QuEChERS-高效薄层色谱法测定蔬菜中10种拟除虫菊酯类农药残留.pdf
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1、检验监测QuEChERS-高效薄层色谱法测定蔬菜中10 种拟除虫菊酯类农药残留高猛峰引张维谊梅博童金蓉沈斯文王霞宋宇迎丰东升(上海市农产品质量安全中心,农业农村部食品质量监督检验测试中心(上海),上海2 0 17 0 8)摘要:采用一步式QuEChERS处理,建立一种快速、高效测定蔬菜中10 种拟除虫菊酯类农药残留的高效薄层色谱法。样品经滤纸过滤和快速滤过型净化柱净化,替代传统QuEChERS方法离心操作。结果表明,10 种目标农药在0.52.0mg/kg范围内呈良好线性关系,相关系数均大于0.9 6,检出限均为0.5mg/kg;在1倍和2 倍检出限的添加水平下,平均回收率在9 1.0%12
2、3.4%之间,相对标准偏差(RSD,n=6)在7.7%15.4%之间;方法灵敏度均大于9 5%,特异性均大于94%,假阴性率均低于5%,假阳性率均低于6%,符合一般快速检测产品技术评价要求。该方法具有操作简便、快速、准确的特点,适用于蔬菜中拟除虫菊酯类农药的现场快速检测。关键词:高效薄层色谱法;QuEChERS;拟除虫菊酯;农药残留拟除虫菊酯是从菊花中提取的天然除虫菊酯的合成衍生物,由菊花酸酯及其酸和醇的卤化衍生物组成,具有高效、低毒、稳定等特点,已经发展为继有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂后全球应用较广的第3大类杀虫剂。目前,已经开发出7 0 多种拟除虫菊酯类农药,主要包括氯氰菊酯、溴氰菊酯、氯氟
3、氰菊酯、联苯菊酯等,适用于蔬菜、水果等农产品害虫防治2 。相关研究表明拟除虫菊酯类农药有蓄积性4,长期接触会引发神经毒性、生殖发育毒性等疾病5 9 ,农产品和农业环境中拟除虫菊酯类农药残留问题日趋严重,存在较大潜在危害。2021年,我国颁布实施的GB2763一2 0 2 1食品安全国家标准食品中农药最大残留限量对蔬菜中拟除虫菊酯类农药的残留限量值进行了严格限定,限量值范围在0.0 110 mg/kg不等,其中大多数叶菜类蔬菜和芸墓属类蔬菜中的限量值在0.5mg/kg以上,少部分茄果类蔬菜和瓜类蔬菜中的限量值在0.0 50.2 mg/kg之间,一些根茎类和薯芋类蔬菜中的限量值则低至0.0 1mg
4、/kg。因此,有必要建立简单、快速、高效的蔬菜中拟除虫菊酯类农药的检测分析方法,以有效保障农产品食用安全和人类健康。高效薄层色谱(High performance thin layerchromatography,H PT LC)是一种特殊的液相色谱,其利用物质在同一吸附剂上吸附能力差异来进行分离,根据目标物与标准品用同一方法所得色谱的斑点比移(R)值进行定性分析,根据斑点的灰度进行定量分析。该方法具有前处理简单、可实现高通量分析、成本低等优点10 。目前HPTLC已经形成了标准化仪器操作平台,可以实现半自动化或全自动化,进一步拓宽了应用范围,被广泛地应用于食品中农药和兽药残留的检测分析中11
5、 14,如陈启飞13 成功将HPTLC应用于畜禽产品中的兽药残留检测;YUE等14将HPTLC应用在茶叶中有机磷农药检测分析中,研究结果验证了HPTLC在大批量农产品样品检测中的准确性和适用性。QuEChERS是一种简单、经济、快速、准确、高效的样品前处理技术,被广泛应用于蔬菜、水果等基质的农药残留分析中5 17 。本研究拟采用改良的一步式QuEChERS前处理技术结合高效薄层色谱法,建立蔬菜样品中10 种拟除虫菊酯类农药的快速检测方法。基金项目:上海市科技兴农项目(2 0 2 2-0 2-0 8-0 0-12-F01172)“上海地产蔬菜中高风险农药残留多组分现场快速检测技术研发与应用”。作
6、者简介:高猛峰(19 9 6 一),助理畜牧师,从事农产品质量安全检测技术研究。E-mail:g mf 9 6 8 5 16 3.c o m。丰东升(19 6 6 一:),高级农艺师,从事农产品质量安全监管研究。E-mail:d o s f e n g q q.c o m(通讯作者)。农产品质量与安全2 0 2 3年第5期55灰度积分值进行定量分析。一次实验可以同时检测检验监测一、材料与方法(一)材料、试剂与仪器大白菜、番茄、西葫芦、青菜、空心菜、结球甘蓝等蔬菜样品购于上海市农贸市场。10种农药标准品:甲氰菊酯、氟胺氰菊酯、氰戊菊酯、氯氟氰菊酯、氯氰菊酯、氟氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯菊酯、联苯菊酯
