檢測(cè)蔬菜中擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的動(dòng)態(tài)液相微萃取/氣相色譜法

郭威艷，高 磊，王美仙

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市農(nóng)畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督管理中心，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市農(nóng)牧業(yè)綜合執(zhí)法支隊(duì)，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000）

0 引言

由純天然除蟲(chóng)菊素通過(guò)人工合成方式制作的殺蟲(chóng)劑稱(chēng)為擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥，該類(lèi)農(nóng)藥主要被應(yīng)用于防治果蔬類(lèi)病蟲(chóng)害，其殺蟲(chóng)譜范圍廣且防蟲(chóng)殺蟲(chóng)效果好，殘留也比其他類(lèi)殺蟲(chóng)劑少［1］。擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥在使用過(guò)程中，性質(zhì)較穩(wěn)定，受光的影響小而不易被光解，效用時(shí)間長(zhǎng)。擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥的使用效果較好，因此其在防治農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)中使用較多，但該類(lèi)農(nóng)藥的使用也為果蔬類(lèi)食品安全增加了一定的隱患。隨著眾多食品安全問(wèn)題被曝光，人們?cè)絹?lái)越重視每日必需的新鮮果蔬的安全性，對(duì)果蔬藥物殘留的關(guān)注度逐漸提升［2－3］。人們長(zhǎng)時(shí)間攝入果蔬中殘留的擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥，會(huì)輕度中毒，主要表現(xiàn)為頭暈乏力、視線(xiàn)模糊、嘔吐等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)呼吸衰竭、肺水腫、昏迷等情況。目前檢測(cè)果蔬中擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥的方法眾多［4］，如免疫分析法、分光光度法等，雖然這些方法均可實(shí)現(xiàn)水果、蔬菜中擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥的檢測(cè)，但存在普適性較低的問(wèn)題，應(yīng)用范圍有限。動(dòng)態(tài)液相微萃取技術(shù)自20世紀(jì)90年代被提出以來(lái)，因其具有靈敏度高、富集效果好等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，該技術(shù)將采樣、分離、進(jìn)樣等融合在一起，適用于復(fù)雜介質(zhì)和特殊性質(zhì)的樣本［5－6］。氣相色譜由流動(dòng)相與固定相組成，通過(guò)其輸出的色譜圖的色譜峰移動(dòng)速度和高低分析樣本含量情況，該方法具備分離速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，且不受樣本數(shù)量的限制，檢測(cè)靈敏度高［7］。本文結(jié)合動(dòng)態(tài)液相微萃取技術(shù)與氣相色譜法，研究了檢測(cè)蔬菜中擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥的動(dòng)態(tài)液相微萃取氣相色譜法，旨在為食品安全檢測(cè)提供高效精準(zhǔn)的檢測(cè)方式。

1 動(dòng)態(tài)液相微萃取氣相色譜檢測(cè)方法

1.1 儀器與試劑制備

1.1.1 儀器規(guī)格 氣相色譜儀選用由杭州宇特自動(dòng)化工程有限公司生產(chǎn)的PGC5000系列氣相色譜儀，其測(cè)量精度為0.01 ℃，其可運(yùn)行柱流失補(bǔ)償為雙通道模式［8］；檢測(cè)限≤5×10-12g/s[n-C16]；漂移 量≤5×10-13A/30 min；噪音≤2×10-15A；動(dòng)態(tài)線(xiàn)性范圍小于107。其工作原理如圖1所示。

