扇形紙噴霧離子化-小型便攜式質(zhì)譜法現(xiàn)場(chǎng)快速篩查含植物提取物類(lèi)化妝品中6種農(nóng)藥殘留

摘要 含植物提取物類(lèi)化妝品由于植物原料質(zhì)量把控不嚴(yán)等原因，可能含有多菌靈等農(nóng)藥殘留，危害消費(fèi)者健康。開(kāi)發(fā)快速檢測(cè)方法對(duì)監(jiān)管產(chǎn)品質(zhì)量、保障人體健康具有重要意義。本研究采用具有層析富集功能的扇形紙噴霧離子化手段結(jié)合小型便攜式質(zhì)譜技術(shù)，建立了含植物提取物類(lèi)化妝品中多菌靈和久效磷等6 種農(nóng)藥殘留的快速篩查方法。經(jīng)層析富集和紙噴霧離子化，在1 min 內(nèi)即可完成樣品電離和小型便攜式質(zhì)譜分析檢測(cè)。采用逐滴載樣的方式，與常規(guī)三角形紙基相比，扇形紙基在尖端有更好的層析富集效果，質(zhì)譜信號(hào)提升了6～32 倍。本方法對(duì)多菌靈和久效磷等6 種農(nóng)藥的檢出限為0.02～0.05 mg/kg，定量限為0.05～0.10 mg/kg，回收率在82.6%～101.8%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為8.3%～16.5%。本方法便捷靈敏、快速高效，適用于含植物提取物類(lèi)化妝品中農(nóng)藥殘留的現(xiàn)場(chǎng)快速篩查。

關(guān)鍵詞 層析富集；扇形紙噴霧離子化；小型便攜式質(zhì)譜；農(nóng)藥殘留；現(xiàn)場(chǎng)快速篩查

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人們生活水平的提高，化妝品產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大，市場(chǎng)上化妝品種類(lèi)日益繁多，在滿(mǎn)足人們美妝需求的同時(shí)，也增加了未知健康風(fēng)險(xiǎn)和監(jiān)控難度[1]。含植物提取物類(lèi)化妝品在祛斑美白、防皺抗衰老等方面具有良好功效[2-3]。盡管含植物提取物類(lèi)化妝品常宣稱(chēng)“綠色無(wú)污染”或“天然無(wú)添加”，但由于植物原料質(zhì)量把控不嚴(yán)等原因，可能導(dǎo)致終產(chǎn)品中含有多菌靈和久效磷等農(nóng)藥殘留，從而危害人體健康[4]。目前，關(guān)于農(nóng)藥殘留的分析檢測(cè)多采用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[5-7]或氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[8-10]。為進(jìn)一步規(guī)范含植物提取物類(lèi)化妝品中農(nóng)藥殘留檢測(cè)，我國(guó)于2020 年發(fā)布實(shí)施了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《含植物提取物類(lèi)化妝品中55 種禁用農(nóng)藥殘留量的測(cè)定》（GB/T 39665—2020）[11]，針對(duì)不同理化性質(zhì)的55 種農(nóng)藥殘留物質(zhì)分別使用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（20 種）和氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（35 種）進(jìn)行檢測(cè)?；谝合嗌V-串聯(lián)質(zhì)譜法優(yōu)異的分離分析性能，研究人員在標(biāo)準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上，對(duì)樣品前處理和分離條件進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，開(kāi)發(fā)了含植物提取物化妝品中20 種農(nóng)藥殘留的檢測(cè)方法[12]。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法具有靈敏度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但通常需要復(fù)雜繁瑣的樣品前處理過(guò)程，增加了分析時(shí)間，并且溶劑消耗量大，無(wú)法滿(mǎn)足快速篩查和綠色分析的需求。

