杨 阳, 孙世群, 崔康平, 施帆君, 孔殿超

(合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥 230009)

茶叶作为我国重要的传统出口商品,多年来在出口创汇、增加农民收入等方面发挥了积极作用。但是近年来欧盟不断实施新的更为严格的茶叶农药残留标准,大大削弱了我国茶叶的出口能力,农药残留问题已经严重阻碍了我国茶叶的出口[1,2],建立快速、可靠、灵敏和实用的农药残留分析技术是监控农药残留的基础[3]。

常用的农药残留分析的样品前处理技术有液-液萃取[4]、固相萃取(SPE)[5]、固相微萃取[6]、搅拌子吸附萃取[7]等。基质固相分散(Matrix Solid-Phase Dispersion,简称MSPD)萃取是文献[8]在SPE基础上提出的一种前处理方法,并初步应用于食品分析。

本实验采用集提取、净化、富集于一体的MSPD法作为茶叶中农药残留分析的处理方法,并通过研究MDPD法[9]的填料——淋洗剂的选择、淋洗剂和净化剂用量,建立一套比传统液-液萃取柱层析法更简单快速的多残留测定方法,为MSPD法在茶叶农药多残留检测分析中的应用提供相关的实验依据。

1 实验材料与方法

1.1 实验试剂和样品采集

所用试剂如下:①石油醚、二氯甲烷、乙腈、乙酸乙酯、粒状无水硫酸钠,以上试剂均为分析纯。②弗罗里硅土,60～100目;用前于马弗炉中650℃灼烧5 h,冷却至室温后取出;使用前加5%水脱活,于130℃活化4 h,置于干燥器中备用。③活性炭,用前用浓盐酸煮2 h,水洗至中性,650℃烘4 h。④实验用水均用石英亚沸双重蒸馏水器制备。

样品采集:从附近超市购买新鲜绿茶,粉碎后过40目筛,贮于棕色广口瓶中备用。

1.2 主要仪器

仪器包括:Agilent 6890气相色谱仪(具FPD和μ ECD)、SB3200超声波水浴、RE-52旋转蒸发器、匀浆仪、氮吹仪、玻璃层析柱、电子天平等。

1.3 农药标准品

所用农药均为国家农药质检中心标准品,纯度为国家标准,包括:甲基对硫磷、三唑磷 、对硫磷 、敌敌畏、甲基异硫磷 、水胺硫磷、马拉硫磷、杀螟硫磷、二嗪磷 、甲拌磷、特丁硫磷、异稻瘟净、速灭磷 、灭菌磷。以上农药的选取是根据目前国内茶叶种植上还继续使用的农药(包括复配品种)、出口要求的必检农药,以及在茶叶中仍常见残留的农药,最终确定的14种有机磷农药。

1.4 气相色谱测定条件

HP-5毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μ m,Agilent6890);载 气:高 纯 氮(99.999%),1.1 mL/min;进样方式:不分流进样;进样口温度260°C;检测器温度300℃;柱温:50℃保持1 min,以20℃/min升至150℃,又以4℃/min升至 280℃保持 20 min;进样量2.0 μ L 。

1.5 工作标准溶液的制备

分别准确称取敌敌畏、甲基对硫磷、杀螟硫磷、马拉硫磷、对硫磷、水胺硫磷、甲基异硫磷、三唑磷10 mg,其余种类农药5 mg,作为农药标准品;置于10.0 mL容量瓶中,用乙腈溶解并定容至刻度,制成标准贮备溶液,密封贮存于4℃冰箱中备用。用移液管分别准确移取每种农药标准贮备溶液1.0 mL,置于100.0 mL容量瓶中,用乙腈溶解并定容至刻度,制成混合标准贮备溶液,密封贮存于4°C冰箱中备用。

