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UPLC- MS/MS 法测定柑橘中喹啉铜残留量

2022-07-26王建田谭显修刘喜伟满益龙

湖南农业科学 2022年6期
关键词:甲酸乙腈回收率

王建田,谭显修,刘喜伟,徐 月,满益龙,周 勇

(1. 隆回县七江镇农业综合服务中心,湖南 隆回 422205;2. 隆回县荷田乡农业综合服务中心,湖南 隆回 422204;3. 湖南省农业科学院农业生物技术研究所,湖南 长沙 410125)

我国是世界上第一大柑橘生产国,柑橘产业已成为我国南方丘陵山区的农业支柱产业,在国民经济中占有十分重要的地位[1]。柑橘溃疡病是全世界范围内危害柑橘生产的主要检疫性病害,在我国主要柑橘产区几乎皆有发生,对柑橘产业造成了严重损失[2]。喹啉铜等有机铜制剂是目前化学防治柑橘溃疡病的理想药剂,与无机铜制剂相比,其具备良好效果的同时对作物更加安全[3]。然而,过量使用喹啉铜可能会导致病菌产生抗性、农产品质量安全和环境污染等问题。为确保我国柑橘产业绿色高质量发展,农药减施增效综合技术体系的建立势在必行[4]。2021 年9 月3 日实施的食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量(GB 2763—2021)中规定,柑橘中喹啉铜的最大残留限量为5 mg/kg[5]。

关于喹啉铜在梨[6]、西瓜[7]、杨梅[8]、黄瓜[9]、水稻[10]、马铃薯[11]、枇杷[12]、苹果[13]等基质中的残留检测方法已有报道。柑橘中包含果胶、类胡萝卜素、纤维素等多种成分,基质组成较为复杂,而采用超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)检测柑橘中喹啉铜残留量的方法目前尚无报道。因此,该研究针对柑橘基质,建立了一种以QuEChERS(Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe)前处理方法为基础,结合超高效液相色谱-串联质谱法测定柑橘中喹啉铜残留量的方法,旨在为柑橘生产中喹啉铜合理使用和柑橘产品质量安全提供保障。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试柑橘样品采集于湖南省园艺研究所果树创新园。

主要试剂有8-羟基喹啉铜(98.8%,上海安谱实验科技股份有限公司),乙腈(色谱纯,德国默克股份有限公司),甲醇(色谱纯,德国默克股份有限公司),甲酸(色谱纯,德国CNW 科技公司),PSA、C18、GCB(德国CNW 科技公司),试验用水为超纯水。

主要仪器设备有TSQ Endura 三重四极杆液质联用仪(赛默飞世尔科技公司),TDZ5-WS 低速离心机(湖南平凡科技有限公司),TG16-II 高速离心机(湖南平凡科技有限公司),ME104 电子天平[梅特勒-托利多国际贸易(上海)有限公司],JY5002 电子天平(上海舜宇恒平科学仪器有限公司),MTV-100 旋涡混合仪(杭州奥盛仪器有限公司),XW-80A 微型漩涡混合仪(上海沪西分析仪器厂有限公司),等。

1.2 试验方法

1.2.1 标准品溶液的配制称取喹啉铜标准品0.025 2 g,用甲醇溶解并定容至25 mL,配制成996 mg/L 的母液。将喹啉铜母液用甲醇稀释配制成浓度为100 mg/L 的标准溶液,再将100 mg/L 的标准溶液用甲醇稀释配得浓度为2、1、0.5、0.2、0.1、0.05、0.02、0.01 mg/L 的系列标准溶液。

1.2.2 基质效应分析使用液相色谱-串联质谱进行定量分析时通常会出现基质效应,在建立检测方法时可以按照以下公式对基质效应进行评估:ME(%)=(A/B)×100,当ME 在80%~120%之间时为弱基质效应,无需采取措施补偿基质效应;当ME 在50%~80%或120%~150%之间时为中等基质效应,当ME ≤50%或≥150%时为强基质效应,均需采取补偿措施[14]。

