色谱  2014, Vol. 32 Issue (1): 69-73   PDF (812KB)    
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彭淑女
王秋泉
方兰兰
郭善勇
曾舟华
林竹光
气相色谱-质谱法同时测定水果中9种保鲜剂的残留量
彭淑女1, 王秋泉1, 方兰兰2, 郭善勇2, 曾舟华2, 林竹光1     
1. 厦门大学化学化工学院化学系, 分析科学研究所, 福建 厦门 361005;
2. 厦门钨业股份有限公司, 福建 厦门 361005
收稿日期：2013-6-19
基金项目：国家重点基础研究发展计划(“973”)项目(2009CB421605).
通讯作者：林竹光,Tel:(0592)2181521,E-mail:linzg@xmu.edu.cn
摘要：建立了采用气相色谱-质谱(GC-MS)同时测定水果中9种保鲜剂残留量的分析方法。水果样品用正己烷/乙酸乙酯(1/1，v/v)混合提取剂超声提取，经Florisil层析柱净化后用正己烷/乙酸乙酯(1/3，v/v)混合洗脱剂洗脱，以磷酸三苯脂(TPP)为内标物，采用GC-MS的全扫描方式(SCAN)和选择离子监测方式(SIM)对9种保鲜剂进行定性与定量分析。实验结果表明，9种保鲜剂的检出限(LOD)为0.10~2.16 μg/kg，在50、100、200 μg/kg添加水平下的回收率为75.3%~128%，相对标准偏差为1.57%~11.6%。本分析方法样品前处理简便，净化效果明显，在SIM谱图中分析目标物响应值大、灵敏度高，定量准确可靠，能够满足保鲜剂痕量残留的检测要求。
关键词： 气相色谱-质谱     保鲜剂     水果     农药残留    
Simultaneous determination of nine preservatives in fruits using gas chromatography-mass spectrometry
PENG Shunü1, WANG Qiuquan1, FANG Lanlan2, GUO Shanyong2, ZENG Zhouhua2, LIN Zhuguang1     
1. Department of Chemistry & Institute of Analytical Science, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China;
2. Xiamen Tungsten Co., Ltd., Xiamen 361005, China
Received: 2013-6-19
Abstract: A gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) method was established for the simultaneous determination of nine typical preservatives (pyrimethanil, chlorothalonil, chlorpyrifos, triadimefon, thiabendazole, imazalil, myclobutanil, iprodione, prochloraz) in fruits. The fruit samples were subjected to ultrasonic extraction with hexane/ethyl acetate (1/1, v/v), and followed by purification using diatomite column chromatography with hexane/ethyl acetate (1/3, v/v) eluant. Qualitative and quantitative analysis of the nine preservatives were performed on the GC-MS at full-scan (SCAN) and selected ion monitoring (SIM) modes, in which triphenylphosphate was used as the internal standard. The detection limits obtained for the nine preservatives were ranged from 0.10 μg/kg to 2.16 μg/kg. The average recoveries were in the range of 75.3% to 128% at the spiked levels of 50, 100 and 200 μg/kg with the relative standard deviations (RSDs) of 1.57% to 11.6% (n=5). The results showed that the developed method is sensitive and accurate for the determination of the nine preservatives in fruits.
Key words: gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)     preservatives     fruits     pesticide residue    

水果因含有丰富的维生素和矿物质等成为人们日常生活不可缺少的食品。因水果易于腐烂,为降低损失,防腐保鲜必不可少。目前用于水果的保鲜剂主要是以高效、低毒的化学防腐保鲜剂即农药为主[ 1 ]。农药包括杀菌剂、除虫剂、除草剂等,其中很多杀菌剂又可以作为水果保鲜剂。水果保鲜剂虽然有防腐保鲜的作用,但大多有不同程度的毒性及残留,对人体健康产生一定的危害,甚至出现致癌、致畸、致突变等问题。

