使用配備四個檢測器的 Agilent 8890 氣相色譜系統(tǒng)分析水果和蔬菜中的有機磷和有機氯農(nóng)藥

摘要

本應(yīng)用簡報介紹了一種按照中國農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn) NY/T 761-2008^[1] 測定水果和蔬菜中有機磷和有機氯農(nóng)藥殘留的有效且可靠的分析方法。該方法利用無吹掃的兩通微板流路控制技術(shù) (CFT) 裝置將樣品 1:1 分流到兩根色譜柱上，然后進(jìn)入兩個檢測器中。 與 NY/T 761-2008 中所述的傳統(tǒng)預(yù)處理方法相比，本應(yīng)用中使用了快速、簡便、經(jīng) 濟(jì)、高效、耐用和安全 (QuEChERS) 的簡化方法，在保持低濃度分析物檢測的同時實現(xiàn)了充分的樣品基質(zhì)凈化。使用配備四個檢測器的 Agilent 8890 氣相色譜系統(tǒng)對有機磷和有機氯農(nóng)藥的峰面積重現(xiàn)性、線性和回收率進(jìn)行了評估。 

前言 

農(nóng)藥的使用在預(yù)防和控制害蟲以及提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量方面起著至關(guān)重要的作用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的兩類農(nóng)藥具有有機磷和有機氯化學(xué)結(jié)構(gòu)。

為了測定水果和蔬菜中的有機磷和有機氯農(nóng)藥殘留，氣相色譜 (GC)、氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng) (GC/MSD) 和氣相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng) (GC/QQQ) 得到了廣泛應(yīng)用。相應(yīng)地，中國也發(fā)布了一系列用于測定這些農(nóng)藥的標(biāo)準(zhǔn)。NY/T 761-2008 描述了一種基于電子捕獲檢測器 (ECD) 和火焰光度檢測器 (FPD) 的氣相色譜方法。GB/T 19648-2006^[2] 描述了一種適用于 500 種農(nóng)藥的 GC/MSD 方法，而 GB 23200.113-2018^[3] 描述了一種適用于 208 種農(nóng)藥的 GC/QQQ 方法。質(zhì)譜法在定性分析中具有明顯的優(yōu)勢，其分析效率高，能夠同時測定數(shù)十種甚至數(shù)百種殘留農(nóng)藥。因此，儀器的價格也相對昂貴。盡管氣相色譜的定性分析能力不如質(zhì)譜，但由于其采用選擇性檢測器且檢測成本低，因此仍然受到許多實驗室的青睞。ECD 對氯具有優(yōu)異的選擇性，是分析有機氯農(nóng)藥的理想選擇。FPD 對硫和磷具有高選擇性，是分析有機磷農(nóng)藥的理想選擇。 在 NY/T 761 方法中，將分析色譜柱和確認(rèn)色譜柱串聯(lián)使用，以實現(xiàn)準(zhǔn)確的定性分析并防止出現(xiàn)假陽性結(jié)果。如果嚴(yán)格遵循 NY/T 761 方法，實驗室通常需要配備兩套氣相色譜系統(tǒng)。一套是雙柱雙 ECD 用 于有機氯農(nóng)藥的測定，另一套是雙柱雙 FPD 用于有機磷農(nóng)藥的測定。8890 氣相色譜系統(tǒng)能夠在一臺儀器上同時安裝兩個 FPD 和兩個 ECD，其靈活性高于其他的實驗室氣相色譜系統(tǒng)。在有機磷和有機氯農(nóng)藥分析中，實驗室無需更換硬件，只需將不同的色譜柱重新安裝到不同的檢測器上即可。

樣品前處理對于多農(nóng)藥殘留分析非常重要，它會直接影響工作效率和靈敏度。NY/T 761 方法使用耗時耗力的傳統(tǒng)萃取和凈化程序進(jìn)行樣品前處理，并且有機氯農(nóng)藥和有機磷農(nóng)藥的凈化程序有所不同。這意味著如果對于一份樣品，實驗室同時需要測定有機磷和有機磷農(nóng)藥時，需要對同一樣品進(jìn)行兩種不同的前處理。常用的 QuEChERS 樣品前處理方法是實現(xiàn)高通量樣品分析的最佳方法。最重要的是，能夠通過相同的樣品前處理過程實現(xiàn)有機磷和有機氯農(nóng)藥的分析，從而大大提高分析效率。

