GPC-GC-MS Prep-Q2010(日本Shimadzu公司);台式高速冷冻离心机(德国Hettich公司);高速万能粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司)。

甲拌磷、地虫硫磷、治螟磷、苯线磷、甲基对硫磷、对硫磷、特丁硫磷、乙基嘧啶磷、蝇毒磷、狄氏剂、异狄氏剂、克百威、氟虫腈(均为100 mg/L, 1 mL)及毒鼠强(200 mg/L, 1 mL)14种农药标准物质购自农业部环境保护科研监测所;久效磷、杀螟硫磷、甲胺磷、氯唑磷、丁基嘧啶磷、亚胺硫磷、乙硫磷、杀扑磷、甲基立枯磷、伏杀磷、丙溴磷、乙拌磷、丙线磷、三氯杀螨醇、林丹、氰戊菊酯、p,p-滴滴滴、p,p-滴滴伊、o,p-滴滴涕、p,p-滴滴涕(均为0.1 g固体,纯度≥99.0% )20种农药标准物质购自德国Dr. Ehrenstorfer公司;乙腈、丙酮、正己烷、环己烷为色谱纯(德国Merck公司);石墨化炭黑(GCB)(美国Supelco公司); N-丙基乙二胺(PSA),十八烷基键合硅胶(C₁₈)填料(美国Agilent公司);无水硫酸镁、无水醋酸钠、D-山梨醇(用作分析保护剂)均为优级纯(上海国药集团);娃哈哈纯净水。大米、黍子和小麦样品(已脱皮)购自当地农贸市场。

甲拌磷、地虫硫磷、治螟磷、苯线磷、甲基对硫磷、对硫磷、特丁硫磷、乙基嘧啶磷、蝇毒磷、狄氏剂、异狄氏剂、克百威、氟虫腈等13种农药每种标准品取用2支,毒鼠强取用1支,全部转移到50 mL容量瓶中。久效磷、杀螟硫磷、甲胺磷、氯唑磷、丁基嘧啶磷、亚胺硫磷、乙硫磷、杀扑磷、甲基立枯磷、伏杀磷、丙溴磷、乙拌磷、丙线磷、三氯杀螨醇、林丹、氰戊菊酯、p,p′-滴滴滴、p,p′-滴滴伊、o,p′-滴滴涕、p,p′-滴滴涕等20种农药每种标准品称取10 mg加入到10 mL容量瓶中,先用少量丙酮溶解,然后用正己烷定容,配制成质量浓度均为 1000 mg/L 的储备液；吸取200 μ L储备液转移到同一50 mL容量瓶中，配制成34种农药混合标准溶液,质量浓度均为4 mg/L。称取5.00 g山梨醇,用水溶解,转移到50 mL容量瓶中,定容配制成100 g/L 的溶液。根据分析需要,用乙腈配制成所需浓度的混合标准溶液,每种标准溶液中含1 g/L D-山梨醇。

取大米、黍子、小麦样品,用万能粉碎机粉碎,分别制成大米、黍子、小麦粉试样。分别称取1.00 g试样,放入10 mL玻璃试管中,加入2.00 mL乙腈和0.5 g MgSO₄,涡旋1 min, 2000 r/min 离心1 min;取1.00 mL上清液转入已加有50 mg PSA和50 mg C₁₈填料的10 mL玻璃试管中(对于黍子、小麦样品,净化时需同时加入10 mg GCB),涡旋1 min, 2000 r/min 离心1 min,用一次性注射器取上清液约1 mL,连接有机相滤膜进行过滤,GPC-GC-MS分析。

Hercegova等^{[ 15 ]}指出分散性SPE粉末去除干扰物质的能力比SPE柱差。GPC能很好地弥补QuEChERS方法去除干扰物质不彻底的问题,进而减小基质效应、降低分析背景、改善色谱峰形^{[ 16 ]}。欧洲标准化委员会(European Committee for Standardization)技术委员会的农药残留测定标准(TC275)^{[ 17 ]}、日本厚生劳动省的农药残留分析方法^{[ 18 ]}、美国EPA 3640A^{[ 19 ]}和我国国家标准^{[ 20 ]}都采用GPC作为净化手段。本实验选择GPC-GC-MS Prep-Q2010对目标分析物进行检测,该系统克服了常规GPC消耗溶剂量大、自动化差、操作繁琐等问题,结合PTV-LVI技术,可将GC-MS的灵敏度进一步提高,图1是质量浓度均为0.2 mg/L 的34种农药的总离子流图。PTV-LVI技术可实现快速的加热或者冷却,减少热不稳定农药的分解,且较高的载气流速可以减少目标分析物在衬管中的停留时间,在一定程度上抑制基质效应。目前,国内采用QuEChERS方法结合GPC-GC-MS系统测定果蔬^{[ 21 ]}、中药材^{[ 22, 23 ]}及油料作物^{[ 24 ]}中的农药残留已有报道。

图1

Fig. 1

图 1 34种农药混合标准溶液(0.2 mg/L)的总离子流图 Fig. 1 Total ion current chromatogram of a mixed standard solution of the 34 pesticides (0.2 mg/L) 1. methamidophos; 2. ethoprophos; 3. tetramine; 4. monocrotophos; 5. sulfotep; 6. phorate; 7. carbofuran; 8. lindane; 9. fonofos; 10. terbufos; 11. disulfoton; 12. isazofos; 13. pirimiphos-butyl; 14. parathion-methyl; 15. tolclofos; 16. fenitrothion; 17. parathion; 18. pirimiphos-ethyl; 19. fipronil; 20. methidathion; 21. fenamiphos; 22. profenofos; 23. p,p′-DDE; 24. dieldrin; 25. endrin; 26. o,p′-DDT; 27. ethion; 28. p,p′-DDD; 29. p,p′-DDT; 30. phosmet; 31. dicofol; 32. phosalone; 33. coumaphos; 34. fenvalerate-1; 35. fenvalerate-2.