1.2.3 样品处理(1)样品预处理。果肉样品:先去除柑橘果皮,然后用不锈钢刀将果肉切成1 cm 大小的碎块,在不锈钢盆中混匀后进行分取,然后用匀浆机进行匀浆。全果样品:将柑橘全果用不锈钢刀切成1 cm 大小的碎块,在不锈钢盆中混匀后进行分取,然后用匀浆机进行匀浆。(2)样品前处理。用天平称取5 g 匀浆后的柑橘样品至50 mL 离心管中,在离心管中加入提取液;该研究以乙腈-水(体积比1 ∶1)溶液中添加不同浓度的甲酸(0、0.1%、0.5%)对样品进行提取;涡旋3 min,4 000 r/min 离心3 min。取2 mL 离心管,预先称取20 mg 净化剂(该研究采用PSA、C18、GCB、PSA+C18、PSA+C18+ GCB 共5种净化材料分别对果肉和全果样品进行净化处理),加入1.5 mL 上一步的乙腈提取溶液,漩涡1 min。再置于10 000 r/min 的高速离心机上离心3 min,移取上清液过0.22 μm 滤膜,滤液即可上机测定。

1.2.4 色谱条件优化(1)色谱柱选择:分别采用Hypersil GOLD C18(100 mm×2.1 mm,1.9 μm)和Mixed-Mode HILIC-1(150 mm×2.1 mm,3 μm)这2 款色谱柱进行检测,根据分离效果选择更合适的色谱柱。(2)流动相的确定:分别比较了喹啉铜在0.1%甲酸水-0.1%甲酸乙腈溶液、0.1%甲酸水-0.1%甲酸甲醇溶液、0.1%乙酸铵水-乙腈溶液3 种流动相下的响应强度,依据峰形和保留时间确定最佳的流动相。其他色谱条件如下:柱温35℃,流速为0.3 mL/min,进样量为5 μL。

1.2.5 质谱条件优化配制1 mg/L 的标准溶液,使用全扫描模式确定目标物的母离子,优化离子喷雾电压、喷针温度、离子传输管温度、鞘气压力、射频透镜电压等参数后对二级质谱进行扫描,选择信号最强的2个子离子作为特征子离子。然后在子离子扫描模式下同时对射频透镜电压和碰撞电压进行优化,最后确定最佳的质谱参数条件。电离源模式为ESI,电离源极性为正,雾化气为氮气,鞘气压力为275 790 Pa,离子传输管温度为320℃,喷针温度为300℃,离子喷雾电压为3 500 V,采用手动调谐对射频透镜电压和碰撞电压进行优化,在选择反应检测扫描(SRM)模式下进行检测。

1.2.6 方法验证(1)标准曲线绘制和基质效应:柑橘基质较为复杂,即使采用净化剂进行了净化处理,剩余的基质成分仍然对目标农药的检测有干扰。用乙腈-水(体积比1 ∶1)溶液和空白基质提取液分别配制0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2 mg/L 系列浓度的标准工作液,每个浓度重复测定3 次,采用外标法定量。以进样质量浓度为横坐标、对应的峰面积为纵坐标,分别绘制标准曲线。(2)方法的回收率、精密度和定量限:分别采用空白柑橘果肉和全果进行添加回收试验,添加浓度为0.05、0.1、5、10 mg/kg,每个浓度重复5 次,考察方法的回收率和精密度,以添加的最低浓度作为方法的定量限。

1.2.7 样品检测采用建立的方法对购于本地市场和超市的12 个柑橘样品进行检测,分别测定果肉和全果中喹啉铜的含量。

2 结果与分析

2.1 质谱条件的优化

优化后选择信号相对较强的118.111 作为定量离子,相应相对较弱的128.111 作为定性离子,筛选出146.183/118.111 作为定量离子对,146.183/128.111 作为定性离子对,优化碰撞电压进而得到最佳的离子信号强度,获得喹啉铜标准溶液的色谱图如图1 所示。然后在子离子扫描模式下同时对射频透镜电压和碰撞电压进行优化,最后确定最佳的质谱参数条件为:保留时间1.23 min,母离子146.183 m/z,子离子118.111/128.111 m/z,碰撞电压25/22 V,射频透镜电压122 V。

