气相色谱-质谱联用仪测定蔬菜中农药残留的基质效应研究
作者: 何焕肖 邓一蕾 谢圆丰 曹倩玉 武寒梅 郭海谦
摘 要:用QuEChERS方法处理样品,用气相色谱-三重四极杆质谱联用仪测定3种蔬菜中18种有机磷类和有机氯类农药残留的基质效应。结果显示,18种农药成分在所测的3种蔬菜中均为基质加强效应,基本呈现随着浓度的增大,基质效应减小的趋势。在检测工作中,需要配制相对应的基质标液,确保结果的准确可靠。
关键词:基质效应;QuEChERS;农药残留
Abstract: The matrix effect of eighteen organophosphorus and organochlorine pesticides residues in three kinds of vegetables was determined by gas chromatography-triple quadrupole mass spectrometry with QuEChERS method. The results showed that eighteen pesticides were matrix-enhancing effect in three kinds of vegetables. Most of the results showed the tendency of matrix effect decreasing with the increase of concentration. In the daliy detection work, it is necessary to prepare the corresponding matrix standard solution to ensure the accuracy and reliability of the results.
Keywords: matrix effect; QuEChERS; pesticides residues
QuEChERS是一种农药残留分析的样品提取与净化技术,大多数时候用于食品农药残留检测[1]。QuEChERS方法的有以下几方面优势:前处理的步骤少,中间环节损失少,回收率较高;方法操作简便,只涉及均质提取离心浓缩步骤;可以分析的农药种类多;分析速度快,大约30 min便可以同时处理完成12个样品的前处理操作;有机溶剂使用量少,造成的污染小。
近10年,气相色谱质谱联用技术越来越成熟,在农药残留检测中的应用越来越广泛。依据《食品安全国家标准 植物源性食品中208种农药及其代谢物残留量的测定 气相色谱-质谱联用法》(GB 23200.113—2018),采用气相色谱-质谱联用的方法可同时检测208种农药及其代谢物残留量[2]。在蔬菜的农药残留检测工作中,基质效应是影响检测结果的重要因素之一。基质效应是指样品中除了目标分析物以外的其他成分对待测物测定值的影响,也就是指基质对分析方法准确性的干扰[3]。目前人们普遍认同的观点是ME值在80%~120%为弱基质效应,ME值在120%~150%或者50%~80%为中等强度基质效应,ME值小于50%或者大于150%为强基质效应[3]。本文研究番茄、黄瓜、甘蓝3种蔬菜中18种有机磷类和有机氯类农药残留的基质效应,以期提高日常工作的效率。
1 材料与方法
1.1 仪器与设备
气相色谱-三重四极杆串联质谱仪(Agilent,7890B-7000C);天平(梅特勒托利多,ML3002/02T);QuEChERS自动样品制备系统(本立科技,Sio-6512);氮吹仪(Auto Science,MTN-5800)。
1.2 试剂
乙腈(CH3CN)和乙酸乙酯(CH3COOC3H5),均为HPLC级;本立科技公司生产的分散固相萃取整合套装一盒(含提取剂、净化剂及振子包);微孔滤膜(有机相,13 mm×0.22 μm);18种农药标准样品(浓度为100 mg·L-1,农业农村部环境保护科研监测所)。
1.3 实验方法
1.3.1 空白基质的准备
基质制备按照GB 23200.113—2018[2]中QuEChERS前处理蔬菜的处理过程,本实验采用了本立科技出品的分散固相萃取整合套装,进行样品的提取净化。准确称取10.00 g样品于离心管中,加入10.00 mL乙腈,加入提取试剂包(5.5 g无水MgSO4,1.5 g NaCl,1 g柠檬酸钠,0.5 g柠檬酸氢二钠),加入振子包(24粒氧化锆珠),盖紧塞子,离心管内管中含标准净化试剂包(V50+4 mm氧化锆珠5粒,100 mg PSA,600 mg无水MgSO4),放入QuEChERS自动样品制备系统,设定程序(第一步:振荡180 s;第二步:4 000 r·min-1离心300 s;第三步:振荡180 s;第四步:4 000 r·min-1离心300 s)。准确吸取2.00 mL上清液于试管中,在40 ℃水浴条件下吹至近干,加入2.00 mL乙酸乙酯复溶,然后过微孔滤膜待测。
