陳亮,高海榮,陳碩,王秀云,張聰*,劉億婕*
1. 福建省食品藥品質(zhì)量檢驗研究院(福州 350000);2. 福建省藥品審核查驗中心(福州 350000)
茶葉中富含茶多酚類化合物和人體必需的多種微量元素,有利于健康,茶飲料受到世界各國人民的喜愛。然而在茶葉種植過程中,會使用農(nóng)藥來除草、除蟲、防病等[1-2],有些農(nóng)藥甚至?xí)瑯薣3],因此農(nóng)藥殘留成為茶葉質(zhì)量安全問題之一[4]。2016—2020年,歐盟多次通報茶葉中丁醚脲、唑蟲苯甲酰胺問題[5],同時我國最新修訂的GB 2763—2021《食品安全國家標準 食品中農(nóng)藥最大殘留量》中并未規(guī)定茶葉中甲基硫菌靈、氯噻啉、氯蟲苯甲酰胺農(nóng)藥殘留檢測的標準方法及限量(氯噻啉為臨時限量),因此建立適用于茶葉中丁醚脲、甲基硫菌靈、氯噻啉、唑蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺5種農(nóng)藥殘留量的檢測方法非常有必要。
QuEChERS樣品前處理方法于2003年首次被提出[6],是一種簡便、可靠的前處理技術(shù)[7-9],QuEChERS被廣泛應(yīng)用于食用農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)獸藥殘留的檢測[10-11]。MWCNTs是一種新型材料,由多層石墨化片卷曲而成的碳納米管,其具有比表面積大、表面吸附性能好、選擇性能好等優(yōu)點。近年來,也有少量報道將MWCNTs用于農(nóng)藥殘留檢測中[12-13],為快速高效的檢測茶葉中丁醚脲、甲基硫菌靈、氯噻啉、唑蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺5種農(nóng)藥殘留,試驗基于QuEChERS方法,優(yōu)化N-丙基乙二胺(PSA)、C18、MWCNTs的用量,利用高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法同時分析檢測茶葉中這5種農(nóng)藥殘留。
1.1.1 試驗儀器
AB 5500 Qtrap三重四極桿質(zhì)譜儀(美國AB公司);1290 Infinity安捷倫高效液相色譜儀(美國安捷倫公司);CR21N落地式高速冷凍離心機(日本日立公司);Milli-Q超純水處理系統(tǒng)(美國Millipore公司);XSE204電子分析天平(瑞士梅特勒有限公司);Turbo Vsp Lv全自動氮吹儀(美國Biotage公司);HM100刀式研磨機(北京格瑞德曼公司);MS3型渦旋混合器(德國IKA公司)。
1.1.2 試劑與材料
甲醇、乙腈、丙酮(色譜純,德國默克公司);醋酸鈉、無水硫酸鎂(分析純,國藥集團化學(xué)有限公司);MWCNTs(內(nèi)徑3~5 μm,外徑8~15 μm,長度50 μm)、甲酸、醋酸(質(zhì)譜級)(均為上海阿拉丁化學(xué)試劑有限公司);SelectCoreTMN-丙基乙二胺(PSA)50 μm、SelectCoreTMC1850 μm、陶瓷均質(zhì)子(長2 cm×外徑1 cm):納譜分析技術(shù)(蘇州)有限公司;丁醚脲、甲基硫菌靈、氯噻啉、唑蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺對照品(100 μg/mL,天津農(nóng)業(yè)部環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心);Agilent Eclipse Plus C18色譜柱(2.1 mm×50 mm,1.8 μm,美國Agilent公司)。
茶葉樣品購自當?shù)爻谢蚴袌?,空白基質(zhì)樣品來自購買樣品初篩后確定無丁醚脲、甲基硫菌靈、氯噻啉、唑蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺殘留的樣品。
1.2.1 樣品前處理
取不少于200 g的茶葉樣品,經(jīng)刀式研磨器粉碎后,過0.180 mm(80目)的篩后封裝于塑料瓶中,于0~4 ℃保存,準確稱取2.0 g(精確至0.000 1 g)茶葉粉末于50 mL塑料離心管中,加入10 mL水渦旋混勻后,靜置浸泡30 min。加入10 mL酸化乙腈(含1%醋酸,體積比)并混勻,蓋上蓋子后置于冰箱-18 ℃冷卻30 min,加入6 g無水硫酸鎂、1.5 g醋酸鈉及1顆陶瓷均質(zhì)子,蓋上蓋子,劇烈渦旋振蕩2 min,以8 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心10 min。取5 mL上清液于裝有900 mg無水硫酸鎂、200 mg PSA、200 mg C18及50 mg MWCNTs的15 mL離心管內(nèi),振蕩渦旋2 min后,以8 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心10 min,取上清液過0.22 μm有機濾膜,待上機測定。
