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基质固相分散和气相色谱—质谱法 测定蔬菜中有机磷和氨基甲酸酯类农药的残

   陈冬梅

山东师范大学化学化工与材料科学学院

摘要:蔬菜中的农药残留严重危害着环境和人体健康,因此建立快速、准确的农药残留分析方法对保证食品安全非常重要。本文建立了一种检测蔬菜中11种有机磷农药和氨基甲酸酯类农药残留的分析方法。样品采用固相基质分散(MPSD)前处理技术,乙酸乙酯作淋洗剂,气相色谱—质谱法,选择监测离子(SIM)方式进行检测。最低检出限为0.003-0.011mg/kg,回收率87.6%-10.45%,变异系数2.0%-7.2%,本方法前处理简单、快速、准确,可用于蔬菜中有机磷和氨基甲酸酯农药的检测。

关键词:基质固相分散,气相色谱—质谱 有机磷农药、氨基甲酸酯农药

1 前言

有机磷和氨基甲酸酯类农药是水果、蔬菜生长过程中病虫害防治常用农药,由于大量使用使其在环境中广泛分布,严重危害着环境和人体健康。在粮食作物和经济作物中,特别是生长期短的蔬菜类食品中,有机磷和氨基甲酸酯残留超标现象较突出[1]。各国政府及联合国粮农组织和世界卫生组织都规定了这些农药在蔬菜中的最高残留限量(MRL)[2]。

残留分析中蔬菜样品的前处理常采用机械振荡萃取和匀浆法,这些方法操作繁琐,需使用大量有毒有机溶剂。近几年来,固相萃取法(SPE)[3-5],超临界流体萃取(SFE)[6-7],微波辅助萃取(MAE)[8-9],固相微萃取(SPME)[10-11]因具有选择性好,萃取效率高,环境污染少等优点,在蔬菜残留分析中得到广泛应用。

基质固相分散(MPSD)将试样直接与适量的固体基质混匀,装柱,选择合适的溶剂淋洗,提取和净化一步完成。这种方法应用于蔬菜中农药残留分析简单,有效,有机溶剂用量少,已在农药残留分析中得到应用[12-15],Viana[12]等用MPSD处理蔬菜样品,检测九种农药并比较几种吸附剂和淋洗液的回收率;Navarro[13]等用MPSD处理蔬菜、水果样品,检测8种杀菌剂的残留量。

有机磷和氨基甲酸酯农药的检测方法主要是气相色谱法(GC-NPD)[16-18]和高效液相色谱法(HPLC)[14,19]。气相色谱—质谱法(GC-MS),因其定性能力强,选择性好,在有机磷和氨基甲酸酯内农药残留检测中得到应用[4,21,22]。

本文采用基质固相分散前处理技术,气相色谱—质谱法测定黄瓜中9种有磷农药和2种氨基甲酸酯农药的残留量。方法简单,有机溶剂用量少,定性准确,灵敏度高,可用于蔬菜中有机磷和氨基甲酸酯农药的检测。

2  实验部分

2.1试剂

乙酸乙酯A.R重蒸(天津广成化学试剂有限公司)

弗罗里硅土(Florisil)650℃灼烧4h(用前140℃烘烤2小时)(上海化学试剂采购供应站)

无水硫酸钠A.R 400℃灼烧10h(山东莱阳经济技术开发区精细化工厂)11种农药标准品:丙线磷(96.5%)二嗪磷(97.5%)毒死蜱(99.8%)甲拌磷(98.0%)甲基对硫磷(99.0%)乐果(98.0%),杀螟硫磷(98.7%),甲基立枯磷(99.2%),马拉硫磷(99.0%),克百威(98.0%),抗蚜威(97.0%)

以上标准品均来自农业部农药检定所,以丙酮为介质配成标准储备液浓度分别为1.600μg/mL,1.400μg/mL,1.300μg/mL,1.500μg/mLmL,1.300μg/mL,1.200μg/mL,1.600μg/mL,1.300μg/mL,1.200μg/mL,1.100μg/mL,1.100μg/mL。

2.2仪器

GC-MS(QP2010)气相色谱—质谱仪(日本岛津),超声波振荡器(北京医疗设备二厂),旋转蒸发仪(日本东京理化公司N-1NW)

