分散固相萃取高效液相色譜串聯質譜測定甘藍及土壤中的啶蟲脒

秦 迪,楊 鑫,*,王 靜,金 芬,邵 華,魏閃閃

(1.哈爾濱工業大學 食品科學與工程學院,黑龍江哈爾濱 150090；2.中國農業科學院 農業質量標準與檢測技術研究所 農業質量與安全重點實驗室,北京 100080)

秦 迪1,楊 鑫1,*,王 靜2,*,金 芬2,邵 華2,魏閃閃2

(1.哈爾濱工業大學 食品科學與工程學院,黑龍江哈爾濱 150090；2.中國農業科學院 農業質量標準與檢測技術研究所 農業質量與安全重點實驗室,北京 100080)

建立了甘藍和土壤中啶蟲脒的分散固相萃取-高效液相色譜串聯質譜檢測方法,該方法以1%乙酸乙腈為提取溶劑(1∶99,v/v),以無水硫酸鎂(MgSO4)、十八烷基鍵合硅膠(C18)和N-丙基乙二胺(PSA)富集凈化,0.1%甲酸-水和甲醇梯度洗脫,C18柱分離,HPLC-MS/MS測定。方法線性范圍0.01～2mg/L,相關系數為0.9994,定量限(LOQ)為0.01mg/kg。在0.05、0.5、1.0mg/kg加標濃度下,啶蟲脒在甘藍中的回收率為84.8%～107%,在土壤中的回收率為96.5%～115%,相對標準偏差小于10.92%。該方法能夠滿足甘藍及土壤中啶蟲脒殘留限量檢測要求。

啶蟲脒,甘藍,土壤,分散固相萃取,液相色譜串聯質譜

啶蟲脒(Acetamiprid)是氯化煙堿類殺蟲劑中的一種,分子式C10H11ClN4。其含有的6-氯-3-吡啶甲基(6-chlor-3pyridylmethy)基團,可對昆蟲神經系統后突觸起作用,是乙酰膽堿受體激動劑[1],具內吸作用,能使昆蟲全身麻痹、痙攣而死,由于這一殺蟲原理,啶蟲脒對其他農藥(如有機磷、擬除蟲菊酯等類殺蟲劑)產生抗性的昆蟲同樣有效[2],且啶蟲脒具有持效長、殺蟲廣譜、對哺乳動物低毒等優點,近年來日益代替有機氯等農藥得到廣泛的應用。

啶蟲脒在節瓜、梨、黃瓜、土壤和水等基質中的殘留檢測方法已見報道,方法大多采用固相萃取法(Solid phase extraction,SPE),有弗羅里硅土固相萃取柱、石墨碳固相萃取柱等,對目標物進行提取凈化[3-8],樣品前處理相對繁雜,成本高,不利于大批量樣品的處理。而近年來分散固相萃取作為一種新型快速樣品前處理技術在農藥殘留提取凈化上的應用越發受到重視,被應用到各種不同基質中,如蜂蜜、茶葉、蔬菜水果等[10-14],此方法是2003年由Michelangelo Anastassiades[9]等首次提出的,方法具有快速、簡單、易操作,回收率和重現性較好,且價格低廉等優點[15]。本研究基于分散固相萃取技術,以C18和PSA作為分散固相萃取凈化材料,結合液相色譜串聯質譜,建立了甘藍和土壤中啶蟲脒殘留檢測方法。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

啶蟲脒標準品 CAS:135410207,純度99.9%,中國計量科學院；乙腈 色譜純,Mreda；氯化鈉,無水硫酸鎂 北京化學試劑公司；C18,PSA 博納艾杰爾公司；去離子水。

高效液相色譜儀 Agilent Technologies 1200 Series；質譜儀 API5000,AB Sciex；超聲波清洗器 昆山市超聲儀器公司；組織搗碎機 泰斯特儀器有限公司；十萬分之一電子天平 梅特勒；離心機 Heraeus。

1.2 標準溶液的配制

稱取10mg啶蟲脒標準樣品于10mL容量瓶中,乙腈定容,配制成1000μg/mL的儲存液,置于-20℃冰箱保存。實驗時用乙腈逐級稀釋,配制成需要濃度的啶蟲脒標準溶液,現用現配。

1.3 實驗方法

甘藍用組織搗碎機搗碎、混勻；土壤挑出石子、植物根莖等雜質,備用。

1.3.1 樣品前處理 提取:稱取5g甘藍或土壤樣品,置于30mL具塞離心管中,加入5mL酸-乙腈(1∶99,v/v),渦旋,超聲15min,加入5g氯化鈉,渦旋混勻,5000r/min下離心5min,將上層溶液轉移至10mL容量瓶中。在離心管中再加入4mL乙酸-乙腈,重復上述操作,合并提取液,用乙腈定容至10mL,搖勻。

