超高效液相色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質譜快速篩查水產品中28種農藥類環境激素

鞠玲燕，李兆杰*,王 駿，徐成鋼，崔 嘉

(1.威海出入境檢驗檢疫局，山東 威海 264200； 2.山東出入境檢驗檢疫局，山東 青島 266001)

超高效液相色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質譜快速篩查水產品中28種農藥類環境激素

鞠玲燕1，李兆杰1*,王 駿2，徐成鋼1，崔 嘉1

(1.威海出入境檢驗檢疫局，山東 威海 264200； 2.山東出入境檢驗檢疫局，山東 青島 266001)

建立了超高效液相色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質譜快速篩查和分析水產品中28種農藥類環境激素的方法。樣品經乙酸乙酯提取，Captiva ND Lipids小柱凈化，用Acquity UPLC@BEN C18色譜柱(2.1 mm×50 mm，1.7 μm)分離，以甲醇和0.1%甲酸水溶液為流動相進行梯度洗脫。采用正、負離子切換同時測定了28種農藥類環境激素，大大提高了檢測通量。以全掃描模式下提取的保留時間和一級母離子精確質量數以及同位素豐度比，實現對水產品中多種農藥類環境激素的快速篩查；以自動觸發采集的二級碎片離子精確質量數進行確證。結果表明，目標化合物的線性關系良好，相關系數(r2)大于0.99；除乙草胺、腐霉利和殺螟硫磷外，其他化合物的檢出限不大于10 μg/kg，回收率為65.7%～98.9%，相對標準偏差為6.2%～11.3%。該方法簡單、準確、快速、可靠，適用于水產品中多種農藥類環境激素的高通量快速定性篩查和定量分析。

超高效液相色譜；靜電場軌道阱高分辨質譜；農藥；環境激素；快速篩查

環境激素是指干擾動物和人體正常內分泌機能的外源性化學物質，此類物質具有環境毒性與類似雌激素的作用，故又稱環境雌激素或環境內分泌干擾物，其在環境中不易降解，易通過食物鏈在生態系統內富集，具有致癌、致畸、致突變等作用[1-2]。歐盟、美國、日本等國家和地區早在20世紀90年代就啟動環境激素的系統研究，目前已識別的環境激素中農藥類約占一半，農藥類環境激素是環境激素中的最大類別。我國是農業大國，也是農藥生產和使用大國，面臨著嚴峻的環境激素類農藥污染危害。目前，世界各國均已建立農藥優先名錄，加強對環境激素類農藥的監控[3-4]。

目前，針對農藥類環境激素的檢測方法主要有氣相色譜法[5-7]、氣相色譜-質譜聯用法[8-10]、液相色譜-質譜聯用法[11-14]。而這些方法在檢測分析中存在以下問題：對復雜基質的抗干擾能力不足，常出現假陽性；無法同時在正負離子模式下檢測多種農藥類環境激素，故檢測化合物種類有限；方法參數的優化費時費力[15]。而高分辨質譜(Orbitrap)具有較強的抗干擾能力和高通量，在簡化前處理過程的同時，極大地擴展了檢測化合物的數量，可以同時對多種類別農藥類環境激素進行快速篩查檢測。

本研究選擇歐盟、日本和我國環境激素優先名錄中28種農藥為研究對象，建立了超高效液相色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質譜法同時測定水產品中多種農藥類環境激素的快速篩查和定量分析方法。方法采用Q-Exactive的正負離子全掃描模式獲得一級數據，通過提取目標化合物的一級質譜精確質量數獲得定性和定量結果，通過自動觸發獲得的二級全掃描數據進一步提高定性的準確性。該方法快捷、方便、高通量，可用于水產品中多種農藥類環境激素的快速篩查和確證。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

高效液相色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質譜儀Q-Exactive(美國Thermo Fisher公司); CR22GⅡ高速冷凍離心機(日立公司)；Buchi旋轉蒸發儀(瑞士Buchi公司)。

