《食品安全导刊》刊号:CN11-5478/R 国际:ISSN1674-0270

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多壁碳纳米管分散固相萃取净化-气相色谱三重四级杆质谱

2017-11-22 10:20:44 来源:

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多壁碳纳米管分散固相萃取净化-气相色谱三重四级杆质谱联用同时测定桂皮中10种有机磷农药
□ 李达 户庆云 肇庆出入境检验检疫局
□ 张琦 吉林出入境检验检疫局
摘 要:建立一种多壁碳纳米管分散固相萃取净化-气相色谱三重四级杆质谱联用同时测定桂皮中10种有机磷农药的检测方法。样品经乙腈提取,以MWCNTs、PSA和MgSO4净化,离心、过滤后经气相色谱三重四级杆质谱测定,外标法定量。结果表明,10种有机磷农药在0.01~1.0μg/mL范围内具有良好的线性。加标回收率为78.3%~105.2%,相对标准偏差(n=5)为1.6%~9.2%,方法检出限为0.001~0.010mg/kg。该方法操作简单快捷、准确、检测成本低,能满足桂皮中有机磷农药残留的检测要求。
关键词:多壁碳纳米管 分散固相萃取 气相色谱三重四级杆质谱 桂皮 有机磷农药
    广东肇庆被称为“桂皮之乡”,种植桂树历史悠久,肇庆桂皮品质纯、产量大,产品远销欧洲、美洲、南洋群岛一带及港澳地区。近年来,随着国际贸易竞争的不断加剧以及各国对食品安全要求的提高,发达国家对此类产品制定了严格的农药残留限量。由于农药残留检测项目的不断增多,农药残留问题已成为我国桂皮出口的瓶颈。
    桂皮是一种有芳香性气味的香辛料,其基质复杂且含有大量的干扰物质,因此样品的有效净化前处理是实现准确分析检测的前提,同时也能避免仪器被污染的风险。目前,农药检测常用的提取方法有固相萃取法[1]、加速溶剂萃取法[2]、微波萃取法[3]和固相微萃取法[4]等。2003年,Anastassiades等[5]提出了QuEChERS方法,该方法准确、快速、简便、高效、成本低廉,在动植物源食品农兽药残留的检测中得到了广泛应用[6、7]。多壁碳纳米管具备较大的比表面积和较多的吸附位点,极好地增强了吸附性能,其吸附性优于C18、PSA和GCB等常用的吸附材料。此外,碳纳米管具有特殊π电子产生的π-π共轭作用,因此多壁碳纳米管拥有高选择性。目前,已经有多壁碳纳米管净化应用到水质[8]、土壤[9]、农副产品中农兽药残留[10、11]等领域中的相关报道,还未见应用到桂皮的残留检测的报道。本文采用吸附性能好、净化效率高的多壁碳纳米管作为吸附剂,并结合多反应监测模式的气相色谱-三重四级杆串联质谱法对目标物进行测定,该方法操作方便、净化效果好,极大的提高了复杂基质中农药残留物分析的准确性。
1 实验部分
    1.1 仪器与试剂
    Agilent 7890B/7000C气相色谱三重四级杆质谱联用仪(美国安捷伦公司);3-18K高速离心机(德国SIGMA公司);Turbovap LV氮吹仪(美国caliper公司);IKA MS3涡旋混合器(德国IKA公司)。
    农药标准品甲胺磷、乙酰甲胺磷、敌敌畏、甲拌磷、甲基对硫璃、杀螟硫磷、马拉硫磷、倍硫磷、毒死蜱、乙硫磷(均为100mg/L)购于国家环境保护监测研究中心;乙腈、正己烷均为色谱纯,购于德国merck公司;无水硫酸镁(MgSO4,分析纯,使用前于650℃下灼烧4h,备用)和氯化钠购于广州化学试剂厂;多壁碳纳米管(直径小于8nm,长度为10~30μm,纯度为98%)购于北京德科岛金科技有限公司;PSA购于天津博纳艾杰尔科技有限公司。
    1.2 试验方法
    1.2.1 标准溶液的配制
    将0.5mL 100mg/L的各标准溶液转移至10mL容量瓶中,用乙腈稀释成质量浓度均为5mg/L的混合标准储备液,置于4℃冰箱中保存。根据每种标准的灵敏度和仪器线性范围,吸取一定量的混合标准储备溶液,用乙腈稀释成系列浓度的混合标准工作溶液。
    1.2.2 样品前处理
    准确称取1.0g(精确至0.001g)样品于50mL离心管中,加入5mL水,静置10min,依次加入1g氯化钠、10mL乙腈。用涡旋混合器涡旋振荡提取3min,以10000r/min离心3min后取上清液至玻璃试管中,经氮气吹浓缩至近干,加入1.0mL乙腈待净化。