凈化:取上述提取液1.5mL于預先裝有100mg無水硫酸鎂的離心管中,渦旋1min,再加入30mg C18和100mg PSA,渦旋混合1min,5000r/min下離心5min。移取上清液200μL,加入800μL水,混勻后過0.22μm有機相濾膜,用HPLC-MS/MS進行檢測。

1.3.2 儀器條件 液相色譜方法:色譜柱:Waters XTerra C18(150mm×2.1mm,5μm)；流速:0.3mL/min；進樣量:5μL；柱溫:40℃；流動相A:0.1%甲酸水,流動相B:甲醇。洗脫程序:0～2min 80%A,2～8min 80%～40% A,8～10min 40%～20% A,10～10.2min 20%～80% A,10.2～14min 80% A。

質譜方法:離子源:電噴霧離子源ESI；掃描方式:正離子(Positive)；電壓:5500V；離子源溫度(TEM):500℃；脫溶劑溫度:450℃；霧化氣(GS1):3.79×105Pa；輔助加熱氣:3.79×105Pa；氣簾氣(Curtain Gas):2.07×105Pa；監測方式:多重反應監測(MRM)。多重反應監測(MRM)參數:定量離子對(m/z):223/126.100；定性離子對(m/z):223/126.100,223/56.100；去簇電壓(DP):41V；碰撞室入口電壓(EP):12V；碰撞室出口電壓(CXP):4V；碰撞電壓(CE):223/126.100(33V)；223.000/56.100(29V)。

在上述條件下,啶蟲脒出峰時間在8.02min左右,色譜圖如圖1。

圖1 濃度為0.1μg/mL的啶蟲脒色譜圖Fig.1 Chromatogram of acetamiprid in acetonitrile at 0.1μg/mL

2 結果與分析

2.1 提取溶劑的選擇

因啶蟲脒在中性和偏酸性條件下較穩定,本實驗選擇乙腈、0.1%乙酸-乙腈(0.1∶99.9,v/v)、1%乙酸-乙腈(1∶99,v/v)3種溶劑對土壤和甘藍基質中添加0.25μg/mL啶蟲脒進行提取,結果表明三種溶劑對啶蟲脒添加回收率分別為97.7%、98.7%、102.4%,差異較小。本實驗選擇1%乙酸-乙腈作為提取溶劑。

2.2 凈化條件優化

凈化過程中采用3種凈化劑:無水硫酸鎂、PSA、C18,其中無水硫酸鎂的主要作用為除去提取液中的水分,PSA的主要作用是除去色素,C18的作用為除去脂類等其他雜質。本實驗采用單因素五水平進行優化,即固定其中兩種凈化劑用量(無水MgSO4200mg、C1850mg、PSA 100mg),對另一種凈化劑進行優化實驗,以回收率為評價指標,分析結果如圖2。從圖中可看出無水MgSO4、C18對回收率的影響較小,而隨著PSA用量的增加,回收率呈逐漸減小的趨勢。由于本實驗的基質為土壤和甘藍,其中水分、脂類較少,所以鑒于節約成本的考慮,C18和無水MgSO4選用最小量,分別為30、100mg,而由于甘藍中存在色素,經實驗選用100mg PSA除色素。

圖2 凈化劑用量的優化Fig.2 Optimization of purifying agents dosage注:1～5號中優化的凈化劑的用量: 30、50、70、100、150mg;PSA:50、80、100、120、150mg; MgSO4:100、200、300、400、500mg。

2.3 標準曲線與定量限

使用兩種甘藍以及土壤的空白提取液作為溶劑配制標準工作溶液,濃度分別為0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5,1,2mg/L做標準曲線,標準曲線方程如表1。在上述液相色譜-串聯質譜條件下進行測定。

本實驗通過在空白甘藍和土壤中添加啶蟲脒來確定方法的定量限。在添加水平為0.01mg/kg時,回收率范圍為94.2%～108%(n=5),符合殘留檢測要求。故將0.01mg/kg作為該方法的定量限。而根據中華人民共和國國家標準[16],啶蟲脒在甘藍中的最大殘留限量(MRL)為0.5mg/kg,本方法的定量限滿足小于最大殘留限量的要求。

表1 溶劑及不同基質中啶蟲脒的 線性方程、相關系數與斜率Table 1 Regression equations,correlation coefficients(R2) and Slopes in solvent and different matrices

