气质联机分析蔬菜中农药多残留及基质效应的补偿

气质联机分析蔬菜中农药多残留及基质效应的补偿 气质联机分析蔬菜中农药多残留及基质效 应的补偿 V01.27 2006年2月 高等学校化学学报 CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSI,rIES No.2 227,232 气质联机分析蔬菜中农药多残留及基质效应的补偿 黄宝勇,潘灿平,王一茹,曹结,张微,李文明,江树人 (1.中国农业大学理学院应用化学系,北京100094;2.北京市农业环境监测站,北京100026; 3.安捷伦公司亚太区北京环境分析实验室,北京100083) 摘要建立了蔬菜中52种农药化合物的气相色谱一质谱检测方法,考察了基质效应和分析保护剂在方法中 的应用,评价了3种分析保护剂组合的加入对补偿基质效应的影响,确定了最佳配比.样品前处理采用乙腈 提取,用PSA(Primary—secondaryamine)固相材料分散净化技术,用气质联机在选择离子监测模式下分析检 测.该方法在0.01—1.00ms/L范围内线性关系良好,相关系数大于0.98,最低检测浓度除溴氰菊酯和异菌 脲外均在0.2—9.4ms/kg之问,各化合物添加回收率为81.8%一119.5%,相对标准偏差为0.8%一17.6%. 关键词基质效应;农药多残留;气相色谱一质谱法;分析保护剂 中图分类号0657.63文献标识码A文章编号0251-0790(2006)02-0227-06 农药残留超标不仅影响国民身体健康,而且是我国农产品出口的重要障碍.建立快速,高效且灵 敏的多残留农药检测方法势在必行.气质联机技术具有快速,准确和同时定性定量的优势,已受到国 内外农残分析工作者的重视,并用于农残分析研究?J.但有些农药(如甲胺磷和氧乐果等)的检出限 较高,难以满足痕量分析的需要J.另外,农药残留分析过程中的基质效应,即样品中除分析物以 外的其它基质成分对待测物测定值的影响严重影响检测结果的准确性_7J.目前国内对此问题的研究很 少,国外则有包括基质匹配标准溶液校正,标准添加,多重净化及统计方法校正等多种方法. Anastassiades等?对分析保护剂用于补偿基质效应进行了研究,认为古洛糖酸一内酯(Gulonicacid — lactone)具有良好的补偿作用.本文采用乙腈提取及PSA分散净化的前处理方法,利用添加保护剂消 除基质增强效应,考察了3种保护剂组合在气质联机农药多残留检测中补偿基质增强效应.结果表明, 在选择离子监测模式(SIM)下进行气质检测,在28min内可实现对60个化合物(包括52种农药或其 异构体)的高效,灵敏,快速和准确的定性定量分析.降低了检出限,提高了色谱分离的稳定性. 1实验部分 1.1仪器与设备 气质联用仪:Agilent6890N/5973InertMSD(AgilentTechnologies,美国),包括7683自动进样器, 分流/不分流进样口及EPC(电子自动控制)模式;化学工作站软件:AgilentEnhancedChemStation G1701DARevisionD.03.00;色谱柱:DB-35MS(J&WScientific.美国,50m×0.25mmi.d.×0.25 m).分析天平:Sa~oriusBS1100S型万分之一天平(德国);电子天平:JY12001(上海精密科学仪器有 限公司);漩涡混合器:Voaex—Genie2(ScientificIndustries,美国);瓶口移液器:Ceramus(2—10mL, 10—60mL,HirschmannLaborger~ite,德国);移液枪Finnpipette(5—40,40—200和200—1000IxL). 1.2试剂与材料 乙腈:色谱纯,NaC1及MgSO(500oC烘4h备用)均为分析纯,购自北京化学试剂公司;分散吸附 剂:PSA(Primary—secondaryamine,美国Varian公司产品);分析保护剂[P1:3-Ethoxy一1,2-propanediol (CAS:1874-62-0);P2:D—Sorbitol(CAS:50-70-4)及P3:Gulonicacid—lactone(CAS:1128-23-0)]和内 收稿日期:2005-04-08. 基金项目:国家重点基础研究发展规划(批准号:2002CB410805)资助. 联系人简介:潘灿平(1970年出生),男,博士,副教授,博士生导师,主要从事农药残留与环境毒理方面的研究 E—mail:eanpingp@cau.edu.ca 高等学校化学学报 标物[三磷酸苯酯(rI'PP)]均为Aldrich—Sigma产品;农药标准品:1000g/mL,购自农业部环境保护监 测所(天津),按照试验要求,用乙腈稀释并配制成含有内标的混合标准溶液. 1.3样品前处理 称取匀浆好的样品10g于50mL离心管中,加入10mL乙腈提取,再加入1gNaCI和4g无水 MgSO,振荡1min,然后离心(4000r/min)2min.取上清液1mL,加入25mg固相吸附剂PSA与 150mg无水MgSO,振荡30S,离心(4000r/min)2min.转移450L上清液至进样瓶中, 加入分析保 护剂(5OL)待进样分析. 