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摘要:采用气相色谱(负化学电离)质谱联用法和选择离子监测(SIM)技术对中药材有机氯农药残留的检测方法进行研究,结果表明,该法排除了杂质的干扰,提高了分析灵敏度,是有效、实用的有机氯农药残留量检测方法。
关键词:气相色谱质谱联用技术;中药材;有机氯;农药残留
中图分类号:S482.3+2,O657.63文献标识码:ADOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2009.04.011
Analysis of Organochlorine Pesticides in Chinese Herbal Medicines by GC-NCI-MS
LIU Lei1, GUO Yong-ze1, ZHANG Yu-ting1, SHAO Hui1, LI Hui1, SONG Shu-rong2
(1.Tianjin Academy of Agricultural Sciences, Central Laboratory,Tianjin 300381,China; 2.Tianjin High-standard Quality Testing Laboratory, Tianjin 300381,China)
Abstract:The detecting method of organochlorine pesticides in Chinese herbal medicines was researched by GC-NCI-MS and SIM technology. The research result showed that it was an effective and practical organochlorine pesticide residues detection method, which ruled out the interference of impurities and improved the sensitivity of analysis.
Key words: GC-NCI-MS; Chinese herbal medicines; organochlorine pesticide; residue
在气相色谱质谱联用技术(GC/MS)分析中,电子轰击电离法(EI)是最常用的方法,但检测灵敏度较低,产生的碎片离子峰较多,对杂质干扰较严重的样品往往无法做出准确的判定,所以当被测农药含量较低时,检测残留量有一定的困难。中草药的成分比较复杂,各种次生代谢产物明显高于蔬菜水果等样品,存在更多的干扰因素。因此,在整个有机氯农药多残留测定过程中,可能遇到各种在分析其他种类样品过程中遇不到的问题。使用有机溶剂提取中草药样本中的残留农药时,样本中的油脂、蜡质、蛋白质、叶绿素及其他色素、胺类、酚类、有机酸类、糖类等会同农药一起被提取出来。
化学电离 (CI)是一种软电离技术,碎片非常少,通过在离子源中发生的化学反应,使被测物分子转换为离子。化学电离法分为正化学电离和负化学电离,负化学电离技术(NCI),是一种高灵敏度,选择性非常大的电离技术,通过将四级杆分析器的电压反相,使它能选择负离子而实现,适用于含杂原子如氮、磷、氧、硫、硅,特别是含卤素的化合物。由于负化学离子对有机氯类农药有较高的灵敏度,从而克服了杂质的干扰,减少了样品前处理工作。本试验将采用气相色谱-负化学电离-质谱联用法(GC-NCI-MS)对中药中有机氯农药残留量进行分析。
1材料和方法
1.1试验材料
农药标准样品:六六六、滴滴涕、六氯苯、七氯、环氧七氯、狄氏剂、艾氏剂、异狄氏剂、四氯硝基苯、五氯硝基苯及其代谢物等。混合农药标准储备液:分别准确称取以上农药标准品,用正己烷为溶剂,配制成每种农药的质量浓度均为10 mg/L的混合标准储备液,于冰箱中保存。
固相萃取小柱:弗罗里硅土小柱。
常规试剂及试验样品:包括丙酮(色谱纯)、乙腈(分析纯)、正己烷(色谱纯)、无水硫酸钠、氯化钠等。
试验仪器:ASE200加速溶剂萃取仪、旋转蒸发仪、氮吹仪、固相萃取盒、离心机、匀浆机、微波炉、样品切碎机、VarianGC/MS/MS气质质联用仪。
1.2样品的前处理方法
准确称取5.0 g样品,加入蒸馏水20 mL,放置10 min后,加入乙腈30 mL,蒸馏水10 mL,高速组织匀浆机匀质后,过滤至分液漏斗中,加入氯化钠10 g左右,震荡3 min,静止10 min后,取上层有机相浓缩近干,吹氮至干,加入2 mL正己烷待净化。
净化:用5 mL正己烷预淋弗罗里硅土小柱,上样,15 mL丙酮∶正己烷(1∶9,V/V)洗脱,收集洗脱液,浓缩近干,吹氮至干。正己烷定容待测。
1.3VarianGC/MS/MS仪器条件