7、、氟氯氰菊酯(德国Dr.Ehrenstorfer公司)。乙腈、石油醚(6 0 9 0)、三氯甲烷、环已烷、丙酮(德国Merck公司),QuEChERS提取盐包(4g无水MgSO4、1g Na Cl、1g柠檬酸钠和0.5g柠檬酸氢二钠)和快速滤过型mPFC净化柱(北京科德诺思技术有限公司)。高效薄层板、毛细管、层析缸、BC-D1高效农药残留速测仪、NS-D1浓缩仪(上海瑞鑫科技仪器有限公司),Milli-Q超纯水机(美国Milli-pore公司),百分之一天平(上海梅特勒集团有限公司)。(二)实验方法1.样品前处理。称取10 g均质试样(精确至0.01g)于50 mL塑料离心管中,加入2 0 m
8、L乙腈,振摇1min后用滤纸过滤,收集滤液,向滤液中加人QuEChERS提取盐包,剧烈振荡1min后静置3min。吸取1.5mL上清液经mPFC净化柱一次净化,准确吸取1.0 mL净化液至2.0 mL离心管中,后进行浓缩至干,加人7 5L石油醚(6 0 9 0)复溶。2.高效薄层色谱成像分析。在层析缸中加入适量展开剂,用定量毛细管分别吸取标准溶液和样品处理溶液,在薄层板基线处的固定位置上点样,每个点至少间隔0.7 cm,单块板最多可点6 个点。点样结束时用电吹风机热风吹2 min,然后将该薄层板放人层析缸中展开,当展开剂到达溶剂前沿线时,将薄层板取出并晾干。将完成展开的薄层板放人显色仪中,显色
9、10 min后取出,放人成像分析仪中分析。3.定性与定量分析。成像分析仪中内设两种参比标样物质,分别为2 0 g/mL氰戊菊酯和溴氰菊酯标准溶液。根据参比标样和样品中各组分经两种展开剂处理后相对移动位置各不相同的特性,同一样品经展开剂1和展开剂2 分别展开,进行二次分析来提高定性结果的准确性。通过软件自动扫描,得到样品中拟除虫菊酯类农药斑点的Rr值和灰度积分值。根据目标物与参照物用同一方法所得色谱斑点的R值进行定性分析,根据图谱斑点的56两种不同的拟除虫菊酯类农药。4.标准曲线。将10 种拟除虫菊酯类农药按表1分成5组,用石油醚分别配成0.5、0.8、1.2、1.5、2.0 g/mL的混合标准
10、工作溶液。分析软件将薄层板分为6 通道,用毛细管吸取标准品分别点板,0 1号通道为标准对照,2 5通道分别为不同浓度的混合标准工作溶液,通过展开剂1和展开剂2 展开后成像分析。表1标准曲线配制分组分组组分11甲氰菊酯2氰戊菊酯3氟氰戊菊酯4溴氰菊酯5联苯菊酯5.样品制备。选用6 种具有代表性的蔬菜(包括简单基质大白菜、番茄、西葫芦,复杂基质青菜、空心菜、结球甘蓝)作为样品空白基质,通过空白基质加标分别制备阴性样品和阳性样品。(1)阴性样品制备。阴性样品由36 个加标样品组成,每种蔬菜称取6 个平行样,添加浓度为0.2 5mg/kg。(2)阳性样品制备。阳性样品由7 2 个加标样品组成,每种蔬菜
11、称取12 个平行样,平均分为2组,每组6 个样品。分别加人不同浓度的标准液,一组加标浓度为0.5mg/kg,另一组加标浓度为 1.0 mg/kg。二、结果与分析(一)一步式 QuEChERS 和传统QuEChERS比较以西葫芦作为简单基质,青菜作为复杂基质,在添加水平为0.5mg/kg时,比较了一步式QuEChERS方法(简称本方法)和GB23200.113一2018食品安全国家标准植物源性食品中2 0 8 种农药及其代谢物残留量的测定气相色谱一质谱联用法中的传统QuEChERS方法(简称传统方法)对10 种拟除虫菊酯类农药回收率的影响,结果见表2。由表2 可知,对于简单基质,本方法的回收率范
12、围为8 4%9 4%,GB23200.113一2 0 18 标准方法的回收率范围为8 8%9 8%,RSD均6%;对于复杂基质,本方法的回收率范围为7 1%111%,G B2 32 0 0.113一2 0 18 标准方法的回收率范围为7 4%10 0%,RSD均小于10%,满足实际农产品质量与安全2 0 2 3年第5期组分2氟胺氰菊酯氯氟氰菊酯氯氰菊酯氯菊酯氟氯氰菊酯检验监测检测要求。两种方法的回收率差异较小,准确度也比标准方法更方便,用时更短。由此可见,一步式基本一致。但与传统方法相比,本方法不需借助其QuEChERS方法可以在较短的时间内准确地完成蔬他辅助仪器,前处理时间可控制在10 mi
