液相色譜-串聯質譜法快速測定肥料中15種植物生長調節劑

朱海榮 張娟 劉爽 孫文丹 齊云 張開亮

摘要 [目的]采用液相色譜-串聯質譜技術，建立同時測定肥料中15種植物生長調節劑的方法。[方法]樣品經含0.1%甲酸的乙腈溶液提取，Agilent SB-C18（3.0 mm×150 mm，2.7 μm）色譜柱分離，甲醇和0.01%甲酸溶液作為流動相梯度洗脫，采用多反應監測模式，外標法定量。[結果]15種植物生長調節劑在各自的線性范圍內均呈現良好的線性關系（ r >0.996），加標回收率為78.62%～113.12%，相對標準偏差（RSD）為2.11%～13.65%，檢出限為0.03～0.20 μg/g。[結論]該方法樣品前處理快捷高效，定性、定量準確，適用于肥料中15種植物生長調節劑的同時檢測。

關鍵詞 肥料;植物生長調節劑;液相色譜-串聯質譜法

中圖分類號 S482.8? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）11-0173-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.11.045

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Rapid Determination of 15 Plant Growth Regulators in Fertilizers by Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry

ZHU Hai-rong， ZHANG Juan， LIU Shuang et al

（Shandong Institute for Product Quality Inspection， Jinan，Shandong 250100）

Abstract [Objective] A method was established for the simultaneous determination of 15 plant growth regulators in fertilizers by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. [Method]The samples were extracted with acetonitrile solution containing 0.1% formic acid and separated on an Agilent SB-C18 （3.0 mm×150 mm， 2.7 μm） column. The mobile phase was gradient eluted with methanol and 0.01% formic acid solution. The multiple reaction monitoring mode was used for quantitative analysis. [Result]The 15 plant growth regulators showed a good linear relationship in their respective linear ranges （ r >0.996）， the recovery rates of standard additions were 78.62%-113.11%， and the relative standard deviations （RSD） were 2.11%-13.65%. The detection limit was 0.03-0.20 μg/g.[Conclusion]The method was fast and efficient in sample pretreatment， accurate in qualitative and quantitative determination， and was suitable for simultaneous determination of 15 plant growth regulators in fertilizers.

Key words Fertilizers;Plant growth regulators;Liquid chromatography-tandem mass spectrometry

近年來各類植物生長調節劑產品在甘蔗、水稻、瓜果蔬菜等領域大規模推廣應用[1-2]，對改善作物品質、提高作物產量起到了重要作用。但植物生長調節劑具有一定毒性，若使用不規范，將對農產品質量安全、人體健康和生態環境等方面產生潛在危害[3-7]。植物生長調節劑屬于農藥管理范疇，原農業部明確指出，重點查處水溶性肥料添加植物生長調節劑的行為。隨著植物生長調節劑的廣泛應用，一些違規現象開始出現，部分肥料生產廠商以在肥料中隱性添加植物生長調節劑的非法方式來提高肥效、搶占市場，嚴重擾亂了肥料市場秩序。此類“藥肥”產品一旦投入使用，極易與植物生長調節劑產品重復使用，將給農作物產品質量安全和食品安全帶來隱患。

植物生長調節劑種類多樣、行業發展迅速，多種目標物同時檢測難度較大。目前借鑒相對成熟和完善的食品中植物生長調節劑殘留檢測方法[8-12]，建立系統、全面的多組分同時快速分析技術，是現階段化肥行業亟待解決的主要問題之一。近幾年出現的肥料中植物生長調節劑檢測技術主要以色譜法為主[13-16]，液相色譜-串聯質譜（LC-MS）法因靈敏度強、可篩查目標物種類多、檢測結果準確度高而具有獨特優勢，2021年發布的GB/T 40459—2021提供了肥料中13種植物生長調節劑的LC-MS篩選法[17]，該研究在該技術基礎上增加應用范圍較廣的矮壯素和助壯素為研究對象，采用超聲提取法，以液相色譜-串聯質譜為檢測手段，以保留時間和特征離子進行陽性結果確證，旨在建立適用范圍廣、可操作性強的快捷檢測技術。

1 材料與方法

1.1 儀器

Agilent 1260-6460液相色譜-質譜聯用儀（美國安捷倫公司，配電噴霧離子源及自動進樣系統）;KQ-700DB超聲波清洗器（昆山超聲儀器有限公司，具有自動掃頻功能）;HC-3618R高速離心機（安徽中科中佳科學儀器有限公司，溫控范圍-20～40 ℃）;ML204/02十萬分之一電子天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司];ZX/XH-D漩渦混合器（上海旌派儀器有限公司）。

