多壁碳納米管基質固相分散萃取-高效液相色譜法測定蔬菜中7種氨基甲酸酯類農藥殘留量

方樹桔,楊 敏,王紅斌,譚 偉,張艷麗,屈林悅,楊志娥,李桂鎮

(云南民族大學 化學與環境學院,昆明 650500)

氨基甲酸酯類農藥是一種高毒性的殺蟲劑[1],屬于膽堿酯酶抑制劑,在農業生產中應用比較廣泛。氨基甲酸酯類農藥對人類身體健康具有一定的危害作用[2],因此,該類農藥殘留量也日漸受到人們的關注。由于氨基甲酸酯類農藥的熱穩定性較差,目前針對氨基甲酸酯農藥殘留量的測定方法主要為高效液相色譜法(HPLC)[3]和高效液相色譜-質譜法[4]。與HPLC 相比,高效液相色譜-質譜法雖然專屬性較強,但其檢測成本更高,操作更繁瑣。

常用的蔬菜類樣品前處理方法較多,其中,基質固相分散萃取法(MSPD)是近年發展起來的一種前處理方法,該方法可以同時完成樣品的制備、萃取和凈化等步驟,具有快速、高效的特點[5]。MSPD 的關鍵步驟是選擇何種材料作為其固相萃取材料。多壁碳納米管(MWCNTs)是由多層六角碳網層面卷成的同軸圓筒狀的碳納米管[6],具有很好的表面吸附性能[7-9],是在色譜分析中廣泛應用的固相萃取材料[10]。相關的研究也較多,如利用MWCNTs作為固相萃取材料進行樣品前處理,測定了茶葉中26種農藥[11]以及水果和蔬菜[12-13]中有機磷農藥含量,方法簡單易操作、可靠性高、回收率好,且檢出限低。

本工作以MWCNTs作為固相萃取材料,建立了多壁碳納米管基質固相分散萃取-高效液相色譜法(MWCNTs-MSPD-HPLC)測定蔬菜中7種氨基甲酸酯類農藥(涕滅威砜、3-羥基克百威、涕滅威、克百威、異丙威、滅多威和甲萘威)殘留量的方法,并推廣應用于水果中7種氨基甲酸酯類農藥含量的測定,以期為蔬菜和水果中氨基甲酸酯類農藥殘留量的監控提供技術參考。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent 1290型高效液相色譜儀,配自動進樣系統和二極管陣列檢測器(DAD);RE-52AA 型真空旋轉蒸發儀;SHB-Ⅲ型冷卻循環泵;JJ 500型電子天平;AB 204S型電子天平。

7 種氨基甲酸酯類農藥標準儲備溶液:1 000 mg·L－1,使用時用甲醇配制成2.50 mg·L－1的混合標準溶液,再根據實際需要用甲醇配制成不同質量濃度的混合標準溶液。

MWCNTs:型號為GYM 003,工業級,純度大于90%,外徑為50～100 nm,長度為5～10μm,雜質(灰分測試結果)的質量分數小于3.5%,比表面積大于100 m2·g－1,使用前將其在105 ℃下活化1 h。

7種氨基甲酸酯類農藥的純度均不小于98%;無水硫酸鎂為分析純;甲醇、乙腈、乙酸乙酯、環己烷、二氯甲烷、甲苯均為色譜純;試驗用水為純凈水。

蔬菜樣品中的扁豆樣品采自云南省臨滄市,其余5種蔬菜(空心菜、白菜、結球甘藍、茄子和黃瓜)樣品采自海南省?？谑?、瓊海市;水果樣品中的香蕉采自云南省普洱市,桃子分別采自海南省?？谑?、瓊海市。

1.2 儀器工作條件

RRHD SB-C18(150 mm×2.1 mm,1.8μm),柱溫30℃;檢測波長為200 nm(除甲萘威和滅多威的5種農藥),220 nn(甲萘威),230 nm(滅多威);進樣量2.5μL;流動相為乙腈-水體系;流量0.15 mL·min－1;梯度洗脫程序見表1。

表1 梯度洗脫程序Tab.1 Program of eluent gradient

1.3 試驗方法

稱取0.50 g樣品于研缽中,加入100 mg活化好的MWCNTs和0.50 g無水硫酸鎂,研磨成均勻粉末。將研磨好的混合物轉移到底部放有篩板的注射器內,頂部放入少許脫脂棉,壓實,保證柱子均勻填實且無裂縫。用20 mL乙腈洗脫柱子,收集洗脫液,于35 ℃旋蒸至近干,用2 mL甲醇溶解殘渣,過0.22μm 濾膜,按照儀器工作條件對濾液中的7種氨基甲酸酯類農藥含量進行測定。