1.4分析保护剂的考察 分别配制含不同质量浓度保护剂和水(起助溶作用)的相同质量浓度的农药混合标准溶液(表1). Table1ListofpesticidestandardsolutionscontainingdifferentcOntentsofprotectantsandw ater Massconcentrationofcompounds/(mg?mL一')Massconcentrationofcompounds/(mg?mL) P2V , olumefra % ct PesticidesPIP3ion^esti,,Volumefra%ctPIP3i0n-…, a0.9—.3.6O001.5g0.9—.3.6000.51 b0.9—.3.62O1.001.5h0.9—.3.6001.02 C0.9—.3.62O1.003.0i0.9—.3.6002.55 d0.9—.3.6l00.501.5j0.9-3.6005.05 e0.9—.3.6lOO.503.0k0.9—3.60010.05 f0.9—.3.6OOO5.O Thevaluesarethefinalconcentrationsofthecorrespondingcomponentineachsolution.P1:3 -Ethoxy一1,2-propanediol;P2:Dsorbitol; P3:gulonicacid一lactone. 1.5气相色谱/质谱测定条件 载气:氦气(纯度99.999%),进样口温度:250oC,不分流进样;柱温程序:初始温度95a(=,保持 1.5min,以25?/min的速率升温至190oC,再以5~C/min的速率升温至230oC,最后以20~C/min 的速率升温至290oC,保持1O,20min,柱流速:1.2mL/min;进样量2L. 色谱一质谱接口温度:290oC;离子源温度:230oC;四极杆温度:150oC;离子化方式:EI;电子能 量:70eV;质谱检测方式:全扫描模式(SCAN),扫描质量范围40,450,确定各化合物扫描离子,保 留时间和观察有无基质干扰.图1为6O种化合物的GC/MS全扫描总离子流图;选择离子监测模式 (SIM),各化合物扫描离子及SIM分组情况见表2. 20000 O 3f37^42 1;I ; i昌43 It9I黼3875157?134..1.黼\IL50J.L6810121416 tR/nfin Fig.1Thetotalionchromatographyofpestidd~at0.5—-2.0mLinSCAN Table2Retentiontime(tR),targetion,qualifierions(m/z)ofpertinentcompoundsandSlMpr ogram No.2 } 黄宝勇等:气质联机分析蔬菜中农药多残留及基质效应的补偿229 d?BHC10.14219 Diazinon10.4610.364(9)179 Propetamphos10.50138 Monocrotphos10.52127 Dicloran10.8710.755(12)206 PCNB10.98237 Lindan11.16219 Carbofuran11.21164 Dimethoate11.30125 Phosphamidon—I11.37127 p?BHC11.8911.756(6)219 Vinclozolin12.12212 Phospham/don一1I12.5312.457(15)127 Methylchlorpyrifos12.60286 B-BHC12.73219 Chlorothalonil12.85266 Pirimipho6?methyl12.98290 Metalaxyl13.03206 Parathion-methyl13.12263 Paraoxon13.29109 Malathion13.6013.58(11)173 Chlorpyrifo~13. 64197 Triadimefon13,74208 Fenitrothion13.76277 Parathion14.1214.09(11)291 Fenthion14.35278 Dicofol14.53139 Isofenphos14.71213 Quinalphos15.3515.110(6)146 o,p'-DDE15.41246 P,P'-DDE16.0115.811(11)246 Methidathion16.10145 o,P'-DDD16.34235 o,p?DDT16.77235 Ethion16.79231 P,p'-DDD16.92235 P,P'-DDT17.36235 TPPl8.0317. 812(9,326 IpnMionel8.04187 Fenpropathrin18.08181 Cyhalotrin18.57181 Phosmet19. 2619.113(6)160 Phosalone19.41182 Permethrin-I20.0819.914(4183 Permethrin?II20.29183 Coumaphos21.4421.015(6)362 Cypermethrin?I21.64181 Cypermethfin?II21.83181 Cypermethfin?nl21.99163 Cypermethrin-IV22.05163 Fenvalemte?I24.1223.516(4)167 Fenvalerate-II24.67125 Deltamethfin?I26.0125.517(4)181 Dehamethrin?II26.81181 181,183 304,137 194,236 192.97 176,208 249,295 181,183 149,131 93.87 264,138 181,183 285,198 264,138 288,219 181,183 264,268 276,305 249,160 125,109 149,275 125,127 314,199 181,210 125,260 109,139 125,169 141,250 255,185 156,298 248,318 248,318 125.93 237,165 237,165 153,125 237.165 237,165 325,233 244,189 125,265 197,208 161,317 184,367 163,165,184 163,165,184 226,364 163,209,165 163,209,165 181,209,165 181,209,165 125,181,419 181,167,419 253,251,255 253,251,255 Theionsundedinedserve8sassistantreferenceionsthathaventbeenincludedingroupoftheS IMmethod. ,?M"加勰如"弘"勰的?