1.2.2 標準溶液的配制
用乙腈將丁醚脲、甲基硫菌靈、氯噻啉、唑蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺標準物質(zhì)配制成1 μg/mL 5種農(nóng)藥混合標準溶液,于-18 ℃避光保存;根據(jù)試驗要求,按照1.2.1的樣品前處理步驟處理空白茶葉樣品制得空白樣品基質(zhì),用空白基質(zhì)溶液配制質(zhì)量溶度為0.1,0.5,1.0,5.0,10.0,20.0和50.0 ng/mL的5種農(nóng)藥的混合標準工作溶液。
1.2.3 液相色譜-質(zhì)譜條件
液相條件:Agilent Eclipse Plus C18色譜柱(2.1 mm×50 mm,1.8 μm)。進樣體積2 μL,流速0.3 mL/min,柱溫30 ℃。流動相A為0.1%甲酸水;流動相B為乙腈。液相梯度洗脫:0~1 min,70% A;1~5 min,70%~10% A;5~8 min,10% A;8~9 min,10~70% A;9~11 min,70% A。
質(zhì)譜條件:離子源采用電噴霧電離正模式(positive electrospray ionizationm,ESI+),離子源溫度450 ℃;氣簾氣壓20 psi;輔助氣壓50 psi;霧化氣壓50 psi;電噴霧電壓4 500 V;碰撞室入口電壓9 V;碰撞室出口電壓15 V。掃描方式采用多反應(yīng)監(jiān)測(multiple reaction monitoring,MRM)模式。
將5種農(nóng)藥標準物質(zhì)配制成50 ng/mL混合標準溶液,在正離子模式下,采用多反應(yīng)監(jiān)測模式,確定5種農(nóng)藥的母離子、定性離子、定量離子、去簇電壓、碰撞電壓。5種農(nóng)藥質(zhì)譜條件參數(shù)優(yōu)化結(jié)果見表1。用空白基質(zhì)配制50 ng/mL 5種農(nóng)藥的色譜圖見圖1。
表1 5種化合物質(zhì)譜參數(shù)
圖1 空白基質(zhì)配制50 ng/mL 5種化合物的色譜圖
茶葉樣品的基質(zhì)復(fù)雜,色素含量較多,使用適當?shù)奶崛∪軇?,有利于除去樣品中的雜質(zhì),提高檢驗結(jié)果的準確性。甲醇、乙腈、酸化乙腈、乙酸乙酯、丙酮是農(nóng)藥殘留提取過程中常用有機試劑。試驗比較甲醇、乙腈、酸化乙腈(含1%醋酸,V/V)、乙酸乙酯、丙酮作為提取溶劑時對5種農(nóng)藥殘留的提取效率。試驗發(fā)現(xiàn),使用丙酮、酸化乙腈、乙腈作為提取溶劑時,5種農(nóng)藥殘留的回收率均較好,但是丙酮提取時樣品的顏色較深,不利于后續(xù)的凈化,乙腈對大部分農(nóng)藥均有較高的溶解性,乙腈作為提取劑提取的雜質(zhì)較少[14],在乙腈中加入一定量乙酸,維持溶液pH,可減少待測藥物的降解[15],因此選用酸化乙腈(含1%醋酸,V/V)作為提取溶劑。
比較甲醇-水、乙腈-水、乙腈-0.1%甲酸水作為流動相時對各物質(zhì)的響應(yīng)的影響。試驗發(fā)現(xiàn)乙腈-0.1%甲酸水作為流動相按照一定比例梯度洗脫的效果最佳,加入微量的酸更有利于各物質(zhì)的離子化,峰形較好,響應(yīng)較高,因此流動相選用乙腈-0.1%甲酸水。
茶葉中富含咖啡因、茶多酚、有機酸、色素等物質(zhì),為有效的除去雜質(zhì),以提高檢測的準確性,凈化過程是一個關(guān)鍵的步驟。試驗方法采用PSA、C18及MWCNTs作為吸附劑,PSA能有效除去基質(zhì)中的茶多酚、有機酸等機型雜質(zhì)[16],C18能有效除去基質(zhì)中的色素、維生素等非極性物質(zhì)[17],MWCNTs能有效去除色素和平面結(jié)構(gòu)等干擾物質(zhì)[18]。試驗以空白樣品中加入50 μg/kg 5種農(nóng)藥混標,制備6個平行樣,按照1.2.1的方法制備樣品,上機測定回收率,采用正交試驗L9(34)確定PSA、C18及MWCNTs的最佳使用量。由正交試驗結(jié)果可以看出,各組試驗的回收率在60.8%~89.0%之間,丁醚脲、唑蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺中C18對其回收率的影響最大,PSA次之,MWCNTs的影響最?。患谆蚓`、氯噻啉中C18對其回收率的影響最大,MWCNTs次之,PSA的影響最小。丁醚脲、甲基硫菌靈、唑蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺對PSA、C18、MWCNTs的最佳用量均分別是200,200和50 mg,氯噻啉對PSA、C18、MWCNTs的最佳用量分別是200,200和100 mg,氯噻啉對MWCNTs使用量的K2、K3值比較接近,綜合考慮,試驗PSA、C18、MWCNTs的最佳用量均分別是200,200和50 mg。具體結(jié)果見表2和表3。
