凝胶渗透色谱-气相色谱法检测小麦中的 24种农药残留

赵子刚,王 建,贾 斌,吕建华＊

(1.河南工业大学粮油食品学院,河南郑州 450052; 2.河南省农业科学院农业质量标准与检测技术研究中心,河南郑州 450002)

凝胶渗透色谱-气相色谱法检测小麦中的 24种农药残留

赵子刚1,王 建2,贾 斌2,吕建华1＊

(1.河南工业大学粮油食品学院,河南郑州 450052; 2.河南省农业科学院农业质量标准与检测技术研究中心,河南郑州 450002)

建立了凝胶渗透色谱-气相色谱分析检测小麦中 24种农药残留的方法,探讨了凝胶渗透色谱技术在农药残留前处理上的应用.本方法的回收率在 81.6%～123%之间,相对标准偏差在0.6%～8.8%之间,方法检出限在 1.25～12.5μg/kg之间,线性相关系数在 0.998以上.

凝胶渗透色谱;气相色谱;农药残留量;小麦

0 前言

民以食为天,食以粮为先.粮食是人类赖以繁衍生存的基础,是人类最基本的生活资料.粮食安全是国家安全战略的重要组成部分,也是经济发展的基础,更与人们的健康与生存息息相关.随着人们生活水平的日益提高,对健康饮食的要求也日益加强,粮食作为食品的主要原料来源,其农药残留也更加引起世人关注.在国际贸易中,有关农药残留的检测方法和允许的最高残留限量已成为严重的“绿色壁垒”[1-4].

粮食中所含有的农药残留主要来源于粮食在田间生长和储藏期间为防治有害生物所施用的化学药剂.菊酯类农药和有机氯农药是粮食生产过程中经常使用的农药,其残留量在粮食中的影响较大[5-8].粮食的主要成分包括糖类、蛋白质、脂肪等,利用有机溶剂提取农药残留的同时也会使这些大分子干扰物质溶入提取液,对气相色谱的测定产生干扰,容易对测定结果造成误判,因此必须选择适当的净化方式来消除基质的干扰[9-10].

凝胶渗透色谱是基于体积排阻的分离机理,通过具有分子筛性质的固定相,用来分离相对分子质量不同的物质,并且还可以分析分子体积不同、具有相同化学性质的高分子同系物.凝胶渗透色谱的柱填料为凝胶,它是一种表面惰性物质,具有三维网状结构,含有许多不同尺寸的孔穴,不具有吸附、分配和离子交换作用.当含有各种分子的样品溶液缓慢地流经凝胶色谱柱时,各种分子渗入凝胶微孔的程度不同,大分子受排阻不能进入微孔,分子越小则进入微孔越深,因而滞留时间不同,试样中的各组分按照分子大小顺序洗脱,大分子的油脂、色素 (叶绿素、叶黄素)、生物碱、聚合物等先被淋洗出来,农药等相对分子质量较小,后被淋洗出来[11-13].而凝胶渗透色谱的分离特点正好为主要成分为糖类、蛋白质、脂肪等的粮食中农药残留检测提供了良好的基础.通过收集经分离的含有农药成分的洗脱液,再与检测器联用进行检测分析.

因此,作者运用凝胶渗透色谱净化技术,结合GC-ECD检测小麦中 24种常用菊酯类农药和有机氯类农药残留,以期建立一种简便快速、准确灵敏的粮食中农药多残留检测方法.

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

凝胶渗透色谱仪:AccPurePMPS自动凝胶色谱系统,配有 1个 254 nm固定波长紫外检测器和CO7850428061凝胶渗透色谱净化柱,凝胶柱填充相为 S—X3 Bio-Beads(美国 J2-Seientific公司);气相色谱仪:Agilent 6890N型气相色谱仪,带ECD检测器、7683B Series Injector自动进样器和Agilent化学工作站 (美国安捷伦公司);色谱柱: DB—1毛细管柱 30 m×0.32 mm×0.25μm(美国安捷伦公司);载气为高纯氮气 (纯度99.999%);SC—3610离心机 (科大创新股份有限公司中佳分公司);IKA T18 basic匀浆机(ULTRA TURRAX).

1.2 试剂和样品

乙腈、正己烷为色谱纯:环己烷、乙酸乙酯为分析纯并重蒸;氯化钠 140℃烘烤 4 h;农药标准品,纯度≥96%.