2.3样品处理:

准确称取5.000g打碎的黄瓜与5g弗罗里硅土混匀,加5mL甲醇作分散剂在研磨中磨成半流体状固体。层析柱中底部加入脱脂棉,5g无水Na2SO4,将黄瓜与弗罗里硅土的混合物加入层析柱中,用一根软棒状物轻轻敲打柱身,使混合物填充均匀。用30mL乙酸乙酯淋洗层析柱,控制淋洗液流速0.5mL/min,收集全部淋洗液,40℃水浴上旋转蒸发至溶液近干,丙酮定容至1.00mL,供GC-MS检测用。

2.4  GC-MS分析条件

色谱柱:HP-5MS毛细管色谱柱,30m×0.25mm×0.25μm(膜厚)

载气:高纯氮气(纯度99.999%) 流速:1.64ml/min

进样口温度: 250℃柱程序升温

电离方式,EI;电离能量,70C;采集方式,选择离子监测(SIM);进样量1.00μL;分流比10:1

3.结果与讨论

3.1气相色谱—质谱的条件选择

表1  11种农药的保留时间及特征碎片离子

 

农药

保留时间(min)

特征碎片离子

分子量

丙线磷

9.900

97. 158. 200. 242

242.3

甲拌磷

10.790

75. 121. 260

260.4

乐果

11.340

87. 93. 125. 229

299.2

克百威

11.530

149. 164. 221

221.3

二嗪磷

12.442

137. 179. 304

304.3

抗蚜威

13.283

72. 166. 238

238.2

甲基对硫磷

13.950

109. 125. 263

263.2

甲基立枯磷

14.095

125. 265. 269

301.1

杀螟硫磷

14.900

109. 125. 260. 277

277.2

马拉硫磷

15.283

93. 127. 173. 285

330.3

毒死蜱

15.617

97. 197. 314. 349

350.6

 

在选定的色谱条件下,首先通过全扫描方式(SCAN)方式作出总离子流图(TIC),扫描范围m/z从40~400,得到每种农药的特征碎片离子(见表1),根据每种农药特征碎片离子及保留时间对其进行定性分析。质谱检测器采用选择监测离子(SIM)方式检测时,在每个选择离子上的扫描时间比采用SCAN方式时明显增加,因而SIM检测方式的灵敏度较SCAN方式明显提高,因此实验选择SIM检测方式作定量分析。

根据表1得到的结果,在质谱图中碎片离子选择了丰度较高,质荷比较大的离子,在不同扫描时间范围设置其相应的特征离子峰作为选择监测离子(SIM)(见表2)。

表2  质谱扫描条件

 

分组

采集时间(min)

农药

选择监测离子(SIM)

1

9.00-10.00

丙线磷

158.200

2

10.00-11.00

甲拌磷

75.121

3

11.00-12.00

乐果、克百威

87.125.149.164

4

12.00-13.00

二嗪磷

137.179

5

13.00-13.50

抗蚜威

72.166

6

13.50-14.50

甲基对硫磷、甲基立枯磷

109.125.265

7

14.50-15.00

杀螟硫磷

125.277

8

15.00-15.40

马拉硫磷

127.173

9

15.40-16.00

毒死蜱

197.314

 

结果表明:该组选择监测离子测定灵敏度高,选择性好,本底干扰物少,定量准确。11种有机磷和氨基甲酸酯农药的标准SIM色谱图见图1

图1 11种有机磷和氨基甲酸酯农药的标准SIM色谱图

1丙线磷  2甲拌磷  3乐果  4克百威  5二嗪磷  6抗蚜威  7甲基对硫磷

8甲基立枯磷  9杀螟硫磷  10 马拉硫磷  11毒死蜱

3.2前处理条件的选择

3.2.1吸附剂的选择

基质固相分散常用吸附剂有Florisil,中性Al2O3,C18,硅藻土等,实验比较了Florisil和Al2O3两种吸附剂(见表3),结果表明Florisil硅土的净化效果更好,且回收率较高。

 

 

表3   Florisil与Al2O3的回收率比较(n=5)

 

农药

Florisil

Al2O3

回收率(%)

变异系数(%)

回收率(%)

变异系数(%)

