菠菜中3種新煙堿殺蟲劑多殘留分析方法研究

李廣領, 谷珊山, 郭文舉, 陳錫嶺

(河南科技學院, 新鄉 453003)

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菠菜中3種新煙堿殺蟲劑多殘留分析方法研究

李廣領, 谷珊山, 郭文舉, 陳錫嶺*

(河南科技學院, 新鄉 453003)

研究確立了以乙腈為分散萃取溶劑,以羧基化雙壁碳納米管(DWCNTs-COOH)和石墨化碳黑(GCB)為基質分散材料的菠菜樣品中呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉殘留的基質分散萃取前處理方法,建立并優化了乙腈梯度洗脫的高效液相色譜(HPLC)殘留樣品外標定量方法。結果表明,優化色譜條件下,呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉色譜保留時間分別為6.8、8.6 和17.7 min,在0.025～25.00 mg/L范圍內與對應色譜峰面積具有良好的線性關系。呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉在菠菜中3個添加水平的回收率均在75%以上,相對標準偏差均小于10%,該色譜條件下方法的最低檢測濃度分別為0.091 2 mg/L(呋蟲胺)、0.080 8 mg/L(烯啶蟲胺)和0.062 8 mg/L(吡蟲啉),表明研究建立的殘留樣本前處理方法和樣品檢測方法簡便、高效、經濟、可靠,可滿足3種農藥在菠菜中殘留的定量檢測要求。

基質分散萃取; 碳納米管; 菠菜; 新煙堿類殺蟲劑; 高效液相色譜法; 多殘留分析

新煙堿類殺蟲劑是對煙堿進行結構優化和改造而合成的,目前市場上最為常見的有吡蟲啉(imidacloprid)、烯啶蟲胺(nitenpyram)和呋蟲胺(dinotefuran)。新煙堿系列殺蟲劑都屬于乙酰膽堿受體(AchR)抑制劑[1],從應用效果來看,新煙堿類殺蟲劑殺蟲譜廣、內吸性強、殺蟲活性高,主要用于防治小麥、水稻、蔬菜和水果上的多種害蟲[2]。隨著吡蟲啉、烯啶蟲胺和呋蟲胺3種殺蟲劑越來越多地應用于蔬菜生產,其在農產品中的殘留問題也越來越受到關注。3種新煙堿殺蟲劑在蔬菜中的殘留分析已有報道,如李立等[3]利用液質聯用技術研究了食品中呋蟲胺殘留量。張貴群等[4]采用丙酮-水提取,弗羅里硅土柱凈化,建立了甘藍植株和土壤中烯啶蟲胺殘留量的氣相色譜分析方法。駱愛蘭[5]測定了吡蟲啉在白菜及土壤中的殘留動態,建立了以乙腈-水為流動相的高效液相色譜分析方法。但這些方法均不同程度地存在著操作過程繁雜、費時、費力和儀器成本高等問題。

碳納米管(CNTs)是一種具有納米尺寸和完整分子結構的碳管狀物[6],具有比表面積大、孔徑豐富、孔結構適宜和穩定性良好等特性,是一種性能優良的納米級吸附材料,受到科研人員的廣泛關注。汪雨等[7]在對水中有機氯農藥和多氯聯苯的萃取研究中發現,從萃取時間、溶劑消耗和凈化效果看,多壁碳納米管(MWCNTs)比傳統吸附材料更占優勢。Zhou等[8]用MWCNTs作為固相萃取(SPE)填料,成功建立了水中氰草津、綠麥隆和滅幼脲的殘留樣本前處理方法。Min等[9]對水和土壤中莠去津及其降解物的萃取性能的研究發現單壁碳納米管(SWCNTs)的富集效率優于C18和石墨化碳黑(GCB)。官金艷[10]在對茶葉中4種磺酰脲類除草劑進行前處理過程中引入CNTs作為輔助凈化劑，有效解決了傳統分散萃取材料回收率低和受基質干擾嚴重等問題。王磊等[11]研究了經羧基和羥基修飾的MWCNTs對莠去津的吸附和解吸附特性,發現3 種MWCNTs對莠去津的吸附能力依次為MWCNTs-COOH>MWCNTs-OH>MWCNTs,且莠去津可從3種MWCNTs上完全解吸,均無解吸滯后現象。Fang[12]等系統比較了MWCNTs、C18和硅藻土對蘋果和番茄樣本中31種農藥的萃取效果,結果顯示MWCNTs萃取效果整體上優于C18和硅藻土。

