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蔬菜和食用菌中氨基甲酸酯类农药残留检测技术

来源:华佗小知识
第27卷第4期 应用化学 V01.27 No.4 2010年4月 CHINESE JOURNAL OF APPLIED CHEMISTRY Apr.2010 蔬菜和食用菌中氨基甲酸酯类农药残留检测技术 姚家彪 赵 颖 潘 伟 蒋 施 钟 钰 金 雁 (沈阳出入境检验检疫局综合技术中心沈阳110016) 摘要建立了丙酮和乙腈(体积比85:15)提取,凝胶渗透色谱(GPC)法和PSA(N-丙基乙二胺)固相萃取柱 2种方法净化,超高效液相色谱一串联质谱(UPLC—MS/MS)同时检测菠菜、黄瓜、大葱、蘑菇、香菇、木耳、牛肝菌 和胡萝卜中l9种氨基甲酸酯类农药(NMCs),同位素稀释法定量。实验结果表明,GPC法净化,回收率为 70.1%一95.7%;PSA固相萃取柱净化,回收率为70.2%一94.9%。方法的检出限均为1×10~g/kg。各种 NMCs在确定的添加范围内线性关系良好,线性相关系数r均>0.99,所建立的检测方法实用、准确、灵敏度 高。 关键词GPC,PSA,超高效液相色谱一串联质谱,氨基甲酸酯 中图分类号:0657.6 文献标识码:A 文章编号:1000-0518(2010)04-0488-06 D0I:10.3724/SP.J.1095.2010.90362 氨基甲酸酯类农药(carbamates,NMCs)是一种广谱杀虫、杀螨、除草剂,由于其具有高效、残留期短 的优点,在蔬菜种植中广泛应用。国际上对NMCs在蔬菜和食用菌中残留限量最低为0.01×10~g/kg。 在NMCs残留分析中,常用的提取溶剂有乙腈¨ J、丙酮_6 J、丙酮.二氯甲烷混合溶液" J、乙酸乙 酯¨。’…及乙腈-丙酮混合溶液¨ 等。样品净化有凝胶渗透色谱(GPC)净化 , '”J、固相萃取(SPE)净 化 l4 及液.液分配 和柱层析法¨'2t8 J。仪器检测采用气相色谱.氮磷检测器(GC.NPD) .3.5 J、Gc— MS【2 ’ 、高效液相.紫外.可见波长检测器(HPLC.VWD) J、高效液相色谱.荧光检测法(HPLC. FLD) ’H’ J、HPLC.MSl8 等。其中HPLC—VWD及HPLC.FLD被接受作为NMCs残留分析方法,但由于 灵敏度和柱效的原因不适合多残留同时定性定量分析。毛细管GC—MS具有高的分离和确认能力,但不 适合热不稳定化合物的分析。现有蔬菜中NMCs的检测方法,普遍选择的蔬菜品种少,净化方法较为单 一,检测仪器多为GC、HPLC和GC.MS,但多种蔬菜、不同净化方法和HPLC—MS/MS检测结合方法较少。 本文在对国内外同类研究技术进行比较后,建立了丙酮和乙腈混合溶液提取,GPC法和PSA(|7\,一丙基乙 二胺)固相萃取柱2种净化方法,UPLC—MS/MS检测,同位素稀释法定量同时检测菠菜、黄瓜、大葱、蘑 菇、香菇、木耳、牛肝菌和胡萝卜8种有代表性的蔬菜和食用菌中的异丙威、甲硫威、残杀威、猛杀威、速 灭威、仲丁威、乙霉威、苯胺灵、氯苯胺灵、涕灭威、灭多威、杀线威、克百威、嚼虫威、抗蚜威、甲萘威、杀螟 丹、草达灭、硫双威残留量。 1实验部分 1.1仪器、试剂和标准品 Acquity型超高效液相色谱仪(美国Waters公司);Quattro Premier XE型质谱仪(美国Waters公 司);Rapidvap型快速浓干仪(美国Labconco公司);LD4-2A型离心机(北京雷勃尔公司)。液相色谱条 件:色谱柱,Waters C18柱(100 mm×2.1 mm i.d.,1.7 I.zm),柱温4O℃,样品室温度:室温,进样体积 l0 ,流速0.2 mL/min,流动相甲醇(A)和0.1%甲酸水溶液(B),梯度洗脱,条件见表1。