近年来世界各国对食品中农药残留量的关注度不断提高,如欧盟[ 2 ]规定香蕉中百菌清的限量为0.01 mg/kg,三唑酮的限量为1 mg/kg,腈菌唑的限量为2 mg/kg,多菌灵的限量为0.2 mg/kg;日本[ 2 ]规定苹果、梨子、桃子中百菌清的限量为2 mg/kg,苹果中毒死蜱的限量为1 mg/kg,梨子中毒死蜱的限量为0.5 mg/kg;梨子中晴菌唑的限量为0.7 mg/kg。我国食品标准[ 3 ]规定苹果中百菌清的最大残留限量为1 mg/kg,晴菌唑的限量为0.5 mg/kg,梨子中三唑酮的限量为0.5 mg/kg。

目前国内外对水果中保鲜剂的分析检测方法多集中于应用高效液相色谱法(HPLC)[ 4 ]、液相色谱-质谱联用法(LC-MS)[ 5 ]、气相色谱-电子捕获法(GC-ECD)[ 6 ]等。林海丹等[ 4 ]在分散固相萃取净化后用HPLC分析果蔬中6种保鲜剂残留,方法的定量限(LOQ)为1 mg/kg,;胡贝贞等[ 5 ]用LC-MS/MS测定茶叶中氟虫腈等8种农药残留,LOQ为2～10 μ g/kg;徐国锋等[ 6 ]采用乙腈提取-SPE净化处理-GC-ECD法检测苹果、香蕉等4种样品中保鲜剂的残留,方法的检出限(LOD)为1～8 μ g/kg, LOQ为3～30 μ g/kg;陈达捷等[ 7 ]采用串联固相萃取-LC-MS/MS测定食品中嘧啶胺类杀菌剂的残留量,LOQ为0.1 μ g/kg;沈静等[ 8 ]用HPLC测定果蔬中残留的噻苯咪唑、邻苯基苯酚及联苯,LOD为7～10 μ g/L;沈伟健等[ 9 ]用固相分散萃取与气相色谱-负化学电离源质谱法(GC-NCI/MS)测定了食品中三唑醇保鲜剂的残留,LOD和LOQ分别为1 μ g/kg 和3 μ g/kg。Fróes等[ 10 ]用基质固相分散萃取法结合HPLC分析水果中的腈苯唑、甲基对硫磷和甲基硫菌灵等,LOD为0.02～0.05 mg/kg, LOQ为0.05～0.1 mg/kg; Li等[ 11 ]用乙腈震荡提取多种食用植物油中11种化学防腐剂,提取液浓缩后直接进高效液相色谱-飞行时间质谱(HPLC-TOF/MS)分析,LOD为0.01～0.2 mg/kg。

本文采用GC-MS对9种常用的水果保鲜剂嘧霉胺、百菌清、毒死蜱、三唑酮、噻菌灵、抑霉唑、晴菌唑、异菌脲和咪鲜胺(均为低毒杀菌剂[ 12 ])进行了定性与定量分析。采用超声辅助提取,经自制固相萃取柱净化(SPE),样品前处理方法操作简单,消耗溶剂少,净化效率高,能够满足水果中9种保鲜剂残留同时检测的要求。


1 实验部分
1.1 仪器与试剂

仪器设备:Shimadzu GC/MS QP 2010气相色谱-质谱联用仪(日本岛津公司); KQ 3200E超声波清洗器(江苏昆山市超声仪器有限公司);氮气吹干仪(北京八方世纪科技有限公司)。

试剂:乙酸乙酯、正己烷(农残级,美国Tedia公司);无水硫酸钠(分析纯,国药集团化学试剂有限公司),于650 ℃马弗炉中烘烤4 h,储存于干燥器中;Florisil(弗罗里硅土,分析纯,国药集团化学试剂有限公司), 100～200目,650 ℃马弗炉中烘烤4 h,使用前于140 ℃烘箱中烘烤2 h,加5%超纯水去活;中性氧化铝(分析纯,国药集团化学试剂有限公司), 100～200目,550 ℃马弗炉中烘烤4 h,使用前于140 ℃烘箱中烘烤2 h,加8%超纯水去活。

农药标准物质:嘧霉胺、百菌清、毒死蜱、三唑酮、噻菌灵、抑霉唑、晴菌唑、异菌脲、咪鲜胺(中国农业部环境保护科研监测所),浓度均为(100±0.15)mg/L, 规格为1.0 mL，密封于玻璃安瓿瓶中。内标:磷酸三苯酯(TPP,美国Accu Standard Inc.,纯品),以正己烷为溶剂配制标准溶液。