13、n以内,菜中10 种拟除虫菊酯类农药的提取净化前处理。表2 一步式QuEChERS和传统QuEChERS方法处理下的回收率和相对标准偏差(RSD)比较西葫芦农药名称本方法回收率甲氰菊酯87氟胺氰菊酯88氯氟氰菊酯87氰戊菊酯87氟氰戊菊酯85氯氰菊酯86溴氰菊酯90氯菊酯86氟氯氰菊酯84联苯菊酯94(二)固定相的选择HPTLC采用粒度分布很窄的微粒硅剂(510 m)制备高效薄层板,灵敏度和分辨率大大提高。通常分辨率与吸附剂微粒半径的平方成反比,涂层厚度为0.2 0.2 5mm,硅胶粉粒度为(8 2)m。展开速度与吸附剂颗粒半径成正比,故颗粒越小,展开速度越慢,但在分离效率提高了之后可以大大缩
14、短展开距离。本研究选择具有荧光背景的薄层板作为固定相进行分析,在紫外灯照射下,目标条带会在薄层板上猝灭形成黑斑,无需显色剂显色18。实验分别比较了3种不同的高效薄层板(硅胶板、中性氧化铝板和碱性氧化铝板)的分离效果,经展开剂上行展开后,在2 54nm紫外灯下观察,不同固定相分离结果见图1。结果表明,采用高效薄层硅胶板分离后斑点集中,分离效果明显,而采用中性氧化铝板和碱性氧化铝板斑点分离不明显。因此,选择高效薄层硅胶板作为固定相开展后续实验。A(%)青菜本方法传统方法传统方法本方法RSD回收率3.7892.9954.6944.7973.2906.0901.1974.6983.5923.088B本
15、方法传统方法传统方法RSD回收率0.2884.41040.61111.5992.21081.2962.3984.7712.11051.195(三)展开剂的优化为使得待测组分的R值在0.2 0.8 之间,同时考虑拟除虫菊酯类农药的溶解性,以弱极性溶剂环已烷为基础体系,加人丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷作为调节试剂来调节展开系统的极性。前期预实验发现,甲氰菊酯、氯氰菊酯和氰戊菊酯性质相近,R值大小相近,较难实现分离,而其他几种拟除虫菊酯类农药R值都有较大差异。所以以分离甲氰菊酯、氯氰菊酯和氰戊菊酯为主要目标,比较了3种调节试剂的分离效果,基础溶剂与调节剂的配比均为9:1(V:V),结果见图2。结果表明,
16、3种展开系统斑点都较为清晰,其中采用环已烷一乙酸乙酯作为展开系统时,氯氰菊酯和氰戊菊酯斑点较近且混标斑点中两者重合,未有效分离;经环已烷一丙酮、环已烷一三氯甲烷两种展开系统展开后,氯氰菊酯和氰戊菊酯斑点有一定距离,分离效果较好。BRSD2.51.71.40.85.68.13.60.12.10.2回收率889910085968493749593RSD3.74.54.39.37.91.89.24.43.44.9S1 H S2 S3A一环己烷一乙酸乙酯;B一环烷一丙酮;C一环已烷一三氯甲烷A一中性氧化铝板;B一碱性氧化铝板;C一硅胶板图2 不同展开系统的分离效果对比图1不同固定相的分离效果对比注:S
17、1-甲氰菊酯;H一混标;S2一氯氰菊酯;S3一氰戊菊酯。农产品质量与安全2 0 2 3年第5期57S1 H S2 S3S3HS2 S1检验监测对三氯甲烷、环已烷、丙酮等展开剂进行不同配比,经大量实验,得出两种较为理想的复合展开剂,分别是展开剂1(三氯甲烷一环已烷,10:1,V:V)和展开剂2(环已烷一丙酮,9:1.5,V:V),分离效果见图3。10 种拟除虫菊酯类农药标准点斑点规整且分离明显,表明展开剂对拟除虫菊酯类农药的检测结果无明显干扰,分离效果佳。实际检测中可利用展开剂2 对展开剂1得到的分析结果进行确认,避免假阳性的出现。混合标准溶液按表1中分组进行配制,得到5组混标,混标经展开剂1和
18、展开剂2 的展开效果见图4。如图4表示,15组混标可两两分离且在两种展开剂下得到的展开距离各不相同,得到两组不同的R值;同组混标中的两种拟除虫菊酯类农药在展开剂1下的展开距离差值相较于展开剂2 下的差值更小,因而可通过在两种不同展开剂下的差异进行二次分析来提高定性的准确度。A(四)标准曲线与检出限用基质配标的方式考察了添加不同梯度浓度的10种拟除虫菊酯类农药标准溶液的线性范围(0.5、0.8、1.2、1.5、2.0 m g/k g)和检出限。以甲氰菊酯和氟胺氰菊酯为例,线性浓度范围内的甲氰菊酯和氟胺氰菊酯的展开效果见图5。由图5可知,样品通过前处理之后,展开区基本不存在影响结果判定的杂质斑点,
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