QuEChERS-气相色谱-质谱法同时测定甘蔗中莠去津、乙草胺 ….doc

气相色谱-质谱法同时测定甘蔗中莠去津、乙草胺和莠灭净除草剂残留量王天顺1 , 2, 杨玉霞3, 范业赓1 , 2 , 方锋学1 , 2, 莫磊兴 1 , 2*, 梁俊1 , 2, 廖洁1 , 2, 牙禹1 , 2(1. 广西甘蔗研究所, 南宁, 530007; 2. 农业部甘蔗品质监督检验测试中心, 南宁, 530007;3. 广西农业科学院植物保护研究所, 南宁, 530007)摘要: 建立了以QuEChERS法提取净化、DB-5MS 石英毛细管柱分离、EI 离子源质谱法测定甘蔗中3 种除草剂的残留检测方法。除草剂莠去津、乙草胺、莠灭净的添加水平为0. 0250. 100 mg/kg 时, 回收率分别为92.0 %108.0 %、88.0 %96.0 %、88.0 %100.0 % , 相对标准偏差分别为4.0 %4.5 % 、1.1 %6.9 % 、3.2 %4.8 % ( n = 6) ; 方法的检出限(3S/N)分别为0.001, 0.002, 0.001mgkg-1。将改进的样品处理技术QuEChERS成功应用于除草剂残留的检测, 对甘蔗中的莠去津、乙草胺和莠灭净残留量进行同时分析。关键词: 甘蔗;气相色谱-质谱; QuEChERS; 莠去津; 乙草胺; 莠灭净中图分类号: O657. 6Simultaneous Determination of Atrazine , Acetochlor and Ametryn Herbicide Residues in sugarcane by gas chromatography - mass spectrometryWANG Tian-shun 1, 2, YANG Yu-xia 3, FAN Ye-geng 1, 2, FANG Feng-xue1, 2 , MO Lei-xing 1, 2*, LIANG Jun 1, 2, LIAO Jie 1, 2, YA Yu1, 2 (1. Guangxi Sugarcane Research Institute, Nanning, 53007; 2. Quality Supervision and Testing center for Sugarcane, China Ministry of Agriculture, Nanning, 530007; 3. Institute of Plant Protection, Guangxi Academy of Agriculture Sciences, Nanning 530007)Abstract : A multi-residue analysis method was developed for 3 kinds of herbicides in sugarcane using gas chromatography with electron impact ionization mass spectrometric determination. The samples were extracted and cleaned up with QuEChERS, then separated by DB-5MS capillary column. The recoveries were 92.0 %108.0 %、88.0 %96.0 %、88.0 %100.0 % for atrazine , acetochlor and ametryn respectively, and the relative standard deviations were 4.0 %4.5 % 、1.1 %6.9 % 、3.2 %4.8 % ( n = 6) for atrazine , acetochlor, and ametryn respectively ,with spiked 3 kinds of herbicides at levels of 0.0250.100 mg/kg in blank samples. The limits of detection (3S/N) were 0.001, 0.002, 