农药混合标准溶液的配制:用正己烷将农药标准样品稀释成 1000 μ g/L 的混合标准储备液;再根据分析需要,用正己烷配制成含有50 μ g/L TPP内标的混合标准使用溶液。

样品:苹果、梨子、小金橘、芒果，购自本地超市。

所有玻璃器皿使用前均先后经自来水洗涤、蒸馏水洗涤、铬酸洗液浸泡、超纯水洗涤、150 ℃烘箱中烘烤等严格处理,确保满足保鲜剂残留分析的要求。

1.2 GC-MS条件

GC条件 VF-5 MS石英毛细管柱(30 m×0.25 mm, 0.25 μ m);载气为高纯He(纯度＞99.999% );升温程序:120 ℃保持1.0 min,以20 ℃/min 升至200 ℃保持1.0 min,再以10.0 ℃/min 升至290 ℃保持3.0 min；进样口温度:280 ℃;柱流量控制模式:恒线速度,40.4 cm/s;进样模式:不分流;分流阀开启时间1.0 min;进样体积:1.0 μ L。

MS条件 电子轰击(EI)离子源温度:230 ℃;接口温度:250 ℃;离子化电压:70 eV;灯丝发射电流:60 μ A;检测器电压:1.08 kV;溶剂切除时间:3.0 min;质谱全扫描方式:扫描间隔时间0.5 s,扫描范围50～650 u; SIM扫描方式:间隔时间0.3 s;离子源真空度:2.60×10-4 Pa;定量方法:内标法(以峰面积计)。

1.3 样品的提取与净化

提取 切取水果试样(梨、苹果、小金橘、芒果)的食用部分,放入食品加工机内搅碎匀浆,称取5.0 g试样于25 mL玻璃离心管中,加入15 mL的正己烷/乙酸乙酯(1/1, v/v)混合提取剂,浸泡30 min后置于超声波清洗器内超声提取15 min,转移出上层混合提取剂;残渣再用10 mL混合提取剂超声提取10 min,合并两次混合提取液,加入适量无水硫酸钠除水后氮吹浓缩至约0.5 mL。

净化 在20 cm(长)×1.5 cm(内径)的玻璃层析柱内依次填入1 cm高的无水硫酸钠、2.0 g中性氧化铝、3.0 g Florisil、 1 cm高的无水硫酸钠;先用10 mL正己烷预淋洗层析柱,再将浓缩的混合提取液转移至层析柱内,然后用25 mL正己烷/乙酸乙酯(1/3, v/v)混合洗脱剂洗脱,收集洗脱液氮吹浓缩至近干,然后加入0.5 mL 100 μ g/L TPP内标溶液溶解于带刻度的小测试瓶中,氮吹定容至1.0 mL,待测。

2 结果与讨论
2.1 特征离子的选择

在选定的实验条件下,首先通过GC-MS的全扫描方式(m/z 50～650)得到总离子流色谱图(TIC),然后根据TIC谱图来选择相对丰度较高和质荷比(m/z)较大的离子进行GC-SIM/MS分析(见图1), 9种保鲜剂和内标物的保留时间和离子的选择见表1。从图1和表1可知,9种保鲜剂都得到了良好的分离,且具有较高的灵敏度。

图 1 9种保鲜剂及内标物的GC-SIM/MS色谱图 Fig. 1 GC-SIM/MS chromatogram of the ninepreservatives and internal standard 1. pyrimethanil; 2. chlorothalonil; 3. chlorpyrifos; 4. triadimefon; 5. thiabendazole; 6. imazalil; 7. myclobutanil; 8. iprodione; 9. triphenylphosphate; 10. prochloraz.