標準品：除利谷隆、溴苯腈、土菌靈、涕滅威、甲萘威購自德國Dr.Ehrenstorfer公司外，其余標準品均購自農業部環境保護科研監測所。甲醇(色譜純，美國默克公司)；乙酸乙酯(色譜純，德國 CNW 公司)。Captiva ND Lipids小柱(美國Agilent公司)為3 mL無滴落小柱，采用標準的SPE柱樣式，具有0.2 μm的過濾孔徑，填充料為聚偏氟乙烯和聚丙烯，可與甲醇或乙腈使用，雙層過濾介質設計確保了流量一致，同時避免了過濾器堵塞，能夠有效消除蛋白、顆粒物以及樣品中的離子抑制磷脂。

1.2 色譜質譜條件

1.2.1色譜條件色譜柱：Acquity UPLC@BEN C18(2.1 mm×50 mm,1.7 μm)；流速：0.2 mL/min；柱溫：室溫；進樣體積：10 μL；流動相：A為甲醇，B為0.1%甲酸水。梯度洗脫程序：0～2 min，10% A；2～8 min,10%～95%A；8～12 min，95%A；12～12.1 min,95%～10%A;12.1～15 min，10%A，分析時間：15 min。

1.2.2質譜條件噴霧電壓：正離子模式3 kV，負離子模式2.8 kV；離子源溫度：300 ℃；傳輸金屬毛細管溫度：320 ℃；鞘氣壓力：30 arb；輔助氣壓力：10 arb；掃描范圍(m/z)：50～500 Da；一級質譜全掃描(Full scan)分辨率：R=70 000；AGC target：3e6；最大注入時間：100 ms；數據依賴二級離子全掃描(FullMS/ddMS2)分辨率：R=17 500；(N)CE/stepped nce:20、40、60 eV；AGC target：2e5；最大注入時間：50 ms；動態排除：10 s。

1.3 樣品前處理

準確稱取5.00 g樣品于50 mL離心管中，加入20 mL乙酸乙酯，渦旋，超聲提取15 min，4 ℃條件下8 000 r/min離心10 min，將上層乙酸乙酯層轉入旋轉蒸發瓶中，剩余殘渣再加入20 mL乙酸乙酯，重復提取1次，合并乙酸乙酯層清液，40 ℃旋轉濃縮至干。準確加入1.0 mL甲醇-水(8∶2)渦旋30 s，溶解殘渣，過Captiva ND Lipids小柱，收集液體，上機檢測。

2 結果與討論

2.1 樣品前處理

2.1.1提取溶劑的選擇本研究待測的農藥類環境激素種類較多，需兼顧各類目標檢測物的提取效率。實驗考察了正己烷、乙酸乙酯、丙酮、乙腈4種提取溶劑的提取效果，發現乙酸乙酯和乙腈提取的回收率均在80%以上，但乙腈提取液易吸附水分，旋蒸慢且不徹底。而乙酸乙酯提取液干凈、雜質少，易于旋蒸。因此選擇乙酸乙酯作為提取溶劑。

2.1.2凈化方式的選擇水產品中含有較多的脂肪酸和一定的油脂。實驗比較了HLB固相萃取柱、Florisil硅土固相萃取柱和Captiva ND Lipids小柱的凈化效果。發現Captiva ND Lipids小柱可有效去除脂類、蛋白等基質干擾，凈化效果最好，回收率在80%以上，且無需活化洗脫程序，凈化方法簡便、快捷，因此選擇該柱進行樣品凈化。

2.2 色譜條件的優化

考察了Acquity UPLC@BEN C18(2.1 mm×50 mm,1.7 μm)超高效色譜柱和普通的C18色譜柱對待測物的分析效果。結果表明，前者能夠為待測物提供尖銳對稱的色譜峰形，具有更高的柱效和檢測靈敏度。同時，考察了甲醇-水、甲醇-0.1%甲酸水、乙腈-水、乙腈-0.1%甲酸水4種流動相對分析結果的影響。結果表明，有機相采用甲醇的分離結果和信號強度優于乙腈，這可能是由于前者更易于揮發和離子化；而且當流動相中加入0.1%甲酸后，可以提高待測物質的信號強度，故采用甲醇-0.1%甲酸水作為流動相。由于不同類環境激素性質有差別，為實現有效分離，經反復優化，確定了“1.2.1”所述的流動相梯度洗脫條件，28種環境激素可在15 min內獲得較好的分離效果和較理想的峰形。