农药标准品均购于国家标准物质中心,根据保留时间分为 J1和 J2两个组进行检测,避免不同农药之间的相互干扰.根据预备试验,各农药对检测器的响应值不同,为了使得标准农药标样在色谱图上大小比例适中,因此用正己烷配制农药标准液时各种农药的浓度不同.

J1农药标准液包括 5种菊酯类农药、3种杀菌剂和 4种有机氯农药(图 1),其浓度分别为:甲氰菊酯 32μg/mL,氯氰菊酯 32μg/mL,氰戊菊酯32μg/mL,溴氰菊酯 12μg/mL,氯菊酯 32 μg/mL,异菌脲 40μg/mL,腐霉利 20μg/mL,乙烯菌核利 12μg/mL,α-666 8μg/mL,γ-666 8 μg/mL,δ-666 8μg/mL,pp-DDD 8μg/mL.

J2农药标准液包括 5种菊酯类农药、2种杀菌剂和 5种有机氯农药(图 2),其浓度分别为:三氟氯氰菊酯 16μg/mL,氟氯氰菊酯 32μg/mL,氟胺氰菊酯 32μg/mL,氟氰戊菊酯 32μg/mL,联苯菊酯 32μg/mL,百菌清 8μg/mL,三唑酮 12 μg/mL,β-666 8μg/mL,五氯硝基苯 8μg/mL,p, p’-DDT 8μg/mL,p,p’-DDE 8μg/mL,o,p’-DDT 8μg/mL.

小麦样品为河南省农科院内部培养的小麦籽粒,田间生长过程中没有用过任何农药.

1.3 试验方法

1.3.1 样品前处理

称取小麦样品 8 g于带盖离心管中,加入 10 mL蒸馏水浸润样品 1 h,加入 20 mL乙腈提取溶剂,匀浆 90 s,加入适量(约5 g)氯化钠,盖上盖子振摇 60 s,4 000 r/min离心 5 min.吸取上层清液5 mL于烧杯中,放在 60℃的电热板上,通入空气流,蒸发至近干,加入10 mL乙酸乙酯 +环己烷溶液(V/V=1),并过 0.45μm有机滤膜于 GPC样品瓶中,上 GPC净化.

GPC净化条件:流动相为乙酸乙酯 +环己烷溶液(V/V=1),流速 4.7 mL/min.收集第 8～14分钟流出组分于烧杯中.将烧杯中流出液放在60℃的电热板上,通入空气流,蒸发近干,用正己烷定容至 2 mL,气相色谱测定.

1.3.2 色谱条件

色谱柱:DB—1毛细管柱30 m×0.25 mm× 0.25μm.进样口温度为200℃,检测器 (ECD)温度为300℃.程序升温:150℃,保持1 min,以10℃/min升至190℃,保持2 min,以20℃/min升至270℃,保持9 min,以40℃/min升至275℃,保持8 min.载气流量:N2:1 mL/min,尾吹气:N2: 60 mL/min,进样量:1μL,不分流.定量方法:峰面积外标法.

2 结果与讨论

2.1 不同溶剂对农药提取效果的对比

用 4种极性不同的溶剂 (石油醚、乙酸乙酯、丙酮、乙腈)对加标样品进行提取比对试验,其中石油醚和乙酸乙酯提取时,提出样品中的大量油脂,丙酮提取后提取液浑浊,蒸发近干慢.乙腈和丙酮提取的回收率均在 80%～120%,从处理过程的简便程度来看,乙腈是较为理想的提取溶剂.

2.2 样品与溶剂比例对提取效果的对比

由于小麦样品含水量少,提取时需加一定量的水润湿样品,提取效果会好些.在称样量一定,提取溶剂分别用样品量 2倍、3倍、4倍和 5倍体积的提取液做提取试验,结果表明提取溶剂的量对于提取后的回收率差别不明显,均在 80%～120%之间,但是 2、3倍的提取结果很难提供足够的提取液量进行下步试验,而 5倍又浪费试剂,最终选择 4倍样品(8 g)加 30 mL提取溶剂.

2.3 不同提取方式的对比

分别采取振荡 30 min、超声波 15 min和匀浆90 s 3种方法对比,结果 3种方法回收率接近,但是振荡和超声波需要时间较长,并且在提取过程中提取容器上的塞子容易振开,造成溶剂的散失,影响试验结果,所以选择匀浆 90 s作为提取方法.