實驗部分 

儀器 
本研究中的系列實驗采用帶有 SSL 進(jìn)樣口的 8890 氣相色譜系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備兩個 ECD 和兩個 FPD。使用無吹掃的兩通 CFT 裝置將樣品 1:1 分流到兩根色譜柱上，然后在兩個檢測器上進(jìn)行檢測。在有機磷農(nóng)藥分析中，所用的分析色譜柱和確認(rèn)色譜柱為 Agilent HP-50+ 和 Agilent HP-1。利用配備 Agilent DB-5 分析色譜柱和 Agilent DB-17 確認(rèn)色譜柱的雙柱、 雙 ECD 系統(tǒng)分離有機氯農(nóng)藥。有機磷農(nóng)藥的分析和有機氯農(nóng)藥的分析無法同時進(jìn)行，因為它們的柱箱升溫程序不同。與最多只能安裝三個檢測器的 Agilent 7890 氣相色譜系統(tǒng)相比，8890 氣相色譜系統(tǒng)更為靈活，可以同時安裝四個檢測器。因此，實驗室無需更換硬件，只需將適當(dāng)?shù)纳�譜柱重新安裝到正確的檢測器上即可。圖 1 展示了儀器配置示意圖。表 1 列出了用于這些分析的色譜條件。






試劑與化學(xué)品
所有試劑和溶劑均為 HPLC 級。乙腈 (ACN) 和正己烷購自 J&K Scientific LTD。 丙酮購自上海安譜實驗科技股份有限公司。所有有機磷和有機氯單一標(biāo)準(zhǔn)品均購自 J&K Scientific LTD 和上海安譜實驗科技股份有限公司。

溶液與標(biāo)準(zhǔn)品 
表 2 列出了 54 種有機磷農(nóng)藥，共分為四組。因為每種農(nóng)藥在檢測器上響應(yīng)能力不同，所以在配置一組有機磷農(nóng)藥混標(biāo)的時候加入不同體積的單標(biāo)，并以丙酮作為稀釋溶劑。利用相同的方法配制四組有機磷農(nóng)藥的混標(biāo)儲備液。不同濃度的準(zhǔn)標(biāo)樣用基質(zhì)空白進(jìn)行稀釋（參見“樣品前處理”）。






表 3 列出了 41 種有機氯農(nóng)藥，共分為三組。準(zhǔn)確加入同一組中一定體積的單一農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)品溶液，并用己烷進(jìn)行稀釋。利用相同的方法配制三組有機氯農(nóng)藥的混標(biāo)儲備液。不同濃度的準(zhǔn)標(biāo)樣用基質(zhì)空白進(jìn)行稀釋（參見“樣品前處理”）。






樣品前處理 
蘋果樣品購自當(dāng)?shù)仉s貨店。稱取 10 g 均質(zhì)蘋果樣品至 50 mL 離心管中，并加入兩粒陶瓷均質(zhì)子。在 QC 樣品中加入適量的加標(biāo)溶液，得到定量濃度約為 0.1 mg/kg 的 QC 樣品。將 10 mL 乙腈加入管中。將包含 4 g MgSO4、1 g 氯化鈉、 1 g 檸檬酸鈉和 0.5 g 檸檬酸氫二鈉 Agilent QuEChERS 萃取鹽包（部件號 5982-5650）加入每個離心管中進(jìn)行萃取。利用 Agilent QuEChERS 一般水果和蔬菜分散式 SPE 15 mL 管（部件號 5982-5056）進(jìn)行凈化。對于色素和脂肪含量高的水果和蔬菜，需要采用其他類型的 QuEChERS 包進(jìn)行萃取和凈化。樣品前處理程序的詳細(xì)信息如圖 2 所示。