2.3 質譜條件的優化

本研究采用高分辨質譜的一級質譜全掃描和數據依賴的二級質譜掃描方式，對目標檢測物進行定性篩查和確證。考慮到不同目標待測物的性質各異，一級質譜全掃描采用正負離子切換掃描的方式來提高檢測通量，通過全掃描確定目標化合物的精確質量數和保留時間(表1)。使用高分辨質譜檢測目標化合物的精確質量數對于同時準確定性和定量非常重要，因此必須保證質譜數據具有良好的質量準確度。表1列出的28種環境激素的質量準確度誤差均小于5 ppm，可見檢測物的質量準確度均很好，可以滿足定性需求。

表1 28種環境激素的精確質量數、保留時間及質量準確度誤差Table 1 Accurate masses,retention times and mass accuracy error of the 28 environmental endocrine disrupting pesticides

高分辨質譜最大的優勢是通過高分辨率消除樣品中的基質干擾，提高定性和定量結果的準確性。研究發現，當一級全掃描采用分辨率R=70 000，所有待測物可與基質干擾物實現基線分離。圖1為28種環境激素的提取離子色譜圖。

圖1 28種農藥類環境激素的提取離子色譜圖Fig.1 Extracted ion chromatograms of 28 environmental endocrine disrupting pesticides

根據獲得的精確質量數設定目標物列表，僅在一級質譜掃描時發現列表中的母離子，且其強度達到設定閥值時，可自動采集二級質譜掃描。碰撞能量設為40 eV，并在此基礎上加減50%，即有3個碰撞能量對目標物進行碰撞，最終加和獲得豐富的碎片離子(表2)。因此，分析結果既有母離子的精確質量數，又有二級質譜全掃描的碎片離子信息，提高了定性的準確性，對于同分異構體(如甲草胺和乙草胺、撲草凈和特丁凈)，二者保留時間雖基本一致，但可通過不同的碎片離子信息進行定性篩查。高分辨質譜除保留時間上無法區分的同分異構體需借助二級碎片離子定量外，其余化合物均以母離子作為定量離子，且直接采用梯度設置碰撞能，大大簡化了質譜參數的優化，節省了樣品分析前的準備時間，更利于樣品的快速篩查和定量分析。

表2 28種農藥類環境激素的碎片離子信息Table 2 Fragment ions of the 28 environmental endocrine disrupting pesticides

2.4 方法學驗證

2.4.1方法的線性范圍與檢出限用不含待測物的空白基質溶液配制一系列標準樣品，經高分辨質譜測定，以色譜峰面積(Y)為縱坐標，對照溶液的質量濃度(X, μg/kg)為橫坐標繪制標準曲線。采用向空白樣品中逐級降低加標濃度的方法確定檢出限(LOD)，加標樣品按“1.3”方法處理并上機檢測，以儀器所能檢出的最低加標濃度確定為方法的檢出限。結果表明，28種環境激素在相應濃度范圍內呈良好的線性關系，大部分化合物的檢出限在0.5～10 μg/kg范圍內，可滿足檢測要求(表3)。

表3 28種環境激素的相關系數、線性范圍和檢出限Table 3 Correlation coefficients,linear range and LODs of 28 environmental hormones

(續表3)

No CompoundCorrelationcoefficient(r2)Linearrange(μg/kg)LODs(μg/kg)No．CompoundCorrelationcoefficient(r2)Linearrange(μg/kg)LOD(μg/kg)5Carbaryl0 999910～10001019Triadimefon0 99915～5005 06Procymidone0 9989100～1000010020Propanil0 999220～1000107Fenitrothion0 999720～20002021Dipterex0 99911～1001 08Metribuzin0 99941 0～1001 022Triadimenol0 999910-1000109Prometryn0 99960 5～1000 523Diazinon0 99901～1001 010Terbutryn0 99971～1000 524Etrdiazole0 99945～5005 011Simazine0 99941～1001 0252，4?D0 999810～10001012Malathion0 99985～5005 026Bromoxynil0 99842～1002 013Methomyl0 998510～10001027Dichlorophenol0 99882～1002 014Aldicarb0 999110～10001028Pentachlorophenol0 99920 5～1000 5

