葡萄酒基质开发的农药残留分析范文

《环境化学杂志》2015年第十期

摘要

建立了高效液相色谱-四级杆/静电场轨道阱高分辨质谱对葡萄酒中224种农药残留的快速分析方法．对比了稀释、提取、净化步骤对分析结果的影响，分析了各种分散固相萃取剂对待分析农药的作用．葡萄酒样品加氯化钠后经含1%冰醋酸的乙腈溶液提取，用N-丙基乙二胺粉(PSA)净化后进行分析．该方法在0．5—50μg•L－1内线性良好，相关系数均大于0．99，检出限达1μg•L－1的农药有208种，当回收率在84%—106%范围内，相对标准偏差均小于18%．经实际样品验证，该方法简单、稳定、快速，可满足葡萄酒中多种农药快速筛查和确证的高通量检测要求．

关键词

静电场轨道阱质谱，高分辨质谱，农药残留，葡萄酒

近年来，随着人们生活水平日益提高，中国葡萄酒市场处于爆发式增长的时期，取消贸易关税等进口葡萄酒也迅速占领中国市场．然而，葡萄酒在原料的种植过程中，农药的使用不可避免，而生产的过程中也无法去除残留的农药，因此，建立适合葡萄酒基质的农药残留快速高通量分析方法，有利于对葡萄酒中农药残留风险进行评估．目前色谱-质谱法广泛应用于农药多残留分析［1-2］，特别是近年来发展起来的液相色谱-高分辨质谱法［3］，是目前农药残留分析领域研究和应用的热点．其突出的优势在于可以通过高分辨率精确提取待测组分的母离子，无需逐个优化碰撞能即可得到丰富的碎片离子信息，从而快速建立可靠的定性定量扫描方法，其扫描模式适用于大量农药的同时检测．本研究重点考察了前处理过程中各步骤对全部224种待分析农药组分的影响，快速优化出适合葡萄酒基质的多农药残留分析方法．该方法简单、稳定、快速，可满足葡萄酒中多种农药快速筛查和确证的高通量检测要求．

1实验部分

1．1仪器、试剂和材料高效液相色谱(ThermoScientificUltiMate3000)-四极杆/静电场轨道阱高分辨质谱(ThermoScientificQExactive)，配置H-ESIII源．224种农药标准品均购自Supelco公司，纯度≥95%;甲醇(色谱纯)，乙腈(色谱纯)购自Tedia公司;甲酸铵为优级纯;冰醋酸、氯化钠均为分析纯;N-丙基乙二胺粉(PSA，40—63μm)，十八烷基硅烷粉(C18，40—63μm)和石墨化炭黑(GCB，120—400μm)均购自上海ANPEL公司;实验用水由Millipore纯水机制备;葡萄酒样品来自市场．

1．2样品前处理准确称取葡萄酒样品1mL于15mL离心管中，加入0．5gNaCl，加入5mL含1%冰醋酸的乙腈溶液提取，涡旋混匀后振荡提取10min．以4000r•min－1离心5min，取0．5mL上清液与0．5mL去离子水混合，加入20mgPSA固相萃取粉，涡旋30s，上清液过0．22μm有机相滤膜，供液相色谱-高分辨率质谱仪测定．

1．3色谱/质谱条件实验条件参考赛默飞世尔科技农残快速筛查方法包“pQSM”．色谱柱:ThermoScientificAccucoreaQ柱(150mm×2．1mm，2．6μm)．流动相水相:0．1%甲酸和5mmol•L－1甲酸铵的水溶液;流动相有机相:0．1%甲酸和5mmol•L－1甲酸铵的甲醇溶液．流动相A:98%流动相水相+2%流动相有机相;流动相B:98%流动相有机相+2%流动相水相;梯度洗脱程序:－5—0min，100%A;0—4min，100%A—80%A;4—5．5min，80%A—60%A;5．5—10．5min，60%A—100%B;10．5—12．9min，100%B;12．9—15min，100%B—100%A．流速:0．40mL•min－1．柱温:25℃．进样体积:5μL．分析时间:20min．一级质谱全扫描模式:扫描范围:m/z100—900;分辨率:70000FWHM;离子传输管温度:280℃;传输毛细管电压:3500V(正离子模式);雾化温度:200℃;C-trap最大容量(AGCtarget):1×106;C-trap最大注入时间(MaximumIT):200ms．数据依赖二级子离子全扫描模式:分辨率:17500FWHM;归一化碰撞能量:40%±50%;C-trap最大容量(AGCtarget):5×105;C-trap最大注入时间:60ms;动态排除:5s．