簡(jiǎn)化樣品前處理步驟是提升分析方法效率和綠色化程度的關(guān)鍵。無(wú)需或者僅需簡(jiǎn)單樣品前處理的原位電離技術(shù)是質(zhì)譜分析領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)[13-15]。其中，紙噴霧離子化是一種便捷實(shí)用的原位電離技術(shù)[16-18]，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜基質(zhì)樣品的直接電離分析，具有分析速度快和檢測(cè)成本低等特點(diǎn)。紙噴霧離子化技術(shù)與小型便攜式質(zhì)譜聯(lián)用，已實(shí)現(xiàn)洗護(hù)用品和化妝品中危害物質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)快速篩查[19-20]。紙噴霧離子化同時(shí)具有紙色譜分離和直接離子化兩種功能[16-18]，但紙色譜分離大多僅停留在機(jī)理研究階段，其實(shí)際應(yīng)用鮮有報(bào)道。紙噴霧方法是基于電噴霧電離的原理，僅適用于分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中使用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定的20 種農(nóng)藥殘留。經(jīng)查閱市場(chǎng)監(jiān)督抽查資料，本研究從中選擇化妝品或其它樣品（食品等）中常被檢出的多菌靈和久效磷等6 種農(nóng)藥作為檢測(cè)目標(biāo)物，對(duì)紙噴霧離子化載樣方式和紙基形狀進(jìn)行考察優(yōu)化，通過(guò)逐滴載樣的方式，發(fā)展了一種具有紙色譜層析富集功能的扇形紙噴霧離子化方法，與小型便攜式質(zhì)譜儀聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)了含植物提取物類(lèi)化妝品中多菌靈和久效磷等6 種農(nóng)藥殘留的高靈敏現(xiàn)場(chǎng)快速篩查。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Mini β小型便攜式質(zhì)譜儀（55 cm×24 cm×30 cm， 質(zhì)量22 kg， 功率≤100 W，北京清譜科技有限公司），配有非連續(xù)大氣壓接口（DAPI）、線性離子阱質(zhì)量分析器、MPU 1091 二級(jí)隔膜泵（美國(guó)KNF Neuberger公司）、HiPace 30 分子泵（美國(guó)Pfeiffer Vacuum 公司）和PmsClientPro 2.2.4.1 數(shù)據(jù)處理軟件，真空度可達(dá)1×10–5 Torr（1 Torr=133 Pa）；Milli-Q 超純水儀（美國(guó)Millipore 公司）；顯微相機(jī)（深圳中微科創(chuàng)科技有限公司）；Image J 圖像處理軟件（美國(guó)National Institutes of Health 開(kāi)發(fā)）；Grade 3MM 型色譜紙（厚度0.34 mm， 美國(guó)Whatman 公司）；銅制微型鱷魚(yú)夾（美國(guó)Mueller 公司）。

多菌靈、丁苯嗎啉、精吡氟禾草靈、久效磷、撲滅津和克啉菌（純度≥99%，德國(guó)Dr. Ehrenstorfer公司）；蘇丹紅Ⅳ（純度95%，美國(guó)Sigma 公司）；甲醇（色譜純，美國(guó)Fisher 公司）。含洋甘菊、馬尾草、甘草和積雪草等提取物的爽膚水樣品10 個(gè)，以及含人參、當(dāng)歸、金銀花等提取物的藥用功效精華液樣品10 個(gè)，均購(gòu)自當(dāng)?shù)爻谢螂娚唐脚_(tái)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確稱(chēng)取上述農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品各0.010 g（精確至0.0001 g）， 用甲醇溶解并定容至100 mL， 配制成標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，于4 ℃保存，使用時(shí)根據(jù)需要稀釋成單獨(dú)或者混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液；稱(chēng)取蘇丹紅Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)品0.010 g（精確至0.001 g）， 用純水溶解并定容至100 mL， 制成帶色指示溶液。

1.2.2 基質(zhì)加標(biāo)樣品的配制

在經(jīng)測(cè)定不含有上述6 種農(nóng)藥的含洋甘菊提取物的爽膚水和含人參提取物的精華液樣品中添加一定濃度的待測(cè)農(nóng)藥組分，分別配制成濃度為0.10、0.50 和5.00 mg/kg 的基質(zhì)加標(biāo)樣品。

