GC-FPD結(jié)合大體積不分流進(jìn)樣技術(shù)測定煙草中的有機(jī)磷農(nóng)殘

關(guān)鍵詞

煙草；有機(jī)磷農(nóng)殘；大體積不分流； GC-FPD

摘要

本文采用 GC-FPD 結(jié)合大體積不分流進(jìn)樣技術(shù)，建立高效、靈敏測定煙草中有機(jī)磷農(nóng)殘的檢測方法。對煙草樣品，采用改進(jìn)的 QuEChERS 方法，以去離子水浸泡、乙酸乙酯丙酮混合溶劑對煙草中的有機(jī)磷農(nóng)殘進(jìn)行提取，經(jīng)Carbon-NH2 復(fù)合柱凈化，不經(jīng)濃縮直接進(jìn)樣分析。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)： 1）使用大體積不分流進(jìn)樣技術(shù)，進(jìn)樣體積為 30ul 時，對各有機(jī)磷農(nóng)殘的檢測相比傳統(tǒng)不分流進(jìn)樣 1ul，靈敏度提高了近 25 倍； 2）采用經(jīng) Carbon-NH2 復(fù)合柱凈化后的空白煙草提取液配制的有機(jī)磷農(nóng)殘系列標(biāo)樣能顯著改善各有機(jī)磷的峰形以及靈敏度�？傮w來看，采用 GC-FPD 結(jié)合大體積不分流進(jìn)樣技術(shù)對煙草中有機(jī)磷農(nóng)殘檢測是一種非常靈敏、高效的檢測方法，能夠大大減少前處理過程中對樣品濃縮的時間耗費(fèi)，并同時具有較高的檢測靈敏度。

1. 簡介

隨著科技的發(fā)展以及人們對健康的不斷關(guān)注，關(guān)于食品、消費(fèi)品以及環(huán)境等各方面的農(nóng)藥殘留， 對其的檢測日趨受到越來越多的國家和檢測機(jī)構(gòu)的重視 [1]。 隨著中國加入 WTO 和國際煙草控制公約， 國際上對卷煙和煙葉中的農(nóng)殘最高限量均做出了規(guī)定 [2]； 另外， 少量殘留在煙草中的農(nóng)藥， 特別是有機(jī)磷農(nóng)殘因其高的毒性， 在卷煙抽吸時會直接影響吸煙者的身體健康， 所以建立有效、 可行的檢測方法來測定煙草中有機(jī)磷農(nóng)藥的殘留量是十分必要的。

目前，國內(nèi)外針對煙草中有機(jī)磷農(nóng)殘的檢測方法很多，主要有GC-FPD、GC-MS以及GC-MS/MS方法等[2-4]。其中，GC-FPD方法因其配制簡單、對有機(jī)磷檢測具有高選擇性、可大大降低復(fù)雜基質(zhì)中的干擾問題，而受到許多檢測機(jī)構(gòu)的廣泛采用。在煙草有機(jī)磷農(nóng)殘前處理方面，QuEChERS 方法作為一種快速、 簡便、 價格低廉、 適用面（包括農(nóng)藥種類和基質(zhì)種類）廣的樣品前處理方法，其低成本高效的樣品處理技術(shù)，可用于絕大多數(shù)食品基質(zhì)的寬泛的農(nóng)藥殘留類別，已被多個國際農(nóng)藥殘留分析機(jī)構(gòu)廣泛采納。但是，樣品中大多有機(jī)磷農(nóng)殘的濃度低，為了達(dá)到對其的準(zhǔn)確測定，通常需要對其進(jìn)行濃縮，以提高目標(biāo)物濃度，而在此過程中會導(dǎo)致部分低沸點(diǎn)的有機(jī)磷農(nóng)殘的揮發(fā)損失，從而影響對其的準(zhǔn)確定量；且此過程耗時，不利于檢測效率的提高。對此，可采用大體積進(jìn)樣技術(shù)，通過提高樣品的進(jìn)樣量來提高對有機(jī)磷農(nóng)殘檢測的靈敏度，不進(jìn)行樣品濃縮，而達(dá)到與傳統(tǒng)進(jìn)樣方式需要濃縮樣品測定有機(jī)磷農(nóng)殘時相同的靈敏度，從而簡化樣品前處理步驟。程序升溫大體積進(jìn)樣技術(shù)，是目前應(yīng)用最多的一種大體積進(jìn)樣技術(shù)，它可以在略高于溶劑沸點(diǎn)的溫度下通過載氣將溶劑分流出襯管，然后快速升溫將目標(biāo)物汽化轉(zhuǎn)移到色譜柱進(jìn)行分離[5]。在這一過程中，對于一些低沸點(diǎn)的農(nóng)殘會隨著溶劑的分流而損失，并最終導(dǎo)致其檢測靈敏度低的結(jié)果。為了克服這一問題，另一種大體積進(jìn)樣技術(shù) --- 同時溶劑濃縮進(jìn)樣技術(shù)（SCR）通過預(yù)柱來承載大體積進(jìn)樣的所有溶劑及目標(biāo)物， 然后緩慢蒸發(fā)溶劑通過色譜柱到達(dá)檢測器并放空， 比溶劑沸點(diǎn)略高的目標(biāo)物在溶劑之后達(dá)到檢測器被檢測， 從而保證了所有沸程的目標(biāo)組分均由色譜柱分離到達(dá)檢測器，因此可以保證較高的檢測靈敏度 [6-7]。