圖1 氣相色譜儀的工作原理示意圖

離心機(jī)型號(hào)為T(mén)G-16W-I，其生產(chǎn)廠家為濟(jì)南鑫宇鑫醫(yī)療設(shè)備有限公司。其他儀器有食物料理機(jī)、內(nèi)插管（180 μL）、進(jìn)樣瓶（2.0 mL)、微量進(jìn)樣器。1.1.2 試劑規(guī)格及制備 萃取劑和分散劑均為分析純，主要成分有：氯苯、氯化鈉、四氯化碳、四氯乙烯、甲醇、乙腈，丙酮等，分別購(gòu)自國(guó)內(nèi)各大化工試劑公司。US20K中空纖維膜，由山東博納生物科技集團(tuán)有限公司生產(chǎn)，其致密層可位于纖維的外表面（如反滲透膜），也可位于纖維的內(nèi)表面（如微濾膜、納濾膜和超濾膜）；在膜管壁上布滿(mǎn)微孔，能截留物質(zhì)的分子量表達(dá)，截留分子量可達(dá)幾千至幾十萬(wàn)；原水在中空纖維膜外側(cè)或內(nèi)腔加壓流動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中均使用超純水。供試的擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥包含氟氯氰菊酯（Cyfluthrin）、氯氰菊酯（Cypermethrin）、氰戊菊酯（Fenvalerate）、聯(lián)苯菊酯（Bifenthrin），均購(gòu)自成都嘉葉生物科技有限公司。精確稱(chēng)取上述擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥各個(gè)成分5.0 mg，分別置于內(nèi)插管內(nèi)，以甲醇為溶劑，將其均稀釋成1.8 mg/mL的儲(chǔ)備液，密封放置于3.8 ℃恒溫容器內(nèi)避光存儲(chǔ)。工作液為利用甲醇按級(jí)別稀釋、定量配制的儲(chǔ)備液［9－10］。

1.2 中空纖維膜制備與液相微萃取

中空纖維膜制備與液相微萃取裝置如圖2所示。

圖2 中空纖維膜制備與液相微萃取裝置

將中空纖維膜放置于丙酮溶液內(nèi)，使中空纖維膜與丙酮充分反應(yīng)20 h，利用超聲清洗手段處理后［11］，將中空纖維膜放置于室溫環(huán)境內(nèi)自然風(fēng)干，然后將其裁剪為1.8 cm長(zhǎng)的小段；取2.8 μL萃取劑，將其放置于進(jìn)樣瓶?jī)?nèi)，再將2.8 μL的超純水注入其中；利用微量進(jìn)樣器連接中空纖維膜的一端，將中空纖維膜的另一端放置于含有萃取劑和超純水的進(jìn)樣瓶?jī)?nèi)［12］，使中空纖維膜與萃取劑反應(yīng)12 s，然后將超純水注入其中，利用超純水將中空纖維膜內(nèi)的有機(jī)溶劑置換掉；最后利用儲(chǔ)備液浸泡該纖維膜，促使有機(jī)溶劑充分溶入纖維膜內(nèi)，以磁力攪拌方式萃取后取中空纖維膜內(nèi)萃取劑0.8 μL，送入氣相色譜測(cè)定儀進(jìn)行檢測(cè)［13-14］。

1.3 色譜條件

HP-5MS色譜柱，載氣為氦氣（純度為99.999%）。進(jìn)樣口溫度為200 ℃。初始柱溫為60 ℃，持續(xù)時(shí)間為30 s；升溫速率為22 ℃/min，使色譜柱溫度上升至320 ℃，持續(xù)時(shí)間為300 s。氦氣流速為0.8 mL/min。

質(zhì)譜條件：離子源、傳輸線(xiàn)、腔體溫度分別為220、260和30 ℃；溶劑延遲時(shí)間為180 s。

采集方式：采用全掃描方式（SCAN）進(jìn)行定性分析；采用離子方式（SIM）進(jìn)行定量測(cè)定［15］，掃描速率和寬度分別為0.5次/s和0.88。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

取0.5 mL、濃度為1000 mg/L的擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin，將其分別噴灑在生菜上（經(jīng)檢測(cè)，該蔬菜在噴灑擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥之前無(wú)任何農(nóng)藥殘留），以該蔬菜作為實(shí)驗(yàn)樣本，從多個(gè)角度開(kāi)展測(cè)試。