丙线磷

101.3

3.6

82.5

4.4

甲拌磷

99.6

6.2

77.6

5.7

乐果

92.1

4.9

90.3

5.6

克百威

98.9

4.1

87.8

6.1

二嗪磷

98.2

3.3

76.7

4.2

抗蚜威

98.0

2.8

92.5

3.0

甲基对硫磷

97.3

6.7

89.0

5.2

甲基立枯磷

96.5

4.9

76.3

4.7

杀螟硫磷

97.9

3.0

82.1

3.2

马拉硫磷

96.5

2.5

78.5

3.7

毒死蜱

102.1

3.8

92.1

4.0

 

3.2.2淋洗液的选择

实验研究了淋洗液的种类,淋洗液体积及流速对回收率效果的影响。根据文献方法,分别采取乙酸乙酯、二氯甲烷,正已烷:二氯甲烷(1:1)作为淋洗液。结果表明,乙酸乙酯淋洗得到的样品最干净且11种农药回收率较高,而二氯甲烷同时将许多杂质也淋洗下去,正已烷:二氯甲烷淋洗的回收率偏低。所以最终确定乙酸乙酯作为淋洗液。

对乙酸乙酯用量和流速也进行了实验比较,结果表明,30ml乙酸乙酯可以将11种农药淋洗下来,而干扰物质不会被淋洗下来。0.5ml/min的淋洗液流速可以得到较好的回收率。

空白样品及添加11种有机磷和氨基甲酸酯农药的色谱图见图2,图3。.

 

 

图2 黄瓜样品空白SIM色谱图

 

图3 黄瓜样品添加11种有机磷和氨基甲酸酯农药的SIM色谱图

3.3线性与检测限

取不同浓度的11种有机磷和氨基甲酸酯类农药标准溶液分别进样。进样浓度在0.05μg/ml~6.00μg/ml之间,以峰面积对浓度作线性回归分析。结果如

表4  11种农药的线性及检测限

 

农药

回归方程

相关系数

最小检出浓度(mg/kg)

丙线磷

Y=52206+24716X

0.9956

0.006

甲拌磷

Y=22957+28562X

0.9958

0.005

乐果

Y=121168+592478X

0.9992

0.011

克百威

Y=21792+27208X

0.9986

0.007

二嗪磷

Y=64792+34038X

0.9968

0.004

抗蚜威

Y=26282+32117X

0.9961

0.003

甲基对硫磷

Y=5227+12888X

0.9999

0.006

甲基立枯磷

Y=2295+16132X

0.9998

0.005

杀螟硫磷

Y=21792+27208X

0.9986

0.007

马拉硫磷

Y=7010+13765X

0.9910

0.005

毒死蜱

Y=30666+25429X

0.9991

0.006

3.4回收率与精密度

  用本方法对黄瓜样品添加11种农药进行了回收率实验和精密度实验。各种农药的回收率及精密度的实验。实验结果见表5

 

农药

添加量(mg/kg)

平均回收率(%)

变异系数(%)

丙线磷

0.080

0.160

104.5

101.3

7.2

3.6

甲拌磷

0.075

0.150

97.6

99.6

4.8

6.2

乐果

0.060

0.120

89.5

92.1

6.5

4.9

克百威

0.055

0.110

93.2

98.9

4.3

4.1

二嗪磷

0.070

0.140

100.5

98.2

5.7

3.3

抗蚜威

0.055

0.110

96.2

98.0

2.0

2.8

甲基对硫磷

0.065

0.130

90.1

97.3

3.5

6.7

甲基立枯磷

0.065

0.130

87.6

96.5

4.1

4.9

杀螟硫磷

0.080

0.160

99.4

97.9

4.9

3.0

马拉硫磷

0.060

0.120

91.3

96.5

3.7

2.5

毒死蜱

0.065

0.130

92.6

102.1

5.4

3.8

 

4.结论

本文所建立的基质固相分散处理蔬菜样品,气相色谱—质谱法测定11种有机磷和氨基甲酸酯类农药的残留量的分析方法,样品前处理简单,定性准确方法灵敏度高,且精密度、准确度都符合农药残留检测要求。

 

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作者简介:陈冬梅,硕士,实验师,山东师范大学化学化工与材料科学学院,文化东路88号,250014,15966336472

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