烟草中溴硫磷残留检测方案(自动进样器)

2 Channel_2ExternalChannel_2External GC-FPD 结合大体积不分流进样技术测定烟草中的有机磷农残 张学彬 余翀天 梁立娜赛默飞世尔科技(中国)有限公司 烟草；有机磷农残；大体积不分流； GC-FPD 摘要 本文采用 GC-FPD结合大体积不分流进样技术，建立高效、灵敏测定烟草中有机磷农残的检测方法。对烟草样品，采用改进的 QuEChERS方法，以去离子水浸泡、乙酸乙酯丙酮混合溶剂对烟草中的有机磷农残进行提取，经Carbon-NH2I 柱净化，不经浓缩直接进样分析。通过实验发现：1)使用大体积不分流进样技术，进样体积为30ul时，对各有机磷农残的检测相比传统不分流进样1ul，灵敏度提高了近25倍；2)采用经 Carbon-NH，复合柱净化后的空白烟草提取液配制的有机磷农残系列标样能显著改善各有机磷的峰形以及灵敏度。总体来看，采用 GC-FPD结合大体积不分流进样技术对烟草中有机磷农残检测是一种非常灵敏、高效的检测方法，能够大大减少前处理过程中对样品浓缩的时间耗费，并同时具有较高的检测灵敏度。 1.简介 随着科技的发展以及人们对健康的不断关注，关于食品、消费品以及环境等各方面的农药残留，对其的检测日趋受到越来越多的国家和检测机构的重视“。随着中国加入WTO和国际烟草控制公约，国际上对卷烟和烟叶中的农残最高限量均做出了规定，另外，少量残留在烟草中的农药，特别是有机磷农残因其高的毒性，在卷烟抽吸时会直接影响吸烟者的身体健康，所以建立有效、可行的检测方法来测定烟草中有机磷农药的残留量是十分必要的。 目前，国内外针对烟草中有机磷农残的检测方法很多，主要有 GC-FPD、GC-MS 以及 GC-MS/MS 方法等2.4。其中， GC-FPD 方法因其配制简单、对有机磷检测具有高选择性、可大大降低复杂基质中的干扰问题，而受到许多检测机构的广泛采用。在烟草有机磷农残前处理方面， QuEChERS方法作为一种快速、简便、价格低廉、适用面(包括农药种类和基质种类)广的样品前处理方法，其低成本高效的样品处理技术，可用于绝大多数食品基质的宽泛的农药残留类别，已被多个国际农药残留分析机构广泛采纳。但是，样品中大多有机磷农残的浓度低，为了达到对其的准确测定，通常需要对其进行浓缩，以提高目标物浓度，而在此过程中会导致部分低沸点的有机磷农残的挥发损失，从而影响对其的准确定量；且此过程耗时，不利于检测效率的提高。对此，可采用大体积进样技术，通过提高样品的进样量来提高对有机磷农残检测的灵敏度，不进行样品浓缩，而达到与传统进样方式需要浓缩样品测定有机磷农残时相同的灵敏度，从而简化样品前处理步骤。程序升温大体积进样技术，是目前应用最多的一种大体积进样技术，它可以在略高于溶剂沸点的温度下通过载气将溶剂分流出衬管，然后快速升温将目标物汽化转移到色谱柱进行分离5。在这一过程中，对于一些低沸点的农残会随着溶剂的分流而损失，并最终导致其检测灵敏度低的结果。为了克服这一问题， 另一种大体积进样技术---同时溶剂浓缩进样技术(SCR)通过预柱来承载大体积进样的所有溶剂及目标物，然后缓慢蒸发溶剂通过色谱柱到达检测器并放空，比溶剂沸点略高的目标物在溶剂之后达到检测器被检测 以而保证了所有沸程的目标组分均由色谱柱分离达到 则器，因此可以保证较高的检测灵敏度16-71。 鉴于此，本文以改进的 QuEChERS 方法进行提取、经Carbon-NH，复合柱净化、采用 GC-FPD 结合大体积不分流进样技术，不经浓缩直接进样来高效、灵敏地检测烟草中的有机磷农残含量。 2.实验材料 2.1仪器与试剂 2.1.1仪器 Trace 1310 GC-FPD气相色谱仪 (Thermo Fisher Scientific)；Triplus RSH 三合一自动进样器 (Thermo Scientific)；TR-35MS色谱柱(30mx0.25mm×0.25pm) (Thermo Fisherscientific， P/N： 260C142P)；大体积不分流套件(内含5mmx0.32 mm预柱、玻璃两通以及大体积不分流计算软件)(Thermo Fisher scientific， P/N：19050725)。 2.1.2试剂、耗材 二溴磷、甲胺磷、速灭磷、灭线磷、甲基内吸磷、特丁硫磷、乙拌磷、乐果、、日甲基嘧啶磷、、甲基对硫磷、马拉硫磷、杀螟硫磷、对硫磷、溴硫磷标样，浓度均为100ppm，购于国家标准物质中心；氯化钠、无水硫酸钠购于上海国药化学试剂有限公司； Carbon-NH，复合柱(规格1g)购于上海安普科技有限责任公司；乙酸乙酯(色谱纯)、丙酮(色谱纯)由 ThermoFisher 提供；水为去离子水；烟草烟丝由市场购买(使用前粉碎成烟末)。 