劉志鵬,楊李勝*,黃敏興,柯華南
1. 廣東省生物工程研究所/廣州甘蔗糖業(yè)研究所(廣州 510000);2. 中國輕工業(yè)甘蔗制糖工程技術(shù)研究中心(廣州 510000)
咪鮮胺又名施保克,其通用名為Prochloraz,化學(xué)名為N-丙基N-[2-(2, 4, 6-三氯苯氧基)乙基]-1咪唑基甲酰胺(LPAC),在動植物體內(nèi)的最終代謝產(chǎn)物為2, 4, 6-trichbrophenbor(2, 4, 6-TCP)[1]。咪鮮胺及其制劑進(jìn)入我國市場后,推廣應(yīng)用發(fā)展很快,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于多種農(nóng)林產(chǎn)品的生產(chǎn)、貯存和運(yùn)輸?shù)冗^程中[2]。咪鮮胺是一種咪唑類廣譜殺菌劑,可用于谷類、熱帶和亞熱帶水果、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物的病蟲害的防治[3]。盡管咪鮮胺是低毒殺菌劑,但其最終產(chǎn)物2,4, 6-三氯苯酚是環(huán)境中的重要污染物之一,會污染生態(tài)環(huán)境,并會對人類健康造成潛在威脅。因此,其在水果生產(chǎn)和儲藏中的殘留問題越來越受到人們關(guān)注[4]。咪鮮胺最大殘留限量被美國和歐盟嚴(yán)格監(jiān)測,在水果中的最大殘留限量(MRL)一直在很低的水平上[5]。
目前,國內(nèi)外已發(fā)表的對咪鮮胺殘留物的檢測主要采用色譜法[6],主要是氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用[7]、高效液相色譜-質(zhì)譜、高效液相色譜和氣相色譜。尹桂豪等[8]采用氣相色譜法對芒果中咪鮮胺殘留分析;韓麗君等[9]采用GC-ECD研究了咪鮮胺及其代謝物在水稻中的總殘留量檢測方法;De-Paoli等[10]對咪鮮胺及其代謝產(chǎn)物殘留在蔬菜、水果和小麥樣品組合簡化測定氣相色譜法。
但這些方法卻存在著一些問題:一是氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用和高效液相色譜-質(zhì)譜的前處理方法雖然簡單,但儀器昂貴且難以普及應(yīng)用;二是使用高效液相色譜只可以檢測咪鮮胺的殘留量,但不能檢測其全部的代謝物,尤其是2, 4, 6-三氯苯酚的殘留量,且靈敏度比氣相色譜低[4];三是樣品前處理方法技術(shù)落后,在處理大量樣品時需要消耗大量的試劑、玻璃儀器和時間,效率較低。
此次試驗同樣采用氣相色譜法對水果中的咪鮮胺及其代謝產(chǎn)物殘留檢測方法進(jìn)行研究,對樣品前處理方法進(jìn)行優(yōu)化,縮短提取過程的時間也能最大限度地提取咪鮮胺及其代謝產(chǎn)物;減少多余的玻璃儀器使用;并且采用一種新的方法進(jìn)行凈化,避免了使用濃硫酸帶來的安全性隱患以及在操作過程中調(diào)節(jié)pH帶來的不確定性,提高了方法的選擇性和靈敏度,從而建立一套快速、便捷、安全、清潔、耗時短、低成本且靈敏度高的檢測方法。
試樣蘋果、葡萄、西瓜、柑橘等水果,市售。
咪鮮胺、2, 4, 6-三氯苯酚(純度均不少于99.0%),德國DR公司;吡啶鹽酸鹽、鹽酸、濃硫酸、無水硫酸鈉(使用前在55 ℃下烘干2 h,冷卻后使用),均為分析純,廣州化學(xué)試劑廠;二氯甲烷、丙酮、石油醚、乙腈、正己烷,均為色譜級,美國默克公司;試驗用水均為一級水。
7890B氣相色譜儀,美國安捷倫公司;TLE204E電子天平,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;DK-2可調(diào)式電砂浴鍋,北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司;RV 8V旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,艾卡(廣州)儀器設(shè)備有限公司(德國IKA);SYG-1230水浴箱,上海珂淮儀器有限公司;T25均質(zhì)機(jī),艾卡(廣州)儀器設(shè)備有限公司(德國IKA)。