基質(zhì)空白的制備方法與樣品相同，不同之處在于不添加加標(biāo)溶液。

結(jié)果與討論 

有機磷農(nóng)藥分析
樣品基質(zhì)對農(nóng)藥分析的結(jié)果有很大的影響。圖 3 是蘋果基質(zhì)空白和丙酮中農(nóng)藥的色譜圖比較。藍(lán)色代表在丙酮中配制的標(biāo)樣，紅色代表在蘋果基質(zhì)空白中配制的標(biāo)樣。結(jié)果表明，對于某些化合物，使用基質(zhì)空白稀釋工作溶液可提高靈敏度，尤其對于一些難以分析的化合物（例如乙 酰甲胺磷和甲胺磷）。有機磷農(nóng)藥，特別是極性農(nóng)藥（如乙酰甲胺磷和甲胺磷），往往會產(chǎn)生寬峰或拖尾現(xiàn)象，但以基質(zhì)空白為溶劑，他們的峰型也得到不同程度的改善。



使用雙 FPD 氣相色譜系統(tǒng)通過一次進(jìn)樣同時完成初步分析和確認(rèn)分析。該系統(tǒng)中使用不帶吹掃氣裝置的安捷倫 CFT 兩通分流器。將 54 種有機磷農(nóng)藥分為四組，以便輕松、準(zhǔn)確地確定保留時間。圖 4 至 圖 7 顯示了第 1、2、3 和 4 組有機磷農(nóng)藥混標(biāo)在 HP-50+ 和 HP-1 色譜柱上的分析結(jié)果。









將適量的標(biāo)準(zhǔn)儲備液加入基質(zhì)空白中，制得基質(zhì)匹配的校準(zhǔn)標(biāo)樣。對于所分析的其中 44 種化合物，線性范圍為 0.05– 0.5 mg/kg。對于其他響應(yīng)因子較低的化合物（如辛硫磷、亞胺硫磷、敵百蟲、吡菌磷等），線性范圍為 0.2–2 mg/kg。表 2 列出了詳細(xì)信息。對于所有有機磷農(nóng)藥，在研究的濃度范圍內(nèi)均呈線性，R2 值均等于或高于 0.992。其中大多數(shù)化合物的 R2 值高于 0.999。表 2 列出了利用 HP-50+ 色譜柱得到的各種農(nóng)藥的相關(guān)系數(shù)。

對于蘋果基質(zhì)中的所有化合物，均在三個濃度水平（低濃度、中等濃度和高濃度）下進(jìn)行了重現(xiàn)性評估。對于大多數(shù)化合物，低濃度為 0.05 mg/kg，中等濃度為 0.1 mg/kg，高濃度為 0.5 mg/kg。對于響應(yīng)值較低的化合物，低、中等和高濃度分別為 0.2、0.4 和 2 mg/kg，但二溴磷和磷胺除外。表 2 顯示，所有化合物的峰面積 RSD 均小于 5%，表明該系統(tǒng)具有準(zhǔn)確、精密且穩(wěn)定的性能。

使用信噪比 (S/N) 計算方法檢測限 (MDL)。 利用最低濃度的校準(zhǔn)標(biāo)樣測定 MDL，所有化合物相應(yīng)的數(shù)值如表 2 所示。

如樣品前處理部分所述，在 QC 樣品中加入適量的加標(biāo)溶液，得到濃度為 0.1 mg/kg 的 QC 樣品（對于響應(yīng)值較低的化合物，如辛硫磷，在 0.4 mg/kg 的濃度水平下進(jìn)行采集）。對于 HP-50+ 色譜柱，所有有機磷農(nóng)藥的回收率均介于 70.4% 和 118.2% 之間。表 2 列出了各種農(nóng)藥的回收率。如圖 8 所示，由于 QuEChERS 實現(xiàn)了出色的萃取和凈化過程，因此對于多數(shù)化合物，即使是乙酰 甲胺磷和甲胺磷等極性化合物，也獲得了良好的回收率。