2.2提取溶剂及有机磷标样的配制 提取溶剂：取450ml乙酸乙酯与50ml丙酮混合，配制成乙酸乙酯与丙酮体积比为9：1的混合溶剂。 空白烟草提取液：取2.0g无待测有机磷的烟末，加入10ml去离子水浸泡5min，加入4.0g NaCl，20m乙酸乙酯丙酮混合溶剂，涡旋2min， 过Carbon-NH2 柱净化，待配标样用。 浓度为 1.0ppm 的14种有机磷农残混标：分别取100ul100ppm的各有机磷农残标样储备液，加入到10ml容量瓶中，用空白烟草提取液定容至刻度，得到浓度为1.0ppm的14种有机磷农残混标。 系列浓度有机磷农残标样的配制：取5ml1.0 ppm 的14种种有机磷农残混标加入到10ml的溶剂瓶中，置于 TriplusRSH三合一自动进样品台标准清洗位的4号位；将10ml 空白烟草提取液加入到 10ml 溶剂瓶中置于 Triplus RSH 三合一自动进样品台标准清洗位的1号位，用做稀释溶剂；在 Triplus RSH 大体积清洗位上的两个溶剂瓶中分别加入适量的乙酸乙酯丙酮混合溶剂用于洗针。在样品盘上放置空样羊瓶(位置如下图，图1的2、3、4、5、6号位)，直接调用内置自动稀释文件，即可自动配制系列标准溶液(浓度分别为20ppb、50ppb、100ppb、200ppb 和500ppb)。 图 1.TriPlus RSH VT54样品盘用于盛装空样品瓶 注：1-12、19-30、37-48为可进行三套标曲配制的样品瓶盛放位，可进行1：1、1：2、1：5、1：10、1：20、1：50、1：100、1：200、1：500以及 1：1000等不同比例的稀释，其中1-10、19-28以及37-46分别对应上述稀释比例；11、29以及47 为空白溶剂加内标；12、30以及48为空白溶剂；54号位为内标溶液位；其余位置均不使用，可用于放置待测样品。 2.3样品前处理 精确角取烟末样品2.0g于50mL离心管中，加入10.0ml 去离子水，浸泡5min；加入4.0g NaCl 和20.0ml的乙酸乙酯丙酮混合溶剂，涡旋 3min；取10ml乙酸乙酯丙酮混合溶剂活化 Carbon-NH2 柱(在上端加入2.0g无水硫酸钠)，吹干后，取10ml提取液上样，过柱(流速约1滴/s)；装入色谱瓶，进行 GC-FPD分析。 2.4样品加标 精确取烟末样品2.0g于50mL玻璃瓶中，加入10.0ml 去离子水，浸泡5min；分别加入1.0ml 及2.0ml 1.0ppm 的14种和 l磷农残混标；加入 4.0g NaCl 和 19.0ml 及 18.0ml的乙酸乙酯丙酮混合溶剂，涡剂 3min； 取10ml乙酸乙酯丙酮混合溶剂活化 Carbon-NH2 柱(在上端加入2.0g无水硫酸钠)，吹干后，取10ml提取液上样，过柱(流速约1滴/s)；装入色谱瓶，进行 GC-FPD分析。 2.5色谱条件 色谱条件：柱温：75℃(7min)， 20℃ /min 到 200℃，10℃ /min 到 280℃(6min)；不分流进样，不分流时间7min；进样口温度：280℃；载气：高纯氮(99.999%)恒流模式， 1.2 mL/min。液体进样模式，进样量：30.0 pL， 进样速度 100ul/s； FID 检测器：基座温度300℃，检测池温度150℃， 空气115mL/min， 氢气90mL/min。 3.结果与讨论 3.1标准品色谱图 3.1.1大体积不分流进样与标准不分流进样的比较 图2为浓度 100ppb的14种有机磷农残，采用大体积不 分流进样(进样体积30ul、黑色)和标准不分流进样(进样体积1ul、红色)的色谱图。从图中可以看出，采用大体积不分流进样能够显著提高各有机磷农残的灵敏度。经计算，采用大体积不分流进样30ul，大部分有机磷农残的峰面积比标准不分流进样1ul，平均提高近25倍(见表1)。 图2.大体积不分流进样和标准不分流进样的14种有机磷农残标准溶液色谱图(浓度100ppb， 黑色为进样30ul、红色为进样1ul) 表1.