质谱条件: 电离方式:ESI+,电离电压3.0 kV,离子源温度110 oC,锥孑L反吹气流量80 L/h,脱溶剂气温度300℃, 2009-05-25收稿,2009-1l—l3修回 “十一・五”国家科技支撑计划(2o06BAK02A08_005)资助项目 通讯联系人:姚家彪,男,研究员;E-mail:yaojiab@lnciq.gov.1211;研究方向:食品及农副产品中农兽药残留分析及有毒、有害物质分析 第4期 姚家彪等:蔬菜和食用菌中氨基甲酸酯类农药残留检测技术 脱溶剂气流量500 L/h。采用MRM模式进行监测。各氨基甲酸酯类农药的检测离子详见表2。 表1 19种氨基甲酸酯类农药的梯度洗脱条件 Table 1 Gradient program of LC Time/min Methanol/%0.1%Fimic acid/% Time/rain Methanol/%0.1%Fimic acid/% 0 lO 90 16.0 9O lO 15.0 90 10 18.0 l0 90 表2 19种氨基甲酸酯类农药的检测离子及碰撞能量的优化结果 Table 2 MS data of 19 carbamate pesticides quantiative ions. NMCs标准品19种:异丙威、甲硫威、残杀威、猛杀威、速灭威、仲丁威、乙霉威、苯胺灵、氯苯胺灵、 涕灭威、灭多威、杀线威、克百威、唔虫威、抗蚜威、甲萘威、杀螟丹、草达灭、硫双威,纯度I>99%(中国科 学院农业环境保护研究所);甲醇、乙腈,色谱纯(美国Dikma公司);其余试剂均为分析纯;实验用水为 超纯水。 1.2前处理方法 1.2.1提取称取20.0 g样品,置于100 mL离心管中,加入40 mL的 (丙酮): (乙腈)=85:15溶液 (干木耳样品先加入10 mL水,浸泡30 min,再加入上述溶液),用10.0 mol/L NaOH溶液调节提取液pH 值为9~lO,均质提取3 min,以4 000 r/min离心5 min,上清液转移至快速浓干管中,于35℃快速浓缩 除去有机溶剂。于上述溶液中加入50 mL 50 g/L NaC1溶液后,依次用25、20和15 mL二氯甲烷萃取,萃 取液用10 g无水硫酸钠脱水后,于.35℃快速浓缩至干,残渣用GPC流动相溶解或固相萃取柱上样液溶 解,待净化。 1.2.2净化GPC净化:净化柱250 mm X25 mm,Bio Beads s.X3,或相当者,流动相为 (环己烷): (乙酸乙酯)=l:1,流速4.7 mL/min,样品定量环5.0 mL,预淋洗体积10 mL,收集时间l0—30 min。将 本文1.2.1节中残渣用10 mL GPC流动相溶解,按净化条件经GPC净化,收集流出液于快速浓干管中, 于35 cI=快速浓缩至于,残渣用l mL (甲醇):l,(H O)=2:8甲醇水溶液溶解,过0.2 m膜,供液相色 谱串联质谱仪测定。 SPE柱净化:将本文1。2。1节中残渣用2 mL V(甲醇):V(二氯甲烷)=l:99溶解,注入预处理过的 PSA柱(柱中先加入10 mL甲醇,再加入10 mL V(甲醇):V(二氯甲烷)=1:99溶液,充分活化),用 (甲 醇):V(二氯甲烷)=1:99洗脱被测物,控制洗脱速度为1.0 mL/min,收集7 mL洗脱液于35℃浓缩至 490 应用化学 第27卷 近干,残渣用1 mL V(甲醇):V(H:0)=2:8水溶液溶解,过0.2 m膜,供液相色谱串联质谱仪测定。 1.3 UPLC・MS/MS定性和定量 采用复合定性法进行定性。定性分析时每种农药选择1个母离子,2个子离子,在相同实验条件下 进行样品测定,如果色谱峰的保留时间与标准品一致偏差在±2.5%之内,并且在扣除背景后的样品所 选择离子均出现,而且所选择的离子相对丰度比与浓度相近的标准样品中的离子相对丰度比一致(相 对丰度比>50%时,允许±20%的偏差;相对丰度比20%~50%时,允许±25%的偏差,相对丰度比 10%~20%时,允许±30%的偏差;相对丰度比≤10%,允许±50%的偏差),则可判定为样品中存在该 NMCs。