超聲振蕩輔助提取SPE-GC/MS法 測定袋泡茶中的49種農藥殘留

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(1. 西安市疾病預防控制中心,陜西西安 710054;2. 陜西師范大學,化學化工學院,陜西西安 710062)

茶樹在生長過程中難免受到病、蟲侵害,因此經常需要使用各種農藥,如果種植戶不能正確使用農藥,就可能造成已經收獲的茶葉中存在著沒有被降解的農藥殘留,這些殘留的農藥會隨著食物鏈進入人體,給人體健康造成不利的影響。袋泡茶葉攜帶方便,消費量大,為了保護消費者健康,有必要對袋泡茶葉中的農藥殘留進行檢測。農藥殘留前處理方法很多,為了提高提取和凈化效果,科研工作者常常同時使用不同的前處理方法對農藥進行處理。如超聲輔助離子液體分散液液微萃取[1]、超聲輔助萃取-分散液液微萃取[2]、微波輔助萃取-分散固相萃取法[3]、QuEchERS-凝膠滲透色譜[4]、超臨界流體萃取-液相微萃取[5]、液液微萃取-多孔膜固相萃取法等[6],不同的前處理方法同時使用對農藥的提取和凈化效果更好。目前檢測農藥殘留的儀器分析方法主要有氣相色譜法[7]、氣相色譜-質譜聯用法(GC/MS)[8,9]、液相色譜法[10]、液相色譜-質譜聯用法(LC/MS)[11]等。由于多數農藥分子量小,沸點低,因此在農殘檢測中氣質聯用法更適用。氣質聯用法不但能夠對復雜基質進行很好地分離,而且可以準確地定性定量,特別適合對復雜基質中的多種組份進行同時準確地測定。本研究采用超聲振蕩輔助提取-固相萃取-氣質聯用法對袋泡茶葉中的49種農藥進行了檢測方法研究,并對35份袋泡茶葉樣品的農殘進行了檢測,初步了解了當前袋泡茶的農藥殘留情況,為今后政府監管和正確使用農藥提供了實驗數據依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

農藥標準 農業部環境保護科研監測所;丙酮、正己烷 色譜純,天津科密歐化學試劑有限公司。

7890A-5975C型氣相色譜-質譜聯用儀 美國安捷倫公司;SK-1型快速混合器、HY-4型振蕩器 上海國華電器公司;TTL-DC II型氮吹儀 北京同泰公司;KH-700TDB型高頻數控超聲清洗器 昆山禾創超聲儀器有限公司;固相萃取裝置;固相萃取柱 CARB/NH2柱(500mg/500mg,6mL),迪馬公司。袋泡茶樣品 購于當地的市場和超市。

1.2 儀器條件

色譜條件:色譜柱:DB-1701(30m×0.25mm×0.25μm)毛細管柱;柱溫:80℃,保持1.0min,以20.0℃/min的速度上升到220℃,保持1.0min,再以10.0℃/min的速度上升到270℃,保持23.0min;載氣:氦氣;恒流:1.0mL/min。不分流進樣;進樣口溫度250℃。

質譜條件:離子源溫度:230℃;接口溫度:280℃;電子能量:70eV;掃描質量范圍:50～500;閾值:150,溶劑延遲:4min。

1.3 農藥前處理方法

1.3.1 農藥的提取 準確稱取經粉碎(至少20g)并全部過20目篩的樣品5.0000g,放入100mL具塞三角瓶中,加入50.0mL丙酮,蓋上塞子,先超聲提取30min,再振蕩提取30min,然后過濾,濾液通過裝有5g無水硫酸鈉的漏斗脫水后(采用無水硫酸鈉脫水前,要先用少量的丙酮將無水硫酸鈉浸濕,然后再對提取液脫水,最后再用少量丙酮沖洗無水硫酸鈉),收集到100mL燒杯中,45℃以下低溫氮吹近干,待過柱凈化。

1.3.2 提取液的凈化 以丙酮∶二氯甲烷=1∶1的混合溶液為淋洗液,將固相萃取(CARB/NH2/500mg/6mL)短柱置于SPE-24孔過濾裝置上,先用5.0mL淋洗液淋洗柱子,再用3.0mL淋洗液采用超聲和漩渦混合相結合的方法溶解提取物,將提取液過固相萃取柱,然后用3.0mL淋洗液沖洗燒杯,一并過柱,最后用3.0mL淋洗液洗脫萃取柱2次(采用固相萃取柱對樣品凈化時,小柱不能干涸而且洗脫液的流速不能太快,控制流速在1.5mL/min左右),收集于10.0mL比色管中,置于氮吹儀上45℃以下低溫氮吹至近干,用丙酮定容至1.0mL,準確取1.0μL進樣分析。

