作為基質(zhì)實驗所用溶劑。

1.5 儲備液的配制

11種有機(jī)磷農(nóng)藥分別為甲基對硫磷、殺螟硫磷、樂果、倍硫磷、乙酰甲胺磷、氧樂果、殺撲磷、二嗪磷、伏殺硫磷、馬拉硫磷和甲基嘧啶磷，溶液原始濃度均為1000μg·mL-1。逐級稀釋成濃度為10μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，后續(xù)根據(jù)實驗要求配制成所需要的工作溶液。

1.6 實驗設(shè)計

用色譜級的丙酮作為溶劑所配制的標(biāo)液，稱之為溶劑標(biāo)液。分別用竹筍、花椒、刺梨、核桃和油茶的空白基質(zhì)(上機(jī)檢測，樣品中甲基對硫磷、殺螟硫磷、樂果等11種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留均未檢出)作溶劑所配制的標(biāo)液，稱之為基質(zhì)標(biāo)液。溶劑標(biāo)液和基質(zhì)標(biāo)液的質(zhì)量濃度相同，且采用同一標(biāo)準(zhǔn)儲備液進(jìn)行配制。乙酰甲胺磷、氧樂果、殺撲磷、二嗪磷、馬拉硫磷、伏殺硫磷、甲基嘧啶磷、殺螟硫磷、甲基對硫磷、樂果和倍硫磷標(biāo)準(zhǔn)曲線質(zhì)量濃度分別為0.1μg·mL-1、0.2μg·mL-1、0.4μg·mL-1、0.6μg·mL-1、0.8μg·mL-1、1.0μg·mL-1和2.0μg·mL-1，使用GC-FPD進(jìn)行檢測，伏殺硫磷所用色譜柱為DB-1，其余農(nóng)藥指標(biāo)所用色譜柱均為DB-17。添加回收試驗：準(zhǔn)確稱取25.0g剁碎的樣品，加入1mL 10μg·mL-1的農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品溶液，按照1.3中方法進(jìn)行處理，添加水平重復(fù)5次，并用GC-FPD檢測，計算回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.7 基質(zhì)效應(yīng)的計算

本文的基質(zhì)效應(yīng)(Marix Effects，ME)計算公式[9]：

式中，A表示基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率；B表示溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率；當(dāng)ME﹥0時，表示基質(zhì)對待測物有基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)；當(dāng)ME﹤0時，為基質(zhì)減弱效應(yīng)；-20%≤ME≤20%，可認(rèn)為該基質(zhì)沒有基質(zhì)效應(yīng)；若其值在20%～50%，則表明該基質(zhì)有中等基質(zhì)效應(yīng)；若超過-50%或50%，則表明基質(zhì)效應(yīng)很強(qiáng)。

2 結(jié)果分析

2.1 11種有機(jī)磷類農(nóng)藥的氣相色譜圖

11種有機(jī)磷農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品氣相色譜圖如圖1所示，按照1.3氣相色譜條件檢測，其出峰時間分別為乙酰甲胺磷10.158min、氧樂果12.446min、甲基對硫磷15.418min、殺螟硫磷15.927min、殺撲磷18.969min、伏殺硫磷14.146min、二嗪磷12.157min、甲基嘧啶磷14.404min、馬拉硫磷15.472min、樂果14.126min和倍硫磷15.627min。檢測伏殺硫磷的色譜柱為DB-1，其余10種農(nóng)藥指標(biāo)用的色譜柱為DB-17，乙酰甲胺磷和甲基對硫磷為一對混標(biāo)，氧樂果和殺撲磷為一對混標(biāo)，其余都為單標(biāo)，進(jìn)樣量均為1μL 0.2μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.2 基質(zhì)效應(yīng)分析

2.2.1 竹筍中農(nóng)藥殘留基質(zhì)效應(yīng)

竹筍中5種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)實驗數(shù)據(jù)如表1所示。甲基對硫磷(Parathion-methyl)、乙酰甲胺磷(Acephate)、殺螟硫磷(Fenitrothion)、氧樂果(Omethoate)和殺撲磷(Methidathion)在竹筍基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)分別為-19.60%、-15.01%、4.981%、18.63%和2.530%，其中,甲基對硫磷和乙酰甲胺磷為基質(zhì)減弱效應(yīng)，其余,3種農(nóng)藥為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)。據(jù)文獻(xiàn)報道[12]，當(dāng)基質(zhì)效應(yīng)均落在20%≤ME≤20%范圍內(nèi)時，可認(rèn)為該基質(zhì)沒有基質(zhì)效應(yīng)，可用標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量分析。這與易盛國[12]等的研究結(jié)果比較相一致，樣品含水量越高，基質(zhì)效應(yīng)越弱，這是由于越多的水分可以在一定程度上稀釋基質(zhì)共萃物的濃度，從而使基質(zhì)效應(yīng)降低。