1.2 試劑

標準品購自德國Dr.Ehrenstorfer公司，純度≥97.0%，包括矮壯素、助壯素、赤霉酸、吲哚-3-乙酸、5-硝基鄰甲氧基苯酚鈉、2-硝基苯酚鈉、4-硝基苯酚鈉、6-芐氨基嘌呤、脫落酸、吲哚丁酸、萘乙酸、氯吡脲、2，4-二氯苯氧乙酸（簡稱2，4-D）、多效唑、烯效唑;乙腈、甲醇，色譜純，購自美國Fisher公司;甲酸（色譜純），購自Honeywell公司;試驗用水為超純水。

1.3 試驗方法

1.3.1 標準溶液配制。

1.3.1.1

標準儲備液。分別精確稱取適量各標準品（精確至0.000 1 g）于10 mL容量瓶，用甲醇溶解并稀釋至刻度，配制成濃度為1 mg/mL的單標儲備液，-18 ℃條件下保存，可存放90 d。

1.3.1.2

標準工作溶液。準確移取適量體積標準儲備液，用甲醇-0.01%甲酸水（10∶90， V∶V ）配制系列混合標準工作液，其中2-硝基苯酚鈉、4-硝基苯酚鈉、氯吡脲、烯效唑、多效唑、6-芐氨基嘌呤、矮壯素、助壯素系列標準工作液均為2.5、5.0、10.0、25.0、50.0、100.0 μg/L，5-硝基鄰甲氧基苯酚鈉、2，4-D、脫落酸、萘乙酸、赤霉酸、吲哚-3-乙酸、吲哚丁酸系列混合標準工作液均為25、50、100、250、500、1 000 μg/L。

1.3.2 樣品前處理。

稱取制備好的肥料樣品0.1～0.5 g（精確至0.000 1 g）于15 mL螺旋蓋聚丙烯離心管中，準確加入10 mL添加0.1%甲酸的乙腈溶液，渦旋1 min后室溫超聲提取30 min，以6 000 r/min的轉速離心5 min，取約1 mL上清液過0.22 μm有機相微孔濾膜，待測。

1.3.3 色譜-質譜條件。

1.3.3.1 液相色譜條件。色譜柱為Agilent SB-C18（3.0 mm×150 mm，2.7 μm）;流動相為0.01%甲酸水-甲醇;流速0.3 mL/min;柱溫35 ℃;進樣量2 μL;梯度洗脫程序見表1。

1.3.3.2 質譜條件。該分析方法使用了正負離子切換掃描模式下運行的Agilent 6460精確質量四級桿飛行時間質譜儀，離子源類型為噴射流電噴霧離子源，采用多反應監測模式;噴霧電壓為3 500 V（正極）和-2 000 V（負極）;干燥氣溫度為260 ℃，鞘氣溫度為300 ℃，干燥氣和鞘氣流速均為8 mL/min;霧化氣壓力為206.8 kPa。質譜參數見表2。

2 結果與分析

2.1 質譜條件的優化

以濃度為1 mg/L單個標準溶液開啟質譜單針自動進樣Scan模式，發現氯吡脲、烯效唑、多效唑、6-芐氨基嘌呤、矮壯素、助壯素6種目標物采用正離子掃描模式，其余9種目標物采用負離子掃描模式可產生穩定的母離子;在SIM模式下獲得相應的碎片離子;在Product ion模式下優化目標化合物母離子錐孔電壓，選擇兩對穩定、響應值高的特征碎片離子;繼而利用MRM模式獲得子離子的最佳碰撞電壓及干燥氣溫度等參數，確保目標化合物響應盡可能高、干擾盡可能降低，提取離子質譜圖見圖1。為提高儀器靈敏度和準確度，發現質量軸偏離時，應使用校準標樣（G1969-85000）對質譜進行調諧。

2.2 色譜條件的選擇

2.2.1 色譜柱的選擇。

最初嘗試了窄徑細顆粒的Agilent SB-C18（2.1 mm×100 mm，1.7 μm）色譜柱，但15種目標物極性差異較大，強極性化合物矮壯素、助壯素難以分離且出峰時間在1 min左右，極性干擾物對矮壯素、助壯素產生一定干擾。使用粒徑更大、柱長更長的Agilent SB-C18（3.0 mm×150 mm，2.7 μm）色譜柱后發現，15種目標物化合物的保留時間均在2 min以后，分離度明顯得到了提高，共流出物干擾亦有所降低（圖2）。因此，該試驗選擇效果更佳的Agilent SB-C18（3.0 mm×150 mm，2.7 μm）作為分離柱，再利用 Masshunter 采集軟件流路切換功能，可顯著減小極性干擾物的影響，得到較高的回收率。