1.4 標準曲線的繪制

49種農藥混混合標準用丙酮逐級稀釋為0.125、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0μg/mL的標準溶液,按確定的儀器條件以選擇離子掃描(SIM)的方式采集色譜圖,以濃度為橫坐標、峰面積為縱坐標分別建立49種農藥的標準曲線,并計算相關系數。

1.5 回收率實驗

準確稱取沒有農藥檢出的綠茶樣品5.0000g分別添加2.0μg/mL混合標準溶液250μL和1.5mL,即樣品中農藥的加標水平分別為0.1mg/kg和0.6mg/kg,平行測定4次進行回收率實驗。

1.6 樣品采集

本研究中的所有袋泡茶樣品均從超市和市場購買。共采集了35份袋泡茶樣品,其中紅茶12份,綠茶9份,花茶5份,保健茶9份。

2 結果與討論

2.1 農藥的分離和定性

采用中等極性的DB-1701毛細管柱對49種農藥組份進行分離,當色譜柱的初始溫度大于80℃或者升溫過快,有些農藥,如γ-666和乙拌磷,抗蚜威和久效磷,馬拉硫磷和殺螟硫磷,丙溴磷和殺撲硫磷就不能得到很好地分離。通過降低初始溫度、調整程序升溫速率和載氣流速使上述較難分離的農藥實現了分離,最終確定了1.2的儀器分析條件。根據1.2得到各農藥的保留時間和特征離子(見表1)。49種農藥混合標準物質(均為2.0μg/mL)的氣相色譜-質譜選擇離子色譜圖見圖1。

表1 49種農藥的保留時間和特征離子Table 1 Retain time and characteristic ions of 49 pesticide residues

續表

圖1 49種農藥混標的選擇離子流圖 Fig.1 Selective ion chromatogram of 49 pesticide residues

2.2 樣品處理和分析細節的影響

2.2.1 提取液脫水分離 采用無水硫酸鈉脫水時,應按1.3.1先用丙酮將無水硫酸鈉浸濕,否則干的無水硫酸鈉會吸附農藥,造成回收率下降。

2.2.2 固相萃取的影響 0.4μg/mL的49種農藥標準溶液分別以1.5mL/min和3.0mL/min按照1.3.2的方法進行洗脫實驗發現,洗脫速度從1.5mL/min增加到3.0mL/min,49種農藥的回收率下降到原來的63.8%～93.6%。對小柱淋洗后,如果小柱干涸后再上樣,對茶葉樣品的洗脫變得困難。

2.2.3 進樣口清潔度的影響 樣品分析時,進樣口一旦被污染,甲胺磷、敵敵畏、氧化樂果、乙酰甲胺磷等極性農藥的峰形變差。

2.3 線性方程、相關系數、檢出限和回收率

本研究采用的SIM方法,大大降低了基線噪聲,使其靈敏度顯著提高。按照1.4得到各農藥的線性方程和相關系數(0.9901～0.9998),以3倍信噪比計算各農藥檢出限在0.001～0.015mg/kg之間。通過添加0.1mg/kg和0.6mg/kg水平的回收實驗發現:有機氯、擬除蟲菊酯類農藥和氨基甲酸酯類農藥(除滅多威的回收有波動外)的回收率在75%～125%之間(擬除蟲菊酯類農藥的回收相對偏高),4次測定的相對標準偏差在2.8%～11.5%之間。但是,部分有機磷類農藥的回收水平相對較差。其中,敵敵畏、氧化樂果、乙酰甲胺磷、甲胺磷、樂果回收率波動較大,有的甚至只有40%左右,4次測定的相對標準偏差在4.4%～32.8%之間。主要是因為這些有機磷類農藥的性質不穩定,提取、凈化和吹干過程對其有影響。具體結果見表2。

2.4 方法的準確性

本方法同時測定8種氨基甲酸酯類農藥、10種有機氯類農藥、8種擬除蟲菊酯類農藥和23種有機磷類農藥。各類農藥的性質差別較大,其中有機氯、擬除蟲菊酯類農藥和氨基甲酸酯類農藥的穩定性較好,而部分有機磷類農藥的穩定性較差。為了保證檢測結果的準確性,每次測定樣品時,均帶加標樣品及平行樣,陽性樣品均進行重復測定。上機檢測時,10個樣品之間插入一個標準,以便隨時了解儀器的狀態。