有機氯農(nóng)藥分析
與有機磷農(nóng)藥的分析類似，在有機氯農(nóng)藥分析中使用雙 ECD 氣相色譜系統(tǒng)通過一次進(jìn)樣同時完成初步分析和確認(rèn)分析。該系統(tǒng)中使用不帶吹掃氣裝置的 CFT 兩通分流器。41 種有機氯農(nóng)藥分為三組。 圖 9 至 圖 11 展示了第 1、2 和 3 組有機氯農(nóng)藥混標(biāo)在 DB-5 和 DB-17 色譜柱上的分析結(jié)果。








在有機氯農(nóng)藥的分析中，某些化合物（如 氟氯氰菊酯和氯氰菊等）存在異構(gòu)體。這些異構(gòu)體的保留時間接近，難以實現(xiàn)基線分離，如圖 12 所示。對于這些化合物，積分參數(shù)的設(shè)置尤為重要。由于從供應(yīng)商處購買的標(biāo)準(zhǔn)品也是異構(gòu)體混合物，并且在同一個化合物的異構(gòu)體之間沒有其他化合物洗脫流出，因此在定量分析時將這些異構(gòu)體作為一個峰進(jìn)行積分。圖 13 顯示，在 OpenLab CDS 2.3 軟件中，“Area Sum”（峰面積求和）功能有助于對異構(gòu)體進(jìn)行積分。




將適量的標(biāo)準(zhǔn)儲備液加入基質(zhì)空白中，制得基質(zhì)匹配的校準(zhǔn)標(biāo)樣。蘋果基質(zhì)中校準(zhǔn)標(biāo)樣的加標(biāo)濃度介于 0.05 mg/kg 和 0.5 mg/kg 之間。使用 OpenLab CDS 2.3 軟件處理數(shù)據(jù)。表 3 顯示了在 DB-5 色譜柱上獲得的結(jié)果，所有有機氯農(nóng)藥的 R2 值均 等于或高于 0.991。在三種濃度水平下進(jìn)行八次重復(fù)測定的峰面積 RSD 值低于 4%，且典型 RSD 低于 2%。與 NY/T 761 方法相比，通過分析濃度為 0.1 mg/kg 的加標(biāo) QC 樣品，對經(jīng)優(yōu)化的萃取和凈化程序進(jìn)行驗證。大多數(shù)分析物的回收率均可接受。回收率介于 77.3% 和 118.6% 之間。表 3 還列出了 41 種化合物的 MDL 結(jié)果。利用 S/N 計算 MDL。所得結(jié)果優(yōu)于 NY/T 761 方法參考結(jié)果。



結(jié)論
利用配置四個檢測器（兩個 FPD 和兩個 ECD）的 Agilent 8890 氣相色譜系統(tǒng)對水果和蔬菜中的有機磷和有機氯農(nóng)藥進(jìn)行篩查。將樣品分流到兩個不同的色譜柱中，然后進(jìn)入兩個檢測器，有利于提高選擇性，每種提取液只需進(jìn)樣一次即可實現(xiàn)對有機磷農(nóng)藥或有機氯農(nóng)藥的鑒定和確認(rèn)，提高了實驗室分析效率。

本應(yīng)用簡報表明，有機磷和有機氯農(nóng)藥分析均獲得了優(yōu)異的靈敏度、峰面積重現(xiàn)性、峰形和分離度，證明這種四檢測器系統(tǒng)是實施 NY/T 761-2008 方法的理想平臺。

參考文獻(xiàn) 
1. 中國國家標(biāo)準(zhǔn) 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(nóng)藥多殘留的測定 
2. 中國國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 19648-2006，水果和蔬菜中 500 種農(nóng)藥及相關(guān)化學(xué)品殘留的測定，氣相色譜/質(zhì)譜法 
3. 中國食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) GB 23200.1132018，植物源性食品中 208 種農(nóng)藥及其代謝物殘留量的測定，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法

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2019 年 8 月 26 日，中國出版
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