2.4.2回收率及精密度選取不同基質(魚肉、蝦肉)的空白樣品，分別添加3個不同濃度水平的混合標準溶液，按“1.3”方法進行前處理，每個水平重復測定6次，計算其回收率和相對標準偏差(RSD)，結果見表4。測定的平均回收率為65.7%～98.9%，RSD為6.2%～11.3%。該方法具有較好的回收率和重復性，可滿足水產品中28種農藥類環境激素日常監測的要求。

表4 魚肉和蝦肉中28種環境激素的平均回收率和相對標準偏差(n=6)Table 4 Average recovery and the relative standard deviation of 28 environmental hormones in fish and shrimp(n=6)

2.5 實際樣品的檢測

采用本文建立的方法對20份魚肉、5份蝦肉、10份蛤肉和10份海帶樣品進行測定，其中1份蛤肉樣品和1份海帶樣品中篩查出撲草凈殘留，含量分別為10.8 μg/kg和38.2 μg/kg。

以蛤肉中檢出撲草凈為例，介紹實際樣品中化合物的篩查和確證過程。首先，對樣品進行FullMS/ddMS2檢測，將檢測數據通過Trace Finder的定性篩查軟件與標準溶液的保留時間、母離子精確質量數、同位素豐度以及二級碎片離子進行比對，進行快速篩查和確證；同時，通過Trace Finder定量軟件建立定量方法，確定目標物含量。圖2為撲草凈在標準溶液和蛤肉陽性樣品中的提取離子色譜圖和二級質譜圖，可以看出在陽性蛤肉樣品中采集到的撲草凈的保留時間、母離子和二級碎片離子的精確質量數與標準溶液中采集到的撲草凈的保留時間和理論精確質量數基本一致，表明篩查結果準確可靠。可見，隨著工業的發展，水體中農藥類環境激素含量不斷增加，水產品中農藥類環境激素的監測應引起重視。

圖2 撲草凈在標準溶液(A,C)和陽性蛤肉樣品(B,D)中的色譜圖和二級質譜圖Fig.2 Chromatograms and two-stage full mass scan spectra of prometryn in 10 μg/kg standard(A,C) and in positive clam sample(B,D)

3 結 論

本研究利用超高效液相色譜-四極桿/靜電場軌道阱高分辨質譜，建立了快速定性篩查和定量分析水產品中28種農藥類環境激素的方法。高分辨率質譜保證了復雜基質樣品中基質干擾的消除，顯著提高了目標物定性和定量結果的準確性，數據依賴的二級質譜全掃描進一步提高了定性的準確性。該方法快速、準確、靈敏，覆蓋環境激素種類較廣，可實現正負離子模式同時掃描，一次檢測即可分析28種環境激素，并能準確定性定量，適用于水產品中農藥類環境激素的快速篩查測定。

[1] Song D.GuangdongChem.Ind.(宋丹．廣東化工)，2011，38(21)：192-193.

[2] Du K J,Xu X B.Chin.Sci.Bull.(杜克久，徐曉白．科學通報)，2000，45(21)：2241-2251.

[3] Cheng Y,Tan L C,Wang L,Zhou J Y,Shan Z J.PesticideScienceandAdministration(程燕，譚麗超，王蕾，周軍英，單正軍．農藥科學與管理)，2014，35(5)：22-28.

[4] Cheng Y,Tan L C,Zhou J Y,Shan Z J.PesticideScienceandAdministration(程燕，譚麗超，周軍英，單正軍．農藥科學與管理)，2014,35(4)：28-35.

[5] Chang A M,Zong D L,Liang D,Deng W B,Guan Y T.ChinaWaterandWastewater(常愛敏，宗棟良，梁棟，鄧吳斌，管運濤．中國給水排水)，2009，5(18)：82-86.

[6] Duan J F,Lin L Q,Lin W H,Shi J H,Lin C.ModernFoodScienceandTechnology(段建發，林隆強，林文華，史佳虹，林超．現代食品科技)，2012，28(10)：1400-1402.

[7] Hu Y Q,Xi C X,Cao S R,Wang G M,Li X L,Zhang L,Zhang Y H.Chin.J.Chromatogr.(胡業琴，郗存顯，曹淑瑞，王國民，李賢良，張雷，張云懷．色譜)，2014，32(7)：784-788.

[8] Zheng F,Pang G F,Li Y,Wang M L,Fan C L.Chin.J.Chromatogr.(鄭鋒，龐國芳，李巖，王明林，范春林．色譜)，2009，27(5)：700-710.