鑒于此，本文以改進(jìn)的QuEChERS方法進(jìn)行提取、經(jīng)Carbon-NH2復(fù)合柱凈化、采用GC-FPD結(jié)合大體積不分流進(jìn)樣技術(shù)，不經(jīng)濃縮直接進(jìn)樣來高效、靈敏地檢測煙草中的有機(jī)磷農(nóng)殘含量。

2. 實(shí)驗(yàn)材料

2.1 儀器與試劑

2.1.1 儀器

Trace 1310 GC-FPD 氣相色譜儀（Thermo Fisher Scientific）；Triplus RSH 三 合 一 自 動 進(jìn) 樣 器（Thermo Scientific）； TR-35MS 色 譜 柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）（Thermo Fisherscientific, P/N： 260C142P）； 大體積不分流套件（內(nèi)含 5mm×0.32 mm 預(yù)柱、 玻璃兩通以及大體積不分流計(jì)算軟件）（Thermo Fisher scientific, P/N:19050725）。

2.1.2 試劑、 耗材

二溴磷、 甲胺磷、 速滅磷、 滅線磷、 甲基內(nèi)吸磷、 特丁硫磷、乙拌磷、 樂果、 甲基嘧啶磷、 甲基對硫磷、 馬拉硫磷、殺螟硫磷、 對硫磷、 溴硫磷標(biāo)樣， 濃度均為 100ppm， 購于國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心； 氯化鈉、 無水硫酸鈉購于上海國藥化學(xué)試劑有限公司； Carbon-NH2 復(fù)合柱（規(guī)格 1g） 購于上海安普科技有限責(zé)任公司； 乙酸乙酯（色譜純）、丙酮（色譜純） 由 ThermoFisher 提供； 水為去離子水； 煙草煙絲由市場購買（使用前粉碎成煙末）。

2.2 提取溶劑及有機(jī)磷標(biāo)樣的配制

提取溶劑： 取 450ml 乙酸乙酯與 50ml 丙酮混合， 配制成乙酸乙酯與丙酮體積比為 9:1 的混合溶劑。

空白煙草提取液： 取 2.0g 無待測有機(jī)磷的煙末， 加入10ml 去離子水浸泡 5min， 加入 4.0g NaCl， 20ml 乙酸乙酯丙酮混合溶劑， 渦旋 2min， 過 Carbon-NH2 復(fù)合柱凈化，待配標(biāo)樣用。

濃度為 1.0ppm 的 14 種有機(jī)磷農(nóng)殘混標(biāo)： 分別取 100ul100ppm 的各有機(jī)磷農(nóng)殘標(biāo)樣儲備液 , 加入到 10ml 容量瓶中 , 用空白煙草提取液定容至刻度， 得到濃度為 1.0ppm的 14 種有機(jī)磷農(nóng)殘混標(biāo)。