铊们钾铝的卯? l 高等学校化学学报V01.27 2结果与讨论 2.1样品前处理方法的选择 样品提取净化方法参照固相基质分散法J,该方法使用10mL乙腈作为提取剂(乙 腈对本试验中 各农药具有良好的溶解性,且用量少,污染小).整个过程不用浓缩,不用蒸发,只转移 两次,仅50mL 离心管需要清洗,满足目前对农残分析前处理过程方便,快捷,高效,低成本及污染 小的要求. 2.2分析保护剂的评价与基质效应的补偿 考察了3种保护剂的不同含量,不同配比及不同水含量(见表1)对各种农药峰高的影响,以各农 药和内标的峰高比定量(以对各种保护剂影响较小的O,P'-DDE作为内标).结果表明,含保护剂的各 种组合的农药响应值均明显高于不含保护剂的对照组,尤其是对易被衬管和进样口吸附的极性农药 (如甲胺磷,速灭磷,氧乐果,久效磷及乐果等)起到了很好的保护效应.质量浓度为20ms/mL的 3-Ethoxy一1,2-propanediol(P1)和1ms/mL的D—Sorbitol(P2)的组合[图2(A)中的c]以及含量为 5mg/mL的Gulonicacid—lactone(P3)[图2(B)中的_『]对大部分农药具有最好的响应.通过对比c和 . ,两个组合的色谱图可以看出,c处理的峰形和峰高明显优于『-,且在SIM模式对目标离子基本没有干 扰.综合比较,选择c组合作为本方法所要添加的分析保护剂. 口4 Ib 口c 口 I# 口, ?g 凸h 口i ? 口五 Fig.2EffectofconcentrationofP1+P2(A)andP3(B)onthepeakheightofselectedpesfiddes at0.9—-3.6mg/L(normalizationWSStothehighestpeakheightforeachpesticide) 1.Dichlorvos;2.methamidophos:3.mevinphos;4.acephate;5.ome~oate;6.monocrotphos; 7.carbofuran;8.dimethoate; 9.chlorothalonil;10.metalaxyl;11.paraoxon;12.dicofol;13.iprodione;14.cypermethrin-1 ;15.hnvMemte一1. 2.3标准工作曲线和检出限(LOD) 配制4个不同浓度(见表3)系列混合标准样品,每个样品中均含有20mg/mLP1和1mg/mLP2, 平行测定2次,以化合物定量离子的峰面积定量,以各组分的峰面积(Y)对质量浓度()做标准曲线, 以最低浓度系列的色谱图按3倍基线噪声计算检出限,信噪比使用工作站软件以峰对峰方法(Pk—pk, S/N)自动计算.标准曲线线性方程,相关系数和检出限见表3.可以看出,添加分析保护剂后方法的 线性关系良好,相关系数均大于0.98,检出限除了异菌脲(15.3s/kg)及溴氰菊酯(40g/kg)外均在 0.2,9.4t~g/kg之间,低于其它文献值?. 2.4分析方法的添加回收率考察 在空白芹菜样品中添加0.5,2.0ms/kg(添加水平见表3)的混合标准溶液,按1.4节所述实验步 骤处理3次,同时做空白对照.所得各种农药化合物的平均回收率和相对标准偏差(n=3)见表3. 综上所述,本研究建立了蔬菜中52种农药及异构体化合物的多残留GC—MS快速筛选,定量及确 证的系统分析方法.通过添加保护剂补偿基质效应对定量产生的误差,降低了检出限;确定了各化合 物在保护剂条件下的最佳选择离子扫描分组程序和GC—MS检测方法;提高了检测灵敏度,最低检测限 绝大多数在0.2,9.4s/kg的水平,满足国际上判定农药残留是否超标的需要.该方 法前处理及分析 过程高效,快捷,灵敏,无污染,可进一步研究拓展在其它农产品中的适用性,并可应 用于环境监测, 商检,卫生检验等领域. ????O .n.一幛一IlgoZ ????O .j.碍\一上时厶一曩—Ho_N No.2黄宝勇等:气质联机分析蔬菜中农药多残留及基质效应的补偿23l Table3Linearranges,regressionequation,limitsofdetection,me.J1recoveryandprecisiono fthemethod PesticideRegressionequationCorrelationLinearrange/ coef.,r2(mg?L一) L0D/ M..ryi".elery(n=3) (~kg-t) ( Adde .kg dle — veRe ( c % ov ) ery ( R % SD mg)【'kg'J【%J【%J 1.30.5l04.85.4 1.71.094.74.4 2.50.593.83.3 1.72.086.07.4 2.72.081.811.7 4.50.597.44.8 0.90.5lO0.64.4 1.30.5102.04.4 0.60.599.93.4 3.20.582.13.9 1.70.597.04.8 2.10.5103.912.3 3.10.596.58.5 0.81.092.52.3 4.80.5l05.011.0 2.51.098.83.6 1.00.5102.33.0 1.01.0101.62.7 1.61.097.53.3 0.30.599.53.1 2.60.5100.03.9 1.90.590.117.6 0.80.599.93.1 5.90.597.51.8 2.10.5100.72.7 7.00.5l10.610.1 5.60.5100.91.9 2.30.599.62. 