2.1 分離條件分析

考察了不同萃取時(shí)間（0～30 min）對(duì)萃取效果的影響，結(jié)果如圖3所示。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在萃取15 min時(shí)所有待測(cè)物的峰面積均最大，表明此時(shí)萃取的富集程度最高。若萃取時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)對(duì)中空纖維膜上的微孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，膜中有氣泡產(chǎn)生，導(dǎo)致萃取的穩(wěn)定性和重復(fù)性有所下降。故選擇萃取時(shí)間為15 min。

圖3 不同萃取時(shí)間對(duì)萃取效果的影響

取Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin每種儲(chǔ)備液1.8 mL，分別設(shè)置紫外吸收波長(zhǎng)200、220 nm，測(cè)試本文方法分離擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥成分的情況，結(jié)果如圖4所示。

圖4 實(shí)際樣品的色譜圖

由圖4可知：在上述2種波長(zhǎng)下Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin均可被分離；當(dāng)紫外吸收波長(zhǎng)為200 nm時(shí)，擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥樣本的色譜曲線(xiàn)在時(shí)間為1.0～2.5 min時(shí)出現(xiàn)輕微雜峰干擾；當(dāng)紫外吸收波長(zhǎng)為220 nm時(shí)，擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥樣本的色譜曲線(xiàn)無(wú)雜峰干擾，且Fenvalerate和Bifenthrin均被分離出1個(gè)異構(gòu)體，分離情況較好。因此本文方法選取紫外吸收波長(zhǎng)220 nm為擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的分離條件。

2.2 萃取劑的選取

將氯苯、四氯化碳、四氯乙烯、甲醇作為萃取劑，檢測(cè)它們對(duì)擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥成分的萃取情況，結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同萃取劑對(duì)萃取效果的影響

由圖5可見(jiàn)：當(dāng)以氯苯作為萃取劑時(shí)，對(duì)Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin萃取的色譜峰面積均較大；當(dāng)以四氯化碳作為萃取劑時(shí)，雖然對(duì)Fenvalerate萃取的色譜峰面積較大，但對(duì)其余3種農(nóng)藥成分萃取的色譜峰面積均較?。划?dāng)以四氯乙烯和甲醇作為萃取劑時(shí)，對(duì)4種擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的萃取效果均較差。綜合而言，以氯苯作為萃取劑，其與中空纖維的親和力較好，萃取效果最好，因此本文方法選取氯苯作為萃取劑。

2.3 蔬菜樣本與水質(zhì)量比的分析

設(shè)置生菜樣本與水的質(zhì)量比分別為1∶1、1∶2、1∶3、2∶1、3∶1，樣本質(zhì)量均為8 g；萃取不同質(zhì)量比例樣本中的擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥，分析不同擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的色譜峰面積，結(jié)果如圖6所示。

圖6 不同蔬菜樣本與水的質(zhì)量比對(duì)萃取效果的影響

從圖6可以看出：當(dāng)蔬菜樣本與水的質(zhì)量比為1∶3和2∶1時(shí)，檢測(cè)出的擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的色譜峰面積均較大，其中Cyfluthrin和Fenvalerate的色譜峰面積相同，且這2種農(nóng)藥在質(zhì)量比2∶1下的色譜峰面積稍大于在1∶3下的；當(dāng)蔬菜樣本與水的質(zhì)量比為1∶1、1∶2、3∶1時(shí)，其檢測(cè)的擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的色譜峰面積均較小，因此在萃取時(shí)蔬菜樣本與水的最佳質(zhì)量比為2∶1。

2.4 萃取次數(shù)的選取

在萃取擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥時(shí)要將蔬菜樣本輸入進(jìn)樣器中的氯苯內(nèi)。由于超純水體積較大，為了保證萃取平衡需耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。取5 mL超純水，在水樣中注入擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥4.5 μg/L，設(shè)置萃取次數(shù)40次，分析萃取次數(shù)與擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥萃取量的關(guān)系，結(jié)果如圖7所示。