2 結果與討論

2.1 MSPD條件的選擇

2.1.1 MWCNTs用 量

試驗考察了MWCNTs用量分別為60,80,90,100,120 mg時對氨基甲酸酯類農藥萃取效果的影響,結果見圖1。

圖1 MWCNTs用量對7種農藥回收率的影響Fig.1 Effect of MWCNTs amount on recovery of the 7 pesticides

由圖1可知:當MWCNTs用量為60 mg時,甲萘威回收率較低,不能滿足分析要求;當MWCNTs用量達到80 mg時,各農藥的回收率均在60%以上;當MWCNTs用量為100～120 mg時,各農藥的回收率較為理想,滿足分析要求。綜合考慮,試驗選擇的MWCNTs的用量為100 mg。

2.1.2 洗脫劑及用量

比較了乙腈、甲醇、乙酸乙酯、乙酸乙酯-環己烷混合溶液(體積比為4∶1)、甲醇-乙腈混合溶液(體積比為7∶3)、甲醇-乙腈混合溶液(體積比為3∶7)、乙腈-甲苯混合溶液(體積比為4∶1)作洗脫劑時對空心菜中7種氨基甲酸酯類農藥的洗脫效果。結果顯示:用乙酸乙酯、乙腈-甲苯混合溶液(體積比為4∶1)洗脫時,洗脫液中有很多非極性的雜質存在,推測其原因是空心菜樣品中含有較多非極性雜質[14],而乙酸乙酯和乙腈-甲苯混合溶液(體積比4∶1)這兩種洗脫劑的極性較乙腈弱,更容易將樣品中的非極性雜質洗出;用甲醇、乙酸乙酯-環己烷混合溶液(體積比4∶1)、甲醇-乙腈(體積比3∶7)和甲醇-乙腈混合溶液(體積比為7∶3)洗脫時,涕滅威砜的回收率偏高,甲萘威的回收率偏低,這可能是由于這3種洗脫劑洗脫出了大量的雜質,和涕滅威砜及甲萘威的極性相似,從而干擾了涕滅威砜、甲萘威的含量測定;而用乙腈洗脫時,7種氨基甲酸酯類農藥的回收率都能滿足分析要求,且無雜質峰干擾?？紤]到蔬菜樣品水分含量高且用乙腈洗脫基質干擾程度小,故選擇乙腈作洗脫劑。

試驗還考察了洗脫劑乙腈的用量分別為8,10,15,20,25,30 mL時對7種氨基甲酸酯類農藥洗脫效果的影響。結果顯示:涕滅威砜、3-羥基克百威、涕滅威、克百威、異丙威、滅多威等6種農藥回收率受洗脫劑用量影響較小;隨著洗脫劑用量的增大,甲萘威回收率逐漸增大,當洗脫劑用量超過20 mL后,甲萘威回收率趨于穩定,故試驗選擇乙腈的用量為20 mL。

2.2 色譜條件的選擇

2.2.1 色譜柱

考察了ZORBAX Eclipse Plus C8色譜柱(100 mm×3.0 mm,1.8μm)和RRHD SB-C18色譜柱(150 mm×2.1 mm,1.8μm)對7種氨基甲酸酯類農藥分離效果的影響。結果表明:使用ZORBAX Eclipse Plus C8色譜柱(100 mm×3.0 mm,1.8μm)分離時,7種農藥分離度較差、響應強度較低;而使用RRHD SB-C18色譜柱(150 mm×2.1 mm,1.8μm)分離時,7種農藥的基線平穩、峰形好、響應強度高。因此,試驗選擇RRHD SB-C18色譜柱(150 mm×2.1 mm,1.8μm)分離7種氨基甲酸酯類農藥。

2.2.2 流動相流量

試驗采用乙腈-水體系進行梯度洗脫,考察了流量分別為0.10,0.15,0.20 mL·min－1時對7種氨基甲酸酯類農藥分離效果的影響。結果顯示:當流量為0.10 mL·min－1時,7種農藥出峰過慢;當流量為0.20 mL·min－1時,7種農藥保留時間均提前,色譜峰相互疊加,如涕滅威砜保留時間為1.829 min,出峰過早,色譜柱平衡時間較短,從而引起7種農藥色譜峰相互疊加;當流量為0.15 mL·min－1時,7種農藥在27 min內完成出峰,各農藥峰形尖銳且分離度較好。因此,試驗選擇流動相流量為0.15 mL·min－1。