基質分散萃取是在基質分散固相萃取技術基礎上開發的一種快速殘留樣品前處理方法[13],該技術集樣品均質化、提取、凈化于一體,操作簡單、快速、試劑用量小,最大限度地避免了樣品中殘留農藥的損失和樣品基質效應的影響。該方法已經得到AOAC(美國分析化學家協會)和歐盟農藥殘留檢測委員會認可,并已大量應用于農藥殘留分析[14-17]。

菠菜是重要的鮮食類葉菜,而吡蟲啉、烯啶蟲胺和呋蟲胺又是菠菜生產上最常用的殺蟲劑,本研究旨在探索出前處理簡單、回收率高、重復性好、應用性強、具有QuEChERS特性的樣品前處理方法和高效液相色譜檢測方法,為3種農藥在菠菜中的殘留檢測提供技術支持。

1 材料和方法

1.1 藥品、試劑與供試材料

色譜級乙腈、甲醇(天津市光復精細化工研究所生產)；分析級乙腈(天津市瑞金特化學品有限公司)；NaCl(天津市光復化學試劑廠)；石墨化碳黑(GCB)(天津博納艾杰爾科技有限公司)；羧基化雙壁碳納米管(DWCNTs-COOH)(管徑2～4 nm,長度5～15 μm,純度90%,中科雷鳴科技有限公司)；98.0%呋蟲胺標準品(德國Dr.Ehrenstorfer GmbH公司)；99.3%的烯啶蟲胺標準品(北京壇墨質檢科技有限公司)；99.9%的吡蟲啉標準品(中國計量科學研究院)。

菠菜樣品為河南科技學院農藥學實驗室栽種,試驗田3年內未使用呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉。

1.2 儀器設備

Agilent 1260 HPLC-UVD(帶自動進樣器);KH19A醫用離心機(湖南凱達科學儀器有限公司);TDL 5000臺式離心機(上海安亭科學儀器廠);IKA VORTEX GENIUS3渦旋混合器(德國IKA公司);FA1004B電子分析天平(上海佑科儀器儀表有限公司);YP5002電子天平(上海佑科儀器儀表有限公司);ZK高速自控組織搗碎機(江蘇省鹽城縣龍崗醫療機械廠)。

1.3 色譜檢測條件

色譜柱:Agilent Extent-C18(250 mm×4.6 mm×5 μm)；流動相:水和乙腈(表1);柱溫:30 ℃;流動相流速:1.0 mL/min;進樣量:5 μL；檢測波長274 nm。

表1 流動相梯度

1.4 試驗方法

1.4.1 標準曲線的繪制

分別準確稱取5.0 mg呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉標準品,用色譜級乙腈稀釋定容至50 mL,配制成100 mg/L儲備液,再用乙腈逐級稀釋成質量濃度分別為 0.025、0.25、2.5、5.0、10.0和25 mg/L的工作液,按1.3色譜條件,分別對系列濃度的呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉標準樣品進行測定,以峰面積為縱坐標,以樣品濃度為橫坐標,繪制標準曲線,求得線性回歸方程及相關系數,按照3倍信噪比(S/N)并計算方法最低檢出限(LOD)。

1.4.2 樣品前處理

提取:準確稱取菠菜勻漿物10 g,放入50 mL離心管,渦旋3 min,靜置10 min后,加入10 mL乙腈,再渦旋3 min,加入2 g NaCl,渦旋1 min,5 000 r/min離心5 min,上層有機相供凈化使用。

凈化:取離心上清液2 mL,轉移至2 mL聚四氟乙烯具塞離心管,每個樣品管中分別加入15 mg GCB,5.0 mg DWCNTs-COOH,10 000 r/min離心5 min,過0.22 μm有機濾膜,待測。

1.4.3 添加回收率

將不含呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉的菠菜空白樣品分別按照設置的添加水平進行標樣添加,然后按1.4.2中樣品前處理程序進行樣品提取、凈化,再按1.3色譜條件進樣分析,計算各添加水平的回收率和各添加水平3次重復樣品檢測值的相對標準偏差。

2 結果與分析

2.1 液相色譜條件

按1.3色譜條件，可從菠菜樣品基質中穩定地分離出呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉，其色譜保留時間分別為6.8、8.6和17.7 min,峰形與標樣一致,且與菠菜樣品基質之間無干擾(圖1)。

圖1 優化條件下菠菜樣品中添加呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉的色譜圖Fig.1 Chromatogram of dinotefuran, nitenpyram and imidacloprid in spinach samples under the optimal chromatographic conditions

