多壁碳纳米柱净化法检测茶叶中多种农药残留_周宏霞.pdf

食品工业 2023 年第44卷第 2 期 316 分析检测多壁碳纳米柱净化法检测茶叶中多种农药残留周宏霞，王妙，张梅超，张羽威海市食品药品检验检测研究院（威海 264210）摘要建立以多壁碳纳米柱净化,UPLC-MS/MS检测茶叶中7种农药残留的分析方法。茶叶样品用1%乙酸酸化乙腈提取后,用IC-NANO-C柱净化后,用UPLC-MS/MS进行检测分析。结果表明,7种农药残留在1100 ng/mL范围内线性良好,相关系数(r)均不小于0.996 2,SLOD为2.05.0 g/kg。在5,10和50 g/kg 3个水平进行加标试验,平均回收率为78.0%100.9%,相对标准偏差为1.17%6.22%(n=6)。该方法简单、快速、灵敏、准确,适合用于茶叶中多农残的检测。关键词多壁碳纳米柱;超高效液相色谱-串联质谱;茶叶;农残 Determination of Mutiple Pesticide Residues in Teas by Purification with Multi-walled Carbon Nano ColumnZHOU Hongxia,WANG Miao,ZHANG Meichao,ZHANG YuWeihai Institute for Food and Drug Inspection and Detection(Weihai 264210)Abstract Establish a method for the rapid determination of mutiple residues by multi-walled carbon nano column coupled to UPLC-MS/MS.The samples were extracted by 1%acetic acid acidified acetonitrile solution,purified by IC-NANO-C colum,detected by UPLC-MS/MS.The results showed that the linearities of seven pesticide residues were good in the range of 1-100 ng/mL(r0.996 2),and the limits of detection were 2.0-5.0 g/kg.The spiking experiment was conducted at 5,10 and 50 g/kg three levels.The average recovery was 78.0%-100.9%,and the relative standard deviation was 1.17%-6.22%(n=6).The method was simple,rapid,sensitive and accurate,which was suitable for the determination of multi pesticide residues in tea.Keywords multi walled carbon nano column;UPLC-MS/MS;tea;pesticide茶叶作为天然绿色的健康饮品深受国内外消费者的喜爱。但是茶叶在种植过程中会使用一些农药，以防治和减少茶树病虫害的危害，但可能导致茶叶中残留农药而危害人体健康。因此茶叶中农残检测一直是国内外食品监管部门的监测重点。欧盟、日本等国家或地区对茶叶中农药残留做了严格要求，并制定最大残留限量（MRL），我国的GB 27632021食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量中规定茶叶中各种农残的限量要求1-2。因此开展茶叶中多种农药残留的检测，对茶叶中的农残进行监控是十分必要。农药残留前处理技术主要包括液液萃取法3-5、固相萃取法6-7、薄层色谱法和QuEChERS8-11。QuEChERS方法具有分析速度快、通量大、效率高且成本低等特点，能够很好地与液相色谱-串联质谱检测技术融合，满足高通量、高选择性、高灵敏度的检测技术要求。QuEChERS净化法一般采用乙二胺-N-丙基硅烷（primary secondary amine，PSA）、石墨化碳黑（graphitized carbon black，GCB）和十八烷基硅胶键合相（C18）等物质为净化剂12。但是茶叶基质复杂，采用一般的QuEChERS净化剂进行净化，会存在净化不彻底，存在基质干扰的现象发生。多壁碳纳米是一种新型碳纳米材料，由于具有比表面积大、吸附能力强等优点，被应用于改进QuEChERS方法的净化性能13-15。IC-NANO-C是多壁碳纳米柱的一种，它采用表面键合特殊官能团修饰，增加了对色素、脂肪酸等干扰物的选择性，并且通过表面去活技术，控制材料对药物的过分吸附力，保证敏感性农药的回收率。该种材料比表面积大，具有典型的层状中空结构特征，增大其比表面积，增加材料的附载能力。近年来，用多壁碳纳米柱对茶叶进行净化，液质联用法进行检测的研究未见报道。试验采用IC-NA-NO-C多壁碳纳米柱对茶叶样品进行净化进行多农残留量的分析，建立一种快速、简便、高效的检测茶叶中多种农残的方法。