表1 5種農(nóng)藥在溶劑與竹筍基質(zhì)溶液中的線性范圍、標(biāo)準(zhǔn)曲線、相關(guān)系數(shù)、基質(zhì)效應(yīng)和檢出限

2.2.2 花椒中農(nóng)藥殘留基質(zhì)效應(yīng)

花椒中5種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)實驗數(shù)據(jù)如表2所示，乙酰甲胺磷(Acephate)、二嗪磷(Diazinon)、馬拉硫磷(Malathion)、伏殺硫磷(Phosalone)和甲基嘧啶磷(Pirimiphos-methyl)在花椒基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)分別為-22.36%、11.90%、16.32%、10.01%、-1.368%，其中,乙酰甲胺磷和甲基嘧啶磷為基質(zhì)減弱效應(yīng)；其余3種農(nóng)藥為基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)。由于乙酰甲胺磷基質(zhì)效應(yīng)落在-50%～20%，則表現(xiàn)為中等程度的基質(zhì)干擾效應(yīng)，因此花椒樣品采取基質(zhì)加標(biāo)進(jìn)行定量檢測，以減少基質(zhì)效應(yīng)對檢測結(jié)果的干擾[13]。

2.2.3 刺梨、核桃和油茶中農(nóng)藥殘留基質(zhì)效應(yīng)

表2 5種農(nóng)藥在溶劑與花椒基質(zhì)溶液中的線性范圍、標(biāo)準(zhǔn)曲線、相關(guān)系數(shù)、基質(zhì)效應(yīng)和檢出限

刺梨、核桃和油茶中7種農(nóng)藥的基質(zhì)效應(yīng)實驗數(shù)據(jù)如表3所示，甲基對硫磷(Parathion-methyl)、殺螟硫磷(Fenitrothion)和樂果(Dimethoate)在刺梨基質(zhì)中基質(zhì)效應(yīng)分別為65.30%、80.32%和60.31%；二嗪磷(Diazinon)和伏殺硫磷(Phosalone)在核桃基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)分別為53.27%和32.56%；倍硫磷(Fenthion)和樂果(Dimethoate)在油茶基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)分別為81.32%和80.10%。伏殺硫磷在核桃基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)為32.56%，在20%～50%，則表現(xiàn)為中等基質(zhì)效應(yīng)，其余基質(zhì)效應(yīng)均>50%，則表現(xiàn)為強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)。這與Gillespie[14]和易盛國[8]等的研究結(jié)果相類似，對于糖類(刺梨)、油脂(油茶、核桃)和蛋白質(zhì)(核桃)含量越高的樣品，基質(zhì)效應(yīng)越強(qiáng)，這是由于糖類、油脂和蛋白質(zhì)屬于不易揮發(fā)性物質(zhì)，此類物質(zhì)容易富集在進(jìn)樣口的活性位點(diǎn)并占據(jù)活性位點(diǎn)，從而減少農(nóng)藥的吸附量。因此，稀釋樣液濃度及采取基質(zhì)加標(biāo)進(jìn)行定量檢測，以減少基質(zhì)效應(yīng)對檢測結(jié)果的干擾。

表3 7種農(nóng)藥在溶劑與刺梨、核桃和油茶基質(zhì)溶液中的線性范圍、標(biāo)準(zhǔn)曲線、相關(guān)系數(shù)、基質(zhì)效應(yīng)和檢出限

2.3 方法學(xué)驗證

2.3.1 線性范圍和檢出限

以基質(zhì)標(biāo)液質(zhì)量濃度0.1μg·mL-1、0.2μg·mL-1、0.4μg·mL-1、0.6μg·mL-1、0.8μg·mL-1、1.0μg·mL-1和2.0μg·mL-1進(jìn)行測定，每個濃度測定3次，峰面積取平均值，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明，所測的11種有機(jī)磷類農(nóng)藥，在各自樣品基質(zhì)中均呈良好線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)(R2)均>0.998。11個農(nóng)藥化合物檢出限范圍為0.007～0.0375mg·kg-1。11種有機(jī)磷類農(nóng)藥的線性范圍、標(biāo)準(zhǔn)曲線線性方程、線性相關(guān)系數(shù)和檢出限見表1～3，以信噪比S/N=3確定檢出限。

