微波辅助萃取-气相色谱-负化学电离/电子轰击电离-飞行时间质谱法测定烟草中农药残留


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司晓喜¹, 朱瑞芝¹, 张凤梅¹, 陆舍铭¹, 朱丽², 冷思漩¹, 谢姣¹, 刘春波¹, 刘志华¹

1. 云南省烟草化学重点实验室, 云南中烟工业有限责任公司技术中心, 云南昆明 650231;
2. 云南中烟物资(集团)有限责任公司, 云南昆明 650031

收稿日期：2016-03-08

基金项目：云南中烟工业有限责任公司技术中心科技项目(S-6013047);红塔烟草(集团)有限责任公司科技项目(K-10006.14)

通讯联系人： E-mail:474629695@qq.com.

摘要：建立了微波辅助萃取结合气相色谱-飞行时间质谱(GC-TOF MS)技术在负化学电离(NCI)源和电子轰击电离(EI)源两种模式下测定烟草中24种农药残留的分析方法。烟叶样品于100℃下用二氯甲烷-正己烷(3:1, v/v)混合溶剂微波萃取10 min,萃取液经弗罗里硅土固相萃取柱净化后进行检测分析。在NCI源和EI源质谱模式下,24种农药的线性关系均良好(r²>0.99),相对标准偏差分别小于8.6%和9.1%,定量限分别为0.3~6.9 μg/kg和10.2~44.9 μg/kg,加标回收率分别为75.2%~94.8%和75.0%~95.1%。比较两种离子源模式下的色谱图和质谱图,NCI源模式较EI源模式的选择性好、灵敏度高、基质干扰小、图谱简单易于解析,检出限低一个数量级以上,在分析低含量、复杂基质的样品时更具优势。

关键词：微波辅助萃取气相色谱-飞行时间质谱负化学电离电子轰击电离农药烟草

Determination of pesticide residues in tobacco by gas chromatography-negative chemical ionization/electron impact ionization-time of flight mass spectrometry coupled with microwave assisted extraction

SI Xiaoxi¹, ZHU Ruizhi¹, ZHANG Fengmei¹, LU Sheming¹, ZHU Li², LENG Sixuan¹, XIE Jiao¹, LIU Chunbo¹, LIU Zhihua¹

1. Key Laboratory of Tobacco Chemistry of Yunnan, R & D Center of China Tobacco Yunnan Industrial Co., Ltd., Kunming 650231, China ;
2. Yunnan Tobacco Materials(Group) Co., Ltd., Kunming 650031, China

Received: 2016-03-08

Foundation Item: Science & Technology Project of Research & Development Center of China Tobacco Yunnan Industrial Co., Ltd. (No. S-6013047); Science & Technology Project of Hongta Tobacco (Group) Co., Ltd. (No. K-10006.14).

^* Corresponding author. E-mail:474629695@qq.com.

Abstract: A method was developed for the analysis of 24 pesticide residues in tobacco based on gas chromatography-time of flight mass spectrometry (GC-TOF MS) under negative chemical ionization (NCI) and electron impact ionization (EI) modes coupled with microwave-assisted extraction. The tobacco samples were extracted with 10 mL dichloromethane-n-hexane (3:1, v/v) for 10 min at 100℃ by microwave-assisted extraction, and cleaned up by a florisil solid phase extraction cartridge, then detected by GC-TOF MS. For GC-NCI-TOF MS and GC-EI-TOF MS, the linear correlation coefficients (r²) were both better than 0.99, the relative standard deviations (RSD) were less than 8.6% and 9.1%, the limits of quantification ranged from 0.3 μg/kg to 6.9 μg/kg and 10.2 μg/kg to 44.9 μg/kg, and the recoveries ranged from 75.2% to 94.8% and 75.0% to 95.1% at three spiked levels, respectively. Comparison of the total ion chromatograms and mass spectra under NCI and EI modes, the NCI modes have the advantages of higher selectivity with better matrix interference resistance and simpler spectrogram. The detection limits in NCI mode were lower by more than one order of magnitude than those in EI mode, GC-NCI-TOF MS method was superior in analyzing low level of pesticide residues and complex matrix.

