基于GC-MS/MS的40種農(nóng)藥檢測(cè)方法優(yōu)化及蔬菜基質(zhì)篩選的研究

楊雨馨,明俊,呂珍珍,馮吉

(1.德陽(yáng)市食品藥品安全檢驗(yàn)檢測(cè)中心,四川 德陽(yáng) 618000;2.德陽(yáng)市食品檢驗(yàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 德陽(yáng) 618000)

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展,蔬菜農(nóng)藥殘留問(wèn)題日益突出,蔬菜中農(nóng)藥殘留的準(zhǔn)確分析有助于提高蔬菜的產(chǎn)品質(zhì)量。但生產(chǎn)過(guò)程中使用的農(nóng)藥類別多,化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)各異,待測(cè)組分復(fù)雜,農(nóng)藥殘留量檢測(cè)又屬痕量分析等,需要高精確度和靈敏性的檢測(cè)手段[1-2]。GC-MS/MS技術(shù)結(jié)合了氣相色譜的高分離性能與質(zhì)譜的高選擇性能,能夠快速準(zhǔn)確進(jìn)行定性定量[3]。然而,在實(shí)際檢測(cè)中發(fā)現(xiàn),基質(zhì)效應(yīng)對(duì)農(nóng)殘測(cè)定結(jié)果影響很大?；|(zhì)效應(yīng),是指樣品中其他成分對(duì)待測(cè)物的影響,通常有基質(zhì)增強(qiáng)效應(yīng)和基質(zhì)減弱效應(yīng)[4-5]。已知可能影響基質(zhì)效應(yīng)的因素涉及幾個(gè)方面內(nèi)容:(1)基質(zhì)的濃度、種類和性狀;(2)分析物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和濃度;(3)進(jìn)樣技術(shù)、進(jìn)樣口的結(jié)構(gòu)、活性位點(diǎn)的數(shù)量;(4)襯管、柱子的污染狀況;(5)檢測(cè)器、載氣的流速、壓力、分析時(shí)間、分析溫度等[6-8]。

在日常工作中解決基質(zhì)效應(yīng)問(wèn)題最常用的、最方便的方法是配制基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線來(lái)校正基質(zhì)效應(yīng)[9]。

QuEChERS(Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe),是近年來(lái)國(guó)際上最新發(fā)展起來(lái)的一種用于農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)的快速樣品前處理技術(shù),利用吸附劑填料與基質(zhì)中的雜質(zhì)相互作用,吸附雜質(zhì)從而達(dá)到除雜凈化的目的。QuEChERS 方法的步驟可以簡(jiǎn)單歸納為:樣品粉碎;單一溶劑乙腈提取分離;加入MgSO4等鹽類除水;加入乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)等吸附劑除雜;上清液進(jìn)行GC-MS、LC-MS 檢測(cè)。

因此,本文首先使用QuEChERS結(jié)合GC-MS/MS技術(shù),分別對(duì)氣相色譜和質(zhì)譜條件進(jìn)行優(yōu)化,建立起蔬菜中40種農(nóng)藥殘留GC-MS/MS多重反應(yīng)監(jiān)測(cè)(multiple reaction monitoring,MRM)分析方法。在優(yōu)化好的GC-MS/MS條件下,對(duì)質(zhì)量濃度為0.02,0.50 μg/mL的待測(cè)物在10種基質(zhì)與空白溶劑中響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行比對(duì),確定基質(zhì)效應(yīng)的影響情況,找到一類代表性基質(zhì),解決基質(zhì)效應(yīng)給日常農(nóng)殘檢測(cè)工作帶來(lái)的困擾。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

氣相色譜-三重四級(jí)質(zhì)譜聯(lián)用儀:Agilent 7890B+7000D (Agilent,美國(guó));MS205DU型電子天平(Mettler-Toledo,美國(guó));MTN-5800A型氮吹濃縮裝置(天津奧特賽恩斯儀器;中國(guó));VG3 S025型渦旋振蕩器(IKA,德國(guó) );TGL-16A型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(長(zhǎng)沙平凡儀器儀表;中國(guó))。

1.1.2 試劑

1.1.2.1 試劑與耗材

乙腈,乙酸乙酯(色譜純),購(gòu)買于德國(guó)Merck公司;QuEChERS凈化管,購(gòu)買于山東青云化學(xué)科技有限公司。

1.1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

滅線磷、馬拉硫磷、倍硫磷、高效氟氯氰菊酯、氯氟氰菊酯、三唑磷、殺撲磷、腈菌唑、甲基異柳磷、腐霉利、乙酰甲胺磷、聯(lián)苯菊酯、氯氰菊酯、高效氯氰菊酯、甲拌磷、水胺硫磷、氧樂(lè)果、毒死蜱、噠螨靈、溴氰菊酯、敵敵畏、異菌脲、對(duì)硫磷、六六六(1 000 μg/mL,壇墨質(zhì)檢科技);肟菌酯、甲氰菊酯、異丙威、樂(lè)果、氟氯氰菊酯、丙溴磷、氯唑磷、腈苯唑、二甲戊靈、甲胺磷、苯醚甲環(huán)唑、倍硫磷砜、倍硫磷亞砜、甲拌磷砜、甲拌磷亞砜(1 000 μg/mL,廣州碩譜生物技術(shù));高效氯氟氰菊酯(1 000 μg/mL,上海安譜實(shí)驗(yàn)科技)。