2.2.3 檢測波長

用儀器配置的DAD 對7種農藥進行了190～235 nm 波長范圍內的紫外掃描。結果表明:甲萘威在220 nm 處有最大吸收;滅多威在230 nm 處有最大吸收;其余5種農藥均在200 nm 處有最大吸收。故試驗確定甲萘威的檢測波長為220 nm,滅多威的檢測波長為230 nm,其余5 種農藥的檢測波長為200 nm。

2.2.4 柱 溫

對7種農藥在不同柱溫(20,30,40 ℃)下的分離效果進行了考察。結果顯示:柱溫對7種農藥的出峰有一定的影響,但影響不大;當柱溫為20℃時,7種氨基甲酸酯類農藥出峰時間整體延遲;當柱溫為30℃時,基線平穩,各農藥間的分離度均較好;當柱溫為40 ℃時,雖然7種農藥出峰均提前,但是基線不夠平穩。因此,試驗選擇的柱溫為30 ℃。

2.2.5 進樣量

對7種氨基甲酸酯類農藥在進樣量分別為1.0,2.5,5.0μL 時的分離效果進行了比較。結果顯示:進樣量大于2.5μL時,7種農藥的峰形較差;進樣量為1.0μL時,7種農藥響應信號強度較弱。因此,試驗選擇的進樣量為2.5μL。

在優化的色譜條件下,1.0 mg·L－17 種農藥的混合標準溶液的色譜圖見圖2。

圖2 混合標準溶液色譜圖Fig.2 Chromatogram of mixed standard solution

由圖2可知:涕滅威砜、滅多威、3-羥基克百威、涕滅威、克百威、甲萘威和異丙威的保留時間分別為3.625,4.297,6.153,12.686,17.265,18.780,21.075 min。

2.3 標準曲線和檢出限

按照儀器工作條件對0.025,0.05,0.10,0.50,1.00,2.50,5.00 mg·L－1的7種氨基甲酸酯類農藥混合標準溶液系列進行測定,以各農藥的質量濃度為橫坐標,其對應的峰面積為縱坐標繪制標準曲線。結果顯示:7 種農藥的標準曲線的線性范圍均為0.025～5.00 mg·L－1,線性回歸方程、相關系數見表2。

以3倍信噪比(S/N)計算檢出限(3S/N),結果見表2。

由表2可知:各農藥的線性關系較好,相關系數均大于0.999 0;檢出限為0.002 7～0.011 0 mg·kg－1。

2.4 精密度和回收試驗

稱取0.50 g空白樣品(空心菜),按照試驗方法進行3個濃度水平的加標回收試驗,每個濃度水平平行測定5次,計算回收率和測定值的相對標準偏差(RSD),結果見表3。其中由于甲萘威響應較好,適當降低了其加標量。

表2 線性回歸方程、相關系數和檢出限Tab.2 Linearity regression equations,correlation coefficients and detection limits

表3 精密度和回收試驗結果(n＝5)Tab.3 Results of tests for precision and recovery(n＝5)

由表3 可知:各農藥的回收率為68.8%～108%,RSD 不大于8.0%,符合GB/T 27404－2008《實驗室質量控制規范 食品理化檢測》對農藥殘留分析的要求。

2.5 樣品分析

按照試驗方法分析空心菜、白菜、結球甘藍、扁豆、茄子和黃瓜等6 種蔬菜樣品。結果顯示:在白菜、結球甘藍、扁豆樣品中檢出了氨基甲酸酯類農藥。

將這3種陽性蔬菜樣品的測定結果與NY/T 761－2008《蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農藥多殘留的測定》標準方法所得的測定結果進行了比對,結果見表4。

表4 樣品分析結果Tab.4 Analytical results of the samples

由表4可知,3種蔬菜中氨基甲酸酯類農藥的殘留量均在GB 2763－2014《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》規定的限值范圍內,且測定結果與標準方法的基本一致。

2.6 方法推廣

按照試驗方法對來自2個產地的桃子和1個產地的香蕉進行加標回收試驗(加標量為0.10,0.50,1.00 mg·kg－1),每種樣品平行測定5次,計算回收率和測定值的RSD。結果顯示:在3個樣品中均未檢出上述7種農藥,且得到的7種農藥的回收率為71.2%～108%,測定值的RSD 為0.30%～9.9%,滿足農藥殘留分析要求。

本工作建立了MWCNTs-MSPD-HPLC 測定蔬菜中7種氨基甲酸酯類農藥殘留量的方法,并擴展應用到了水果樣品。該方法簡單、快速、可靠,可用于蔬菜樣品中氨基甲酸酯類農藥殘留量的分析,并具有廣泛的應用前景。