19种NMCs检测离子见表2。采用内标法进行定量测定,内标物为D6.抗蚜威。为减少基质的影 响,定量采用基质混合标准工作溶液。根据样液中被测农药预估含量选定浓度相近的基质混合标准工 作溶液,基质混合标准工作溶液和待测样液中农药的响应值均应在仪器检测的线性范围内,对混合标准 溶液与样液等体积参插进样测定,内标法定量。 2结果与讨论 2.1农药的选择 选择NMCs在蔬菜或食用菌类生产中常用¨ ,世界各国和我国在蔬菜或食用菌对NMCs有残留限 量要求 J,经过实验检测过程优化后,最终确定出l9种NMCs。 2.2样品基质的选择 根据蔬菜和食用菌的分类,按照蔬菜和食用菌中水分<75%;蔬菜和食用菌中水分>75%、糖分 <5%和蔬菜和食用菌中水分>75%、糖分5%~15%等3个条件¨ 进行选择,且是大众和经常食用的 蔬菜和食用菌,最终确定菠菜、黄瓜、大葱、蘑菇、香菇、木耳、牛肝菌和胡萝卜。 2.3分析条件的优化 由于大部分待测NMCs具有热不稳定性,GC—MS不适合其检测,且HPLC—VWD及HPLC—FLD由于 灵敏度和柱效的原因也不适合多残留同时定性定量分析。故选择LC-MS/MS,并对Lc和MS的条件分 别进行了优化。 2.3.1 色谱条件的优化NMCs结构中含有氨基且易溶于甲醇,故选择甲醇、水和甲酸的混合体系作 为流动相。调节流动相中甲酸的体积分数分别为 0.0%、0.1%、0.2%和0.3%,考察氨基甲酸酯类药 物的测定情况。实验结果表明,流动中甲酸体积分 数在0.1%以上时,随甲酸含量的增大,待测NMCs 的响应值无明显变化,故确定流动相体系组成为甲 醇和0.1%的甲酸水溶液。为了节省检测时间,选择 了梯度洗脱的模式。实验结果表明,该方法有利于 NMCs的快速、准确定性及定量。 2.3.2质谱条件优化对同一浓度的待测NMCs 分别用APCI+和ESI+2种电离模式进行检测时的 响应值分别为:Propham 6.79×10 和3.97×10。, 图1 19种氨基甲酸酯类农药及内标物的 Promecarb 1.19×10 和7.95×10 ,Cartap 1.62×10 总离子流色谱图 和8.76×10 ,Methomyl 4.57×10 和2.57×10 , Fig.1 LC—MS/MS chromatogram of 19 carbamate Metolcarb 99.1和1.06×10 ,Molinate 8.19×10 和 pesticides and internal standard a.cartap;b.oxamyl;C.methomyl;d.D6一pirimicarb; 4.02×10 ,Carbaryl 6.83×10 和4.24×10 , e.piifmicarb;f’aldicarb:g.metolcarb;h.propoxur;i.bendi0carb; Fenobucarb 1.53 x 10 和8。62 x 10 ,Aldicarb ND J.carbofuran;k.carbaryl;1.thiodicarb;In.propham;n.isoprocarb; 1.27×10 ,Bendiocarb 9.37×10 和3.83×10 , 0.diethofencarb;P.fenobucarb;q.methiocarb; Oxamyl 2.70×10 和9.58×10 ,Isoprocarb 2.70× r.promecarb;s.chlorpmpham;t.molinate l0 和9.58×10 ,Isoprocarb 1.15×10 和8.98× 第4期 姚家彪等:蔬菜和食用菌中氨基甲酸酯类农药残留检测技术 491 10 .Propoxur 7.96×10 和6.27×10 。Chlorpropham 6.80×10 和1.23×10。,Carbofuran 2.00×10’和 1.09×10 .Methiocarb 1.18×10 和6.83×10 ,Pirimicarb 1.58×10 和6.83×10。