1.1.2.3 材料

茄子、辣椒、番茄、黃瓜、白菜、芹菜、菠菜、韭菜、豇豆、姜均為市售,采購(gòu)于本地市場(chǎng),經(jīng)篩查為陰性。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

1.2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)混合儲(chǔ)備液

將40種農(nóng)藥(1 000 μg/mL)用乙酸乙酯稀釋到質(zhì)量濃度10.0 μg/mL備用。

1.2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

用乙酸乙酯、辣椒基質(zhì)、豇豆基質(zhì)、韭菜基質(zhì)配制0.02～0.50 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.1.3 陽(yáng)性樣品

將混合儲(chǔ)備液用乙酸乙酯、茄子、辣椒、番茄、黃瓜、白菜、芹菜、菠菜、韭菜、豇豆、姜等基質(zhì)配制成0.20,0.50 μg/mL的質(zhì)量濃度。

1.2.2 蔬菜樣品處理

按《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》[10]附錄A要求取樣,將樣品制成勻漿。提取:稱取10 g試樣于50 mL離心管中,加入10 mL乙腈,4 g硫酸鎂,1 g氯化鈉,1 g檸檬酸鈉,0.5 g檸檬酸氫二鈉,振蕩1 min,離心。吸取6 mL上清液加到內(nèi)含900 mg硫酸鎂及150 mg PSA的15 mL離心管中,渦旋混勻,離心。取2 mL上清液,氮吹至近干,加1 mL乙酸乙酯復(fù)溶,加入內(nèi)標(biāo),過(guò)濾,上機(jī)測(cè)定。

1.2.3 儀器條件

GC-MS/MS條件:載氣為氦氣(99.999%),恒定流量為1.2 mL/min,色譜柱HP-5MS(Agilent,30 m×0.25 mm,025 μm);進(jìn)樣口溫度:300 ℃;不分流進(jìn)樣:進(jìn)樣量1 μL;流速:1 mL/min;色譜-質(zhì)譜接口溫度:280 ℃,離子源溫度:230 ℃,EI電子能量:70 eV。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣相色譜條件

建立滿足同時(shí)測(cè)定蔬菜中40種農(nóng)藥殘留的氣相色譜升溫程序。具體為:初始溫度為40 ℃,保持1 min;以30 ℃/min升溫至130 ℃;然后以10 ℃/min升溫至200 ℃;再以2 ℃/min升溫至260 ℃;最后以25 ℃/min升溫至300 ℃,保持6 min。

2.2 質(zhì)譜離子對(duì)優(yōu)化

(1)全掃描模式(SCAN)掃描范圍50～550,確定各化合物掃描離子、保留時(shí)間;

(2)選擇離子監(jiān)測(cè)模式(MRM)掃描離子,建立40種農(nóng)藥殘留MRM分析方法,質(zhì)譜離子分段優(yōu)化條件見(jiàn)表1;

表1 質(zhì)譜離子分段條件

(3)根據(jù)儀器響應(yīng),選擇豐度強(qiáng)且穩(wěn)定的碎片離子作為定性與定量離子,對(duì)GB 23200.113—2018附錄B[11]中敵敵畏、氧樂(lè)果、馬拉硫磷、毒死蜱、腐霉利、異菌脲等6種農(nóng)藥離子對(duì)信息進(jìn)行優(yōu)化,離子對(duì)條件優(yōu)化見(jiàn)表2。

表2 農(nóng)藥的特征離子信息優(yōu)化對(duì)照

2.3 溶劑與基質(zhì)MRM模式測(cè)定結(jié)果

(1)圖1為甲胺磷在不同基質(zhì)和空白溶劑中的色譜圖。實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)40種待測(cè)物在10種基質(zhì)和空白溶劑中的測(cè)定,發(fā)現(xiàn)甲胺磷、乙酰甲胺磷、氧樂(lè)果、樂(lè)果、甲拌磷砜、甲拌磷亞砜、倍硫磷砜、倍硫磷亞砜、異菌脲、苯醚甲環(huán)唑等10種待測(cè)物在純?nèi)軇┲械姆逍屯衔?、毛躁、偏移且響?yīng)低,而在基質(zhì)中待測(cè)物峰型光滑平整、尖銳對(duì)稱,峰響應(yīng)高,滿足實(shí)驗(yàn)的校正曲線相關(guān)系數(shù)大于0.995和回收率60%～120%的相關(guān)要求[12]。