Key words: microwave assisted extraction (MAE) gas chromatography-time of flight mass spectrometry (GC-TOF MS) negative chemical ionization (NCI) electron impact ionization (EI) pesticides tobacco

农药在防治烟草病虫害方面起着不可替代的作用,但农药的不合理使用易导致有机磷类、有机氯类、拟除虫菊酯类、硝基类等多类农药的残留,引起环境污染甚至危害人体健康^[1,2]。国际烟草科学研究合作中心(CORESTA)提出了烟草中农用化学品指导性残留限量(GRLs),并对烟草中120种农药残留做出限量规定^[3]。

农药残留的提取方法主要有索氏提取法、微波辅助萃取法、超声波辅助萃取法和QuEChERS法等^[4],其中微波辅助萃取法因具有溶剂消耗少、萃取效率高等优点,而广泛应用于环境样品、食品、药品、天然产物中有机物的提取^[5]。

目前,多农药残留的分析技术有很多,如气相色谱-质谱法(GC-MS)^[6]、液相色谱-质谱法(LC-MS)^[7]和气相色谱-串联质谱法^[6,8]。气相色谱-质谱法结合了气相色谱的高效分离能力和质谱的定性能力,现已广泛应用于农药残留的检测中^[6,9]。GC-MS主要有电子轰击电离(EI)源和化学电离(CI)源两种离子源技术。最常用的是EI源,适用范围广,电离效率高,但易受复杂样品中基质效应的干扰,对样品前处理要求较高^[10]。负化学电离(NCI)源对含有电负性基团的化合物具有高选择性和高灵敏度,可有效减少基质干扰,但对无电负性基团的化合物无响应,具有局限性^[11,12]。质谱检测器主要有四极杆^[13]和离子阱^[14]检测器,分辨率较低。飞行时间质谱(TOF MS)作为质量分析器,可实现精确质量数的测定,具有质量范围宽、分辨率高、分析速度快等优点,可对复杂基质的化合物进行定性和定量分析^[15,16]。

本研究选择可能残留于烟草中的代表性农药为目标物,建立微波辅助萃取法结合气相色谱-飞行时间质谱(GC-TOF MS)技术在NCI源和EI源两种模式下测定烟草中24种农药残留的分析方法,并对两种分析方法进行评价。

1 实验部分

1.1 仪器、试剂与材料

GCT Premier气相色谱-飞行时间质谱联用仪配NCI源和EI源(美国Waters公司); EXCEL全功能型微波化学工作平台(上海屹尧仪器科技发展有限公司); 3K30高速冷冻离心机(德国Sigma公司);多样品定量浓缩仪(瑞士Buchi公司); XP205电子分析天平(瑞士METTLER TOLEDO公司),Milli-Q超纯水器(美国Millipore公司)。

丙酮、正己烷、二氯甲烷为色谱纯(美国TEDIA公司);乙酸乙酯为色谱纯(美国Sigma-Aldrich公司);无水硫酸钠为分析纯(国药集团化学试剂有限公司); 24种农药标准品及内标灭蚁灵标准物质均购自德国Dr. Ehrenstorfer公司,纯度≥99%;弗罗里硅土(Florisil)固相萃取小柱(500 mg/3 mL)购自美国Sigma-Aldrich公司;N-丙基乙二胺(PSA)键合固相吸附剂、C18吸附剂购自美国Agilent公司;烟叶样品采集于玉溪市峨山县。

1.2 标准溶液的配制

分别准确称取0.010 g 24种农药标准品于不同容量瓶中,用丙酮溶解并定容至10 mL,配制质量浓度为1 g/L的24种农药标准储备液;准确称取0.010 g灭蚁灵标准物质于10 mL容量瓶,用丙酮溶解并定容,配制质量浓度为1 g/L的内标储备液;用丙酮稀释内标储备液,配制质量浓度为2 mg/L的内标工作液。