,Diethofencarb 6.28× 10 和1.01×10 ,Thiodicarb 5.76×10 和3.20×10 。可见,采用ESI+电离模式待测农药的响应值均比 APCI+电离模式高。 在ESI+电离模式下,首先采用1 mg/L的19种NMCs标准溶液以流动注射的方式进行母离子全扫 描,调节电离电压和锥孔电压,确定各NMCs的分子离子,然后对其子离子进行全扫描,优化子离子及碰 撞能量,确定其中丰度较强的2个子离子作为监测离子。在优化的液相色谱和质谱条件下,l9种NMCs 及内标物的总离子流色谱图见图1。 2.4提取溶剂及方式的选择 参照国内外相关文献中NMCs测定方法对蔬菜和食用菌中NMCs进行提取,比较提取回收率。实验 表明,使用丙酮和乙腈混合提取液的效果优于乙酸乙酯提取液,当提取液中 (丙酮):V(乙腈)=85:15 时效果最佳。在提取方式的选择上,比较了均质、超声和振荡提取方式,结果表明,均质提取耗时是超 声、振荡1/6~l/7左右,且提取效果好,故确定采用均质提取方式。 2.5 GPC净化 按照19种NMCs分子量大小选择了Methomyl、Metolcarb、Aldicarb、Bendiocarb、Oxamyl、Isoprocarb、 Diethofencarb和Thiodicarb,将10 mL上述8种NMCs农药标准品10 mg/L吹干后,用10 mL GPC流动相 (V(ethyl acetate):V(cyclohexane)=1:1)溶解,GPC 净化,收集不同时间段的流出液,测定其回收率,见 图2。结果表明,待测农药的流出时间大部分集中 1O一30 min,且实验中还考察了各种空白基质样品 的干扰物在10 min之前基本流出,因此,确定收集 时间为lO~30 min。 2.6 SPE净化 本文也应用了SPE净化法,对PSA固相萃取柱 净化条件进行了优化,确定了活化剂的种类和用量、 洗脱剂的种类和用量、洗脱速度等参数条件,实验结 coIl叫|0 “ 果表明,使用PSA柱可对全部19种NMCs进行同时 图2 GPc洗脱曲线 。 GPCe1u净化。 。.m 。my。;。 。.’ 姗te: 南; 2・7 方法的线性范围和检出限 .。 mv1;,=i。叩m。arb;g:dieth0fe b;^. 0di。 二 在本方法所确定的色谱、质谱条件下,对19种 NMCs的线性范围进行了测定,以峰面积对农药质量浓度作曲线,19种NMCs的线性范围0.05~ 10.0 mg/L,19种NMCs农药质量浓度和峰面积呈现良好线性关系,其线性相关系数r在0.995 4~ 0.999 8之间,信噪比(S/N>3)时的方法添加浓度确定为本方法检出限,实验表明,19种NMCs的检出 限均为0.01 x 10~g/kg。检出限满足国际上对氨基甲酸酯类农药残留限量的最严格的要求。 2.8方法的准确度与精密度 用不含NMCs的蔬菜、食用菌样品中添加浓度分别为0.01×10~、0.05×10 和0.5×10~g/kg, l9种NMCs混合标准溶液,按照本方法进行提取、净化和测定。可以看出,采用GPC法净化时8种蔬菜 食用菌中19种NMCs在0.01×10~~0.5×10一g/kg,回收率70.1%一95.7%;相对标准偏差1.63%~ 12.7%;采用PSA固相萃取柱净化时8种蔬菜食用菌中l9种NMCs在0.01×10一~0.5×10~g/kg,回 收率70.2%一94.9%,相对标准偏差2.03%~12.19%,见表3。结果表明,回收率和精密度的结果满足 方法学要求。GPC法和PSA固相萃取柱净化适合于全部19种氨基甲酸酯类农药。 