表 1 9种保鲜剂及内标物的保留时间、定量离子和参考离子 Table 1 Retention times (tR), quantitative ions and reference ions of the nine preservatives and internal standard
2.2 提取剂的选择

由于所选9种保鲜剂的极性跨度大,其中以咪鲜胺和抑霉唑的极性最大,本工作以加标回收率为指标,考察了乙腈、乙腈/正己烷(1/1, v/v)、正己烷/乙酸乙酯(1/2、1/1, v/v)提取剂的提取效果,发现4种提取剂都对所选9种保鲜剂有良好的提取回收率,但用乙腈提取剂提取样品时色谱图的基线比较高,杂质峰比较多。采用正己烷/乙酸乙酯(1/2、1/1, v/v)混合剂提取样品具有较好的回收率且杂质峰比较少,最终选择正己烷/乙酸乙酯(1/1, v/v)作为混合提取剂。

2.3 净化条件的选择

以梨子样品为例。在梨子样品中加入9种保鲜剂混合标准溶液(加入后的含量为100 μ g/kg),考察不同体积比(1/1、1/2、1/3、1/4)的正己烷/乙酸乙酯混合洗脱剂对其加标回收率的影响,测定结果列于表2。结果表明，随着乙酸乙酯比例的增大,咪鲜胺和抑霉唑的加标回收率也增大；当正己烷与乙酸乙酯的体积比为1/3时加标回收率达到最大；继续增大比例加标回收率反而下降,GC-MS谱图基线升高。最终选择正己烷/乙酸乙酯(1/3, v/v)为混合洗脱剂,经提取净化后的样品基本消除了杂质峰的干扰,基体干扰达到最低。

2.4 线性回归方程、相关系数与检出限

取1.0 μ L的保鲜剂系列混合标准溶液(50、100、250、500、1000 μ g/L )进行GC-SIM/MS分析,获取各自的GC-SIM/MS色谱图。以分析物与内标物的峰面积比值(Y=Ai/As)对分析物与内标物的浓度比值(X=Ci/Cs)作线性回归分析,结果见表3。在实际样品中加标50 μ g/kg,以S/N≥3确定检出限,结果见表3。9种保鲜剂在测定范围内的线性相关性好,检出限(LOD)为0.10～2.16 μ g/kg。

表 2 加入9种保鲜剂混合标准液的梨子样品在不同净化条件下的平均加标回收率(Rec)和相对标准偏差(RSD, n=3) Table 2 Average recoveries (Rec) and relative standard deviations (RSD) of the nine preservatives in pear with different elution solvents (n=3)

表 3 9种保鲜剂的线性范围、线性方程、相关系数及最低检出限 Table 3 Linear ranges, linear equations, correlation coefficients (R) and detection limits (LOD) of the nine preservatives
2.5 加标回收率和精密度

对常见的4种水果(梨、苹果、小金橘、芒果)分别添加9种保鲜剂的混合标准溶液,使每种保鲜剂在样品中的含量分别为50、100、200 μ g/kg 3个水平,每个添加浓度重复测定5次,计算加标回收率与精密度,具体结果见表4。可以看出,平均加标回收率为75.3% ～128% ,相对标准偏差为1.57% ～11.6% 。

表 4 4种水果中9种保鲜剂在不同添加水平下的加标回收率(Rec)和相对标准偏差(RSD, n=5) Table 4 Recoveries (Rec) and relative standard deviations (RSD) of the nine preservativesspiked in four kinds of fruits (n=5)
2.6 实际样品测定

将本分析方法应用于超市中随机购买的梨、苹果、小金橘、芒果等4种常见水果试样中保鲜剂残留量的测定,结果见表5。

表 5 4种水果中9种保鲜剂残留的测定结果(n=5) Table 5 Results of the nine preservatives in four kinds offruits (n=5) μ g/kg

从表5中可以看出,除了三唑酮和晴菌唑两种保鲜剂在4种水果中未检出外,其他7种保鲜剂在4种水果中均有不同量的检出。其中噻菌灵和百菌清在4种水果中均有检出,噻菌灵的含量比较高,但检出结果均在国家标准[ 3 ]限量范围内,满足国家标准要求。

3 结论

本工作开展了水果中9种保鲜剂残留的GC-MS的分析方法研究。优化了提取条件和净化条件,考察了方法的线性方程、线性范围、最低检出限、 空白试样加标回收率及相对标准偏差等指标。本分 析方法样品前处理简便,净化效果明显,可用于水果蔬菜中9种保鲜剂的残留分析。GC-SIM/MS谱图中目标物响应值大、灵敏度高,定量准确可靠,能够满足保鲜剂痕量残留的检测要求,具有较强的日常检测应用价值。

参考文献
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