[9] Lü B,Chen D W,Miao H.J.Instrum.Anal.(呂冰，陳達煒，苗虹．分析測試學報)，2015，34(6)：639-645.

[10] Sun X J,Guo M M,Wang S Y,Tan Z J,Li Z X ,Zhai Y X.Chin.J.Chromatogr.(孫曉杰，郭萌萌，王蘇玥，譚志軍，李兆新，翟毓秀．色譜)，2014，32(10)：1124-1130.

[11] Sun J,Xu X,Li C M,Luo Q,Wang D H,Wang Z J.Chin.J.Anal.Chem.(孫靜，徐雄，李春梅，羅茜，王東紅，王子健．分析化學)，2015，43(8)：1145-1153.

[12] Zhan S X,Kuang Y Q,Li X Y,Guo X D.J.Instrum.Anal.(湛社霞，匡耀求，李秀英，郭新東．分析測試學報)，2015，34(8)：874-879.

[13] Xu J,Chen J,Wang L,Sun L H,Yuan Z Y,Ye H Y,Zhu L.J.Instrum.Anal.(徐娟，陳捷，王嵐，孫靈慧，袁震宇，葉弘毅，朱林．分析測試學報)，2013，32(3)：293-301.

[14] Pan X B,Yi X H,Shi Y Y,Zhao S Z,Sheng Y G,Deng X J,Zhu J,Ding Z P.Chin.J.Anal.Chem.(潘孝博，伊雄海，時逸吟，趙善貞，盛永剛，鄧曉軍，朱堅，丁卓平．分析化學)，2016，44(7)：1125-1132.

[15] Liu H,Zhang Y L,Wang S L,Ding T,Xu N S,Gui Q W,Shen W J,Zhao Z Y,Wu B.J.Instrum.Anal.(柳菡，張亞蓮，丁濤，王歲樓，徐牛生，桂茜雯，沈偉健，趙增運，吳斌．分析測試學報)，2014，33(5)：489-498.

Rapid Screening of 28 Pesticides Endocrine Disruptors in Aquatic Products by Ultrahigh Performance Liquid Chromatography-Quadrupole/Electrostatic Field Obitrap High-resolution Mass Spectrometry

JU Ling-yan1,LI Zhao-jie1*,WANG Jun2,XU Cheng-gang1,CUI Jia1

(1.Weihai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Weihai 264200,China；2.Shandong Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Qingdao 266001,China)

A rapid method was developed for the screening and quantification of 28 pesticides endocrine disruptors in aquatic products by ultrahigh performance liquid chromatography-quadrupole/electrostatic field obitrap high-resolution mass spectrometry.The samples were extracted with ethyl acetate,and purified with a Captiva ND Lipids column.The separation was carried out on an ACQUITY UPLC@BEN C18column(2.1 mm×50 mm,1.7 μm) with methanol-water as mobile phases by gradient elution.The 28 pesticides endocrine disruptors were simultaneously analyzed in switching positive and negative modes.The retention time,accurate mass of parent ion and relative isotope abundance were used for fast screening in full scan mode,while accurate mass of fragment ions were used for comfirmation in two-stage threshold-triggered full mass scan mode.Under the optimal conditions,good linearities(r2>0.99) were obtained in their respective linear ranges.The limits of detections(LODs) for most compounds were not more than 10 μg/kg except for acetochlor,procymidone and fenitrothion.The recoveries were in the range of 65.7%-98.9% and the relative standard deviations(RSDs) were 6.2%-11.3%.The method was simple,sensitive and accurate,and was suitable for the rapid screening and confirmation of multiple pesticides endocrine disruptors in aquatic products.

ultra-performance liquid chromatography; obitrap high-resolution mass spectrometry; pesticides；endocrine disruptors; rapid screening

2017-08-17；

2017-09-20

山東檢驗檢疫局科研計劃項目(SK201602)；國家質檢總局科研項目(2015IK202)

*

李兆杰，博士研究生，高級工程師，研究方向：食品安全,Tel：0631-3807370,E-mail:yihan82527@163.com

10.3969/j.issn.1004-4957.2017.12.005

O657.7；O657.63

A

1004-4957(2017)12-1445-07