分别移取适量的标准储备液,用丙酮稀释,配制适当质量浓度的混合标准工作溶液,并加入内标储备液使内标的质量浓度为0.05 mg/L(NCI源)和0.5 mg/L(EI源),待GC-TOF MS法分析。

1.3 样品前处理

称取2 g(精确至0.000 1 g)烟末样品,置于50 mL聚四氟乙烯萃取罐中,加入10 mL水,振荡至样品被水充分浸润,静置10 min,加入10 mL二氯甲烷-正己烷(3∶1,v/v)混合溶液后,加入25 μL(NCI源)或250 μL(EI源)质量浓度为2 mg/L灭蚁灵内标工作液。密封后置于微波萃取系统,于100 ℃下萃取10 min,提取液经5 g无水硫酸钠除水后转移至浓缩瓶,于35 ℃下定量浓缩至1 mL。

将上述浓缩液转移至3 mL二氯甲烷-正己烷(3∶1,v/v)溶液预淋洗过的弗罗里硅土固相萃取小柱,并收集流出液至浓缩瓶。取3 mL二氯甲烷-正己烷(3∶1,v/v)溶液分多次洗涤浓缩瓶后上柱,用2 mL二氯甲烷-正己烷(3∶1,v/v)溶液洗脱小柱,合并洗脱液至同一浓缩瓶,于40 ℃下定量浓缩至近干,用1 mL丙酮复溶,经0.22 μm有机相滤膜过滤,待进样。

1.4 分析条件

色谱柱:DB-35 MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);进样口温度:220 ℃;载气:氦气,纯度≥99.999%;恒流流速:1 mL/min;进样量:1 μL;不分流进样:1 min;程序升温:起始温度50 ℃,保持1 min,以25 ℃/min升温至200 ℃,以1 ℃/min升温至210 ℃,保持2 min,以2 ℃/min升温至230 ℃,以10 ℃/min升温至280 ℃,保持2 min,以5 ℃/min的升温至300 ℃,保持5 min。

离子源:NCI;电子能量:50 eV;离子源温度:180 ℃;发射电流:200 μA;传输线温度:250 ℃;溶剂延迟:6 min;反应气:甲烷(纯度≥99.999%);扫描范围:m/z 50～600。

离子源:EI;电子能量:70 eV;离子源温度:220 ℃;发射电流:40 μA;传输线温度:250 ℃;溶剂延迟:6 min;扫描范围:m/z 50～600。

24种农药两种模式下监测的特征离子见表1。

表 1 24种农药在NCI-TOF MS和EI-TOF MS监测下的特征离子、保留时间及其他参数 Table 1 Characteristic ions,retention times and other parameters of the 24 pesticides by NCI-TOF MS and EI-TOF MS

