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      GC-MS測定大米中農藥多殘留

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      【概述】

      隨著科技的發展以及人們對健康的不斷關注,關于食品、消費品以及環境等各方面的農藥殘留,對其的檢測日趨受到越來越多的國家和檢測機構的重視。樣品中大多農殘的濃度低,為了達到對其的準確測定,通常需要濃縮以提高目標物濃度,而在此過程中會導致部分低沸點農藥揮發損失,從而影響對其的準確定量;且此過程耗時,不利于檢測效率的提高。因此,可采用CSR大體積進樣技術,通過提高樣品的進樣量來提高對農殘檢測的靈敏度。而加速溶劑萃取(ASE)技術通過高溫(40~200℃)和高壓(1500 psi)對樣品目標物進行提取,具有提取效率高、快速、溶劑用量少、重復性好、全自動化程度高和安全等特點。當前糧谷類產品主要以殘留監控為主,根據食品安全風險監控計劃的要求結合賽默飛特有的ASE提取技術、CSR大體積進樣技術和Time-SIM功能建立了測定大米中農藥多殘留檢測方法,進樣量為5μL,并采用TraceFinder軟件進行數據采集和數據處理,讓操作更加方便快捷。

      【實驗/設備條件】

      GC-MS儀器條件

      (1)色譜條件

      色譜柱:TG-5silMS(30 m×0.25 mm×0.25μm);

      進樣口溫度:250℃;

      升溫程序:初始溫度為50℃,保持2 min,以50℃/min升至150℃,再以5℃/min升至200℃,最后以16℃/min升至300℃,保持4 min;

      載氣:氦氣(純度≥99.999%);

      載氣流速:1.2 mL/min;

      進樣量:5μL;

      進樣方式:不分流進樣。

      (2)質譜條件

      離子源:EI源;

      離子源溫度:300℃;

      傳輸線溫度:300℃;

      采集模式:Time-SIM模式;

      SIM參數信息見表1。

      表1. SIM參數信息

      表1. SIM參數信息.png

      【樣品提取】

      【實驗/操作方法】

      標準溶液的制備

      準確稱取上述標準品(精確至0.1 mg),用正己烷(配制有機氯農藥)或乙酸乙酯(配制有機磷農藥)溶解并定容配制成一定濃度的儲備液,于4℃冰箱中避光保存。

      混合標準工作液的制備

      取適量標準儲備液用乙酸乙酯稀釋至濃度為10μg/ mL的混合標準工作溶液待用。

      標準工作曲線溶液的制備

      取混合標準液用乙酸乙酯稀釋至濃度為0.02、0.05、0.1、0.2、0.5μg/mL系列點,供GC-MS分析。

      樣品制備

      (1)提取

      稱取5.0 g大米樣品(精確到0.01 g)與5 g左右硅藻土混勻,移入加速溶劑萃取儀(ASE)中的34 mL萃取池中(萃取池底部加濾紙片),在10.34 Mpa壓力、80℃條件下,加熱5 min,用乙腈靜態萃取3 min,循環2次,然后用池體積60%的乙腈沖洗萃取池,并用氮氣吹掃100 s,萃取完畢后,將萃取液混勻,在低于40℃水浴的旋轉蒸發器濃縮至1~2 mL,待凈化。

      (2)凈化

      活化柱:將Envi-18柱(C18柱)置SPE裝置上,在柱中加入約1 cm高的無水硫酸鈉,用10 mL乙腈預洗柱,用洗耳球吹去柱中的氣泡,棄去淋洗液,直至液面到達無水硫酸鈉的頂部,關閉SPE裝置流速控制開關。

      上柱凈化:將活化后的Envi-18柱轉移至15 mL玻璃離心管上,將樣品濃縮液轉移至柱上,樣品被全部吸附后,用2 mL乙腈洗滌雞心瓶(渦旋),并將洗滌液移入柱中,重復操作三次以上,繼續用乙腈洗滌柱,直至收集流出液共15 mL,將凈化液在<40℃下氮氣吹干,及時用乙酸乙酯定容至1 mL,過濾膜,裝入進樣瓶,供配氣相色譜質譜儀分析。

      【實驗結果/結論】

      CSR大體積進樣原理介紹

      溶劑濃縮大體積進樣技術(Concurrent Solvent Recondensation,簡稱CSR),即在進樣口和分析柱間連接一段空的預柱,且襯管中裝填玻璃棉,采用傳統的分流不分流進樣口,進樣口處于恒定的較高溫度,自動進樣器插入汽化室5mm,保持針頭部分溫度較低,快速注入樣品。樣品以帶狀液體的狀態離開注射器,被收集在襯管底部的少量玻璃棉上,開始緩慢汽化。由于襯管是一個密閉體系,蒸汽體積迅速膨脹,取代和壓縮載氣,使得襯管內壓力迅速增大,而載氣阻止了溶劑蒸汽從汽化室溢出,從而產生了“壓力涌浪”效應,迫使溶劑蒸汽轉移到低溫的預柱上。溶劑蒸汽在柱頭上冷凝形成液膜,進一步加速了蒸汽的轉移,此時溶劑汽化和冷凝同時發生,使得進樣體積不再受汽化體積的限制,從而實現大體積進樣,預柱起承載樣品的作用。圖1為CSR基本原理圖解,圖2為CSR進樣過程。