本研究采用QuEChERS方法结合GPC-GC-MS系统，不需要通过溶剂蒸发和提取液浓缩等步骤即可对目标分析物进行分析,并根据文献^{[ 25 ]}及JJF1059-1999“测量不确定度评定与表示”^{[ 26 ]}的评定过程，选择称样量为1.00 g时,得到样品称量的相对不确定度为 0.0082;提取剂为2.00 mL时,样品定容的相对不确定度为 0.00345;标准曲线的相对不确定度为 0.0131～0.148;仪器测定重复性的相对不确定度为 0.0261～0.145;样品前处理过程的相对不确定度为 0.0126～0.134。可见测定结果的不确定度主要来源于样品前处理过程、标准曲线和仪器测定重复性,而由样品称量和样品的定容引入的不确定度较小。实验发现,当方法称样量为1.00 g,提取剂为2.00 mL时,方法灵敏度、回收率和RSD都满足要求。

选择合适的萃取剂可以提高萃取效率以及降低基质的干扰^{[ 27 ]}。在目前常用的农药残留检测方法中,德国DFG-S19方法^{[ 28 ]}采用丙酮作为萃取剂,美国加州食品农业部分析化学中心农药多残留快速扫描方法(California Department of Food and Agriculture-multiresidue screen method, CDFA-MRSM)^{[ 29 ]}采用乙腈作为萃取剂。本研究比较了丙酮、乙腈以及AOAC 2007.01方法中缓冲溶液的提取效率。称取3份大米试样各1.00 g,分别放入A、B、C 3根10 mL玻璃试管中,分别加入0.10 mL 1 mg/L 标准溶液;A和C试管中分别加入1.90 mL丙酮和乙腈,B试管中依次加入2.00 mL H₂O、1.90 mL 含1%(v/v) HAc的乙腈、0.10 g NaOAc;最后在各试管中加入0.5 g MgSO₄,涡旋1 min, 2000 r/min 离心1 min;取1.00 mL上清液转入已加有50 mg PSA和50 mg C₁₈填料的10 mL玻璃试管中,涡旋1 min, 2000 r/min 离心1 min,用一次性注射器取上清液约1 mL,连接有机相滤膜进行过滤,GPC-GC-MS分析。实验发现,与丙酮相比,脂肪在乙腈中的溶解度较低,萃取过程更有选择性。样品经不同萃取剂萃取后的净化效果如图2所示，可以看出,采用丙酮或AOAC 2007.01方法的缓冲溶液萃取时基质干扰严重,在24～26 min处出现较大的脂肪酸信号,与Hou等^{[ 30 ]}报道一致;采用乙腈作为萃取剂时,基质干扰较前两者小,且回收率基本满足农药残留检测要求,与Mastovska等^{[ 31 ]}报道一致,故本实验选用乙腈作为萃取剂。

自QuEChERS方法建立以来，国内外的分析工作者在此方面做了大量的研究工作。Díez等^{[ 9 ]}发现该方法也可很好地应用于干燥且富含脂肪的样品(如谷物)中农药多残留的检测。PSA和C₁₈填料是QuEChERS方法中最常用的两种净化吸附剂^{[ 32 ]},本研究同时加入PSA和C₁₈填料进行分散固相萃取,改善净化效果。比较了20 mg PSA+20 mg C₁₈、20 mg PSA+50 mg C₁₈、50 mg PSA+20 mg C₁₈、50 mg PSA+50 mg C₁₈等4个不同的组合。结果显示,当C₁₈填料的用量为50 mg、PSA的用量为50 mg时,净化效果较理想,基质干扰小,目标化合物的回收率更接近100% 。

目前农药分析方法面临的问题之一是基质效应^{[ 33 ]}。Poole^{[ 34 ]}指出气相色谱分析中基质效应的产生归因于样品基质中的杂质分子与目标分析物竞争进样口或柱头上的活性位点,使更多的物质进入色谱柱。解决基质效应的最实际方法是利用不含农药的空白基质匹配标准溶液进行基质校准^{[ 34 ]}。但是由于各种农产品的性质差异,在分析检测过程中需要考虑多种农产品具有不同的基质特性以及会产生不同的基质效应,应用时需要选择与每种类型样品都严格匹配的基质^{[ 35 ]},这对常规食品检验实验室来说是不现实的;而且这种标准溶液的长期稳定性是一个需要考虑的问题；另外，基质校准法使得更多的基质进入仪器中,增加了系统的维护费用。分析保护剂可以效仿样品基质中的杂质分子,能够与目标分析物竞争进样口或柱头上的活性位点,是解决基质效应的一种有效办法^{[ 34 ]}。向标准溶液和样品溶液中加入相同量的保护剂,能同等程度地补偿标准溶液和样品溶液的基质效应^{[ 36 ]}。本实验以山梨醇为分析保护剂,比较了在标准溶液中加入5、10、20 μ L的100 g/L 山梨醇溶液所得到的响应值。结果表明,加入10 μ L 100 g/L 山梨醇溶液可以最大限度地提高标准溶液中农药标准品的响应值,使之达到与基质中农药同等的响应。