用移液管准确移取混合标准贮备溶液,根据需要用石油醚稀释、定容,配制工作标准溶液,密封贮存于4°C冰箱中备用。

用于添加回收试验的工作标准溶液,用乙腈稀释并定容,密封贮存于4°C冰箱中备用。

1.6 添加试验方法

1.6.1 样品前处理(MSPD法)

准确称取5 g匀浆后的茶叶样品置于具塞三角瓶中,加入混合标准贮备溶液0.5 mL,空白对照样品添加0.5 mL乙腈,充分摇匀,置于暗处静止平衡0.5 h,不时取出振摇;准确称取以上添加农药的样品0.5 g于研钵中,加入2 g无水硫酸钠及2 g弗罗里硅土(活度为5%)充分研磨成均匀粉末状;在层析柱下端放入小块脱脂棉,依次加入2 g无水硫酸钠、研磨好的混合体和1 g无水硫酸钠,轻轻敲实;用20 mL乙酸乙酯淋洗液分2次淋洗(其中5 mL用来涮洗研钵和杵),收集淋洗液,用旋转蒸发器浓缩近干,以石油醚定容至5 mL,再用氮吹仪吹干,以石油醚定容至1 mL,待测。

1.6.2 净化效果的研究

由于茶叶中的色素含量比较多,如果不进行净化处理,其杂质会影响定量分析结果,所以本文分别添加 0.10、0.15、0.20、0.25 g活性炭与 2 g弗罗里硅土混匀,比较其对14种农药的净化效果。结果表明在添加0.10 g活性炭时,农药回收率在74.1%～114.2%之间,RSD在4.6%～11.2%之间,满足农药残留分析要求,而添加0.15 g活性炭时,敌敌畏,灭菌磷,三唑磷的回收率不足50%,再增加活性炭的添加量时,14种有机磷农药均不能达到残留分析要求,且灭菌磷和三唑磷完全被活性炭所吸附。因此添加活性炭量取0.10 g,采用气相色谱检测。

1.6.3 方法精密度的测定

残留分析方法的精密度,指用优化出来的分析方法在受控条件下重复分析均一样品所得测定值的一致程度,通常用添加回收率的相对标准偏差来表示。通过计算分析茶叶中各农药测定的相对标准偏差,来确定所采用的方法是否满足痕量农药残留分析的要求。

2 结果与分析

2.1 气相色谱分析条件的建立

根据14种农药的物理化学性质,以电子俘获检测器测定,采用毛细管气相色谱,程序升温方式,目标农药在1.4的检测条件下可以完全分离,色谱图如图1所示。

图1 14种有机磷农药气相色谱

从图1可以看到标准样品图谱无干扰,农药标准溶液峰形好,14种农药获得了较好的分离度。

2.2 标准曲线的绘制

用石油醚配制系列质量浓度的14种农药混合标准溶液,分别采用气相色谱检测,以进样质量浓度为横坐标,峰面积为纵坐标作图,得到14种农药标准曲线,见表1所列,如图2所示。

从表1可以看出,14种农药的标准曲线有良好的线性,决定系数R2在0.997 0以上,能准确定性、定量分析。

2.3 方法灵敏度

检测限(LOD)是指检测方法可以检出的样品中目标农药的最低质量浓度,定量限(LOQ)是指可以精确定量的样品中目标农药的最低质量浓度。

在空白样品提取液中,加入不同质量浓度的目标农药,用气相色谱分析,记录仪器响应值,计算方法的检测限和定量限,结果见表1所列。

由表1可以看出,14种有机磷农药的LOD和LOQ均低于其在食品中的残留限量[10],符合农药残留分析要求。

表1 14种有机磷农药保留时间、定量曲线和检测限

图2 14种有机磷农药标准曲线

2.4 添加回收结果

准确称取5 g茶叶样品,添加工作标准溶液,按1.6.1的MSPD法提取,采用添加0.1 g活性炭和不加活性炭2种净化方法,根据各有机磷农药在GC-FPD中相应的灵敏性不同,确定不同的添加质量比水平,敌敌畏、甲基对硫磷、杀螟硫磷、马拉硫磷、对硫磷、水胺硫磷、甲基异硫磷、三唑磷为 0.1、0.5、1.0 mg/kg,其 余为 0.2、1.0、2.0 mg/kg,添加回收结果见表 2所列。从表2可以看出,回收率范围为65.4%～110.6%,而RSD在5.6%～19.3%之间,均小于20%,基本能满足农药残留分析的要求。