1.2.3 扇形紙噴霧離子化方法

將Grade 3MM 型色譜紙剪成三角形紙基（底部寬0.5 cm、高0.75 cm、頂角30°）和扇形紙基（半徑0.75 cm 的圓形紙片分剪成頂角30°的扇形），將紙基通過(guò)銅制微型鱷魚(yú)夾連接至小型便攜式質(zhì)譜儀的高壓電源。對(duì)于一次性?xún)A注載樣，載樣時(shí)使用移液槍將100 μL 精華液和水劑等含植物提取物類(lèi)化妝品樣品直接傾注在紙基上。對(duì)于逐滴載樣，載樣時(shí)使用注射器將100 μL 樣品逐滴滴加在紙基上，每次滴加的液滴體積約為20 μL，兩次滴加的時(shí)間間隔約為3 s，進(jìn)行多次層析富集。隨后滴加20 μL 50%（V/V）甲醇溶液并施加電壓，形成噴霧離子化，并采用小型便攜式質(zhì)譜分析檢測(cè)。

1.2.4 小型便攜式質(zhì)譜分析

小型便攜式質(zhì)譜在使用前以校準(zhǔn)液對(duì)質(zhì)量軸進(jìn)行校準(zhǔn)，質(zhì)譜分析條件為：正電離模式，噴霧電壓3.5 kV， 紙基尖端距離DAPI 進(jìn)樣口約1 cm， 一級(jí)全掃模式質(zhì)量采集范圍m/z 100～800，單次采樣DAPI 進(jìn)樣時(shí)間30 ms， 檢測(cè)器電壓4.5 kV， 每次進(jìn)樣平行實(shí)驗(yàn)6 次。

2 結(jié)果與討論

2.1 載樣方式、紙基形狀與層析富集效果

紙噴霧分析包含溶劑提取、待測(cè)物在紙基上層析（洗脫分離）以及尖端噴霧電離3 個(gè)過(guò)程。洗脫溶液的載樣方式極大影響紙基的色譜分離功能以及整體檢測(cè)性能[21-22]。有研究表明，在連續(xù)補(bǔ)充洗脫液的虹吸模式下，紙噴霧可實(shí)現(xiàn)甲基紫2B（1.5～2.0 min）和亞甲基藍(lán)（11.0～11.5 min）兩種染料的色譜分離。然而，在一次性施加足量洗脫液的傾注模式下，兩種物質(zhì)未能實(shí)現(xiàn)分離[23]。這是由于一次性?xún)A注足量的洗脫溶液會(huì)導(dǎo)致洗脫液流速太快，洗脫液與紙基吸附的化合物作用時(shí)間太短，導(dǎo)致分離效果欠佳。因此，推測(cè)采用逐滴載樣的方式，溶劑在紙基尖端蒸發(fā)較快，在紙基毛細(xì)管虹吸作用下，溶液中化合物會(huì)向尖端進(jìn)行層析，從而實(shí)現(xiàn)在尖端的層析富集效果。

本研究對(duì)一次性?xún)A注和逐滴滴加的載樣方式以及三角形和扇形的紙基形狀進(jìn)行了對(duì)比考察，經(jīng)顯微相機(jī)拍攝，蘇丹紅Ⅳ染料溶液在紙基尖端的層析富集情況如圖1 所示。移液器一次性?xún)A注的載樣方式會(huì)使樣品迅速鋪滿(mǎn)紙基，樣品與紙基的相互作用時(shí)間極短，在紙基尖端并無(wú)層析富集效果（圖1A）。對(duì)于逐滴滴加的載樣方式，采用傳統(tǒng)的三角形紙基時(shí)，由于3 個(gè)尖端的溶劑揮發(fā)速度較快，染料溶液向三角形紙基的3 個(gè)尖端均有層析（圖1B）。由于底部的兩個(gè)尖端位置的待測(cè)物不能進(jìn)入小型便攜式質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測(cè)，因此會(huì)造成待測(cè)物損失。為降低底部尖端層析富集效應(yīng)，采用扇形紙基進(jìn)行逐滴載樣，相較于尖端位置，紙基底部保持潤(rùn)濕狀態(tài)，在逐滴載樣過(guò)程中，可觀察到染料僅向噴霧尖端方向進(jìn)行層析，最終高效富集在扇形紙基的尖端（圖1C）。為進(jìn)一步量化不同載樣方式和紙基形狀對(duì)樣品在紙基上層析擴(kuò)散的影響，本研究采用Image J 軟件對(duì)蘇丹紅Ⅳ染料層析富集后的紙基尖端進(jìn)行了色度分析（圖2），結(jié)果表明，扇形紙基上逐滴滴加的載樣方式可獲得染料在噴霧尖端的最佳富集效果。