圖7 不同萃取次數(shù)對(duì)萃取效果的影響

由圖7可知，隨著萃取次數(shù)的增加，不同擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的色譜峰面積均逐漸增加，雖然Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin的色譜峰面積未達(dá)到平衡，但在第40次萃取時(shí)，4種擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的色譜峰面積最為接近，其中Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin農(nóng)藥的色譜峰面積幾乎相同，因此當(dāng)萃取次數(shù)為40次時(shí)，本文方法的萃取效果最佳。

2.5 離子強(qiáng)度與檢測(cè)溫度的分析

分別在Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate、Bifenthrin內(nèi)添加氯化鈉0.1 mg，分析色譜儀內(nèi)擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥有機(jī)相的擴(kuò)散速率，結(jié)果如圖8所示。

圖8 離子強(qiáng)度的分析結(jié)果

從圖8可以看出，擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥有機(jī)相的擴(kuò)散速率與時(shí)間呈反比例，其中Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate的有機(jī)相擴(kuò)散速率下降幅度相差不大，而B(niǎo)ifenthrin的下降幅度較大，在時(shí)間為1.6 s時(shí)，其有機(jī)相的擴(kuò)散速率下降至49%左右，可見(jiàn)擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥內(nèi)含有氯化鈉會(huì)降低其擴(kuò)散速率，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不夠準(zhǔn)確，因此在使用本文方法檢測(cè)蔬菜內(nèi)擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥時(shí)，需事先去除蔬菜樣本中的氯化鈉成分。

為了獲取最佳檢測(cè)溫度，設(shè)置溫度10～40 ℃，在此溫度范圍內(nèi)進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，繪制擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥色譜峰值的走勢(shì)圖，結(jié)果如圖9所示。

圖9 不同檢測(cè)溫度對(duì)萃取效果的影響

由圖9可知：隨著檢測(cè)溫度的升高，擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的色譜峰面積呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)；當(dāng)溫度為35 ℃時(shí)，F(xiàn)envalerate和Cypermethrin的色譜峰面積較??；當(dāng)溫度為25 ℃時(shí)，Cyfluthrin和Cypermethrin的色譜峰面積較大，F(xiàn)envalerate和Bifenthrin的色譜峰面積較小。從整體來(lái)看：當(dāng)檢測(cè)溫度為25 ℃時(shí)，檢測(cè)效果不理想；當(dāng)溫度為20 ℃時(shí)，4種擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的色譜峰面積較為接近，且較高，因此用本文方法檢測(cè)擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥時(shí)，檢測(cè)溫度設(shè)置為20 ℃。

2.6 pH值影響的分析

蔬菜種類(lèi)不同，其自身的pH值會(huì)不盡相同。分析在不同pH值條件下擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥在超純水內(nèi)的溶解度，繪制擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的回收率曲線(xiàn)，結(jié)果如圖10所示。

由圖10可見(jiàn)：隨著pH值的增加，Cyfluthrin、Cypermethrin、Fenvalerate和Bifenthrin的回收率均迅速上升，然后保持恒定狀態(tài)，其中Cyfluthrin和Cypermethrin達(dá)到恒定回收率時(shí)的pH值差距較小，均在3.4左右，而Fenvalerate與Bifenthrin達(dá)到恒定回收率時(shí)的pH值均在4.2左右；當(dāng)pH值相同時(shí)，F(xiàn)envalerate的回收率較Bifenthrin高12個(gè)百分點(diǎn)左右。該結(jié)果表明，當(dāng)pH值大于4.2時(shí)，用本文方法檢測(cè)擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的回收率較高；當(dāng)蔬菜的pH值較低時(shí)，需要對(duì)蔬菜樣本進(jìn)行中和處理。