No.	Compound	Retention time/min	NCI mode			EI mode
No.	Compound	Retention time/min	Measured value (m/z)	Error/ 10^-6	Elemental composition	Measured value (m/z)	Error/ 10^-6	Elemental composition
1	trifluralin(氟乐灵)	8.49	335.1104	3.19	C₁₃H₁₆F₃N₃O₄	306.0692	-3.20	C₁₁H₁₁F₃N₃O₄
2	benfluralin(氟草胺)	8.56	335.1086	-2.18	C₁₃H₁₆F₃N₃O₄	292.0548	0.96	C₁₀H₉F₃N₃O₄
3	tefluthrin(七氟菊酯)	9.92	241.0239	-1.83	C₉H₉O₂F₃³⁵Cl	197.0348	1.42	C₈H₉F₃³⁵Cl
4	dichloran(氯硝铵)	11.34	205.9651	0.58	C₆H₄ N₂O₂³⁵Cl₂	205.9652	1.07	C₆H₄N₂O₂³⁵Cl₂
5	chlorpyrifos-methyl(甲基毒死蜱)	13.42	140.9769	-4.54	C₂H₆O₃PS	285.9263	0.56	C₇H₇NO₃PS³⁵Cl₂
6	chlorothalonil(百菌清)	13.78	265.8796	3.80	C₈N₂³⁵Cl₃³⁷Cl	265.8789	1.17	C₈N₂³⁵Cl₃³⁷Cl
7	butralin(仲丁灵)	14.81	295.1531	-0.61	C₁₄H₂₁N₃O₄	266.1131	-3.87	C₁₂H₁₆N₃O₄
8	dacthal(氯酞酸二甲酯)	15.02	331.9006	4.61	C₁₀H₆O₄³⁵Cl₃³⁷Cl	300.8807	0.10	C₉H₃O₃³⁵Cl₃³⁷Cl
9	isopropalin(异丙乐灵)	15.28	309.1703	4.40	C₁₅H₂₃ N₃O₄	280.1298	0.04	C₁₃H₁₈N₃O₄
10	bromophos(溴硫磷)	16.54	256.8424	2.65	C₆H₂SBr³⁵Cl₂	330.8768	-4.65	C₈H₈ O₃PS³⁵Cl⁸¹Br
11	flumetralin(氟节胺)	17.64	421.0453	0.10	C₁₆H₁₂N₃O₄³⁵ClF₄	404.0412	-3.27	C₁₆H₁₂N₃O₃³⁵ClF₄
12	penconazole(戊菌唑)	17.80	241.0172	-0.75	C₁₀H₉N₃³⁵Cl₂	248.0960	1.98	C₁₃H₁₅N₃³⁵Cl
13	tetrachlorvinphos(杀虫畏)	20.93	221.9408	0.86	C₈H₅O³⁵Cl₃	109.0055	0.28	C₂H₆O₃P
14	chinomethionate(灭螨猛)	21.67	205.9982	4.56	C₉H₆N₂S₂	205.9975	1.17	C₉H₆N₂S₂
15	myclobutanil(腈菌唑)	24.71	288.1145	0.90	C₁₅H₁₇N₄³⁵Cl	288.1129	-4.65	C₁₅H₁₇N₄³⁵Cl
16	isoprothiolane(稻瘟灵)	24.91	262.0335	0.38	C₁₀H₁₄O₄S₂	117.9909	-1.86	C₄H₆S₂
17	nitrofen(除草醚)	25.60	282.9805	0.67	C₁₂H₇NO₃³⁵Cl₂	282.9795	-2.86	C₁₂H₇NO₃³⁵Cl₂
18	bifenthrin(联苯菊酯)	30.58	386.1501	1.68	C₂₃H₂₁ O₂F₃	181.1023	2.82	C₁₄H₁₃
19	cyhalothrin(氯氟氰菊酯)	33.49	241.0255	4.81	C₉H₉O₂F₃³⁵Cl	181.0662	4.53	C₁₃H₉O
20	phosalone(伏杀硫磷)	34.33	184.9868	4.22	C₄H₁₀O₂S₂P	366.9862	-1.93	C₁₂H₁₅NO₄S₂PCl
21	flucythrinate Ⅰ(氟氰戊菊酯Ⅰ)	38.04	243.0831	-0.91	C₁₂H₁₃O₂F₂	451.1579	-3.77	C₂₆H₂₃NO₄F₂
22	flucythrinate Ⅱ(氟氰戊菊酯Ⅱ)	38.46	243.0828	-2.14	C₁₂H₁₃O₂F₂	451.1577	-4.21	C₂₆H₂₃NO₄F₂
23	fenvalerateⅠ(氰戊菊酯Ⅰ)	39.88	211.0523	-1.56	C₁₁H₁₂O₂³⁵Cl	419.1277	-2.89	C₂₅H₂₂NO₃Cl
24	fenvalerate Ⅱ(氰戊菊酯Ⅱ)	40.32	211.0526	-0.14	C₁₁H₁₂O₂³⁵Cl	419.1279	-2.41	C₂₅H₂₂NO₃Cl
IS	mirex(灭蚁灵)	33.53	367.7867	-0.35	C₁₀H³⁵Cl₆³⁷Cl	271.8103	0.55	C³⁵₅Cl₅³⁷Cl
IS: internal standard.