      圖1. CSR基本原理圖解.png

      圖1. CSR基本原理圖解

      圖2. CSR進樣過程.png

      圖2. CSR進樣過程

      CSR大體積進樣技術特點

      PTV進樣雖然進樣體積可高達250μL,但是在溶劑蒸發的過程中會造成低沸點化合物的損失;而OCI進樣雖然不會造成低沸點化合物損失,但由于樣品溶液直接注入到色譜柱中,很容易造成色譜柱的污染,導致部分有機磷農藥響應偏低、且影響分離。相比,CSR技術更具有優越性,具備以下三個特點。

      1)特點一:顯著提高檢測靈敏度

      CSR最大進樣體積為50μL,能顯著提高檢測靈敏度。例如:CSR大體積進樣氣相色譜質譜中的應用,如圖3所示,進樣量為1、2、3、4、5μL時所得的結果比較,從圖中可以得出,隨著進樣體積的增加,響應值幾乎呈線性倍數增加,充分表明增加進樣量可以顯著提高檢測靈敏度。

      2)特點二:分析高、低沸點化合物無歧視

      如圖4所示,以正己烷為溶劑,不同環數烷烴的大體積進樣分析,進樣體積35μL。從圖中可以看出比正己烷溶劑多兩個碳的化合物C8,并未隨溶劑蒸發損失,且高沸點的C40具有較好的響應及分析精密度,進一步證明了CSR對低沸點和高沸點化合物均無歧視效應。

      圖3.不同進樣體積結果.png

      圖3.不同進樣體積結果

      圖4.低、高沸點化合物無歧視.png

      圖4.低、高沸點化合物無歧視

      3)特點三:簡化前處理過程,避免低沸點化合物濃縮時有損失

      如圖5所示,在環境水體中PAHs的分析,一般需要濃縮1000倍,進樣量為1μL,采用液液萃取和SPE小柱富集兩種方式均消耗大量溶劑,且費時,在氮吹濃縮過程中容易造成低沸點PAHs的損失。因此可以采用類似液液微萃取的方式,只需1mL有機溶劑,20 mL水樣,無需氮吹濃縮,萃取后可直接進樣分析,進樣量為50μL,可達到相同效果,甚至更好,既可以大大減少樣品前處理過程,并避免低沸點化合物的損失。同樣,在農殘分析過程中,如敵 百蟲、敵敵畏、甲胺磷等低沸點農藥在旋轉蒸發和氮吹濃縮過程中也容易損失一部分,從而造成結果不準確,因此可以采用CSR技術來解決這一問題。

      圖5.簡化前處理過程.png

      圖5.簡化前處理過程

      Time-SIM與普通SIM的比較

      Time-SIM是賽默飛獨有的技術,Time-SIM與普通SIM相比較:普通SIM需要人工切段分組,方法設置繁瑣,不但浪費了采集時間,降低了色譜分辨和結果的精密度,而且色譜峰容易被切割;而Time-SIM無需切段,自動按保留時間分組,并利用CDB數據庫使得方法設置更加方便快捷,同時有效利用采集時間,所得質譜圖更多,大大提高了色譜分辨和結果的精密度,而且色譜峰不易被切割。從以下各圖均能看出,Time-SIM要優于普通SIM。圖7.采集效率比較.png

      圖7.采集效率比較

      圖8.準確度比較.png

      圖8.準確度比較

      Time-SIM方法建立介紹

      建立主方法(Marster Method)時,可以直接從數據庫中選取要分析的目標化合物,相關化合物的所有信息即刻轉入到方法中,無需手動輸入化合物的任何信息,使用方便,節約了大量的工作時間,也避免了手動輸入引起的錯誤。建立的農藥分析方法包包含了儀器采集方法和數據處理方法。

      表2. Time-SIM與普通SIM的比較

      表2. Time-SIM與普通SIM的比較.png

      步驟如下:在TF3.2里選擇Method View,在Filel里選擇新建MarsterMethod,選擇從CDB建立主方法,選擇導入數據庫里的數據,導入完成后要鏈接InstrumentMethod,下面就要鏈接一個原始數據,關聯完數據后,要在Compunds里面進行色譜峰積分設置,校正設置,內標外標,校正水平設置。如果在保留時間內沒有目標峰,可能是因為通道不對,要在Detection里定性或定量色譜圖信息里選擇Signal,選擇對應的通道。上述Acquisition –Timed(Time-SIM)各項設置完成后就必須保存主方法,主方法建立完成。