0.001mgkg-1, respectively. The improved QuEChERS method combining GC /MS has been successfully applied to determine atrazine , acetochlor and ametryn in sugarcane.Keywords: Sugarcane ; GC -MS; QuEChERS; Atrazine; Acetochlor ; Ametryn乙草胺是一种新型芽前选择触杀型酰胺类除草剂，具有良好的除草活性；莠去津和莠灭净是三嗪类除草剂，作为预防农田杂草生长的除草剂在世界范围内广泛使用，该类除草剂具有一定的“三致”作用，如莠去津具有干扰内分泌等活性，已引起广泛重视。广西作为中国最大的甘蔗及食糖生产基地，蔗农在甘蔗种植中经常使用莠去津、乙草胺、莠灭净等除草剂。由于它们具有较高的残留毒性，因此，世界许多国家均对其在农产品中的残留制定了严格的限量，最高残留限量(MRL)在0.020.1 0 mgkg-1之间，目前，对这类除草剂的残留量的分析方法主要有气相色谱法1、气相色谱质谱法(GC-MS)2-4、液相色谱法5等。而进一步的文_ 收稿日期:2011-06-01 修订日期:2011-07-18作者简介: 王天顺（1980-）, 男, (汉族) 河南项城人, 助理研究员, 硕士, 主要从事农产品理化性质检验及农药残留安全检测研究, Tel : Email:. *为通讯作者: .基金项目: 广西甘蔗研究所基本科研业务专项(G2008011) 、广西农科院基本科研业务专项 (201032) (基)献调研，国内外对这类除草剂残留检测方法的研究主要集中在粮谷3-4、水环境样品2, 5、蔬菜6和牛奶7，涉及甘蔗中此类除草剂多残留检测报道较少，鲜见有用气相色谱质谱法同时测定甘蔗样品中的莠去津、乙草胺、莠灭净的相关报道。笔者结合QuEChERS 前处理技术，采用GC-MS选择离子监测模式(SIM)对提取液中3种目标除草剂进行测定，方法完全可以满足国内外有关法规的要求。QuEChERS 方法是2003 年由美国化学家Steven J. Lehotay 和德国Michelangelo Anastassiadas 提出的一种快速、简单、低成本的样品处理方法8，该方法的关键是采用分散固相萃取( dispersiveSPE) 净化法，即提取液直接加入伯仲胺(PSA) 吸附剂进行净化，经离心后上清液上机检测。笔者在此方法的基础上，除用PSA外，针对甘蔗样品基质，考虑加入石墨炭粉、无水硫酸镁，提高方法灵敏度。将此方法结合GC-MS应用于甘蔗中莠去津、乙草胺和莠灭净的同时检测。1 试验部分1.1 仪器与试剂Agilent 7890N/5975C 气相色谱质谱联用仪；TDZ5-WS 台式低速离心机；BF 2000-A 氮吹仪；UPH-II-20T超纯水纯化系统；HY-4调速多用振荡器。 冰乙酸、无水乙酸钠、无水硫酸镁，均为分析纯，无水硫酸镁使用前在500 马弗炉内烘5 h，200 时取出干燥器中冷却备用；石墨炭粉：层析用，盐酸洗，煮沸1h后冷却，用蒸馏水洗至中性，120烘干4h，于干燥器中冷却备用；丙酮：优级纯；乙腈：色谱纯；伯仲胺 (PSA)：优级纯；1gL-1冰乙酸/乙腈溶液：称取1.0000g冰乙酸于1000mL容量瓶用乙腈定容到刻度，混匀。 莠去津标准品（纯度大于99.3%）；莠去津标准储备溶液的配制：准确称取100.0mg莠去津于烧杯中，用少量丙酮溶解后转移至1000mL容量瓶中，用丙酮定容到刻度，配成100mgL-1溶液，于4冰箱贮存，有效期2个月。乙草胺标准品（纯度大于99.5%）；乙草胺标准储备溶液：称取100.0mg莠去津于烧杯中，用少量丙酮溶解后转移至1000mL容量瓶中，用丙酮定容到刻度，配成100mgL-1溶液，于4冰箱贮存，有效期2个月。莠灭净标准品：100mgL-1，于4冰箱贮存。1.2 仪器工作条件色谱条件:色谱柱为DB-5MS毛细管柱(30m0.25mm0.25m)。载气为氦气，纯度大于99.999%，恒流模式，流量为1.0 mlmin-1。程序升温：60保持1min，以10min-1的速率升温至180，保持1 min，以 3min-1的速率升温至250，保持1 min，以2min-1的速率升温至280，保持5 min。