2 结果与讨论

2.1 微波萃取条件的优化

本实验首先考察了二氯甲烷、正己烷、丙酮和二氯甲烷-正己烷(1∶1,v/v)为萃取溶剂时，24种农药的回收率。结果表明,当二氯甲烷-正己烷(1∶1,v/v)为萃取溶剂时,24种农药的平均回收率最高。进一步对萃取温度(A)、萃取时间(B)、二氯甲烷-正己烷混合溶剂的比例(C)和溶剂用量(D)4个影响因素进行优化,每个因素取3个水平,进行L₉(3⁴)正交试验(见表2)并对实验结果(平均回收率)进行评价(见表3)。通过极差分析结果可知,4个因素对24种农药平均回收率的影响程度的顺序为C＞D＞B＞A。本实验最终确定最佳萃取条件为A₂B₂C₃D₂,即于100 ℃下用10 mL二氯甲烷-正己烷(3∶1,v/v)混合溶剂微波萃取10 min。

表 2 4个因素、3个水平下的正交试验设计表 Table 2 Orthogonal test design table under four factors and three levels

表 3 正交试验设计及极差分析结果 Table 3 Results of orthogonal test design and range analysis

2.2 净化条件的选择

烟叶样品成分复杂,萃取液中含有脂肪、脂肪酸及色素等干扰物质,因此本实验考察了常用固相萃取法和分散固相萃取法对烟叶萃取液净化效果的影响。固相萃取法采用Florisil小柱;分散固相萃取法以50 mg PSA和C18为吸附剂进行净化。结果表明,两种方法基质去除效果均较好,萃取液颜色明显变浅,色谱图杂峰减少。但采用分散固相萃取法净化后,灭螨猛、百菌清的回收率偏低。因此本实验最终选择Florisil小柱进行净化。

2.3 两种离子源质谱模式下的色谱图

两种离子源质谱模式下24种农药混合标准溶液和加标烟叶样品的总离子流色谱图如图1所示。与EI源模式下的混合标准溶液色谱图相比,在NCI源模式下24种农药响应均较好,对含有电负性基团的目标分析物具有高选择性,而对样品中的多数杂质没有响应,色谱图更简单、干净,更易识别目标物。

图 1 24种农药混合标准溶液和加标烟叶样品在负化学电离源和电子轰击电离源模式下的总离子流色谱图 Fig. 1 Total ion chromatograms of the 24 pesticide standard solution and spiked tobacco samples under negative chemical ionization (NCI) and electron impact ionization (EI) modes

2.4 两种离子源模式下的质谱图

TOF MS技术是利用特征离子的精确质量数进行分析,精确度达10^-6,可确定碎片离子的元素组成,实现对目标物的定性^[15]。在EI源模式下,电子能量用于轰击试样分子,形成较多低质量数的离子碎片;在NCI源模式下,电子能量用于轰击反应气体,试样分子通过俘获电子形成分子离子或在撞击下经半异裂脱去自由基形成阴离子碎片,得到一个强的分子离子峰^[16]。氰戊菊酯Ⅱ(a)和氯酞酸二甲酯(b)在两种模式下的质谱图见图2。在EI源模式下,两种物质均产生较多碎片离子,谱图复杂;在NCI源模式下,两种物质均得到强碎片离子峰,响应更强,谱图简单易于解析,具有更强的鉴定能力。

图 2 氰戊菊酯Ⅱ和(b)氯酞酸二甲酯在负化学电离源和电子轰击电离源模式下的质谱图 Fig. 2 Mass spectra of (a) fenvalerate Ⅱ and (b) dacthal under negative chemical ionization (NCI) and electron impact ionization (EI) modes a1. fenvalerate Ⅱ (NCI); a2. fenvalerate Ⅱ (EI); b1. dacthal (NCI); b2. dacthal (EI).