2.2 小型便攜式質(zhì)譜分析結(jié)果

不同于常規(guī)連續(xù)采樣的質(zhì)譜儀接口，本研究采用的小型便攜式質(zhì)譜儀配備的是DAPI，紙噴霧產(chǎn)生的待測(cè)物離子只在DAPI 開(kāi)啟的瞬間（30 ms）進(jìn)入質(zhì)譜系統(tǒng)內(nèi)。因此，在紙基尖端實(shí)現(xiàn)待測(cè)物的層析富集和一次性噴霧電離，對(duì)有效捕捉離子信號(hào)、提高檢測(cè)靈敏度尤為重要。

比較了不同載樣方式和紙基形狀對(duì)小型便攜式質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度的影響。采用含有0.5 mg/kg 多菌靈的洋甘菊提取物爽膚水作為基質(zhì)加標(biāo)樣品進(jìn)行考察，不同載樣方式及紙基形狀得到的一級(jí)質(zhì)譜圖如圖3 所示，不同實(shí)驗(yàn)條件下的質(zhì)譜圖均可在m/z 192 處觀察到[M+H]+質(zhì)譜峰。由三角形紙基上以移液器傾注載樣方式得到的質(zhì)譜圖（圖3A）可見(jiàn)，紙基未實(shí)現(xiàn)良好的層析富集效果，基質(zhì)效應(yīng)較大，導(dǎo)致目標(biāo)物分離和電離效果較差。由三角形紙基上逐滴滴加載樣方式得到的質(zhì)譜圖（圖3B）可見(jiàn)，質(zhì)譜峰檢測(cè)效果有顯著改善，但仍存在明顯的基質(zhì)干擾。在扇形紙基上逐滴滴加載樣方式得到的質(zhì)譜圖（圖3C）中，質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)一步提高，并且背景噪音明顯降低，表明在扇形紙基上通過(guò)逐滴滴加的載樣方式可以實(shí)現(xiàn)待測(cè)物在尖端的層析富集，可有效提高紙噴霧-非連續(xù)大氣壓接口-小型便攜式質(zhì)譜的分析性能。6 種農(nóng)藥的質(zhì)譜分析參數(shù)見(jiàn)表1，二級(jí)質(zhì)譜圖見(jiàn)圖4。

通過(guò)逐滴滴加的載樣方式，在不同濃度下6 種農(nóng)藥通過(guò)扇形紙噴霧離子化和三角形紙噴霧離子化得到的定量離子質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度比見(jiàn)圖5。結(jié)果表明，隨著目標(biāo)物濃度降低，扇形紙基的層析富集效果更加明顯，在0.02 mg/kg 濃度下， 6 種農(nóng)藥的質(zhì)譜信號(hào)提升了6～32 倍。

2.3 方法學(xué)考察

配制不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣分析，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（x）、定量離子質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)（y）進(jìn)行線性回歸分析，得到6 種農(nóng)藥的線性方程和線性相關(guān)系數(shù)（r）。6 種農(nóng)藥在各自線性范圍內(nèi)線性關(guān)系良好， r 均大于0.98。分別以3 倍和10 倍信噪比確定方法的檢出限和定量限， 6 種農(nóng)藥的檢出限為0.02～0.05 mg/kg， 定量限為0.05～0.10 mg/kg， 方法學(xué)考察結(jié)果見(jiàn)表2。