色谱条件:进样口温度250 ℃;柱温80 ℃,15 ℃/min升至150 ℃,再以3 ℃/min升至200 ℃,保持3 min, 15 ℃/min升至250 ℃,保持4 min;载气He ;柱流量:1 mL/min;进样方式不分流;进样体积1 μL。
质谱条件:NCI电子能量70 ev;反应气甲烷;离子源温度200 ℃;传输线温度250 ℃;Scan20～350;SIM35,37,71,215,217,245,249,251,278,281,282,283。
2结果与分析
2.1溶剂的选择
在样品前处理中,萃取和净化均涉及到溶剂的选择。萃取时所选用的溶剂必须适合能从含有不同水分、脂肪、糖、纤维等样品基质中提取出具有各种极性的目标物。为了将目标物从样品转移到溶剂中,可以采取分析样品与一种溶剂或混合溶剂在高速均化器中捣匀,或将溶剂与样品震荡提取等方法。一般在中药有机氯农药的测定中应用的溶剂有丙酮、乙腈(或二者与水混合)、正己烷等。溶剂极性由正己烷→丙酮→乙腈→水依次增强。正己烷与水不能很好的混合,丙酮和水能混溶。乙腈的优点在于中药样品中大多数亲脂性物质如油脂和蜡质不能被萃取,所以提取液中仅含有少量萃取物。因此,在试验中我们选用乙腈和水的混合物作为提取剂。样品被提取剂提取后,再通过液液分配将提取液与水分离。
2.2固相萃取柱的选择
与中药分析中常用的C18 小柱不同,弗罗里硅土固相萃取小柱是正相固相萃取,弗罗里硅土对样品中的色素等极性杂质有很强的吸附能力,而对有机氯等非极性和弱极性的待测组分不易吸附,且待测组分的极性与固定相极性差别越大,净化效果越好。因此,最终选择了弗罗里硅土小柱。
2.3洗脱剂的选择
选择了丙酮∶正己烷(1∶9,V/V)作为洗脱剂,洗脱剂量少,洗脱不完全,回收率低。通过做一系列的洗脱曲线,最终选择了15 mL为洗脱剂用量。
2.4仪器精密度实验
将农药混合液,连续进样5次,仪器精密度状况如表1。
2.5线形回归方程与最小检出量
用配好的3个浓度的混合标样做线性分析,以峰面积定量,得到有机氯农药的线性回归方程,相关系数以及最小检出量(表2)。
2.6NCI/MS特征阴离子的选择
有机氯农药在不同的实验条件下,所产生的谱图差异较大,温度对NCI源谱库的影响比较明显,温度越高,杂峰越明显。在选定的实验条件下,首先通过GC/NCI/MS的全扫描方式(m/z=20~350)得到总离子流色谱图,然后根据谱图选择相对丰度较高的特征离子进行SIM分析。
在本试验的仪器条件下,烷烃类有机氯类农药的C-Cl键易断裂,例如六六六,其特征离子为m/z35(Cl)-和m/z71(HCl2)-,高质量区的离子相对较小,芳香类有机氯的C-Cl键较为稳定,特征离子为丢失其取代基如NO,NO2,CH3等产生的碎片(表3)。
2.7加标回收率和相对标准偏差
以人参为例,考察方法的精密度,结果如表4示。
3结论
本试验将GC-NCI-MS应用于中药中18种有机氯农药的分析,考察了分析方法的线性回归方程、线性范围、检测限、回收率和相对标准偏差。结果表明,此方法简便、快速、灵敏度高、干扰少、选择性好,在定性和定量分析方面都能够满足有机氯农药残留的分析要求,是农药残留分析领域非常有发展前景的分析方法。
关键词:气相色谱质谱联用技术;中药材;有机氯;农药残留
中图分类号:S482.3+2,O657.63文献标识码:ADOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2009.04.011
Analysis of Organochlorine Pesticides in Chinese Herbal Medicines by GC-NCI-MS
LIU Lei1, GUO Yong-ze1, ZHANG Yu-ting1, SHAO Hui1, LI Hui1, SONG Shu-rong2
(1.Tianjin Academy of Agricultural Sciences, Central Laboratory,Tianjin 300381,China; 2.Tianjin High-standard Quality Testing Laboratory, Tianjin 300381,China)
Abstract:The detecting method of organochlorine pesticides in Chinese herbal medicines was researched by GC-NCI-MS and SIM technology. The research result showed that it was an effective and practical organochlorine pesticide residues detection method, which ruled out the interference of impurities and improved the sensitivity of analysis.