2.5 方法评价

本实验通过配制基质匹配标准曲线减少基质效应。取空白烟草样品,按1.3节处理,净化液浓缩至近干后,分别加入1 mL 24种农药的混合标准工作溶液,对基质配制的系列标准工作溶液进行分析,分别以各农药与内标的峰面积之比(Y)对各农药与内标的浓度之比(X)作图,绘制标准曲线。在两种离子源模式下,24种农药在线性范围内线性关系均良好(r²＞0.993)。24种农药的线性方程、浓度范围和相关系数见表4。

表 4 24种农药的线性方程、浓度范围及相关系数(r²) Table 4 Linear equations,concentration ranges and correlation coefficients (r²) of the 24 pesticides

Compound	GC-NCI-TOF MS			GC-EI-TOF MS
Compound	Linear equation	Concentration range/(mg/L)	r²	Linear equation	Concentration range/(mg/L)	r²
Trifluralin	Y=9.750X-0.005	0.001-0.100	0.999	Y=0.934X-0.018	0.01-1.00	0.999
Benfluralin	Y=9.772X-0.003	0.001-0.100	0.999	Y=2.453X-0.042	0.01-1.00	0.999
Tefluthrin	Y=9.833X+0.001	0.001-0.100	0.999	Y=3.182X-0.024	0.01-1.00	0.999
Dichloran	Y=3.543X-0.571	0.005-0.500	0.999	Y=0.298X-0.010	0.05-5.00	0.999
Chlorpyrifos-methyl	Y=2.264X-0.008	0.002-0.200	0.996	Y=2.131X-0.052	0.02-2.00	0.996
Chlorothalonil	Y=9.001X-0.021	0.001-0.100	0.993	Y=1.018X-0.018	0.01-1.00	0.993
Butralin	Y=1.043X-0.008	0.005-0.500	0.993	Y=1.231X-0.019	0.05-5.00	0.993
Dacthal	Y=25.574X-0.011	0.001-0.100	0.999	Y=2.107X-0.016	0.01-1.00	0.999
Isopropalin	Y=4.481X-0.016	0.002-0.200	0.999	Y=1.231X-0.023	0.02-2.00	0.999
Bromophos	Y=4.451X-0.018	0.002-0.200	0.998	Y=1.871X-0.051	0.02-2.00	0.998
Flumetralin	Y=1.869X-0.005	0.002-0.200	0.998	Y=1.461X-0.031	0.02-2.00	0.998
Penconazole	Y=0.815X-0.010	0.005-0.500	0.995	Y=1.108X-0.026	0.05-5.00	0.995
Tetrachlorvinphos	Y=1.908X-0.021	0.005-0.500	0.993	Y=0.949X-0.016	0.05-5.00	0.993
Chinomethionate	Y=17.650X-0.080	0.005-0.500	0.997	Y=0.595X-0.017	0.05-5.00	0.997
Myclobutanil	Y=2.224X-0.028	0.005-0.500	0.996	Y=0.891X-0.025	0.05-5.00	0.996
Isoprothiolane	Y=1.183X-0.014	0.005-0.500	0.997	Y=0.712X-0.009	0.05-5.00	0.997
Nitrofen	Y=3.997X-0.087	0.005-0.500	0.999	Y=0.913X-0.019	0.05-5.00	0.999
Bifenthrin	Y=0.503X-0.005	0.005-0.500	0.996	Y=2.103X-0.018	0.05-5.00	0.996
Cyhalothrin	Y=2.883X-0.035	0.005-0.500	0.996	Y=0.439X-0.006	0.05-5.00	0.996
Phosalone	Y=1.656X-0.014	0.005-0.500	0.993	Y=0.903X-0.014	0.05-5.00	0.993
Flucythrinate Ⅰ	Y=1.348X-0.014	0.005-0.500	0.996	Y=1.903X-0.012	0.05-5.00	0.996
Flucythrinate Ⅱ	Y=1.386X-0.013	0.005-0.500	0.995	Y=1.865X-0.013	0.05-5.00	0.995
FenvalerateⅠ	Y=0.897X-0.009	0.005-0.500	0.995	Y=1.985X-0.023	0.05-5.00	0.995
Fenvalerate Ⅱ	Y=9.750X-0.005	0.005-0.500	0.995	Y=2.012X-0.027	0.05-5.00	0.995
Y: peak area ratios of the corresponding pesticide to the internal standard; X: concentration ratios of the corresponding pesticide to the internal standard.