2结果与讨论

2．1样品前处理采用AOAC2007．1的QuEChERS前处理方法为参考，不同于蔬菜、水果样品需要脱水后提取的思路［4-5］，采用液液萃取的原理，仅使用NaCl可促进水相中的农药向有机相中转移，避免无水硫酸镁等吸水剂吸附待测农药．葡萄酒样品本身成分十分丰富，能够影响到农药残留检测的基质包括色素、糖类、维生素、有机酸等，因此需要有针对性的评估葡萄酒基质对分析结果的影响．对比直接稀释后进样、直接提取后进样、PSA净化后进样、C18净化后进样、GCB净化后进样等不同前处理方法，以其中有代表性的6种离子进行比较，结果见表1．由表1可知，直接稀释后的样液得到了较好的回收率．而通过有机提取液提取后，通过分析对应的离子流谱图可以发现，部分强极性基质保留在水相，包括极性较强的有机酸和色素等．而较强极性的农药组分(如乙酰甲胺磷)在此过程中有一定损失，回收率由84．8%降至73．6%，同时，极性偏弱的农药组分均能通过提取步骤提高回收率，同时完成基质净化过程．PSA对提取液中的有机酸、色素等基质进一步净化，所分析农药的回收率均在PSA处理后有所提升．对于极性强的农药，例如表1中的乙酰甲胺磷和氧乐果，C18和GCB能够吸附弱极性的基质，同时不影响分析对象，增加了强极性农药的灵敏度，有利于回收率增加;中等或中等偏弱极性的组分较多含有环状结构，例如环氧嘧磺隆和酰嘧磺隆，GCB对环状化合物有明显吸附，导致其回收率显著降低;弱极性的组分如苄草丹和双硫磷，除了本身结构的原因被GCB吸附外，受到非极性固相萃取剂C18的吸附，其回收率均有大幅下降．由此可知，相对于葡萄酒样品，基质的影响对分析结果的影响幅度较小，对于极性偏弱的农药来说，GCB和C18固相萃取剂的使用在基质净化方面作用有限，而其对分析物的吸附作用导致回收率明显下降．减少前处理步骤可以避免引入其他影响分析的因素和回收率的损失，符合QuEChERS前处理方法的理念．分散固相萃取物质的使用可以净化基质，同时也会吸附部分农药，导致回收率降低．在本方法中，通过比较直接稀释、直接提取、加入分散固相萃取剂来评估方法的合理性，最终采用提取后使用PSA净化的方法进行葡萄酒中农药残留的分析．

2．2分析条件的选择采用选定质量数范围的一级质谱全扫描和数据依赖二级子离子全扫描来采集数据，配合色谱柱的良好分离，大部分待测农药均可得到良好的定性和定量结果．在仪器一次校正后的整个实验周期内，一级和二级离子的质量精度均在3ppm以内，保留时间偏差在3s以内，满足方法的定性和定量要求．通过对比不同前处理后的二级质谱可知，基质对该目标分析物的影响较小，质谱条件适合本方法的精确定性．由图1可知，环氧嘧磺隆(oxasulfuron)在不同前处理后，在不同基质处理过程中所采集的一级提取离子流色谱图和二级质谱高度吻合，环氧嘧磺隆通过40%±50%的归一化碰撞能量碰撞形成的二级质谱碎片离子包括m/z150．0662、284．0223、209．9856、125．0709，在不同处理过程的二级质谱图中以上碎片离子均能找到，且都与“pQSM”数据库中的二级子离子信息一致．为目标分析物的确证提供了丰富的佐证．

2．3方法的线性范围、检出限、回收率和精密度在选定仪器条件下配制适宜浓度范围的标准曲线，224种农药在0．5—50μg•L－1范围内线性良好，其线性相关系数R2均大于0．99．检出限(LOD，S/N≥3)达到1μg•L－1的农药种类为208种，定量限(LOQ，S/N≥10)均小于或等于10μg•L－1．样品加标浓度为20μg•L－1时，添加回收试验的回收率范围分别为80%—106%，相对标准偏差(RSD)均小于18%．

3结论

本文通过对葡萄酒中多农药残留检测方法的研究，提供并验证了一种简单的葡萄酒中农药残留分析方法．建立的高效液相色谱-四级杆/静电场轨道阱高分辨质谱法，被证明能快速有效地筛查大量农药残留，提供可靠的定性和定量结果．

参考文献

［1］胡媛，刘文民，周艳明，等．固相微萃取－气相色谱法测定红葡萄酒中残留的有机磷农药［J］．色谱，2006，24(3):290-293

［2］AnastasiosE，HelenB，SpyrosA，etal．Determinationofmulti-classpesticidesinwinesbysolid-phaseextractionandliquidchromatography-tandemmassspectrometry［J］．JournalofChromatographyA，2009，1216:5856-5867

［3］柳菡，张亚莲，丁涛，等．高效液相色谱-四级杆/静电场轨道阱高分辨质谱用于葡萄酒中111种农药残留的定性筛查与定量分析［J］．分析测试学报，2014，33(5)，489-498

［4］GB/T19648—2006．水果和蔬菜中500种农药及相关化学品残留量的测定气相色谱-质谱法［S］．2006

［5］赵志远，石志红，康健，等．液相色谱-四极杆/飞行时间质谱快速筛查与确证苹果、番茄和甘蓝中的281种农药残留［J］．色谱，2013，31(4):372-379

作者：余巍 覃然 汪文龙 吴玉杰 刘军义 郑玲 程明川 单位：广西出入境检验检疫局技术中心 赛默飞世尔科技