各有机磷农残的峰面积(大体积不分流进样30ul和标准不分流进样1ul) 农药 标准不分流进样 大体积不分流进样 大体积不分流 1ul 面积 na/min 30ul面积na/min 与标准不分流面积比 二溴磷 1.218 - 甲胺磷 0.3741 10.246 27.38 速灭磷 0.3143 6.9108 21.98 灭线磷 0.3135 6.628 21.14 甲基内吸磷 0.2608 5.8173 22.30 特丁硫磷 0.2573 6.0293 23.43 乙拌磷 0.3012 6.1049 20.26 乐果 0.1301 3.7563 28.87 甲基嘧啶磷 0.2219 5.1089 23.02 甲基对硫磷 0.0966 2.7201 28.15 马拉硫磷 0.0768 2.3721 30.88 杀螟硫磷 0.0883 2.7813 31.49 对硫磷 0.2227 5.2652 23.64 溴硫磷 0.0593 1.7973 30.31 注：对于标准进样1ul，二溴磷近乎检测不到，故未表示其峰面积 3.1.2空白基质提取液对有机磷峰形及灵敏度的影响图3为浓度为采用两种不同溶剂配制的14种有机磷农残标样的色谱图，浓度均为100 ppb， 采用大体积进样，进样量30ul。其中采用以空白烟草提取液配制的标样色谱图和由乙酸乙酯丙酮混合溶剂配制的标样色谱图分别以红色和蓝色标记。从这两种不同溶剂配制的14种有机磷农残标样的色谱图可以看出，以烟草基质提取液配制的标样相比于由乙酸乙酯丙酮混合溶剂配制的标样，各有机磷的峰形以及灵敏度有了明显的改善，特别是甲胺磷、乐果以及溴硫磷。上述现象说明，基质标样能明显改善目标物特别是有机磷的峰形以及灵敏度。鉴于此，后续均采用空白烟草基质提取液来配制系列有机磷农残标样，以消除基质效应的影响。 3.2线性以及方法的检出限 对于系列有机磷农残标样，采用 Triplus RSH 自动配标曲功能进行配制，各浓度分别为：20ppb、50ppb、100ppb、200ppb 和500ppb。采用上述方法分别进样分析，考察在20ppb-500ppb 浓度范围内的线性，计算得出14种有机磷农残的线性方程及其相关系数；以3倍信噪比计算其检出限，结果见表2。实验结果表明，在设定的浓度范围内14种有机磷农残在该浓度范围内的响应与其浓度呈良好的线性关系，相关系数均大于0.998(图4)，且其检出限均低于 CORESTA 指导性残留限量 (GRLs)B。这也同时表明了Triplus RSH 的高准确配标样功能以及大体积不分流进样的可靠性。 图3.两种不同溶剂配制的14种有机磷农残标准溶液色谱图(浓度100ppb) 甲基内吸磷 特丁硫磷 45.0 nA*min nA*min 40.0- 40.00-30.0-30.0·20.0-20.0-10.0-10.0-0.00- 0.00-T0 125 250 375 500 600 125 250 375 500 600乙拌磷 40.0- External Channel_2 乐果 Externa Channel_225.00-nA*min nA*min20.0-30.0-20.0-10.0-10.0-千0.0- 0.0-0 125 250 375 500 600 125 250 375 500 600甲基嘧啶磷 35.0- External Channel 2 甲基对硫磷 External Channel_218.0-nA*min nA*min30.015.00·20.0- 10.0-10.0- 5.0-0，0- 0.0-0 125 250 375 500 600 0 125 250 375 500 600马拉硫磷 External Channel 2 杀螟硫磷 External Channel 216.0 18.0nA*min nA*min15.0-10.0·10.0-5.0.5.0·0.0· 0.0.0 125 250 375 500 600 0 125 250 375 500 600对硫磷35.0· External Channel_2 溴硫磷 External Channel_212.0-nA*min nA*min30.0·10.0-7.5-20.0·5.0·10.0-2.5.0.0- 0.0-0 125 250 375 500 600 0 125 250 375 500 600 图4.14种有机磷农残的线性曲线(浓度范围20ppb-500ppb) 表2.14种有机磷农残的标准曲线、检出限及指导性残留限量 保留时间 农药 线性方程 相关系数 LOD mg/Kg GRLsmg/Kg 10.796/13.148 二溴磷 v=0.0078x-0.1715 0.9987 0.035 0.1 13.662 甲胺磷 v=0.1158x-0.3892 0.9992 0.009 1 14.658 速灭磷 y=0.0836x-0.5612 0.9987 0.01 0.1 16.288 灭线磷 y=0.0875x-1.0572 0.9984 0.016 0.1 16.597 甲基内吸磷 v=0.0719x-0.608 0.9988 0.036 0.1 17.357 