表 4 24种农药的线性方程、浓度范围及相关系数(r²) Table 4 Linear equations,concentration ranges and correlation coefficients (r²) of the 24 pesticides

加标烟叶样品按1.3节处理后,分别在两种模式下测定(n=7),以峰面积计算相对标准偏差,评价精密度;空白烟叶样品按照1.3节处理后,分别在两种模式下测定(n=20),分别以3倍和10倍空白响应值的标准偏差作为检出限(LOD)和定量限(LOQ);在空白烟叶样品中,添加低、中、高3个浓度水平的标准溶液进行加标回收率测定,在两种模式下,氟乐灵、氟草胺、七氟菊酯、百菌清、氯酞酸二甲酯的低、中、高加标水平分别为0.002、0.01、0.04 μg/g(NCI)和0.02、0.10、0.40 μg/g(EI),甲基毒死蜱、异丙乐灵、溴硫磷、氟节胺的加标水平分别为0.004、0.02、0.08 μg/g(NCI)和0.04、0.20、0.80 μg/g(EI),其余农药的加标水平分别为0.01、0.05、0.20 μg/g(NCI)和0.10、0.50、2.0 μg/g(EI)(见表5)。两种方法的精密度、回收率均满足定量分析要求,能准确定量;在EI源模式下,除草醚的定量限高于CORESTA 2013 GRLs^[3];其他农药在两种模式下的定量限均低于GRLs,满足烟草中24种农药残留的分析要求;GC-EI-TOF MS法的定量限与烟草行业现行标准方法的定量限相当,GC-NCI-TOF MS法的定量限低于烟草行业现行标准方法的定量限,具有更高的灵敏度。

表 5 24种农药在两种模式下的检出限、定量限、相对标准偏差和回收率 Table 5 Limits of detection (LODs),limits of quantitation (LOQs),RSDs and recoveries of the 24 pesticides under NCI and EI modes