表2 茶叶中添加农药回收率与精密度 %

2.5 实验结果的优化

茶叶中的色素会干扰气相色谱对待测组分的分离和测定,对农药的定量分析带来了一定的影响,使回收率偏高。因此,在基质中添加适量活性炭以便于优化实验结果。茶叶基质色谱图与净化前后色谱图对比,如图3所示。

图3 茶叶基质色谱图与净化前后MSPD法茶叶添加样品色谱对比

3 结 论

(1)本实验初步研究了MSPD法在低含水量植物样品茶叶中的应用,与文献[11]用相同方法对高含水量植物样品蔬菜中农药残留的分析相比,同样取得了良好的效果。实验结果证明用基质固相分散法,以弗罗里硅土为基质、以活性炭为净化剂、以乙酸乙酯为淋洗剂的提取方法能有效提取茶叶中的甲基对硫磷、三唑磷、敌敌畏等14种有机磷农药,完全适用于茶叶中这些农药类型的检测。

(2)基质固相分散萃取与传统的液-液萃取相比有明显的优点:有机溶剂用量少,节约成本,同时对环境污染也减少;操作步骤简化,合并了提取、净化程序,省去了离心、样品转移、超声提取等步骤;分析时间减少,提高了分析速度;MSPD法的提取净化效率高,添加农药回收率达65.4%～110.6%。

[1] 陈石榕.对欧盟茶叶农药残留新标准的思考[J].农业标准化,2000,(7):21-29.

[2] 姜含春.入世后我国茶叶的持续发展与绿色营销[M].北京:中国农业出版社,2001:104-111.

[3] 仲维科,郝 戬,樊耀波,等.食品农药残留分析进展[J].分析化学,2000,28(7):904-910.

[4] Hyotylainen T,Luthje K,Rautiainen-Rama M,et al.Determination of pesticides in red wines with on-line coupled microporous membrane liquid-liquid extraction-gas chromatography[J].Journal of Chromatog raphy A,2004,1056(1/2):267-271.

[5] Jimenez J J,Bernal J L,de Nozal M J,et al.Analysis of pesticide residues in wine by solid-phase extraction and gas chromatog raphy with electron capture and nitrogen-phosphorus detection[J].Journal of Chromatography A,2001,919(1):147-156.

[6] Zambonin C G,Quinto M,de Vietro N,et al.Solid-phase microextraction-gas chromatog raphy mass spectrometry:a fast and simple screening method for the assessment of organophosphorus pesticides residues in wine and fruit juices[J].Food Chemistry,2004,86(2):269-274.

[7] Liu Wenmin,Hu Yuan,Zhao Jinghong,et al.Determination of organo-phosphorus pesticides in cucumber and potato by stir bar so rptive ex traction[J].Journal of Chromatography A,2005,1095(1/2):1-7.

[8] Barker S A.Applications of matrix solid-phase dispersion in food analy sis[J].Journal of Chromatography A,2000,800(1):63-68.

[9] 段劲生,王 梅,孙明娜,等.基质固相分散在农药残留分析中的应用研究进展[J].农药,2006,45(8):508-510.

[10] GB 2763-2005,食品中农药最大残留限量[S].

[11] Viana E,M oltó G C,Font G.Optimization of a matrix solid-phase dispersion method for the analysis of pesticide residues in vegetables[J].Journal of Chromatog raphy A,1996,754(1/2):437-444.