系列濃度有機(jī)磷農(nóng)殘標(biāo)樣的配制： 取 5 ml 1.0 ppm 的 14 種種有機(jī)磷農(nóng)殘混標(biāo)加入到 10ml 的溶劑瓶中， 置于 TriplusRSH 三合一自動進(jìn)樣品臺標(biāo)準(zhǔn)清洗位的 4 號位； 將 10ml空白煙草提取液加入到 10ml 溶劑瓶中置于 Triplus RSH 三合一自動進(jìn)樣品臺標(biāo)準(zhǔn)清洗位的 1 號位， 用做稀釋溶劑；在 Triplus RSH 大體積清洗位上的兩個溶劑瓶中分別加入適量的乙酸乙酯丙酮混合溶劑用于洗針。 在樣品盤上放置空樣品瓶（位置如下圖，圖1的2、3、4、5、6號位），直接調(diào)用內(nèi)置自動稀釋文件，即可自動配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度分別為20ppb、50ppb、100ppb、200ppb和500ppb）。

2.3 樣品前處理

精確稱取煙末樣品 2.0g 于 50mL 離心管中， 加入 10.0ml 去離子水， 浸泡 5min； 加入 4.0g NaCl 和 20.0ml 的乙酸乙酯丙酮混合溶劑， 渦旋 3min； 取 10ml 乙酸乙酯丙酮混合溶劑活化 Carbon-NH2 復(fù)合柱（在上端加入 2.0g 無水硫酸鈉），吹干后， 取 10ml 提取液上樣， 過柱（流速約 1 滴 /s）；裝入色譜瓶， 進(jìn)行 GC-FPD 分析。

2.4 樣品加標(biāo)

精確稱取煙末樣品 2.0g 于 50mL 玻璃瓶中， 加入 10.0ml 去離子水， 浸泡 5min； 分別加入 1.0ml 及 2.0ml 1.0ppm 的 14種有機(jī)磷農(nóng)殘混標(biāo)； 加入 4.0g NaCl 和 19.0ml 及 18.0ml 的乙酸乙酯丙酮混合溶劑， 渦旋 3min； 取 10ml 乙酸乙酯丙酮混合溶劑活化 Carbon-NH2 復(fù)合柱（在上端加入 2.0g 無水硫酸鈉）， 吹干后， 取 10ml 提取液上樣， 過柱（流速約 1 滴 /s）； 裝入色譜瓶， 進(jìn)行 GC-FPD 分析。

2.5 色譜條件

色譜條件： 柱溫： 75℃（7 min）， 20℃ /min 到 200℃，10℃ /min 到 280℃（6min）； 不分流進(jìn)樣， 不分流時間7min； 進(jìn)樣口溫度： 280℃； 載氣： 高純氮（99.999%），恒流模式， 1.2 mL/min。 液體進(jìn)樣模式， 進(jìn)樣量： 30.0 μL，進(jìn)樣速度 100ul/s； FID 檢測器： 基座溫度 300℃， 檢測池溫度 150℃， 空氣 115 mL/min， 氫氣 90mL/min。

3. 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖

3.1.1 大體積不分流進(jìn)樣與標(biāo)準(zhǔn)不分流進(jìn)樣的比較

圖 2 為濃度 100ppb 的 14 種有機(jī)磷農(nóng)殘， 采用大體積不分流進(jìn)樣（進(jìn)樣體積 30ul、 黑色） 和標(biāo)準(zhǔn)不分流進(jìn)樣（進(jìn)樣體積 1ul、 紅色） 的色譜圖。 從圖中可以看出， 采用大體積不分流進(jìn)樣能夠顯著提高各有機(jī)磷農(nóng)殘的靈敏度。 經(jīng)計(jì)算， 采用大體積不分流進(jìn)樣 30ul， 大部分有機(jī)磷農(nóng)殘的峰面積比標(biāo)準(zhǔn)不分流進(jìn)樣 1ul， 平均提高近 25倍（見表 1）。