Key words: GC-NCI-MS; Chinese herbal medicines; organochlorine pesticide; residue
在气相色谱质谱联用技术(GC/MS)分析中,电子轰击电离法(EI)是最常用的方法,但检测灵敏度较低,产生的碎片离子峰较多,对杂质干扰较严重的样品往往无法做出准确的判定,所以当被测农药含量较低时,检测残留量有一定的困难。中草药的成分比较复杂,各种次生代谢产物明显高于蔬菜水果等样品,存在更多的干扰因素。因此,在整个有机氯农药多残留测定过程中,可能遇到各种在分析其他种类样品过程中遇不到的问题。使用有机溶剂提取中草药样本中的残留农药时,样本中的油脂、蜡质、蛋白质、叶绿素及其他色素、胺类、酚类、有机酸类、糖类等会同农药一起被提取出来。
化学电离 (CI)是一种软电离技术,碎片非常少,通过在离子源中发生的化学反应,使被测物分子转换为离子。化学电离法分为正化学电离和负化学电离,负化学电离技术(NCI),是一种高灵敏度,选择性非常大的电离技术,通过将四级杆分析器的电压反相,使它能选择负离子而实现,适用于含杂原子如氮、磷、氧、硫、硅,特别是含卤素的化合物。由于负化学离子对有机氯类农药有较高的灵敏度,从而克服了杂质的干扰,减少了样品前处理工作。本试验将采用气相色谱-负化学电离-质谱联用法(GC-NCI-MS)对中药中有机氯农药残留量进行分析。
1材料和方法
1.1试验材料
农药标准样品:六六六、滴滴涕、六氯苯、七氯、环氧七氯、狄氏剂、艾氏剂、异狄氏剂、四氯硝基苯、五氯硝基苯及其代谢物等。混合农药标准储备液:分别准确称取以上农药标准品,用正己烷为溶剂,配制成每种农药的质量浓度均为10 mg/L的混合标准储备液,于冰箱中保存。
固相萃取小柱:弗罗里硅土小柱。
常规试剂及试验样品:包括丙酮(色谱纯)、乙腈(分析纯)、正己烷(色谱纯)、无水硫酸钠、氯化钠等。
试验仪器:ASE200加速溶剂萃取仪、旋转蒸发仪、氮吹仪、固相萃取盒、离心机、匀浆机、微波炉、样品切碎机、VarianGC/MS/MS气质质联用仪。
1.2样品的前处理方法
准确称取5.0 g样品,加入蒸馏水20 mL,放置10 min后,加入乙腈30 mL,蒸馏水10 mL,高速组织匀浆机匀质后,过滤至分液漏斗中,加入氯化钠10 g左右,震荡3 min,静止10 min后,取上层有机相浓缩近干,吹氮至干,加入2 mL正己烷待净化。
净化:用5 mL正己烷预淋弗罗里硅土小柱,上样,15 mL丙酮∶正己烷(1∶9,V/V)洗脱,收集洗脱液,浓缩近干,吹氮至干。正己烷定容待测。
1.3VarianGC/MS/MS仪器条件
色谱条件:进样口温度250 ℃;柱温80 ℃,15 ℃/min升至150 ℃,再以3 ℃/min升至200 ℃,保持3 min, 15 ℃/min升至250 ℃,保持4 min;载气He ;柱流量:1 mL/min;进样方式不分流;进样体积1 μL。