进样口温度250，进样方式：不分流进样，进样量为1L。质谱条件：离子源温度为230，接口温度为280，电离方式：电子轰击电离（EI），电离能量70Ev, 采用选择离子监测(SIM) 进行检测, 3 种除草剂的保留时间, 定性、定量离子见表1。1.3 试验方法甘蔗或果蔗砍后去叶去稍去皮后，将蔗茎剁成小块，用料理机将其粉碎(不会出现蔗汁，只是汁渣混合物)，称取汁渣混合物10g于50mL 离心管中，加入1gL-1冰乙酸/乙腈溶液25ml，无水乙酸钠1.5 g，浸泡过夜。用振荡器振荡提取30min，以5000rmin-1转速离心5min。移取有机相10mL于20 mL 离心管中，加入无水硫酸镁 1.5g、PSA 0.5g、石墨炭粉(3050 mg)，振荡，以5000rmin-1转速离心5min；再将上清液转移至另一20 mL 离心管中，氮吹至近干，加入丙酮5mL溶解，加入无水硫酸镁0.75g 、PSA 0.5g、石墨炭粉(3050 mg)，振荡，以5000rmin-1转速离心5min，取上清液上机，按气相色谱质谱条件进行测定。2 结果与讨论 2.1 色谱柱和程序升温条件的选择试验比较了DB-5MS(30m0.25mm0.25m)和HP-35MS(30m0.25mm0.25m)两种色表1 三种除草剂的保留时间、特征离子Tab. 1 Relative retention time and characteristic ions of 3 kinds of herbicides农药名称保留时间t/min定量离子m/z定性离子m/z莠去津19.1215173, 200, 215乙草胺21.3146146, 162, 223莠灭净21.8227170, 212, 227谱柱对除草剂莠去津、乙草胺和莠灭净分离效果的影响。结果表明：莠去津、乙草胺和莠灭净在弱极性柱DB-5MS柱上分离效果优于中等极性柱HP-35MS柱。在升温程序的优化上，主要对1、2、3阶段升温速率进行反复试验，同时兼顾DB-5MS柱上莠去津、乙草胺和莠灭净的分离，选择的程序升温速率见色谱条件。在此仪器条件下，莠去津、乙草胺和莠灭净的保留时间分别为19.1，21.3，21.8 min。图1为甘蔗空白样选择离子扫描总离子流图以及3种除草剂甘蔗加标样品中的选择离子扫描总离子流图。2.2 QuEChERS提取溶剂及净化条件的选择 甘蔗样品成分复杂、表皮含有蜡质层，基质干扰严重，不利于提取净化。因此，在制样时将甘蔗外层皮去掉后，将蔗茎剁成小块，用料理机将其粉碎，再进行提取净化。由于甘蔗中含水量较大，所以可采用极性溶剂提取。根据除草剂的溶解特性，分别用乙腈、乙醇和丙酮做提取溶剂配合冰乙酸及无水乙酸钠进行试验，试验表明：乙腈提取效果较好。故先用冰乙酸/乙腈溶液对样品进行浸提，加无水乙酸钠振荡促使其分层，萃取除去样品中的蜡质。提取液离心分离后乙腈层分别加入伯仲胺（PSA）、弗罗里硅土和中型氧化铝吸附剂。这三种吸附剂均能有效去除样本中的脂肪酸、极性色素、糖类物质等极性基质杂质，对这三种吸附剂的净化效果进行比较，结果表明：在相同的用量下，加入PSA时目标除草剂的回收率较好，因此净化时选择加入PSA；加五水硫酸镁能除去样品提取液中含有的水，加适量石墨炭粉除色素、维生素、甾醇等基质杂质。乙腈为极性溶剂，直接上机会损坏弱极性色谱柱，故离心后上乙腈溶液要氮吹至近干，再用丙酮样品溶解，经进一步净化处理后取上清液按色谱条件进行测定。2.3 基质效应的评价 按照试验方法制作的不含莠去津、乙草胺和莠灭净的空白甘蔗样品基质溶液稀释农药储备溶液，并与等同浓度的用纯溶剂配制农药标准溶液比较，峰面积未发现明显的变化，证明基质效应基本消除。2.4 标准曲线及检出限临用前用空白甘蔗样品基质溶液分别将莠去津、乙草胺、莠灭净标准溶液稀释10mgL-1的标准使用液。分别吸取莠去津、乙草胺、莠灭净标准使用液0.00，0.20，0.50，1.00，2.00，4.00，6.00 mL于100 mL容量瓶中，用空白基质溶液稀释至刻度，定容配制浓度分别为0.00，0.02，0.05，0.10，0.20，0.40，0.60 mgL-1莠去津、乙草胺、莠灭净工作溶液。