1材料与方法 1.1仪器与试剂 LC-30AD岛津高效液相色谱仪（日本岛津公司）；AB6500 Qtrap三重四极杆质谱仪（美国AB公司）；离心机（Eppendorf）；涡旋混合器（德国IKA食品工业 2023 年第44卷第 2 期 317 分析检测公司）；电子天平（0.1 mg，赛多利斯）；Milli-Q超纯水器（美国Milipore公司）。乙腈、甲酸（均为色谱纯，Thermo）；灭多威、甲拌磷、水胺硫磷、吡虫啉、毒死蜱、克百威标准物（100 g/mL，农业部环境质量监督检验测试中心）；IC-NANO-V、IC-NANO-C（均为天津博纳艾杰尔科技有限公司）。绿茶叶样品（购自当地市场）；空白基质样品（来自购买样品初筛后确定无残留的样品）。1.2试验方法1.2.1样品前处理 准确称取2.0 g（精确至0.01 g）制备好的茶叶粉末于50 mL离心管内，加入10 mL水涡旋混匀后，静止浸泡30 min，准确加入10 mL 1%的乙酸酸化乙腈涡旋1 min，加入4 g无水硫酸镁和1 g氯化钠剧烈震荡1 min后，按5 000 r/min离心5 min。取1 mL上清液于IC-NA-NO-C净化柱中，推出，反复推吸操作34次，上清液过0.22 m有机滤膜，待上机检测。1.2.2标准溶液的配制 准确移取0.1 mL质量浓度100 g/mL的灭多威、水胺硫磷、甲拌磷、克百威、毒死蜱、吡虫啉、氧乐果7种标准物质于10 mL容量瓶中，加入乙腈定容得质量浓度1 g/mL的标准中间液，于-18 保存。根据试验需求，按照1.2.1的样品前处理步骤处理空白茶叶样品制得空白样品基质，用空白基质溶液配制质量浓度1，5，10，20，50和100 ng/mL的标准工作溶液系列。1.2.3液相色谱-质谱条件 色谱柱Kinetex C18（2.1 mm100 mm，2.6 m）。流动相A为0.1%甲酸水；流动相B为甲醇；柱温30；流速0.30 mL/min；进样量2.0 L；液相梯度洗脱：02.0 min，95%A；2.09.0 min，95%5%A；9.012.0 min，5%A；12.012.1 min，5%95%A；12.114.0 min，95%A。离子源采用电喷雾离子源（ESI）正离子模式；扫描模式采用多反应监测（MRM）模式；离子源温度500；电喷雾电压5 500 V；气帘气压35 psi；雾化气压55.0 psi；辅助气压55.0 psi。7种农药的质谱条件见表1。表1MRM条件下的7种农药的质谱参数化合物保留时间/min母离子m/z子离子m/z去簇电压/V碰撞能量/eV灭多威4.85163.188.0*,105.930,3310,12水胺硫磷6.89231.0121.0*,109.1103,10821,26甲拌磷7.80261.174.9*,47.037,3713,50克百威6.48222.1165.1*,123.058,5815,30毒死蜱8.20349.9197.9*,96.861,6925,55吡虫啉5.46256.2175.0*,208.947,6930,21氧乐果3.94214.0125.0*,155.016,3829,21注:*表示定量离子。2结果与讨论2.1仪器条件的优化2.1.1质谱条件的优化 将各农药配制成50 g/L的混合标准溶液。直接注入质谱仪，采用正离子扫描模式，得到准确的母离子，利用质谱仪自动优化功能，筛选二级碎片离子信息，获得碎片离子及碰撞能量，并将母离子和2个信号较强的子离子组成监测离子对，以MRM多反应监测模式进行检测。2.1.2液相条件的优化试验比较甲醇-水、乙腈-水、乙腈-0.1%甲酸水溶液、甲醇-0.1%甲酸水溶液、作为流动相时对化合物分析结果的影响。结果表明，采用甲醇-0.1%甲酸水的流动相，7种物质分离度好，相应值也高，因此采用此流动相。在该条件下所得的多反应监测总离子流色谱图见图1。图17种农药的总离子流图2.2样品处理条件的优化 2.2.1净化柱的选择采用IC-NANO-C柱、IC-NANO-V柱及PSA净化管进行比较，结果发现IC-NANO-C净化效果最好，回收率比较稳定，提取液颜色浅，适合于茶叶这类高色素，复杂基质样品的净化。2.2.2提取液的选择在农药残检测过程中，常用的有机溶剂有乙腈、甲醇、乙酸乙酯等，这几种提取剂的提取效果相差不大。但是由于茶叶的基质比较复杂，甲醇、乙酸乙酯作为提取剂时，得到的提取液颜色较深，不利于后续的净化，而乙腈作为提取剂时其提取出的咖啡因、色素等杂质相对较少，且能同时沉淀蛋白等，因此选用乙腈，并且这7种物质为正离子模式电离，在酸性条件下响应值较高，因此采用1%乙酸酸化乙腈进行提取。2.3基质效应在液质检测过程中基质效应会影响方法的灵敏度、精密度和准确度。试验运用相对响应值的方法16评价7种农药的基质效应。食品工业 2023 年第44卷第 2 期 318 分析检测ME=（1-A/B）100%（1）式中：A为基质匹配标准溶液的响应值；B为乙腈溶剂标准溶液的响应值。当ME为正值是基质增强，为负值时是基质抑制。由表2可知，7种茶叶中灭多威、水胺硫磷、甲拌磷、克百威、吡虫啉、氧乐果的ME均为负值，毒死蜱的ME为正值。茶叶对这7种物质都有一定的基质效应，因此采用空白基质提取液配制标准溶液，进行外标法定量。2.4方法的线性及检出限按照1.2.2配制系列质量浓度的混合标准工作溶液，按照1.2.3的仪器条件进行测定，以质量浓度为横坐标，7种待测农药的峰面积为纵坐标建立校准曲线。采用空白基质样品加标的试验来确定方法的检出限，以定量离子对和定性离子对的3倍信噪比（S/N）确定方法的检出限。