1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制
咪鮮胺標(biāo)準(zhǔn)工作液:稱取10 mg咪鮮胺標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),用丙酮溶解并定容至100 mL,配制成質(zhì)量濃度為100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液儲備液,用丙酮再次稀釋配制成質(zhì)量濃度為1.0 mg/L的咪鮮胺標(biāo)準(zhǔn)工作液。
2, 4, 6-三氯苯酚工作液:稱取10 mg 2, 4, 6-三氯苯酚標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),用丙酮溶解并定容至100 mL,配制成質(zhì)量濃度為100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液儲備液,用丙酮再次稀釋配制成質(zhì)量濃度為1.0 mg/L的2, 4, 6-三氯苯酚標(biāo)準(zhǔn)工作液。
1.2.2 水果儲備基質(zhì)液
分別稱取5份40 g蘋果試樣于5個100 mL的平底燒杯中,各加入50 mL的乙腈,勻漿機(jī)高速勻漿2 min,過濾,收集于裝有5 g氯化鈉的100 mL具塞比色管中,蓋上蓋子,劇烈振蕩1 min,靜置30 min,從比色管中吸取上層溶液于250 mL的平底燒杯中,搖勻,備用。
1.2.3 GC色譜條件
檢測方法采用GC-ECD法,色譜柱采用DB-5(30 m×0.320 mm×0.25 μm)的彈性石英毛細(xì)管柱。儀器檢測條件:柱溫70 ℃以40 ℃/min的速度升溫到245℃(保留5 min);進(jìn)樣口溫度260 ℃;ECD溫度300℃;分流進(jìn)樣,分流比40∶1;色譜柱的載氣氣體為氮?dú)?,流?.5 mL/min;進(jìn)樣量1.0 μL。
1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線制作
準(zhǔn)確吸取0.25,0.50,1.0,2.0和3.0 mL咪鮮胺標(biāo)準(zhǔn)工作液于水解試管中,氮吹濃縮近干,加入5 g吡啶鹽酸鹽,水解方法、凈化方法按照最優(yōu)方法進(jìn)行,待測。
分3組,每組各取6個50 mL平底燒杯并分別加入10 mL儲備基質(zhì)液,然后在燒杯中分別加入1.0 mL 1.0 mg/L的2, 4, 6-三氯苯酚工作液(模擬咪鮮胺已完全水解),在振蕩器上混勻,放在氮吹儀上濃縮近干,待用。
1) 硫酸的凈化方法:將上述燒杯用20 mL正己烷分?jǐn)?shù)次沖洗并全部轉(zhuǎn)移到分液漏斗中,加入5 mL硫酸,振蕩1 min,靜止分層后,棄去硫酸,重復(fù)3次。然后用蒸餾水洗滌有機(jī)相中的殘留硫酸,洗滌至中性,收集有機(jī)相,經(jīng)無水硫酸鈉脫水干燥后濃縮低于5 mL,并用正己烷定容至5 mL,上機(jī)測定,結(jié)果如圖1所示。
圖1 利用濃硫酸進(jìn)行凈化的咪鮮胺殘留量色譜圖
2) PSA 100 mg+C18100 mg+MgSO4300 mg QuECh-ERS凈化管的凈化方法:將上述燒杯用正己烷分?jǐn)?shù)次洗滌燒杯并全部轉(zhuǎn)移到5 mL容量瓶,并定容至5 mL。然后全部轉(zhuǎn)移到裝有PSA 100 mg+C18100 mg+MgSO4300 mg的QuEChERS凈化管中凈化,上機(jī)測定,結(jié)果如圖2所示。
圖2 利用凈化管進(jìn)行凈化的咪鮮胺殘留量色譜圖
3) 弗羅里硅土柱的凈化方法:將上述燒杯分?jǐn)?shù)次加入5 mL正己烷,并全部轉(zhuǎn)移到弗羅里硅土柱上(已用洗脫液活化),棄去濾液,用25 mL丙酮-正己烷(90∶10,V/V)洗脫溶劑洗脫,用25 mL帶刻度試管接收濾液,氮吹濃縮低于5 mL,最后用正己烷定容至5 mL,上機(jī)測定,結(jié)果如圖3所示。