在經(jīng)測(cè)定不含有上述6 種農(nóng)藥的含洋甘菊提取物的爽膚水和含人參提取物的精華液樣品中分別加入適量待測(cè)物，制成濃度為0.10、0.50 和5.00 mg/kg 的基質(zhì)加標(biāo)樣品進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表3 所示。6 種農(nóng)藥的平均回收率（n=6）在82.6%～101.8%之間， 6 次重復(fù)測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為8.3%～16.5%。

從分析方法、分析物、樣品基質(zhì)、檢出限、定量限以及分析時(shí)長(zhǎng)等方面，將建立的扇形紙噴霧離子化-小型便攜式質(zhì)譜現(xiàn)場(chǎng)快速篩查方法與相關(guān)文獻(xiàn)方法進(jìn)行了比較，結(jié)果見(jiàn)表4。與傳統(tǒng)液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)[12]或者氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)[24]相比，本方法免去了渦旋、超聲和過(guò)濾等前處理步驟，分析時(shí)長(zhǎng)從58 和100 min 減少至1 min，同時(shí)節(jié)省了溶劑用量，更符合綠色分析化學(xué)的發(fā)展要求。盡管個(gè)別物質(zhì)的檢測(cè)靈敏度與傳統(tǒng)色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法相比仍有差距，但整體已經(jīng)可以滿(mǎn)足實(shí)際檢測(cè)的需求。此外，與常規(guī)紙噴霧-臺(tái)式質(zhì)譜法[25-27]相比，本方法采用小型便攜式質(zhì)譜儀進(jìn)行分析檢測(cè)，盡管質(zhì)量分析器和真空系統(tǒng)的小型化對(duì)檢測(cè)性能造成了一定的影響，但扇形紙噴霧的層析富集功能可進(jìn)一步提高紙噴霧的離子化效率，對(duì)復(fù)雜基質(zhì)中農(nóng)藥檢測(cè)的靈敏度與大型臺(tái)式質(zhì)譜儀相近。綜上所述，基于層析富集扇形紙噴霧結(jié)合小型便攜式質(zhì)譜建立的含植物提取物類(lèi)化妝品中6 種農(nóng)藥的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)方法，在分析速度和溶劑用量方面較傳統(tǒng)方法具有顯著優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在檢測(cè)靈敏度方面達(dá)到了與傳統(tǒng)方法相近的水平，更符合現(xiàn)代分析化學(xué)高效和綠色的發(fā)展趨勢(shì)。

2.4 實(shí)際樣品分析

應(yīng)用本研究建立的篩查方法，對(duì)10 個(gè)含洋甘菊、馬尾草、甘草、積雪草等提取物的爽膚水樣品，以及10 個(gè)含人參、當(dāng)歸、金銀花等提取物的藥用功效精華液樣品進(jìn)行篩查檢測(cè)，結(jié)果表明，所測(cè)樣品均未檢出上述6 種農(nóng)藥。

3 結(jié)論

考察了不同載樣方式（傾注載樣與逐滴滴加載樣）以及不同紙基形狀（三角形和扇形）條件下待測(cè)物在紙基上的層析情況，證明逐滴滴加載樣在扇形紙基上有更好的層析富集效果?；诖耍⒘藢?duì)含植物提取物類(lèi)化妝品中6 種農(nóng)藥殘留的扇形紙噴霧離子化-小型便攜式質(zhì)譜現(xiàn)場(chǎng)快速篩查方法，樣品無(wú)需前處理步驟，可在1 min 內(nèi)完成分析檢測(cè)。本方法快速、靈敏、準(zhǔn)確，適用于含植物提取物類(lèi)化妝品中農(nóng)藥殘留的現(xiàn)場(chǎng)快速篩查。

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