2.2 方法的線性檢測范圍

將質量濃度均為100 mg/L的呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉標準品等體積混勻,配制成質量濃度分別為0.025、0.25、2.5、5.0、10和25 mg/L的混合標樣,進樣分析,以峰面積為縱坐標,進樣濃度為橫坐標,進行線性回歸,結果(表2)顯示，呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉濃度在 0.025 ～25.00 mg/L之間時與色譜峰面積具有良好的線性關系。

表2 優化色譜條件下3種殺蟲劑標樣的響應曲線

2.3 添加回收率試驗結果

方法的準確度指的是試驗的測定值與真實值的接近程度。本試驗通過測定添加回收率來反映方法的準確度。方法的精密度是指若干測定值的接近程度,本試驗用相對標準偏差來衡量。相對標準偏差越小,精密度越高,反之則差。在不含呋蟲胺、烯啶蟲胺、吡蟲啉的菠菜中分別添加這3種殺蟲劑，結果(表3)表明,呋蟲胺的平均回收率在79.2%～109.3%,烯啶蟲胺的平均回收率在76.2%～111.7%,吡蟲啉的平均回收率在104.8%～117.6%。表明該方法具有較高的回收率和較小的相對標準偏差,即該方法的準確度和精密度都很高。

表3 呋蟲胺、烯啶蟲胺、吡蟲啉在菠菜中的添加回收率(n=3)

從表3可以看出,呋蟲胺、烯啶蟲胺、吡蟲啉的3個添加水平的平均回收率均在75%以上,且各添加水平3次重復的相對標準偏差均小于10%,說明該方法準確性、重復性均符合農藥殘留分析要求,以10倍信噪比(S/N)的計算方法得到菠菜樣品中呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉的最低檢出濃度(LOQ)分別為0.091 2、0.080 8和0.062 8 mg/L。

3 結論與討論

本文根據分散固相萃取的基本原理,采用乙腈渦旋提取,以羧基化雙壁碳納米管和石墨化碳黑為吸附劑,利用高效液相色譜-紫外檢測器對菠菜中呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉3種新煙堿類殺蟲劑多殘留樣品前處理和殘留量分析方法進行了系統研究,建立和優化了殘留樣品的基質分散萃取簡易前處理程序和高效液相色譜儀器檢測條件。研究結果表明,建立的菠菜多殘留樣品基質分散萃取程序相對于傳統QuEChERS技術[13],減少了分散試劑的使用,最大限度避免了樣品中殘留農藥損失,方法的添加回收率均在75%～120%之間,可滿足農藥多殘留分析要求,且簡化了操作程序,省時省力,凈化效果好。所建立高效液相色譜檢測方法線性范圍寬、檢測靈敏度高，可滿足呋蟲胺、烯啶蟲胺和吡蟲啉在菠菜中殘留的定量檢測要求,同時也為這3種農藥在菠菜上的殘留規律研究和科學合理使用提供技術支持。

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(責任編輯：楊明麗)

Multi-residue determination of three kinds of neonicotinoid insecticides in spinach

Li Guangling, Gu Shanshan, Guo Wenju, Chen Xiling

(Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, China)

This study established the acetonitrile as dispersion solvent, with DWCNTs-COOH and GCB as dispersion matrix material in dinotefuran, nitenpyram and imidacloprid residue matrix dispersion extraction pretreatment for spinach samples, set up and optimized HPLC of the acetonitrile gradient elution residual sample with quantitative method of external standard. The results showed that the optimal retention time for dinotefuran, nitenpyram and imidacloprid were 6.8, 8.6 and 17.7 min, respectively. They had a good linear relationship with the corresponding chromatographic peak area ranging from 0.025 to 25.00 mg/L in mass concentration. The average recovery of dinotefuran, nitenpyram and imidacloprid was more than 75%; the level of relative standard deviation was less than 10% in spinach. The minimum detectable concentration were 0.091 2 mg/L (dinotefuran), 0.080 8 mg/L (nitenpyram) and 0.062 8 mg/L (imidacloprid) under the conditions of chromatographic method. The results indicated that the residue sample pretreatment methods and sample analysis methods were simple, efficient, economical and reliable, and could meet the requirements for quantitative detection of the three kinds of pesticide residues in spinach.

matrix dispersion extraction; carbon nanotubes; spinach; neonicotinoid insecticide; high performance liquid chromatography; residual analysis

2014-12-08

2014-12-27

河南省教育廳科學技術研究重點項目(15A210024);國家級大學生創新創業訓練計劃(20121046701703);新鄉市科技發展計劃(13SF32)

S 481.8

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2015.04.024

* 通信作者 E-mail: lgl3298@126.com