由表2可知，7种待测农药均在1100 ng/mL范围内线性良好，相关系数（r）均不小于0.996 2，SLOD为2.05.0 g/kg。2.5方法的精密度及回收率基质效应对样品检测具有一定影响，为提高检测的准确性，采用空白绿茶样品进行加标试验。取空白的茶叶样品，对7种农药进行5，10和50 g/kg 3个水平的加标回收试验，每个浓度做6个平行样品，按照1.2的试验方法进行试验，结果如3表所示。结果显示，7种农残的平均回收率为78.0%100.9%，相对标准偏差为1.17%6.22%，满足农残检测的要求。表3方法回收率和相对标准偏差化合物5 g/kg10 g/kg50 g/kg平均回收率/%相对标准偏差/%平均回收率/%相对标准偏差/%平均回收率/%相对标准偏差/%灭多威81.64.1689.43.6695.52.69水胺硫磷81.46.2290.93.8996.71.17甲拌磷87.93.8393.43.10100.91.95克百威88.03.0396.42.8096.92.69毒死蜱87.32.4694.73.0397.12.32吡虫啉89.71.6095.43.9896.43.14氧乐果78.02.6697.02.8598.51.773结论试验采用多壁碳纳米柱对茶叶复杂基质进行进化，结合液质联用仪进行快速检测。IC-NANO-C柱净化效果好，能去除茶叶中的色素干扰，农药残留回收率高。液质联用质谱仪能对样品进行快速定性、定量，解决同时检测茶叶中多农残的检测问题。通过试验发现：7种农药的SLOD为25 g/kg，回收率为78.0%100.9%，该方法简单、快速、准确，适合用于茶叶中多农残的检测。参考文献：1 崔鹏,马晶,孙谦.GC-MS/MS结合改进的QuEChERs方法测定茶叶中多农药残留J.环境化学,2018,37(5):1175-1178.2 曹亚林,李伟,裴晓华,等.快速溶剂萃取-气相色谱质谱法快速测定茶叶中7种拟除虫菊酯农残J.分析仪器,2018(3):57-63.3 徐尉力,李吉龙,马铭扬,等.固相净化-涡旋辅助-温控相变-离子液体液液微萃取高效液相色谱法同时测定大豆蛋白饮品中三嗪和苯脲类除草剂J.分析化学,2020,48(8):1075-1083.4 王慧君,薛亚薇,康健,等.SPE和QuEChERS前处理方法结合LC-Q-TOF/MS检测苹果和番茄中282种农药残留对比研究J.分析实验室,2015,34(4):383-387.5 李凌云,许晓敏,林桓,等.超高效液相色谱-串联质谱法快速检测蔬菜中248种农药残留J.色谱,2016,34(9):835-849.6 曾艳,郎红,杨巧慧,等.固相萃取-GC/LC-MS/MS测定茶叶中79种农药残留J.茶叶科学,2019,39(5):576-586.7 XIE W,HAN C,QIAN Y,et al.Determination of neonicotinoid pesticides residues in agricultural samples by solid-phase extraction combined with liquid chromatography-tandem mass spectrometryJ.J Chromatogr A,2011,1218(28):4426-4433.8 李福敏,邵林.QuEChERS方法-气相色谱-三重四极杆串联质谱测定茶叶中12种有机氯农药残留J.食品安全质量检测学报,2018,9(6):1377-1382.9 CHEN H P,WANG X L,LIU P X,et al.Determination of three typical metabolites of pyrethroid pesticides in tea using a modified QuEChERS sample preparation by ultra-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometryJ.Foods,2021,10(1):189-200.10 YU C C,HAO D Y,CHU Q,et al.A one adsorbent QuEChERS method coupled with LC-MS/MS for simultaneous determination of 10 kinds of organophosphorus pesticide 化合物线性方程相关系数(r)SLOD/(gkg-1)基质效应灭多威Y=1.987 4104X+1.707 51040.999 25-32.2水胺硫磷Y=8.357 20104X+9.844 391040.996 25-24.1甲拌磷Y=2.202 98104X+1.155 591040.997 45-4.7克百威Y=1.822 32105X+2.453 551050.997 02-30.1毒死蜱Y=4.070 52104X+1.493 711040.997 4521.4吡虫啉Y=1.528 96104X+2.194 401040.997 25-43.3氧乐果Y=5.783 62104X+5.673 641040.999 52-46.5表27种农药的线性方程、相关系数、检出限和基质效应食品工业 2023 年第44卷第 2 期 319 分析检测residues in teaJ.Food Chem,2020,321:126657.11 邵林,刘晓云,李福敏,等.