3.1.2 空白基質(zhì)提取液對有機(jī)磷峰形及靈敏度的影響

圖 3 為濃度為采用兩種不同溶劑配制的 14 種有機(jī)磷農(nóng)殘標(biāo)樣的色譜圖， 濃度均為 100 ppb， 采用大體積進(jìn)樣， 進(jìn)樣量 30ul。 其中采用以空白煙草提取液配制的標(biāo)樣色譜圖和由乙酸乙酯丙酮混合溶劑配制的標(biāo)樣色譜圖分別以紅色和藍(lán)色標(biāo)記。 從這兩種不同溶劑配制的 14 種有機(jī)磷農(nóng)殘標(biāo)樣的色譜圖可以看出， 以煙草基質(zhì)提取液配制的標(biāo)樣相比于由乙酸乙酯丙酮混合溶劑配制的標(biāo)樣， 各有機(jī)磷的峰形以及靈敏度有了明顯的改善， 特別是甲胺磷、樂果以及溴硫磷。 上述現(xiàn)象說明， 基質(zhì)標(biāo)樣能明顯改善目標(biāo)物特別是有機(jī)磷的峰形以及靈敏度。 鑒于此， 后續(xù)均采用空白煙草基質(zhì)提取液來配制系列有機(jī)磷農(nóng)殘標(biāo)樣，以消除基質(zhì)效應(yīng)的影響。

3.2 線性以及方法的檢出限

對于系列有機(jī)磷農(nóng)殘標(biāo)樣， 采用 Triplus RSH 自動配標(biāo)曲功能進(jìn)行配制， 各濃度分別為： 20ppb、 50ppb、 100ppb、200ppb 和 500ppb。 采用上述方法分別進(jìn)樣分析， 考察在20ppb-500ppb 濃度范圍內(nèi)的線性 , 計(jì)算得出 14 種有機(jī)磷農(nóng)殘的線性方程及其相關(guān)系數(shù) ; 以 3 倍信噪比計(jì)算其檢出限 , 結(jié)果見表 2。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 在設(shè)定的濃度范圍內(nèi) 14種有機(jī)磷農(nóng)殘?jiān)谠摑舛确秶鷥?nèi)的響應(yīng)與其濃度呈良好的線性關(guān)系 , 相關(guān)系數(shù)均大于 0.998（圖 4） , 且其檢出限均低于 CORESTA 指導(dǎo)性殘留限量 (GRLs)[8]。 這也同時表明了Triplus RSH 的高準(zhǔn)確配標(biāo)樣功能以及大體積不分流進(jìn)樣的可靠性。

3.3 回收率和重復(fù)性

按照上述方法在不含待測有機(jī)磷農(nóng)殘的煙葉樣品中加入0. 5 和 1.0 mg/Kg 的 14 種有機(jī)磷農(nóng)殘標(biāo)樣， 分別進(jìn)行前處理和 GC-FPD 分析， 并按照加標(biāo)量和實(shí)際測定量計(jì)算其回收率， 結(jié)果見表 3。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 在上述 2 個加標(biāo)水平下， 14 種有機(jī)磷農(nóng)殘除了二溴磷回收率大于 120%， 其它均在 75%-110% 之間， 且平行測定 6 次的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均低于 4%， 能夠很好地符合對農(nóng)藥多殘留檢測的需求。

總結(jié)

本文采用 Thermo Scientific GC-FPD配合大體積不分流組件，以改進(jìn)的 QuEChERS 方法（去離子水浸泡、 乙酸乙酯丙酮混合溶劑對煙草中的有機(jī)磷農(nóng)殘進(jìn)行提取）， 經(jīng) CarbonNH2 復(fù)合柱凈化， 不經(jīng)濃縮直接進(jìn)樣分析。 在進(jìn)樣體積為 30ul 時， 對各有機(jī)磷農(nóng)殘的檢測相比傳統(tǒng)不分流進(jìn)樣1ul， 靈敏度提高了近 25 倍。 該方法的操作步驟簡單、 穩(wěn)定， 無需繁瑣、 耗時的除溶劑步驟， 可以避免揮發(fā)性農(nóng)殘的損失； 對各有機(jī)磷農(nóng)殘的檢測限度均低于 CORESTA指導(dǎo)性殘留限量要求。 同時對煙草樣品進(jìn)行了 0.5mg/Kg和 1.0mg/Kg 兩個水平的加標(biāo)回收試驗(yàn)， 14 種有機(jī)磷農(nóng)殘除了二溴磷回收率大于 120%， 其它均在 75%-110% 之間，能夠很好地符合對有機(jī)磷農(nóng)殘的日常檢測需求。

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