2.9实际样品检测 将本文的检测方法应用于市售西兰花、菠菜、胡萝卜、白萝卜、菜花、大葱、甘蓝、木耳中的NMCs残 留检测,在菠菜中检测出仲丁威、残杀威和乙霉威,胡萝卜中检测出残杀威和乙霉威,大葱中检测出残杀 492 应用化学 第27卷 参考文献 1 XU Lu—Mei(徐陆妹),LOU Bing-Bing(楼冰冰).Chinese J Health Lab Technol(中国卫生检验杂志)[J],2007, l7(5):852 2 CAO Yan-Ping(曹艳平),WANG Da—Wei(王大威).Chinese J Health Lab Technol(中国卫生检验杂志)[J],2007, 17(12):2 125 3 ZHAO Ya—Hua(赵亚华),HE Xue—Fang(何学芳),LI Yong(李勇),ZHANG Jin.Tao(张金涛).Chinese.,Health Lab Technol(中国卫生检验杂志)[J],2007,17(11):1 938 4 LIU Xiao—wei(刘潇威),LI Ling-Yun(李凌云),LV Jun-Gang(吕俊岗),MAI Guang—Xi(买光熙),LI Hong(李红), WANG Xian(王娴),ZHOU llu— (周如意),HAN Yu(韩玉),WANG Lu(王璐),LI Wei—Jian(李卫键).Chinese J Anal Lab(分析试验室)[J],2007,26(4):111 5 JIANG Ding—Guo(蒋定国),YANG Da—Jin(杨大进),WANG Zhu—Tian(王竹天),FANG Cong—Rong(方从容).Chinese J Public Health Eng(中国卫生工程学)[J],2007,6(3):157 6 ZHOU Shuang(周爽).Chinese J Public Health Eng(中国卫生工程学)[J],2007,6(5):291 7 TONG Ling(佟玲),LI Chong—Jiu(李重九).J Instrum Anal(分析测试学报)[J],2008,27(9):930 8 DING Tao(丁涛),XU Jin—Zhong(徐锦忠),SHEN Cong—Yu(沈崇钰),SHEN Wei—Jian(沈伟建),JIANG Yuan(蒋 原),CHU Xiao—Gang(储晓刚).Chinese J Anal Lab(分析试验室)[J],2007,26(9):77 9 WEN Jun(文君),SUN Cheng—Jun(孙成均),MIU Hong(缪红),WANG Xian—Jun(王鲜俊),PENG Xi—Yu(彭喜雨). 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The vegetable and mushroom samples were extracted with V(acetone):V(acetonitrile)=85:15 then puriifed by gel permeation chromatography(GPC)or solid phase extraction(SPE).The recoveries ranged from 70.1% to 95.7%with the cleaning method of GPC and from 70.2%to 94.9%with the cleaning method of primary- secondary amine(PSA)SPE.The limits of detection(LOD)were 1×10 kg.The method showed a good linear relationship with the correlation coefficients over 0.99.This method is practical,accurate and highly sensitive. Keywor ̄ GPC,PSA,UPLC.MS/MS,carbamate 

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