本方法采用的是氣相色譜-質譜法,其可以通過保留時間、特征離子的質譜圖與譜庫中農藥的標準質譜圖比對2種方法對樣品進行定性,因而定性的準確度相比氣相色譜法有很大的提高。如圖2是樣品I(鐵觀音保健茶)和農藥標準的比對色譜圖,從圖2可以看出,樣品峰和聯苯菊酯農藥標準峰的保留時間均為17.991min,通過保留時間的一致性可以初步判斷,樣品I含有聯苯菊酯,圖3為樣品的質譜圖,與譜庫中聯苯菊酯的質譜圖對比可知,樣品峰的3個主要的特征離子為188、165、166,而且豐度比與譜庫中一致,因此可以斷定樣品I中含有聯苯菊酯,通過其與聯苯菊酯農藥標準色譜峰的面積比可以計算其含量。

圖2 樣品I和標準的色譜圖 Fig.2 Chromatograms of sample I and standard of pesticides

表2 各農藥的線性方程、相關系數和回收率Table 2 The regression equations,correlation coefficients and recovery of pesticides

續表

圖3 樣品I的質譜圖 Fig.3 Mass spectrogram of sample I

但是,有時樣品峰和農藥標準峰的保留時間一致時,2個色譜峰也未必就代表同一物質。如圖4是樣品II(普洱保健茶)和農藥標準的色譜圖,從圖4可以看出,樣品峰和對硫磷農藥標準峰的保留時間均為14.941min,如果僅采用氣相色譜分析,通過保留時間定性,即可能判斷樣品II含有對硫磷。

表3 袋泡茶的農藥檢出濃度和檢出率Table 3 Concentration and positive rate of pesticide residues in tea bags

但是從樣品II的質譜圖(圖5),可以看出它的4個主要的特征離子分別為235、186、263、291。4種特征離子235豐度最高,291豐度最低,即樣品中的這個色譜峰主要是235離子的貢獻,而譜庫中對硫磷的色譜峰主要是291離子的貢獻,因此,樣品II中的這個色譜峰不能確認為對硫磷。

圖4 樣品II和標準的色譜圖 Fig.4 Chromatograms of sample IIand standard of pesticides

圖5 樣品II的質譜圖 Fig.5 Mass spectrogram of sample II

從以上2個例子可以看出,單純靠保留時間定性是不完全可靠的,很可能會做出假陽性的判斷,而采用氣相色譜-質譜法即可做出比較正確的判斷。

2.5 樣品測定

2.5.1 檢測結果 通過對35份袋泡茶樣品中的49種農藥殘留情況進行檢測發現:紅茶12份,陽性樣品占41.67%;花茶共5份,全部有農藥檢出;綠茶和保健茶的陽性率均為77.78%,結果見表3。

受檢樣品中共檢出8種農藥,其中聯苯菊酯、毒死蜱和甲氰菊酯檢出率較高,8種農藥的檢出濃度和陽性樣品見表4,各種農藥的檢出頻次和檢出百分比分別見圖6和見圖7。

圖6 農藥檢出頻次 Fig.6 Frequencies of positive pesticide residues

圖7 茶葉樣品農藥檢出百分比 Fig.7 The percentage of positive pesticides in tea bags

2.5.2 農藥殘留水平 GB2763-2012中規定甲氰菊酯、聯苯菊酯和氯氟氰菊酯在茶葉中的限值分別為5、5、15mg/kg。而本研究中從袋泡茶樣品中檢出的所有農藥的濃度均小于1.62mg/kg,因此,這3種農藥在茶葉中的殘留水平均未超標,并且檢出濃度遠小于標準的限值。

表4 樣品中農藥的檢出濃度Table 4 Pesticides concentrations of positive tea bags

3 小結

本研究采用超聲振蕩輔助提取-固相萃取-氣質聯用法同時測定有機氯、擬除蟲菊酯、有機磷和氨基甲酸酯類共4大類49種農藥,采用超聲振蕩輔助提取-固相萃取方法對樣品進行凈化,建立的方法簡單、快速,準確性好。通過對35份袋泡茶的檢測發現,袋泡茶葉的農藥檢出率相對較高。根據GB2763-2012的限量規定,檢出的甲氰菊酯、聯苯菊酯和氯氟氰菊酯沒有超標,濃度遠低于限值規定。

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