质谱条件:NCI电子能量70 ev;反应气甲烷;离子源温度200 ℃;传输线温度250 ℃;Scan20～350;SIM35,37,71,215,217,245,249,251,278,281,282,283。
2结果与分析
2.1溶剂的选择
在样品前处理中,萃取和净化均涉及到溶剂的选择。萃取时所选用的溶剂必须适合能从含有不同水分、脂肪、糖、纤维等样品基质中提取出具有各种极性的目标物。为了将目标物从样品转移到溶剂中,可以采取分析样品与一种溶剂或混合溶剂在高速均化器中捣匀,或将溶剂与样品震荡提取等方法。一般在中药有机氯农药的测定中应用的溶剂有丙酮、乙腈(或二者与水混合)、正己烷等。溶剂极性由正己烷→丙酮→乙腈→水依次增强。正己烷与水不能很好的混合,丙酮和水能混溶。乙腈的优点在于中药样品中大多数亲脂性物质如油脂和蜡质不能被萃取,所以提取液中仅含有少量萃取物。因此,在试验中我们选用乙腈和水的混合物作为提取剂。样品被提取剂提取后,再通过液液分配将提取液与水分离。
2.2固相萃取柱的选择
与中药分析中常用的C18 小柱不同,弗罗里硅土固相萃取小柱是正相固相萃取,弗罗里硅土对样品中的色素等极性杂质有很强的吸附能力,而对有机氯等非极性和弱极性的待测组分不易吸附,且待测组分的极性与固定相极性差别越大,净化效果越好。因此,最终选择了弗罗里硅土小柱。
2.3洗脱剂的选择
选择了丙酮∶正己烷(1∶9,V/V)作为洗脱剂,洗脱剂量少,洗脱不完全,回收率低。通过做一系列的洗脱曲线,最终选择了15 mL为洗脱剂用量。
2.4仪器精密度实验
将农药混合液,连续进样5次,仪器精密度状况如表1。
2.5线形回归方程与最小检出量
用配好的3个浓度的混合标样做线性分析,以峰面积定量,得到有机氯农药的线性回归方程,相关系数以及最小检出量(表2)。
2.6NCI/MS特征阴离子的选择
有机氯农药在不同的实验条件下,所产生的谱图差异较大,温度对NCI源谱库的影响比较明显,温度越高,杂峰越明显。在选定的实验条件下,首先通过GC/NCI/MS的全扫描方式(m/z=20~350)得到总离子流色谱图,然后根据谱图选择相对丰度较高的特征离子进行SIM分析。
在本试验的仪器条件下,烷烃类有机氯类农药的C-Cl键易断裂,例如六六六,其特征离子为m/z35(Cl)-和m/z71(HCl2)-,高质量区的离子相对较小,芳香类有机氯的C-Cl键较为稳定,特征离子为丢失其取代基如NO,NO2,CH3等产生的碎片(表3)。
2.7加标回收率和相对标准偏差
以人参为例,考察方法的精密度,结果如表4示。
3结论
本试验将GC-NCI-MS应用于中药中18种有机氯农药的分析,考察了分析方法的线性回归方程、线性范围、检测限、回收率和相对标准偏差。结果表明,此方法简便、快速、灵敏度高、干扰少、选择性好,在定性和定量分析方面都能够满足有机氯农药残留的分析要求,是农药残留分析领域非常有发展前景的分析方法。