6 2.10.598.25.9 1.50.5101.32.0 1.20.5100.91.7 0.60.5100.02.4 1.71.095.72.6 2.20.597.72.1 1.50.599.91.3 0.20.598.42.6 0.20.599.82.4 9.40.5100.44.3 0.20.5101.71.5 1.70.594.813.8 1.10.5105.41.6 0.40.5114.110.4 4.30.5l18.112.6 15.31.5100.92.4 3.80.5103.70.8 6.70.5108.63.6 0.81.588.64.1 2.41.0lo8.34.1 2.91.0104.31.0 1.01.0102.82.2 9.10.5lo0.37.1 8.61.5105.22.8 Dichiorvo8 Methamidophos Mevinphos Acephate 0methoate Phorate d.BHC Diazinon Prooetarnphos Monocrotophos pCNB Dicloran Lindan Carbofuran Dimethoate Phosphamidon.I 8?BHC Vinclozolin Phosphamidon.II Chlorpyrifos?methyl ',?BHC Chlorothalonil Pir/ndphos?methyl Metalaxyl Parathion?methyl Paraoxon Malathion Chlorpyrilos Triadimefon FenitrothIion Parathion Fenthion Dicofol lsofenphos Quinalphos o,p'-DDE P,P'-DDE Methidathion o,P'-DDD o,P?DDT Etllion P,P'-DDD P,P'-DDT lprodione Fenpropathrin Cyhalotrin Phosmet Pho6tdone Permethrin.I Permethrin.II Coumapho6 Cyp蜘?喊hrin.I Cypermethrin?II v=9.46×10一1.07×10 v=1.12×106一7.29×10 v=9.71×10一1.2O×10 v=1.50×106一4.24×10 v=1.53×106一2. 14×10 v=2.48×10一2.23×103 v=3.33×10一6.49×103 v=2.90×10一2.93×103 =6.13×10一7.17×103 v=6.45×10一6.60×103 v=1.77×10一4.89×103 v=2.18×10一7.35×103 y=2.46×10一4.72×10 y=1.43×106一2. 32×10 v=2.59×10一4.98×103 y=3.40×10一2.96×10 y=2.52×10一4.15×103 y=4,04×10一7.24x103 y=9.53×105x+4.17×10 v=8.17×10一1.47×103 v=2.43×10一3.11×103 v=7.33×10一2.24×103 =5.15×10一6.68×103 y=2.57×10一3.74×103 v=3.71×10一9.36×103 v=2.50×10一7.52×103 Y=4.40×10+1.10×103 =3.13×10一3.22×103 y:3.48×10一6.O1×103 v=4.08×10一8.62×103 =3.02×10一9.62×103 y:1.05×10一2.50×103 =8.66×10+1.O4×10 v=4.77×10一2.64×103 v=5.29×10一2.40×103 y=9.82×10一1.85×10 v=7.40×10一8.86×103 y=8.22×10一7.89×103 =1.36×106一1. 77×10 y=6.96×10一1.02×l0 =6.93×1O一2.44×10 y=1.42×l0.一2.43×l0 ,,=3.69×l0一7.05×l03 y=6.52×l0一1.64×l0 =2.68×l0一7.98×l03 =2.34×l0一6.14×l0 y=2.93×l0.一9.30×l0 y=8.25×l0聋一2.37×lO' y=2.59×l0聋一6.98×l03 y=9.32×l0一2.71x10' ,,=1.29×l0一4.59×l03 y=1.36×l0一5.22×103 =9.9O×l0一3.83×l03 0.0l—l 0.02—-2 0.0l—l 0.O4—14 0.O4—14 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l O.Ol—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.02—-2 0.0l—l 0.02—-2 0.0l—l O.02—-2 0.02—-2 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0I—1 0.02—-2 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l 0.0l—l O.01—1 0.0l—l 0.0l—l 0.03—-3 0.0l—l 0.0l—l 0.03—-3 0.02—-2 0.O2—-2 0.02—-2 0.0l—l 0.03—-3 0.03—-3 瑚瑚瑚瑚瑚瑚???????????????????????????? 