多壁碳纳米管结合气相色谱-电子捕获检测法同时测定茶叶中18种有机氯类农药残留J.食品安全质量检测学报,2021,20(12):8136-8140.12 ZOU N,HAN Y T,LI Y J,et al.Multiresidue method for determination of 183 pesticide residues in leeks by rapid multiplug filtration cleanup and gas chromatographytandem mass spectrometryJ.Agri Food Chem,2016,64(31):6061-6070.13 乐渊,刘春华,吴南村,等.多壁碳纳米管净化-高效液相色谱串联质谱法测定瓜菜中双酰胺类杀虫剂J.食品安全质量检测学报,2019,10(10):2961-2966.14 张帆,张莹,黄志强,等.多壁碳纳米管固相萃取/超高效液相色谱-串联质谱测定茶油中12种氨基甲酸酯类农药J.分析测试学报,2019,38(4):411-416.15 HAN Y,ZOU N,SONG L,et al.Simultaneous determination of 70 pesticide residues in leek,lesf lettuce and garland chrysanthemum using modified QuEChERS 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Sichuan,Mianyang Key Laboratory of Traditional Chinese Medicine Resources Development and Utilization,Sichuan College of Traditional Chinese Medicine(Mianyang 621010);2.School of Materials and Chemistry,Southwest University of Science and Technology(Miangyang 621010)Abstract In order to establish the fingerprint of the volatile oil of Zanthoxylum bungeanum,use supercritical CO2 extraction to extract the essential oil of Zanthoxylum bungeanum,and use gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS),Fourier transform infrared spectrometer and laser Raman spectrometer to compare the obtained oil.The samples were tested and analyzed,and the composition and characteristic map of the volatile oil of Zanthoxylum bungeanum were obtained.The results showed that 62 compounds,including alcohols,alkenes,ketones,aldehydes and esters,could be separated and identified from the volatile oil of prickly ash.The infrared spectrum of the sample had a total of 21 characteristic bands,which could be attributed to the vibrations of hydroxyl(CO),carbonyl(C=O),double bond(C=C)and other groups,which were mainly from alcohols,olefins,ketone aldehydes and esters in volatile oil.Raman spectrum had 5 characteristic spectra bands,which could be attributed to the vibrations of methyl(CH3),methylene(CH2),and double bonds(C=C)on alcohols and olefins.Keywords Zanthoxylum armatum DC.;volatile oil;gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS);infrared spectroscopy;Raman spectroscopy竹叶花椒（Zanthoxylum armatum DC.）为芸香科花椒属植物，主要分布在我国秦岭以南的广大西南地区1，其根、茎、叶、果实、种子均可入药，同时也是一种广受欢迎的调味料，在食品、农业、医药、保健