按GC/MS色谱条件测定，记录色谱图，以莠去津(m/z 215)、乙草胺(m/z 146)和莠灭净(m/z 227)的峰面积为纵坐标，浓度为横坐标进行回归运算，求得回归方程并绘制标准曲线。三种除草剂的回归方程、相关系数和线性范围见表2。以实际检测时信噪比(S/N)为3计算检出限,本方法对甘蔗样品中莠去津、乙草胺和莠灭净的检出限分别为0.001，0.002 ，0.001 mgkg-1。(a) 甘蔗空白样中的选择离子扫描总离子流图t/min(b) 甘蔗加标样品（0.100 mgkg-1）中的选择离子扫描总离子流图Fig.1 SIM chromatograms of a blank sample (a) and SIM chromatograms of a sample fortified with 3 kinds of herbicides at 0. 100 mgkg-1 in sugarcane (b)表23 种除草剂的回归方程、相关系数、线性范围及方法检出限Tab. 2 Regression equations, correlation coefficients , linear ranges and Limits of detection of 3 kinds of herbicides 农药名称线性范围/(mgL-1) 相关系数线形回归方程检出限w/(mgkg-1)莠去津0.020.600.9997Y=21140x-760.60.001乙草胺0.020.600.9993Y=21490x-688.40.002莠灭净0.020.600.9998Y=31760x-11440.0012.5 精密度与回收率试验 称取空白甘蔗样品10g，分别加入莠去津、乙草胺和莠灭净，加标水平为0.025，0.050，0.100 mgkg-1，按试验方法处理加标甘蔗样品，每一添加浓度做6次平行试验，按色谱条件测定，回收率及精密度见表3。 由表3莠去津、乙草胺和莠灭净的加标回收率及相对标准偏差可见，该方法具有很好的准确性，符合农药残留分析的要求。2.6 样品分析 用本方法检测10份甘蔗和6份果蔗样品，甘蔗中莠去津和莠灭净的检出量均低于检出限0.001 mgkg-1，甘蔗中乙草胺的检出量低于检出限0.002 mgkg-1。表3 甘蔗中莠去津、乙草胺、莠灭净的添加回收率和精密度(n=6)Tab.3 Result of recovery and precision for atrazine, acetochlor and ametryn in sugarcane 名称 标准加入量 w/( mgkg-1)回收值w/( mgkg-1)回收率 /%RSD /%莠去津0.0250.02392.04.50.0500.054108.04.10.1000.09494.04.0乙草胺0.0250.02392.01.10.0500.04488.06.90.1000.09696.03.2莠灭净0.0250.02288.04.80.0500.050100.03.40.1000.09494.03.2本工作结合QuEChERS 前处理技术，建立了用气相色谱质谱法选择离子监测模式（GC-MS-SIM）测定甘蔗样品中莠去津、乙草胺和莠灭净的方法。通过优化样品处理方法和色谱条件，消除了甘蔗样品中复杂基质的干扰，结果准确可靠，灵敏度高，适用于甘蔗样品中莠去津、乙草胺和莠灭净的测定。参考文献：1 李卫建, 聂志强, 蔡彦明, 等. 气相色谱法同时测定土壤中13 种三嗪类除草剂残留量的方法研究J. 农业环境科学学报, 2009, 28(1): 211-215.2 杨梅, 林忠胜, 姚子伟, 等. 气相色谱质谱联用检测环境水体中的三嗪类除草剂J. 现代农药, 2007, 6(1): 23-26.3 董振霖, 杨春光, 肖珊珊, 等. 气相色谱和气相色谱-质谱法测定食品中乙草胺残留J. 分析化学, 2009, 37(5): 698-702.4 周瑶敏, 熊艳, 袁林峰, 等. 分散固相萃取法快速测定大米中的酰胺类除草剂J.中国粮油学报, 2010, 25(8): 113-116.5 李竺, 陈玲, 郜洪文, 等. 固相萃取-高效液相色谱法测定环境水样中的三嗪类化合物J. 色谱, 2006, 24(3): 267-270.6 Lucio