图1 0.01 mg/L 喹啉铜标准溶液的色谱图

2.2 色谱条件的优化

试验结果显示,使用Hypersil GOLD C18 色谱柱时,溶剂标液出峰峰形较好,但基质匹配标液出峰峰形差;使用Mixed-Mode HILIC-1 色谱柱时,溶剂标液和基质匹配标液出峰峰形均较好,故选择Mixed-Mode HILIC-1 色谱柱进行洗脱分离。在相同梯度洗脱条件下,比较了喹啉铜在0.1%甲酸水-0.1%甲酸乙腈溶液、0.1%甲酸水-0.1%甲酸甲醇溶液、0.1%乙酸铵水-乙腈溶液3 种流动相下的响应强度,结果表明流动相为0.1%甲酸水-0.1%甲酸乙腈溶液时,喹啉铜的峰形更好且响应较高,因此选择0.1%甲酸水-0.1%甲酸乙腈溶液作为液相流动相条件。液相洗脱条件如表1 所示。

2.3 提取条件的优化

试验结果显示,添加甲酸比不添加甲酸得到回收率更高,推测酸性条件有利于喹啉铜的离子化效率,进而提高添加回收率;添加0.1%和0.5%甲酸得到的回收率结果相当,从节约成本的角度考虑,最终确定甲酸的添加浓度为0.1%。

2.4 净化条件的优化

试验结果显示,采用PSA 对果肉样品进行净化、C18 对全果样品进行净化,得到的净化效果较好、回收率结果最佳,故筛选出适合柑橘果肉和全果的净化剂分别为PSA 和C18。果肉样品中加入20 mg PSA,全果样品中加入20 mg C18。

2.5 方法的线性范围和基质效应评价

由表2 可知,在0.01~2 mg/L 浓度范围内,喹啉铜的质量浓度和峰面积呈良好线性关系,决定系数分别为0.998 2、0.998 9 和0.999 4;柑橘果肉和全果的基质效应分别为48%和42%,均为基质减弱效应。

表2 标准曲线和基质效应

2.6 方法的回收率、精密度和定量限

由表3 可知,在0.05、0.1、5、10 mg/kg 4 个添加水平下,喹啉铜在柑橘果肉和全果中的平均回收率分别为99%~103%、91%~97%,RSD分别为1.9%~6.1%、3.0%~8.4%,喹啉铜在柑橘果肉和全果中的定量限均为0.05 mg/kg,结果符合NY/T788—2018[15]的要求。柑橘果肉、全果空白样品的色谱图见图2,添加样品色谱图见图3。

图2 空白样品色谱图

图3 加标样品色谱图(0.1 mg/kg)

表3 喹啉铜在柑橘果肉和全果中的添加回收率和相对标准偏差(n=5)

2.7 样品检测

采用优化后的提取检测方法对购于本地市场和超市的12 个柑橘样品分别进行果肉和全果检测,结果显示,12 个样品果肉中喹啉铜的含量范围为≤0.15

mg/kg,全果中喹啉铜的含量范围为≤0.32 mg/kg。

3 结 论

该研究使用超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)检测柑橘中喹啉铜的残留量,对样品处理方法、色谱条件和质谱条件进行了优化。结果表明:样品经含0.1%甲酸的乙腈-水(体积比1 ∶1)溶液涡旋提取,果肉样品使用20 mg PSA 净化,全果样品使用20 mg C18 净化;采用Mixed-Mode HILIC-1色谱柱分离,以0.1%甲酸水-0.1%甲酸乙腈溶液作流动相进行梯度洗脱,洗脱流速为0.3 mL/min,柱温为35℃;在选择反应检测扫描(SRM)模式下进行测定,喹啉铜在0.01~2 mg/L 范围内性关系良好,决定系数均≥0.998 2,喹啉铜在柑橘果肉和全果中的最低检测浓度均为0.05 mg/kg,添加回收试验中喹啉铜在柑橘果肉和全果中的平均回收率范围为91%~103%,相对标准偏差范围为1.9%~8.4%。该方法操作简便、快速,准确度和精密度高,适用于柑橘中喹啉铜残留量的检测。

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