哼哼哆??????????????? 232高等学校化学学报Vo1.27 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [1O] 参考文献 UenoE.,OshimaH.,SaitoI_eta1..J.AOAClnt.[J],2004,87(4):l0o3一lOl5 AnastassiadesM.,LehotayS.J..J.AOACInt.[J],2003,86(2):412---431 ?nbaherD.,ZupancicK.L..J.Chromatogr.A[J],2003,1015:l85一l98 LIYing(李樱),CHUXiao—Gang(储晓刚),ZHONGWei?Ke(仲维科)eta1..ChineseJ.Ana1.Chem.(分析化学)[J],2004, 32(1O):1325--1328 HUXiao?Zhong(胡小钟),CHUXiao—Gang(储晓刚),YuJian—Xin(余建新)eta/..J.Instru.Ana1.(分析测试学报)[J],2003, 22(6):26—-3l XUHong(许泓),LINAn—Qing(林安清),GULong(古珑)ela/..J.Instru.Ana1.(分析测试学报)[J],2004,23(3):34— 38 Gonz~ez—EgeaF.J.,Hem~lndez—TortesM.E.,Almansa—L6pezE.eta1..J.Chromatogr.A[J],2002,966:l55一l65 SchenckF.J.,LehotayS.J..J.chmma10.A[J],2000,868:5l—6l HajslovaJ.,Zrosd~,kovaJ..J.Chmmato~.A[J],2003,1000:l8l—l97 AnastaasiadesM.,Magtovsk~lK.,LehotayS.J..J.Chromatogr,A[J],20o3,1015:l63一l84 RapidDeterminationofPesticideMultiresiduesinVegetablebyGas phy-massSpectrometryandCompensation f0rMatrixEfiectwithProtectants HUANGBao—Yong.? , PANCan.Ping',WANGYi.Ru,CAOZhe, ZHANGWei., LIWen.Ming., JIANGShu.Ren. 1.DepartmemofAppliedChemistry.CoHegeofScience.ChinaAgriculturalUniversity.Be 100094.China; 2.~ijingStationofAgro?EnvironmentalMonitoring.Beiji,,g100029,China; 3.BeijingEnvironmentalAnalysisLab,Asia一Region,Agile.,Technologies.Beng100083.China) AbstractAmulti.residuemethodiSdescribedforrapiddetermination0f52multi.classpestici des.including theirisomers,invegetablesbygaschromatography—massspectrometry(GC— MS)withtheaidofanalytepro— tectants.Additionofdifferentcombinationsofproteetantsbeforeinjectionforcompensationofmatrixeffectwas demonstrated.PesticideswereextractedfromsampleswithaeetonitrileandtheextractWascleanedupbyusing dispersivemethodbyprimary— secondaryaminesorbent.PesticidesWasinjectedintoGCwiththeaidofanalyte protectants[3-ethoxy一1,2-propanediol(20ms/mE)andD— sorbitol(1ms/mE)],followedbyMSdetection underElionizationandselectiveionmonitoringmode.Goodlinearandlowerlimitsofdetectionwereob— tained,thelinearrangealebetween0.01and1.00ms/L,correlationcoefficientsarebetterthan0.98,and thedetectionlimitsaremainlybetween0.2and9.4t~.,/kg.Allcompoundshavemeanrecoveriesof 81.8%--119.5%andtherelativestandarddeviationiSbetween0.8%and17.6%. KeywordsMatrixeffect;Multi—residueofpesticide;Gaschromatography— massspectrometry(GC—MS);Ana— lyteproteetants(Ed.:A,G)