圖1 甲胺磷在不同基質(zhì)中MRM模式下的色譜圖

(2)實(shí)驗(yàn)采用含有待測(cè)物0.20,0.50 μg/mL的茄子、辣椒、番茄、黃瓜、白菜、芹菜、菠菜、韭菜、豇豆、姜等10種基質(zhì),并同時(shí)測(cè)定這10種基質(zhì)的農(nóng)殘待測(cè)物。圖1可看出姜雜質(zhì)峰過(guò)多,不考慮作為基質(zhì)的選擇;菠菜顏色過(guò)深,茄子、番茄、黃瓜、白菜、芹菜基質(zhì)中待測(cè)物的響應(yīng)處于中等水平,都不作為基質(zhì)的首要選擇。辣椒、韭菜、豇豆的響應(yīng)好、峰型平整對(duì)稱,可以作為基質(zhì)配制標(biāo)準(zhǔn)校正曲線。

2.4 基質(zhì)校正結(jié)果

選擇辣椒、韭菜、豇豆作為基質(zhì),配制基質(zhì)校正曲線,配制質(zhì)量濃度為0.02～0.50 μg/mL,校正不同樣品中待測(cè)物的含量。表3為實(shí)際樣品中部分待測(cè)物(0.05 μg/mL)在豇豆基質(zhì)校正曲線中的測(cè)定結(jié)果。結(jié)果顯示基質(zhì)校正曲線的相關(guān)系數(shù)大于0.995,同時(shí)測(cè)定的不同樣品待測(cè)物回收率在70%以上。表4是含量為0.05 μg/mL乙酰甲胺磷的陽(yáng)性蔬菜樣品在辣椒、韭菜、豇豆3種基質(zhì)校正曲線下的測(cè)定結(jié)果。蔬菜中的乙酰甲胺磷回收率在韭菜基質(zhì)校正中50%～85%左右,在辣椒基質(zhì)校正中80%～130%左右,在豇豆基質(zhì)校正中70%～105%左右。這是由于樣品中的雜質(zhì)分子與待測(cè)物分子競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)樣口或柱頭的金屬離子、硅烷基以及不揮發(fā)性物質(zhì)等所形成的活性位點(diǎn),從而使待測(cè)物與活性位點(diǎn)的交互反應(yīng)機(jī)會(huì)減少、待測(cè)物分子的損失減少,因此相同含量的待測(cè)物響應(yīng)值高[13]。韭菜基質(zhì)雜質(zhì)分子比其他蔬菜多,待測(cè)物分子損失減少程度低,用做基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)校正曲線時(shí),韭菜基質(zhì)中待測(cè)物含量高,使得其他蔬菜中的待測(cè)物含量定量結(jié)果偏低,可能導(dǎo)致假陰性結(jié)果。因此,選擇豇豆作為標(biāo)準(zhǔn)曲線基準(zhǔn)物質(zhì)。

表3 0.05 μg/mL實(shí)際樣品部分待測(cè)物的測(cè)定結(jié)果** 單位:μg/mL

表4 含0.05 μg/mL乙酰甲胺磷陽(yáng)性樣品在不同基質(zhì)中的測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

本研究采用GC-MS/MS結(jié)合QuEChERS測(cè)定蔬菜中的農(nóng)藥殘留,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件,基本能滿足同時(shí)測(cè)定40種農(nóng)殘待測(cè)物。通過(guò)比對(duì)10種基質(zhì)和空白溶劑中0.02,0.50 μg/mL待測(cè)物的響應(yīng)結(jié)果,選擇出適合作為基質(zhì)的蔬菜有辣椒、韭菜和豇豆。通過(guò)配制辣椒、韭菜、豇豆不同基質(zhì)校正曲線測(cè)定9種蔬菜農(nóng)藥殘留量,發(fā)現(xiàn)基質(zhì)影響的大小是韭菜最大,豇豆次之,辣椒最小。但是由于韭菜本身農(nóng)藥殘留方面的問(wèn)題比較突出,韭菜基質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)曲線校正時(shí)需要注意樣品假陰性的情況。因此,在充分考慮各影響因素以后,如果在同批次測(cè)定種類繁多的農(nóng)產(chǎn)品時(shí),豇豆可作為標(biāo)準(zhǔn)校正曲線基質(zhì)的來(lái)兼顧準(zhǔn)確度和工作效率。

4 局限性

由于本研究時(shí)間、經(jīng)費(fèi)和樣品來(lái)源的限制,在利用QuEChERS法處理蔬菜樣品,處理過(guò)程中根據(jù)蔬菜色素含量不同QuEChERS的凈化過(guò)程有所差異,用做標(biāo)準(zhǔn)曲線的基準(zhǔn)物質(zhì)通過(guò)不同的凈化處理后對(duì)基質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的影響,計(jì)劃在以后的研究中再進(jìn)一步研究。另外有一些常見(jiàn)的大宗蔬菜品種本研究也沒(méi)有涉及到,計(jì)劃在今后的相關(guān)研究中再仔細(xì)加以考察。