表2 正交試驗設(shè)計及結(jié)果
表3 正交試驗結(jié)果分析
在檢測農(nóng)藥殘留時基質(zhì)效應(yīng)對結(jié)果的準確性和重復(fù)性影響較大?;|(zhì)效應(yīng)主要是在前處理過程或樣品本身引入的雜質(zhì)干擾導(dǎo)致目標化合物的信號減弱和增強。方法采用相對響應(yīng)強度的比值來評價基質(zhì)效應(yīng)的強弱,即ME=B/A,A表示分析物在純?nèi)軇┑捻憫?yīng)值,B表示分析物在空白基質(zhì)中的響應(yīng)強度。ME小于0.9為基質(zhì)效應(yīng)減弱,大于1.2為基質(zhì)效應(yīng)增強[19]。方法分別以空白茶葉提取液與乙腈溶劑配制50 ng/mL 5種農(nóng)藥混標以考察樣品的基質(zhì)效應(yīng),結(jié)果表明5種農(nóng)藥的ME值為0.613~0.825,均為基質(zhì)減弱效應(yīng),因此采用基質(zhì)配標消除基質(zhì)效應(yīng)對測定結(jié)果的影響。
用空白茶葉基質(zhì)溶液配制質(zhì)量溶度為0.1,0.5,1.0,5.0,10.0,20.0和50.0 ng/mL的5種農(nóng)藥的混合標準工作溶液,采用外標法定量,5種農(nóng)藥在0.1~50 ng/mL線性關(guān)系良好,具體結(jié)果見表3。
對空白茶葉基質(zhì)添加5種農(nóng)藥混合標準品,用空白基質(zhì)提取液逐級稀釋,以3倍信噪比(rSN)和10倍信噪比(rSN)分別作為方法的檢出限(limit of detection,SLOD)和定量限(limit of quantification,SLOQ),具體結(jié)果見表4。
表4 5種農(nóng)藥的線性方程、檢出限及定量限
在空白茶葉樣品中添加適量的5種農(nóng)藥標準溶液,每個加標濃度制備6個平行樣,5種農(nóng)藥的平均回收率為81.0%~97.6%,相對標準偏差(relative standard deviation,SRSD)在5.6%~9.9%,滿足GB/T 27404—2008《實驗室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測》對回收率和相對標準偏差的要求,表明該方法能夠滿足丁醚脲、甲基硫菌靈、氯噻啉、唑蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺5種農(nóng)藥的檢測,具體結(jié)果見表5。
表5 5種農(nóng)藥的回收率和相對標準偏差
以試驗建立的方法對市售151批茶葉進行檢測,其中:丁醚脲檢出24批次,檢出率為15.9%,其值為0.001 3~2.224 9 mg/kg;甲基硫菌靈檢出9批次,檢出率為6.0%,其值為0.004 3~0.073 6 mg/kg;氯噻啉均未檢出,檢出率為0;唑蟲酰胺檢出127批次,檢出率為84.1%,其值為0.001 2~0.670 8 mg/kg;氯蟲苯甲酰胺檢出27批次,檢出率為17.9%,其值為0.000 8~0.028 3 mg/kg。丁醚脲、氯噻啉、唑蟲酰胺檢出值均在GB 2763—2021中規(guī)定的限值范圍內(nèi),甲基硫菌靈、氯蟲苯甲酰胺在GB 2763—2021中均未規(guī)定限量值,但均有一定程度檢出,說明有部分茶農(nóng)在茶葉種植過程中使用甲基硫菌靈、氯蟲苯甲酰胺,因此存在著一定風(fēng)險。
試驗采用多壁碳納米管/QuEChERS凈化方法與高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法相結(jié)合,建立茶葉中丁醚脲、甲基硫菌靈、氯噻啉、唑蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺5種農(nóng)藥殘留的檢測方法。研究表明,該方法的相關(guān)系數(shù)為0.997 1~0.999 6,檢出限在0.5~5 μg/kg;在茶葉空白基質(zhì)中進行加標試驗,平均回收率為81.0%~97.6%,SRSD為5.6%~9.9%。該方法操作簡單、靈敏度高、重現(xiàn)性好、準確可靠,能夠滿足日常檢測要求,可為國內(nèi)食品監(jiān)管部門監(jiān)測茶葉中丁醚脲、甲基硫菌靈、氯噻啉、唑蟲酰胺、氯蟲苯甲酰胺5種農(nóng)藥殘留提供一種可行的參考方法和理論支持。