2.4 过滤方式的选取

分别采用漏斗滤纸过滤和离心过滤 (4 000 r/min,5 min).由于样品是粉末状,漏斗滤纸过滤较慢,溶剂长时间暴露在空气中容易挥发,且最后还有部分溶剂会和样品成泥状,仍有损失,所以离心较好,且方便快捷.

2.5 GPC净化条件

2.5.1 有机氯、菊酯类农药的 GPC流出规律

分别用移液管吸取 J1和 J2混合标准溶液 4 mL,挥干溶剂,用乙酸乙酯 +环己烷 (V/V=1)定容到 10 mL,置于 GPC配套进样管中,进样量 5 mL,舍弃前 7 min流出液,自第 8分钟起,分段收集第 8～10分钟、11～13分钟、14～16分钟、17～19分钟、20～22分钟、23～25分钟的流出组分,上 GC-ECD检测.检测确定第 8～16分钟有农药流出,每 1 min收集一段,收集第 8～16分钟的流出组分,再次上 GC-ECD检测.确定 J1的 GPC流出时间为9～12 min,J2的 GPC流出时间为8～14 min.

2.5.2 GPC净化条件的确定

在 GPC上,小麦样品在第 7.5～9.5分钟有大分子杂质流出,J1在第 9～12分钟流出,J2在第 8～14分钟流出,为既保证基线干扰小,又能够得到好的回收率,最终选择 8～14 min为该方法的收集时间.

2.6 线性相关系数及检出限

24种农药,以混合液中浓度高的为标样浓度,配制 0.05μg/mL、0.1μg/mL、0.2μg/mL、0.4μg/mL、0.6μg/mL、0.8μg/mL和 1μg/mL共 7个点用气相色谱分析,取得标准曲线.标准曲线线性相关系数在 0.998以上.在上述色谱条件下,用样品本底逐级稀释标样,信噪比 S/N=3时的浓度即为检出限.计算得标准物质的检出限在1.25～12.5μg/kg,见表 1.农残分析要求为:检出该种农药如果是禁用农药那么它的检出限越小越好;如果检出该种农药有规定的农药残留限量(maximum residue limits,MRLs),那么它的检出限必须小于等于该种农药的MRLs.本文研究的分析方法的检出限低于要求的MRLs,符合农残分析要求.

2.7 方法的精密度、准确度和回收率

样品中加入 24种 3个已知不同水平的标准物质,摇匀后静置 30 min以上,再进行前处理,每个水平重复 5次,计算回收率、相对标准偏差,见表 2.回收率在 81.6%～123%之间,相对标准偏差在 0.6%～8.8%之间,符合农残分析要求.

表1 线性相关系数及检出限

表 2 方法的精密度、准确度(n=5)

续表2

3 结论

用凝胶色谱 (GPC)净化技术处理粮食样品,解决了含高脂肪样品中农药残留的测定方法,消除了样品复杂基质干扰问题,结合 GC-ECD技术建立了对粮食上 24种常用菊酯类农药和有机氯类农药多残留检测的方法,该方法的平均回收率在 81.6%～123%之间,检出限在 1.25～12.5 μg/kg之间,相对标准偏差在 0.6%～8.8%之间,完全符合农残分析要求,是一种简便、快速、准确的储粮上农药多残留检测方法.

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DETERM INATION OF 24 PESTICIDE RESIDUES IN WHEAT BY GEL PERMEATION CHROMATOGRAPHY-GAS CHROMATOGRAPHY

ZHAO Zi-gang1,WANG Jian2,J IA Bin2,LV Jian-hua1
(1.School of Food Science and Technology,Henan University of Technology,Zhengzhou450052,China; 2.Research Center of Agricultural Quality Standard and Testing Techniques,Henan Academ y of Agricultural Science,Zhengzhou450002,China)

The paper put forward a novelmethod for determining 24 pesticide residues in wheat by gel permeation chromatography-gas chromatography,and discussed the application of gel per meation chromatography on preprocessingofpesticide residues.The recovery rate of themethodwas be tween 81.6%and 123%,RSDwas between 0.6%and 8.8%,the detection l imitwas between 1.25μg/kg and 12.5μg/kg,and the linear correlation coefficientwas above 0.998.

gel per meation chromatography;gas chromatography;pesticide residue;wheat

TS207.5+3

B

1673-2383(2010)03-0020-05

2010-01-20

河南省社会发展领域重大(重点)科技攻关计划项目(072102320005)

赵子刚(1984-),男,山东招远人,硕士研究生,研究方向为储粮品质控制与检测.

＊通信作者