    将上述提取液1.0mL转移至已加入100mg无水MgSO4、50mg PSA和10mg MWCNTs的2mL离心管中,涡旋30s,14000r/min离心1min,取上清液过0.22μm聚四氟乙烯微孔滤膜于进样小瓶,待测。
    1.2.3 仪器的工作条件
    色谱条件:色谱柱HP-5ms(30m×0.25mm× 0.25μm);初始温度:95℃保持1.5min,20℃/min升温至200℃,5℃/min升温至230℃,25℃/min升温至280℃保持5min;载气:氦气;流速:1.2mL/min;进样口温度:250℃,进样量:1μL;进样方式:不分流进样。
    质谱条件:电离电压:EI 70eV;离子源:230℃;传输线温度:280℃;MRM条件:根据不同的农药进行分别优化;相关的母离子、子离子和碰撞电压见表1;10种有机磷农药的总离子流色谱图见图1。
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2 结果与讨论
    2.1 萃取条件的优化
    分别考察了振荡、涡旋、超声3种提取方式对回收率的影响,确定涡旋提取方式最为省时且提取效率高。分别考察了丙酮、乙腈、乙酸乙酯3种提取溶剂对回收率的影响,发现乙酸乙酯和乙腈作为提取液时的回收率普遍高于丙酮的提取效率,但是乙酸乙酯提取液的杂质较多,所以初步选定乙腈作为提取液。在提取溶剂用量和提取时间的条件优化中,对比了提取溶剂分别为10mL、20mL、30mL,涡旋提取时间1~5min的回收率,发现提取溶剂为10mL,提取时间2min就可得到理想的提取效果。
    2.2 净化条件的优化
    PSA作为弱阴离子交换吸附剂,可以有效去除样品中的脂肪酸、有机酸和糖类,但其吸附色素的能力有限[12]。试验考察了只使用PSA对桂皮提取液的净化效果,PSA用量从20mg增加至100mg,净化液的颜色依然较为混浊。说明PSA对色素的吸附能力较弱,需要与其他吸附试剂联合使用。多壁碳纳米管具有较大的比表面积及较强的吸附能力,试验考察了多壁碳纳米管作为吸附剂除去色素的能力,同时与GCB相比较,相同用量下,多壁碳纳米管的净化效果明显优于GCB,并且只需少量,就可以较好的去除色素,因此本试验通过采用多壁碳纳米管和PSA混合使用的方式,取得了较好的净化效果。
    为了确定多种吸附剂的使用量,本试验设计了正交实验—向1mL加标提取液中分别加入不同比例的MWCNTs、PSA和MgSO4,涡旋后离心,上机测定,结果表明100mg无水MgSO4、50mg PSA和10mg MWCNTs作为吸附剂时,净化效果和回收率最佳。
    2.3 仪器条件的优化
    针对复杂基质的农药残留检测,使用GC-MS-MS多反应监测模式(MRM)比GC-MS选择离子监测模式(SIM)抗干扰能力更强,有效降低了基质干扰,可以增加定性结果的可靠性,且由于定量时本底值降低,极大的提高了检测的灵敏度。本试验对混合标准溶液运行全扫描,扫描离子的质量范围为50~500,选择特征离子作为母离子后,进行产物离子扫描,选择丰度最强的子离子,确定子离子后设定碰撞电压为10~30eV,每隔5eV进行一次碰撞,选取最优碰撞能量,10种有机磷农药的质谱条件见表1。
    2.4 精密度和准确度
    在最优的实验条件下,10种有机磷农药溶液在0.01~1.0μg/mL范围内有较好的线性,采用S/N=3计算方法的检出限,S/N=10计算方法的定量下限,在低、中、高3个加标浓度水平下,每个浓度水平重复测定5次。10种农药的平均回收率为78.3%~105.2%,相对标准偏差(RSD)为1.6%~9.2%,结果见表1。用本方法对50个不同产地的桂皮样品进行了检测,其中一个样品检测出马拉硫磷0.015mg/kg,一个样品检测出甲基对硫磷0.011mg/kg,其余样品均未检出。
3 结论
    本实验以MWCNTs、PSA和MgSO4作为吸附剂,运用气相色谱三重四级杆质谱联用仪检测桂皮中10种有机磷农药残留。本方法快速高效、前处理成本低,符合桂皮中有机磷农药残留的检测要求,此方法也可应用于其它香辛料产品的检测。
参考文献:
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    [3] 袁宁,余彬彬,张茂升等.微波辅助萃取-固相微萃取-气相色谱法同时测定茶叶中的有机氯和拟除虫菊酯农药残留[J].色谱,2006,24(6):636-640.
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