圖3 用弗羅里硅土柱進(jìn)行凈化的咪鮮胺殘留量色譜圖
經(jīng)計算,2, 4, 6-三氯苯酚回收率得到的結(jié)果如表1所示。由圖譜和回收率計算結(jié)果可知,QuEChERS凈化管的填料對樣品中2, 4, 6-三氯苯酚的吸附作用很強(qiáng),能把試樣中大部分2, 4, 6-三氯苯酚吸附在凈化管中,并且對于其他雜峰的凈化效果不顯著,甚至是沒有得到凈化效果,影響咪鮮胺最后的定量計算,故排除使用QuEChERS凈化管的使用;而濃硫酸和弗羅里硅土柱兩種的凈化效果能達(dá)到檢測要求,回收率均在90%以上,但凈化過程使用濃硫酸,容易發(fā)生危險,而弗羅里硅土柱凈化則使用過程相對簡單,不會對實(shí)驗人員造成潛在的危險以及在之后調(diào)節(jié)pH的不確定性也可以避免。故使用弗羅里硅土柱作為凈化的裝置。
表1 不同凈化方法下的2, 4, 6-三氯苯酚回收率 %
分3組,每組各取6個50 mL平底燒杯并分別加入10 mL儲備基質(zhì)液,然后在燒杯中分別加入1.0 mL 1.0 mg/L的2, 4, 6-三氯苯酚工作液(模擬咪鮮胺已完全水解),在振蕩器上混勻,放在氮吹儀上濃縮近干,加入5 mL正己烷,蓋上蠟?zāi)?,待用?/p>
根據(jù)2.1優(yōu)化,將弗羅里硅土柱用5 mL表2中不同配比洗脫液進(jìn)行條件活化,當(dāng)溶劑液面到達(dá)柱吸附層表面時,馬上倒入上述樣品溶液,用25 mL的具刻度試管收集洗脫液,分別用25 mL相同配比的溶液沖洗燒杯后洗脫凈化柱。將裝有洗脫液的試管置于氮吹儀,在50 ℃水浴中濃縮近干,用正己烷準(zhǔn)確定容至5 mL,混勻,待測,結(jié)果如表2所示。
結(jié)果顯示,在丙酮與正己烷的配比是95∶5(V/V)和90∶10(V/V)及丙酮與二氯甲烷的配比是95∶5(V/V)時,2, 4, 6-三氯苯酚幾乎能全部被洗脫下來,其回收率均在90%以上,均滿足對檢測的要求。但是95∶5(V/V)的丙酮+二氯甲烷同時會對雜質(zhì)的回收率也明顯增加,特別對咪鮮胺臨近雜峰的洗脫,此雜峰會影響咪鮮胺的的定量檢測,而在95∶5(V/V)和90∶10(V/V)的丙酮+正己烷洗脫溶劑中,由于丙酮價格比正己烷的高,為降低檢測成本,選擇90∶10(V/V)的丙酮+正己烷相對合適。
表2 不同洗脫溶劑的配比下2, 4, 6-三氯苯酚平均回收率 %
分3組,每組各取6支帶具塞刻度的25 mL水解試管,加入1.0 mL咪鮮胺標(biāo)準(zhǔn)工作液,氮吹濃縮近干,加入5 g吡啶鹽酸鹽,按照表3中的水解條件進(jìn)行水解,冷卻至室溫后,加入適量的水溶解吡啶鹽酸鹽,并全部轉(zhuǎn)移到250 mL的分液漏斗中,試管用50 mL水分?jǐn)?shù)次沖洗并轉(zhuǎn)移到分液漏斗中,石油醚萃取2次(每次50 mL),棄去水相,合并有機(jī)相;濃縮近干,凈化方法按照2.1、2.2優(yōu)化出的最優(yōu)方法進(jìn)行。
經(jīng)多次反復(fù)試驗,在沙浴與25 mL的水解試管裝置下,一個砂浴鍋能同時加熱20~30個試樣,同時進(jìn)行水解,完全可以進(jìn)行大批量處理樣品。水解過程并沒有沸騰現(xiàn)象,安全可靠。同時,反應(yīng)后的試管容易清洗,能大大增加工作效率。其余方式操作繁瑣,不利于檢測多個樣品,不能提高處理效率。
表3 水解裝置及條件表
分3組,分別稱取40 g蘋果試樣于250 mL的平底燒杯中,加入1 mL 1.0 mg/L的咪鮮胺標(biāo)準(zhǔn)工作液,按照表5設(shè)計對應(yīng)加入各種用量的溶劑,并在勻漿機(jī)上高速勻漿2 min,過濾,收集濾液于裝有5 g氯化鈉的100 mL具塞試管中,蓋上蓋子,劇烈振蕩1 min,在室溫下靜置30 min,使之分層,吸取20 mL上層溶液于25 mL的帶刻度的試管中,氮吹儀上濃縮近干;加入5 g吡啶鹽酸鹽,水解方法使用按照2.3篩選出的最佳水解裝置進(jìn)行水解,水解1.5 h;凈化方法按照2.1、2.2優(yōu)化出的最優(yōu)方法進(jìn)行,上機(jī)待測,咪鮮胺回收率結(jié)果見表4。