      圖9.選擇從CDB建立主方法.png

      圖9.選擇從CDB建立主方法

      圖10.關聯一個原始數據.png

      圖10.關聯一個原始數據

      圖12.標準溶液色譜圖.png

      圖12.標準溶液色譜圖

      圖13.空白色譜圖.png

      圖13.空白色譜圖

      定量離子、線性相關系數和測定低限

      配置標準溶液工作曲線,各濃度分別為:0.02、0.05、0.1、0.2和0.5μg/mL,考察組分的線性。實驗結果表明各組分在0.02~0.5μg/mL濃度范圍內,相關系數R2>0.999,線性關系良好,該方法測定低限為0.01 mg/kg(見表3)。

      表3.定量離子、線性和測定低限結果

      表3.定量離子、線性和測定低限結果.png


      加標回收率及重復性結果

      加標回收率實驗,添加量分別為0.05、0.1和0.2μg/mL三水平進行測試,n=4。實驗結果表明加標回收率在59.36~126.32%之間,相對標準方差RSD在0.89~6.76%之間,重復性良好,基本符合分析檢測的要

      求(表4)。

      結論

      本文基于《GB/T 19649-2006糧谷中475種農藥及相關化學品殘留量的測定氣相色譜-質譜法》,結合賽默飛特有的ASE提取技術、CSR大體積進樣技術和Time-SIM功能建立了測定大米中常檢農藥多殘留檢測方法。采用ASE對大米農殘進行提取,實現了前處理自動化,而且提取效率高;以5 m預柱起承載樣品的作用,在普通分流不分流進樣口就可以實現大體積進樣,當進樣量為5μL,靈敏度提高了近5倍;同時采用Time-SIM功能通過TraceFinder軟件進行數據采集和數據處理,讓操作更加方便快捷。實驗結果表明各組分在0.02~0.5μg/mL濃度范圍內,相關系數R2>0.999,線性關系良好,該方法各組分測定低限為0.01 mg/kg,添加量分別為0.05、0.1和0.2μg/mL時,回收率在59.36~126.32%之間,相對標準方差RSD在0.89~6.76%之間(n=4),重復性良好,基本滿足分析檢測的要求。

      【儀器/耗材清單】

      儀器

      Thermo Scienti?c? ISQ單四極桿氣質聯用儀,包括:

      TRACE 1310氣相色譜,配分流不分流進樣口

      ISQ LT單四極桿質譜

      -  AS1310自動進樣器

      Thermo Scienti?c? TraceFinder 3.2.512.0數據處理系統統

      Thermo Scienti?c? ASE350加速溶劑萃取儀,包括:

      -  34 mL萃取池

      耗材

      Thermo Scienti?c?毛細管色譜柱TG-5sil MS

      (30 m×0.25 mm×0.25μm)(P/N 26096-1420)

      Thermo Scienti?c? KIT SSL-LV TRC1300

      (P/N 19050725)

      Thermo Scienti?c?預柱(5 m×0.32 mm)

      (P/N 26080010)

      Thermo Scienti?c?玻璃兩通(universal press ?t

      connectors, P/N 35003850)

      Thermo Scienti?c?不分流襯管(P/N 453A1925)

      Thermo Scienti?c?低流失進樣口隔墊

      (P/N 31303233)

      Thermo Scienti?c?氣相色譜進樣口石墨墊0.32 mm

      (P/N 290VA192)

      Thermo Scienti?c?質譜端石墨墊0.25 mm

      (P/N 29033496)

      Thermo Scienti?c?纖維素濾膜,適用于34mL萃取池

      (P/N 056780)

      試劑與標準品

      1)乙腈:色譜純;

      2)硅藻土:優級純;

      3)無水硫酸鈉:分析純,用前在650℃灼燒4 h,至于干

      燥器中,冷卻后備用;

      4)乙酸乙酯:色譜純;

      5)正己烷:色譜純;

      6)固相萃取柱(C18):Envi-18柱(6 mL,1 g);

      7)樣品:大米,顆粒粉碎后過20目篩,制得樣品。

      8)農藥標準物質:敵敵畏、百菌清、異稻瘟凈、乙草胺、甲基嘧啶磷、馬拉硫 磷、對硫磷、甲基毒死蜱、毒死蜱、艾氏劑、殺螟硫磷、七氯、溴氰菊 酯購于農業部環境保護科研測所和德國Dr.E公司。

      【參考文獻】

      [1]姜兆興,李剛,王智亮,等.糧谷中12種有機氯農藥氣相色譜/質譜同時測定方法.食品科技, 2010,35(07):276-279.

      [2]龐國芳,劉永明,范春林,等.糧谷中475種農藥及相關化學品殘留量的測定 氣相色譜-質譜法. GB/T19649-2006.

      [3]屈天堯,王德海,吳曉波,等.氣相色譜法快速檢測糧谷中的有機磷類、有機氮類和氨基甲酸酯類農藥殘留.農藥科學與管理, 2009, 30(06):36-40.


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