特丁硫磷 v=0.0802x-0.9838 0.9983 0.035 0.05 17.884 乙拌磷 v=0.0772x-0.7775 0.9986 0.022 0.1 18.047 乐果 y=0.0464x-0.438 0.9989 0.041 0.5 18.989 甲基嘧啶磷 v=0.0652x-0.592 0.9983 0.017 0.1 19.191 甲基对硫磷 y=0.0341x-0.3513 0.9989 0.031 0.1 19.399 马拉硫磷 v=0.0294x-0.2553 0.9988 0.027 0.5 19.577 杀螟硫磷 v=0.033x-0.2616 0.9993 0.026 0.1 19.789 对硫磷 v=0.0636x-0.4636 0.9987 0.013 0.1 20.064 溴硫磷 v=0.0214x-0.1296 0.9991 0.045 0.2 注： GRLs 为 CORESTA指导性残留限量 3.3回收率和重复性 按照上述方法在不含待测有机磷农残的烟叶样品中加入0.5和1.0 mg/Kg 的14种有机磷农残标样，分别进行前处理和GC-FPD分析，并按照加标量和实际测定量计算其回 收率，结果见表3。实验结果表明，在上述2个加标水平下，14种有机磷农残除了二溴磷回收率大于120%，其它均在75%-110%之间，且平行测定6次的相对标准偏差均低于4%，能够很好地符合对农药多残留检测的需求。 表3.14种有机磷农残的加标回收率及相对标准偏差(n=6) 农药 加标量 测定值 回收率 RSD mg/Kg mg/Kg % % 二溴磷 0.5 0.608 121.6 1.26 1.226 122.6 1.18 甲胺磷 0.5 0.373 74.6 3.25 0.795 79.5 3.9 0.5 0.391 78.2 0.88 速灭磷 0.953 95.3 0.62 灭线磷 0.5 0.457 91.4 3.06 1.005 100.5 2.37 甲基内吸磷 0.5 0.422 84.4 2.16 1.066 106.6 1.9 特丁硫磷 0.5 0.491 98.2 1.33 0.986 98.6 0.99 乙拌磷 0.5 0.449 89.8 1.89 1.032 103.2 2.22 乐果 0.5 0.405 81 3.52 0.864 86.4 3.48 甲基嘧啶磷 0.5 0.461 92.2 2.08 0.936 93.6 1.65 甲基对硫磷 0.5 0.431 86.2 2.66 1 0.871 87.1 2.22 马拉硫磷 0.5 0.457 91.4 1.37 1.062 106.2 0.95 杀螟硫磷 0.5 0.436 87.2 2.16 1 0.997 99.7 1.89 对硫磷 0.5 0.439 87.8 2.46 1 1.061 106.1 2.35 溴硫磷 0.5 0.406 81.2 2.78 0.873 87.3 3.67 总结 本文采用 Thermo Scientific GC-FPD配合大体积不分流组件，以改进的 QuEChERS 方法(去离子水浸泡、乙酸乙酯丙酮混合溶剂对烟草中的有机磷农残进行提取)，经 Carbon-NH2 主净化，不经浓缩直接进样分析。在进样体积为30ul时，对各有机磷农残的检测相比传统不分流进样lul，灵敏度提高了25倍。该方法的操作步骤简单、稳定，无需繁琐、耗时的除溶剂步骤，可以避免挥发性农残的损失；对各有机磷农残的检测限度均低于 CORESTA指导性残留限量要求。同时对烟草样品进行了0.5mg/Kg和1.0mg/Kg两个水平的加标回收试验，14种有机磷农残除了二溴磷回收率大于120%，其它均在75%-110%之间，能够很好地符合对有机磷农残的日常检测需求。 ( 参考文献 ) ( [1]邹西梅，林竹光.烟草和蔬菜水果中多类多种农药残留的 GC-EI/MS 分析方法研究与应用，厦门大学硕士学位 论文，20 0 9，1-1 0 1. ) ( [2]张洪非，胡清源，唐纲岭，边照阳，王芳.气相色谱 质谱法分析烟草中29种有机磷农药残留，中国烟草学 报，2008，14，9-13. ) ( [3]石杰，杨静，刘惠民，胡斌，陶鹏丽，严会会.烟草 中有机磷农药残留的GC /MS快速分析，烟草科 技，2010，9，43-46. ) ( [4] XS C hen， Z Y Bian，HW Hou，FY a ng，SS Liu，GL Ta n g and QY Hu. 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