2.2.2 流動相體系的選擇。

液相色譜-串聯質譜法分離多種目標物，選擇流動相時，需要兼顧各目標化合物的響應強度、峰形及分離性能，該試驗選擇甲醇或乙腈為強洗脫溶劑，水、0.01%甲酸水溶液或5 mmol/L乙酸銨為弱洗脫溶劑，并對其不同搭配的二元流動相體系分離性能進行了綜合性比較。結果表明，以甲醇為強洗脫溶劑時，各目標化合物響應良好，且分離性能優于乙腈;弱洗脫溶劑中乙酸銨的加入未明顯提高目標化合物的分離度，甲酸的加入可促進目標化合物的分離并能顯著改善峰形。選擇甲醇和0.01%甲酸水溶液作為流動相，在優化的梯度洗脫條件下，可在14 min內將15種目標物從色譜柱中洗脫。

2.3 提取劑的選擇

大部分植物生長調節劑在有機溶劑中溶解度良好，以含氨基酸水溶肥料為基質對象，考察了甲醇、含0.1%甲酸的甲醇、乙腈、含0.1%甲酸的乙腈4種提取劑對15種目標化合物的提取效果。結果表明，提取溶劑中加入適量甲酸可有效抑制赤霉酸、萘乙酸、吲哚丁酸等含羧基酸性目標物在提取劑中的解離。提取劑為0.1%甲酸的乙腈溶液時，整體提取效果優于其他4種提取劑，矮壯素和助壯素的回收率在80%左右，其余13種目標物回收率大于83%。

2.4 基質效應的評價

基質效應（ME）是準確分析目標物的常見干擾因子之一[18]。若80%≤ME≤120%，表示基質效應較弱，可忽略;若ME>120%，表示基質增強效應顯著;若ME<80%，表示基質抑制效應顯著[19]。試驗結果表明，15種植物生長調節劑的基質效應（ME）在82.6%～115.4%（表3），可忽略。因此，該試驗未建立基質標準曲線。

2.5 線性范圍、相關系數和檢出限

以甲醇-0.01%甲酸水（10∶90， V∶V ）配制系列混合標準工作溶液，按照“1.3.3”條件對混合標準工作溶液以濃度由低至高的順序進行測定。以15種植物生長調節劑的質譜響應值為縱坐標（ Y ），對應的混合標準工作溶液濃度為橫坐標（ X ，μg/L），繪制標準工作曲線，得到線性回歸方程和相關系數，以加標樣品信噪比（ S/N ）為3時對應的濃度確定方法檢出限，結果見表4。從表4可以看出，各目標物在各自的線性范圍內線性關系良好（ r >0.996），矮壯素和助壯素檢出限為0.04 μg/g，其余目標物的檢出限低于GB/T 40459中公布的數據。

2.6 方法的準確度和精密度

使用優化的樣品前處理和儀器方法，對方法性能進行了準確度和精密度評估。以水溶肥料和復混肥料樣品為代表基質，稱取樣品0.5 g（精確至0.000 1 g），分別添加高濃度、中濃度和低濃度3個水平，每個水平重復進行6次試驗，進行加標回收測試和精密度試驗，計算結果見表5。從表5可以看出，各樣品的加標回收率在78.62%～113.12%，RSD為2.11%～13.65%，表明該方法具有良好的準確度和精密度，滿足準確定量的要求。

2.7 實際樣品檢測

應用所建立的分析方法對市售20批次肥料樣品進行測定，并以Agilent MassHunter 定性分析軟件的“質量數和保留時間”功能選擇定性離子對陽性樣品進行確證。結果顯示，4批次樣品檢出赤霉酸、多效唑或6-芐氨基嘌呤，總體檢出率為20%。其中1批次樣品赤霉酸含量為0.12%，1批次樣品多效唑含量為1.33%，1批次樣品6-芐氨基嘌呤含量為0.02%;另有1批次樣品同時檢出多效唑和6-芐氨基嘌呤，含量分別為0.96%和0.15%。

3 結論

該試驗基于超聲提取建立的液相色譜-串聯質譜法，實現了高通量快速分析肥料中15種植物生長調節劑。該方法簡單、快速、靈敏，準確度、精密度等均滿足方法學指標，擴大了現有國標的應用范圍，可用于肥料中多種植物生長調節劑的快速篩選;與現有方法相比，提供了更高的通量，可為肥料產品風險監測和質量控制提供可靠的技術依據。

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