2.4 方法回收率和精確度

在空白的甘藍和土壤中分別添加濃度為0.05,0.5,1.0mg/kg三個濃度的啶蟲脒標準溶液,按上述分析方法,測定啶蟲脒的回收率,圖3為甘藍及土壤的空白樣品與添加0.5mg/kg啶蟲脒的色譜圖,基質中無啶蟲脒檢出。分析結果表明在0.05～1.0mg/kg的濃度下,啶蟲脒在甘藍中的回收率為84.8%～107%(n=5),相對標準偏差為7.89%～10.92%；在0.05～1.0mg/kg的濃度下,啶蟲脒在土壤中的回收率為96.5%～115%(n=5),相對標準偏差為3.46%～6.97%。

圖3 甘藍(A)及土壤(B)的空白樣品 與添加0.5mg/kg啶蟲脒的色譜圖Fig.3 GC-MS-SIM chromatogram of acetamiprid in cabbage and soil at 0.5mg/kg spiked level and two blank matrix 注:圖A為甘藍的空白基質(左)與添加 0.5mg/kg啶蟲脒(右)的色譜圖。 圖B為土壤的空白基質(左)與添加 0.5mg/kg啶蟲脒(右)的色譜圖。

2.5 基質效應

分別用土壤、綠甘藍、紫甘藍空白樣品經過上述的提取凈化過程,得到空白的提取液,利用儀器檢測,確定空白樣品中沒有待測物后,用此空白提取液配制濃度為0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2mg/L的啶蟲脒溶液,同時用乙腈配制相同濃度梯度的標液作為對比,在HPLC-MS/MS上進行檢測。

根據表1結果表明綠甘藍和土壤具有微弱的基質抑制作用,而紫甘藍存在基質增強作用。所以為了準確定量,本實驗用基質加標進行定量。

2.6 實際樣品的測定

從北京、廣州實驗田采集甘藍和土壤樣品34個,采用本方法對樣品中的啶蟲脒進行了檢測,有4個樣品未檢出啶蟲脒殘留,檢出率為88.23%。其中廣州土壤樣品中檢測出的濃度為3.61～19.72μmg/kg,甘藍中的濃度為2.63～49.72μmg/kg,北京土壤樣品中檢測到啶蟲脒的濃度為0.66～2.18μmg/kg,甘藍中為0.62～9.75μmg/kg,均遠低于最大殘留限量500μg/kg。

3 結論

本文確定了甘藍和土壤中啶蟲脒的檢測方法,前處理中使用1%乙酸乙腈進行提取,經過優化實驗,確定了凈化步驟中無水MgSO4、PSA、C18的用量,再結合建立的HPLC-MS/MS方法進行檢測,方法的定量限(LOQ)為0.01 mg/kg,遠小于啶蟲脒的最大殘留限量(MRL)0.5mg/kg,能夠滿足對甘藍及土壤中啶蟲脒檢測的需求。在實際樣品的檢測中,該方法具有操作簡便、快速、成本較低,能夠同時處理較多樣品的優點,可以在短時間處理大批量樣品。

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Determination of acetamiprid in soil and cabbage bydispersive solid phase extraction and high performanceliquid chromatography tandem mass spectrometry

QIN Di1,YANG Xin1,*,WANG Jing2,*,JIN Fen2,SHAO Hua2,WEI Shan-shan2

(1.Harbin Institute of Technology,Harbin 150090,China;2.The Chinese Academy of Agricultural schences,Beijing 100080,China)

A method using dispersive solid phase extraction(DSPE)cleanup followed by high performance liquid chromatography-mass spectrometry(HPLC-MS)has been established for determination of acetamiprid in soil and cabbage. In this method,the clean-up was carried out using MgSO4,primary secondary amine(PSA)and C18with 1% acetic acid-acetonitrile as extract solvent. 0.1% formic acid in water and methanol were used as mobile phase,C18chromatographic column was used to separation in determinating samples on HPLC-MS. In the range of 0.01～2mg/L,the good linear relationship was showed between concentration and peak area,R2=0.9994,the LOQ of this method was 0.01mg/kg,which was below the MRL(0.5mg/mL). At the spiked levels of 0.05,0.5,1.0mg/kg,the recoveries of acetamiprid were 84.8%～107% in cabbage and 96.5%～115% in soil,and the relative standard deviation(RSD)was less than 10.92%. This method can meet the requirements of the limited determination of acetamiprid residues in cabbage and soil.

acetamiprid;cabbage;soil;dispersive solid phase extraction(DSPE);high performance liquid chromatography-mass spectrometry(HPLC-MS/MS)

2014-04-16

秦迪(1990-) ,女，碩士研究生，研究方向：食品安全檢測。

*通訊作者:楊鑫(1977-)，男，博士，教授，研究方向：食品科學與工程學院。 王靜(1963-)，女，博士，教授 ，研究方向：農產品質量與食物安全。

國家科技技術項目，科技基礎性工作專項(2013FY110100)。

TS207

A

1002-0306(2015)03-0308-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.03.056