2.3.2 回收率與相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

采用空白基質(zhì)(核桃、刺梨、油茶、竹筍和花椒)進(jìn)行添加回收實驗，實驗結(jié)果如圖2所示。圖2a表示二嗪磷和伏殺硫磷在空白核桃基質(zhì)中的平均回收率，平均回收率為105.7%～106.3%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.1%～3.5%；圖2b表示甲基對硫磷、樂果和殺螟硫磷在空白刺梨基質(zhì)中的回收率，平均回收率為82.9%～88.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0%～1.4%；圖2c表示樂果和倍硫磷在空白油茶基質(zhì)中的平均回收率，平均回收率為105.3%～107.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0%～1.5%；圖2d表示乙酰甲胺磷、二嗪磷、甲基嘧啶磷、馬拉硫磷和伏殺硫磷在空白花椒基質(zhì)中的平均回收率，平均回收率為78.2%～105.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0%～1.8%；圖2e表示甲基對硫磷、氧樂果、殺螟硫磷、殺撲磷和乙酰甲胺磷在空白竹筍基質(zhì)中的平均回收率，平均回收率為82.1%～103.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0%～1.7%。即11種有機(jī)磷類農(nóng)藥在食用林產(chǎn)品空白基質(zhì)中的平均回收率為78.2%～107.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.0%～3.5%。按照殘留準(zhǔn)則回收率在70%～110%允許范圍內(nèi)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤15%，同時，這與Gillespie[14]等在研究高脂肪含量樣品，使用含樣品基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液校正后回收率在103%左右相類似，故該方法滿足分析要求。

圖2 11種有機(jī)磷類農(nóng)藥在不同基質(zhì)中的回收率柱狀圖

2.4 實際樣品的檢測

采用本方法對成熟期的85批次竹筍、80批次花椒、55批次刺梨、93批次核桃和91批次油茶中農(nóng)藥殘留進(jìn)行了檢測，共檢出農(nóng)藥1種。其中，刺梨、核桃和油茶均未檢出相對應(yīng)的農(nóng)藥，竹筍樣品中檢出乙酰甲胺磷，含量范圍為0.001～0.1mg·kg-1；花椒樣品中檢出乙酰甲胺磷，含量范圍為0.015～0.045mg·kg-1。實驗結(jié)果可知，兩者均未超過我國的最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn)(GB-2763-2019)。

3 討論

Zrostlikova J[15]等研究總結(jié)含有以下基團(tuán)或特征結(jié)構(gòu)的化合物常常表現(xiàn)出較強(qiáng)的基質(zhì)效應(yīng)：P=O、-O-CO-NH、-OH、-N=和-NH-CO-NH-等，如乙酰甲胺磷、氧樂果和馬拉氧磷等，其中農(nóng)藥極性越強(qiáng)越容易產(chǎn)生基質(zhì)效應(yīng)。有機(jī)磷類農(nóng)藥大部分含有P=O或P=S基團(tuán)，這些基團(tuán)屬于極性基團(tuán)，共軛給電子，使得極性變大，存在此類基團(tuán)的農(nóng)藥更容易被進(jìn)樣口活性位點(diǎn)所吸附，從而在氣相色譜分析中引起較強(qiáng)的基質(zhì)效應(yīng)[16]。

4 結(jié)論

本研究選擇了5種代表性的食用林產(chǎn)品，通過基質(zhì)加標(biāo)的方法消除基質(zhì)效應(yīng)，并用氣相色譜法測定食用林產(chǎn)品中的11種農(nóng)藥殘留。在0.1～2.0μg·mL-1范圍內(nèi)線性良好，檢出限為0.007～0.0375mg·kg-1。該方法定量準(zhǔn)確、靈敏度高、前處理簡單且方法自動化程度高，適用于食用林產(chǎn)品農(nóng)藥殘留定性分析，為提高有機(jī)磷農(nóng)藥在食用林產(chǎn)品中的殘留檢測準(zhǔn)確性提供一定實際的參考價值。