圖10 pH值影響的分析結(jié)果

2.7 加標(biāo)回收率與精度分析

設(shè)置加標(biāo)量2.5、3.0、3.5 mg/kg進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，計(jì)算4種擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥在不同加標(biāo)量條件下的回收率與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。從表1可以看出：當(dāng)加標(biāo)量不同時(shí)，4種農(nóng)藥的加標(biāo)回收率均在75.5%～ 83.1%之間，加標(biāo)回收率較高；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在3.66%～ 5.22%之間波動(dòng)，總體較小。該結(jié)果表明，本文方法具有較強(qiáng)的檢測(cè)能力，準(zhǔn)確性較高，重現(xiàn)性較強(qiáng)。

表1 擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥加標(biāo)回收率與精度測(cè)試結(jié)果

為了更好地驗(yàn)證用本文方法檢測(cè)的準(zhǔn)確性，設(shè)置最佳檢測(cè)條件，統(tǒng)計(jì)擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的線(xiàn)性范圍、相關(guān)系數(shù)以及檢出限，結(jié)果如表2所示：在4種擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥中，除Bifenthrin的線(xiàn)性區(qū)間為0.02～25.00 mg/kg之外，其余3種擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的線(xiàn)性區(qū)間均相同；4種擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的相關(guān)系數(shù)最大差值為0.006，相差不大；最大檢出限僅為0.041 mg/kg，表明本文檢測(cè)方法在應(yīng)用過(guò)程中具備較高的精準(zhǔn)度，可有效應(yīng)用于實(shí)際蔬菜中擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的檢測(cè)。

表2 擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的檢測(cè)驗(yàn)證結(jié)果

2.8 擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥殘留的測(cè)試

為了測(cè)試本文方法對(duì)各種蔬菜中擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的檢測(cè)效果，從市場(chǎng)上購(gòu)入黃瓜、豇豆和番茄，采用上述最佳檢測(cè)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由表3可知：在黃瓜樣本中未檢測(cè)到擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥的殘留成分；在豇豆和番茄樣本中檢測(cè)到濃度分別為0.039和0.042 mg/kg的Fenvalerate；根據(jù)國(guó)家蔬菜農(nóng)藥殘留標(biāo)準(zhǔn)，豇豆和番茄樣本中Fenvalerate的殘留濃度較低，屬于安全范圍內(nèi)，因此這2種蔬菜雖然有擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥殘留，但具備一定的安全性，對(duì)人體無(wú)危害。綜上所述，采用本文方法可有效檢測(cè)蔬菜中擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的殘留情況，檢測(cè)能力較強(qiáng)。

表3 不同蔬菜中擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的殘留情況

3 小結(jié)與討論

本文結(jié)合動(dòng)態(tài)液相微萃取技術(shù)和氣相色譜方法研究了檢測(cè)蔬菜中擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的動(dòng)態(tài)液相微萃取氣相色譜法，并通過(guò)多方面的實(shí)驗(yàn)獲得了本文方法的最佳萃取條件和檢測(cè)條件：紫外吸收波長(zhǎng)為220 nm，以氯苯為萃取劑，蔬菜樣本與水的質(zhì)量比為2∶1，萃取次數(shù)為40次，檢測(cè)溫度為20 ℃，蔬菜樣本的pH值大于4.2。利用獲取的最佳檢測(cè)條件檢測(cè)多種蔬菜樣本中擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的殘留情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本文方法可以有效地檢測(cè)出蔬菜中擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥的殘留含量，具備較強(qiáng)的檢測(cè)能力。

雖然采用本文方法檢測(cè)蔬菜中擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥具有較好的效果，但是目前動(dòng)態(tài)液相微萃取技術(shù)所采用的分散劑和萃取劑較單一，且各種蔬菜樣本的新鮮程度不同；此外，雖然可以調(diào)整蔬菜樣本的pH值以降低檢測(cè)誤差，但是在蔬菜樣本中依然存在基質(zhì)干擾。針對(duì)上述情況，以后如何進(jìn)行更加精準(zhǔn)的、全方位的檢測(cè)，有待進(jìn)一步研究。