NY/T 1456—2007中前處理提取液是用80 mL丙酮,并且需要浸泡過夜后仍需要振蕩60 min,試驗時間長,不便于檢測短時高效的要求。上述結(jié)果表明丙酮和乙腈在適當(dāng)?shù)捏w積中均能滿足檢測要求,而乙腈的提取回收率均在90%以上,溶劑用量各水平差異不明顯。故使用乙腈作為提取溶劑,其用量為50 mL。
表4 不同提取溶劑試驗下咪鮮胺平均回收率 %
將1.2.4配制好的咪鮮胺標(biāo)準(zhǔn)曲線按照上述優(yōu)化后的條件進(jìn)行處理進(jìn)樣,以質(zhì)量濃度(mg/L)為橫坐標(biāo),峰面積為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(見圖4)。線性方程為y=12 991.72x-118.34,其相關(guān)性r=0.999 53,這說明在0.05~0.6 mg/L線性范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系。通過實(shí)際低濃度添加試驗,當(dāng)信噪比等于3時,咪鮮胺的檢出限為0.005 mg/kg,滿足試驗要求。
圖4 咪鮮胺標(biāo)準(zhǔn)工作曲線
按照上述優(yōu)化后的條件,對蘋果、葡萄、西瓜、柑橘4種樣品分別添加0.05,0.20和0.40 mg/kg三個濃度水平,做加標(biāo)回收試驗,每個濃度6平行,結(jié)果見表5。咪鮮胺的平均回收為87.2%~101.1%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.1%~5.5%。
表5 4類蔬果在3個添加水平下的平均回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(n=6)
在廣州市各大市場上隨機(jī)抽取橙子、桃子、草莓、葡萄、西瓜、蘋果等水果,共109批次,按照優(yōu)化后的試驗條件,每批次3平行進(jìn)行檢測。結(jié)果顯示共21批次檢出咪鮮胺及其代謝物,其中葡萄與柑橘類檢出率最高。其濃度范圍在0.011 1~0.291 mg/kg之間,RSD范圍在0.9%~7.2%之間。
圖5 葡萄陽性樣品色譜圖
圖6 0.2 mg/L 2, 4, 6-三氯苯酚標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)色譜圖
此次試驗建立在GC-ECD檢測器的基礎(chǔ)上。經(jīng)試驗驗證,測定水果中咪鮮胺殘留量的前處理方法優(yōu)化為:稱取40 g試樣于250 mL燒杯中,加入50 mL乙腈,高速均質(zhì)2 min,過濾;收集濾液于裝有5 g氯化鈉的100 mL具塞試管中,蓋上蓋子,劇烈振蕩1 min,在室溫下靜置30 min,使之分層,吸取20 mL上層溶液于25 mL的帶刻度的水解試管中,氮吹濃縮近干后加入5 g吡啶鹽酸鹽,置于210~240 ℃的沙浴中水解1.5 h;冷卻后,加入10 mL蒸餾水使吡啶鹽酸鹽溶解,并用50 mL蒸餾水分次沖洗水解管轉(zhuǎn)移到250 mL分液漏斗中,用石油醚萃取2次(每次50 mL),合并有機(jī)相;將有機(jī)相轉(zhuǎn)移到100 mL燒杯中,濃縮至干,用10 mL正己烷分次洗燒杯,溶液轉(zhuǎn)移到經(jīng)丙酮-正己烷混合溶液(90∶10,V/V)活化的弗羅里硅土柱,棄去濾液,用25 mL丙酮-正己烷混合溶液(90∶10,V/V)分?jǐn)?shù)次洗脫,收集濾液,氮吹并定容5 mL,供測定。該前處理方法在保證符合檢測要求的基礎(chǔ)上,簡化了實(shí)驗步驟,優(yōu)化了實(shí)驗的條件,能同時檢測多個樣品,既縮短檢測的時間,又節(jié)省成本費(fèi)用,安全可靠,方法簡單,且靈敏度高,適用于批量水果樣品中咪鮮胺及其代謝物殘留的定性和定量分析。