从日常的风险监测样品中筛选出不含有本实验中研究的18种农药的样品,作为空白基质(空白基质的取样量与相应的试样处理一致)[4]。
1.3.2 标准溶液的配制
混合标准溶液:准确吸取0.50 mL的18种原始储备液(100 mg·L-1)至50 mL容量瓶中,用乙酸乙酯定容至刻度,得到浓度为1 mg·L-1的混合标准溶液。
溶剂混合标准工作液配制:准确吸取一定量的混合标准溶液,用乙酸乙酯稀释为0.025 mg·L-1、0.050 mg·L-1、0.100 mg·L-1、0.200 mg·L-1、0.400 mg·L-1的溶剂标准工作液。
基质混合标准工作液配制:将1.3.1项下得到的空白基质溶液于40 ℃水浴中氮吹至近干,分别加2.00 mL上述溶剂混合标准工作液复溶,然后过微孔滤膜,得到浓度梯度为0.025 mg·L-1、0.050 mg·L-1、0.100 mg·L-1、0.200 mg·L-1和0.400 mg·L-1的基质混合标准工作液。
1.3.3 仪器条件
色谱柱:HP-5MS UI(30 m×0.25 mm,0.25 μm),Agilent Technologies;升温程序:初始温度60 ℃保持1 min,以40 ℃·min-1的速率升温至170 ℃,以10 ℃·min-1的速率升温至310 ℃,保持3 min;载气:氦气,纯度≥99.999%,流速为1 mL·min-1;进样口温度280 ℃;进样量为1 μL,进样方式采取不分流进样。
EI离子源,280 ℃;采取多反应监测方式,每种农药都选择一对定量离子,一对定性离子进行测定。以浓度为横坐标,离子对响应峰面积为纵坐标绘制标准曲线,18种农药成分的保留时间、定量离子对、定性离子对及碰撞电压、标准曲线的线性相关系数(R2)见表1。
1.3.4 实验设计
将按照1.3.2步骤配制好的溶剂混合标准工作液和基质混合标准工作液上气相色谱-三重四极杆质谱联用仪测定。按照公式(1)计算基质效应。ME大于100%时,为基质增强效应;ME值小于100%时,为基质减弱效应。
式中:ME为基质效应因子;A为溶剂混合标准工作液响应值;B为基质混合标准工作液的响应值。
2 结果与分析
目前对于基质效应产生的真正原因尚不清楚,但现阶段普遍认为GC-MS中基质效应主要发生在进样口到色谱柱之间和色谱柱到检测器之间[5]。基质效应是待测样品可以和硅醇基以及玻璃衬管表面金属阳离子相互作用所导致的[6]。
表2为不同浓度的18种农药成分在番茄、黄瓜及甘蓝中的基质效应。从表2可以看出,本实验中的18种农药在3种蔬菜中均表现为基质增强效应。相同浓度的同一种农药在不同基质中的基质效应不相同,如浓度为0.100 mg·L-1的特丁硫磷在番茄中的ME值是211.9%,在黄瓜中ME值是304.7%,在甘蓝中ME值是326.7%。不同浓度的同一种农药在同一基质中的基质效应也不相同,如α-六六六在黄瓜中,浓度为0.025 mg·L-1时基质效应是219.8%,浓度为0.050 mg·L-1时基质效应是156.0%,浓度为0.100 mg·L-1时基质效应是151.1%,浓度为0.200 mg·L-1时基质效应是125.0%,浓度为0.400 mg·L-1时基质效应是107.5%,基本呈现出随着浓度的增大,基质效应减小的趋势。出现这种趋势的原因可能是气相进样口端活性位点可以吸附溶剂标样中一定量的农药,当农药的浓度增大时,被吸附的量在总量中所占的比例反而减小,所以会出现基质效应减弱的现象[7]。
为了确保得到的检测报告准确可靠,必须尽量消除基质效应带来的影响。最有效的途径之一是配制相对应样品的基质标进行定量计算,但是在实际工作中,检测的一批样品有可能包含各种各样的蔬菜,如果对每一种蔬菜都用相对应的基质标,将导致工作人员的工作量成倍增长,因此相关人员可以将本文所得实验数据作为支撑,选择溶剂标进行预筛选。如果用溶剂标筛选出来样品没有被检出,则可以认为这一批样品是合格的;如果筛选出来的样品中有在限量值附近的数据(限量值参照GB 2763—2021[8]执行),则需配制此样品的基质标,重新进行定量,防止出现假阳性样品,如此则可以大大缩减日常工作的工作量。
3 结论
本实验研究了番茄、黄瓜、甘蓝3种蔬菜中,18种有机磷或者有机氯农药的基质效应。结果表明,相同浓度的不同农药在同一基质中的基质效应不同;相同浓度的同一种农药在不同基质中的基质效应不同;不同浓度的同一种农药在同一种基质中的基质效应也不相同。18种农药成分在3种蔬菜中均为基质加强效应,随着浓度的增大,基质效应呈现减弱的趋势。在检测工作中,需要配制相对应的基质标液,确保结果的准确可靠。
参考文献
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[8]国家卫生健康委员会,农业农村部,国家市场监督管理总局.食品安全国家标准食品中农药最大残留限量:GB 2763—2021[S].北京:中国标准出版社,2021.