Compound	GC-NCI-TOF MS				GC-EI-TOF MS				LOQ of standard method/(μg/kg)	GRLs^[3]/(mg/kg)
Compound	LOD/(μg/kg)	LOQ/(μg/kg)	RSD (n=7)/%	Recovery (n=3)/%	LOD/(μg/kg)	LOQ/(μg/kg)	RSD (n=7)/%	Recovery (n=3)/%	LOQ of standard method/(μg/kg)	GRLs^[3]/(mg/kg)
Trifluralin	0.2	0.7	7.5	86.2-90.4	4.2	13.9	8.3	85.4-90.1	20.0^[19]	0.10
Benfluralin	0.2	0.7	8.6	82.8-87.5	3.2	10.6	9.1	81.8-88.5	20.0^[19]	0.06
Tefluthrin	0.2	0.7	3.2	90.8-92.6	4.0	13.2	4.9	88.2-92.1	20.0^[18]	0.10
Dichloran	1.2	4.0	7.9	80.3-88.5	10.7	35.3	8.9	81.3-90.5	/	N
Chlorpyrifos-methyl	0.5	1.7	5.6	84.2-91.4	5.6	18.5	7.2	80.8-89.4	50.0^[19]	0.20
Chlorothalonil	0.2	0.7	6.9	76.5-87.4	4.3	14.2	6.7	75.1-85.6	5.0^[18]	2.00
Butralin	2.1	6.9	4.8	83.0-91.9	10.3	34.0	5.9	81.9-92.3	30.0^[19]	5.00
Dacthal	0.1	0.3	6.9	87.0-92.5	3.1	10.2	7.2	85.1-93.2	/	N
Isopropalin	0.4	1.3	8.1	84.3-91.4	6.2	20.5	7.9	82.6-90.8	30.0^[19]	0.07
Bromophos	0.3	1.0	6.2	81.0-93.7	6.4	21.1	8.6	82.0-91.6	60.0^[19]	0.04
Flumetralin	0.4	1.3	4.3	79.1-92.0	6.5	21.5	5.1	80.3-91.2	30.0^[19]	5.00
Penconazole	0.8	2.6	2.9	88.5-91.7	6.8	22.4	4.0	86.5-92.1	20.0^[19]	1.00
Tetrachlorvinphos	0.7	2.3	8.6	75.2-81.4	7.3	24.1	7.9	75.0-83.4	53.0^[17]	0.10
Chinomethionate	0.8	2.6	5.1	82.9-87.3	10.5	34.7	6.9	80.2-86.3	100.0^[19]	N
Myclobutanil	1.2	4.0	7.1	80.6-82.4	10.6	35.0	8.5	79.6-83.4	/	N
Isoprothiolane	1.3	4.3	5.1	83.0-87.5	10.1	33.3	6.7	82.1-86.5	/	N
Nitrofen	1.1	3.6	4.7	75.3-83.6	13.6	44.9	6.9	76.3-84.6	10.0^[19]	0.02
Bifenthrin	2.1	6.9	5.4	88.9-94.7	8.1	26.7	7.8	87.2-93.9	9.0^[18]	2.50
Cyhalothrin	1.8	5.9	6.1	85.1-88.9	6.5	21.5	5.6	83.1-90.9	6.0^[18]	0.50
Phosalone	1.1	3.6	8.1	83.5-93.4	6.8	22.4	9.1	82.4-94.4	50.0^[17]	0.10
Flucythrinate Ⅰ	1.4	4.6	5.4	88.3-94.8	12.6	41.6	9.0	86.1-93.8	11.0^[18]	0.15^a
Flucythrinate Ⅱ	1.6	5.3	6.9	85.8-92.2	12.3	40.6	8.1	86.1-92.7	11.0^[18]	0.15^a
FenvalerateⅠ	1.2	4.0	8.0	83.5-88.7	11.7	38.6	8.5	81.8-87.5	9.0^[18]	1.00^b
Fenvalerate Ⅱ	1.4	4.6	5.7	91.2-94.4	12.0	39.6	7.9	90.2-95.1	9.0^[18]	1.00^b
GRLs: guidance residue limits; /: not mentioned for the pesticide in standard method; N: no residue limits for the pesticide in GRLs; a: sum of all flucythrinate isomers; b: sum of all fenvalerate isomers including esfenvalerate.

2.6 实际样品测定

采用本文建立的分析方法在两种模式下检测实际烟草样品(n=20),共检出5种农药残留,分别为仲丁灵、稻瘟灵、氟节胺、联苯菊酯、氰戊菊酯Ⅰ(见表6)。GC-EI-TOF MS法与GC-NCI-TOF MS法的测定结果一致,而GC-EI-TOF MS法未能检出低于其定量限的稻瘟灵、氟节胺和氰戊菊酯Ⅰ,检出频次少于GC-NCI-TOF MS法。

表 6 烟草样品中5种农药的含量和检出频次 Table 6 Contents and detection frequencies of the five pesticides in tobacco samples

同时采用烟草行业标准YC/T 405.1-2011^[17]、YC/T 405.2-2011^[18]、YC/T 405.3-2011^[19]对20个烟草样品进行检测,检出4种农药残留(见表6)，与本文建立的GC-NCI-TOF MS法的测定结果一致,但未能检出低于其定量限的氟节胺。

3 结论

本文建立了微波辅助萃取法结合GC-TOF MS技术在NCI源和EI源两种模式下测定烟草中24种农药残留的分析方法。GC-NCI-TOF MS法的选择性好、灵敏度高,定量限较EI源模式低一个数量级以上,在分析低含量、复杂基质的样品时更具优势。

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