關鍵詞

煙草；有機磷農殘；大體積不分流； GC-FPD

摘要

本文采用 GC-FPD 結合大體積不分流進樣技術，建立高效、靈敏測定煙草中有機磷農殘的檢測方法。對煙草樣品，采用改進的 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磷農殘進行提取，經Carbon-NH2 復合柱凈化，不經濃縮直接進樣分析。通過實驗發現： 1）使用大體積不分流進樣技術，進樣體積為 30ul 時，對各有機磷農殘的檢測相比傳統不分流進樣 1ul，靈敏度提高了近 25 倍； 2）采用經 Carbon-NH2 復合柱凈化后的空白煙草提取液配制的有機磷農殘系列標樣能顯著改善各有機磷的峰形以及靈敏度。總體來看，采用 GC-FPD 結合大體積不分流進樣技術對煙草中有機磷農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，并同時具有較高的檢測靈敏度。

1. 簡介

隨著科技的發展以及人們對健康的不斷關注，關于食品、消費品以及環境等各方面的農藥殘留， 對其的檢測日趨受到越來越多的國家和檢測機構的重視 [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殘最高限量均做出了規定 [2]； 另外， 少量殘留在煙草中的農藥， 特別是有機磷農殘因其高的毒性， 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磷農藥的殘留量是十分必要的。

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

鑒于此，本文以改進的QuEChERS方法進行提取、經Carbon-NH2復合柱凈化、采用GC-FPD結合大體積不分流進樣技術，不經濃縮直接進樣來高效、靈敏地檢測煙草中的有機磷農殘含量。

2. 實驗材料

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 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（內含 5mm×0.32 mm 預柱、 玻璃兩通以及大體積不分流計算軟件）（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、 溴硫磷標樣， 濃度均為 100ppm， 購于國家標準物質中心； 氯化鈉、 無水硫酸鈉購于上海國藥化學試劑有限公司； Carbon-NH2 復合柱（規格 1g） 購于上海安普科技有限責任公司； 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 提取溶劑及有機磷標樣的配制

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 復合柱凈化，待配標樣用。

濃度為 1.0ppm 的 14 種有機磷農殘混標： 分別取 100ul100ppm 的各有機磷農殘標樣儲備液 , 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 種有機磷農殘混標。

系列濃度有機磷農殘標樣的配制： 取 5 ml 1.0 ppm 的 14 種種有機磷農殘混標加入到 10ml 的溶劑瓶中， 置于 TriplusRSH 三合一自動進樣品臺標準清洗位的 4 號位； 將 10ml空白煙草提取液加入到 10ml 溶劑瓶中置于 Triplus RSH 三合一自動進樣品臺標準清洗位的 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），直接調用內置自動稀釋文件，即可自動配制系列標準溶液（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， 進行 GC-FPD 分析。

2.4 樣品加標

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種有機磷農殘混標； 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）； 不分流進樣， 不分流時間7min； 進樣口溫度： 280℃； 載氣： 高純氮（99.999%），恒流模式， 1.2 mL/min。 液體進樣模式， 進樣量： 30.0 μL，進樣速度 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. 結果與討論

3.1 標準品色譜圖

3.1.1 大體積不分流進樣與標準不分流進樣的比較

圖 2 為濃度 100ppb 的 14 種有機磷農殘， 采用大體積不分流進樣（進樣體積 30ul、 黑色） 和標準不分流進樣（進樣體積 1ul、 紅色） 的色譜圖。 從圖中可以看出， 采用大體積不分流進樣能夠顯著提高各有機磷農殘的靈敏度。 經計算， 采用大體積不分流進樣 30ul， 大部分有機磷農殘的峰面積比標準不分流進樣 1ul， 平均提高近 25倍（見表 1）。

3.1.2 空白基質提取液對有機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 種有機磷農殘標樣的色譜圖， 濃度均為 100 ppb， 采用大體積進樣， 進樣量 30ul。 其中采用以空白煙草提取液配制的標樣色譜圖和由乙酸乙酯丙酮混合溶劑配制的標樣色譜圖分別以紅色和藍色標記。 從這兩種不同溶劑配制的 14 種有機磷農殘標樣的色譜圖可以看出， 以煙草基質提取液配制的標樣相比于由乙酸乙酯丙酮混合溶劑配制的標樣， 各有機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。 上述現象說明， 基質標樣能明顯改善目標物特別是有機磷的峰形以及靈敏度。 鑒于此， 后續均采用空白煙草基質提取液來配制系列有機磷農殘標樣，以消除基質效應的影響。

3.2 線性以及方法的檢出限

對于系列有機磷農殘標樣， 采用 Triplus RSH 自動配標曲功能進行配制， 各濃度分別為： 20ppb、 50ppb、 100ppb、200ppb 和 500ppb。 采用上述方法分別進樣分析， 考察在20ppb-500ppb 濃度范圍內的線性 , 計算得出 14 種有機磷農殘的線性方程及其相關系數 ; 以 3 倍信噪比計算其檢出限 , 結果見表 2。 實驗結果表明， 在設定的濃度范圍內 14種有機磷農殘在該濃度范圍內的響應與其濃度呈良好的線性關系 , 相關系數均大于 0.998（圖 4） , 且其檢出限均低于 CORESTA 指導性殘留限量 (GRLs)[8]。 這也同時表明了Triplus RSH 的高準確配標樣功能以及大體積不分流進樣的可靠性。

3.3 回收率和重復性

按照上述方法在不含待測有機磷農殘的煙葉樣品中加入0. 5 和 1.0 mg/Kg 的 14 種有機磷農殘標樣， 分別進行前處理和 GC-FPD 分析， 并按照加標量和實際測定量計算其回收率， 結果見表 3。 實驗結果表明， 在上述 2 個加標水平下， 14 種有機磷農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 次的相對標準偏差均低于 4%， 能夠很好地符合對農藥多殘留檢測的需求。

總結

本文采用 Thermo Scientific GC-FPD配合大體積不分流組件，以改進的 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磷農殘進行提取）， 經 CarbonNH2 復合柱凈化， 不經濃縮直接進樣分析。 在進樣體積為 30ul 時， 對各有機磷農殘的檢測相比傳統不分流進樣1ul， 靈敏度提高了近 25 倍。 該方法的操作步驟簡單、 穩定， 無需繁瑣、 耗時的除溶劑步驟， 可以避免揮發性農殘的損失； 對各有機磷農殘的檢測限度均低于 CORESTA指導性殘留限量要求。 同時對煙草樣品進行了 0.5mg/Kg和 1.0mg/Kg 兩個水平的加標回收試驗， 14 種有機磷農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磷農殘的日常檢測需求。

參考文獻

[1] 鄒西梅 , 林竹光 . 煙草和蔬菜水果中多類多種農藥殘留的 GC-EI/MS 分析方法研究與應用 , 廈門大學碩士學位論文， 2009,1-101.
[2] 張洪非， 胡清源， 唐綱嶺， 邊照陽， 王芳 . 氣相色譜質譜法分析煙草中 29 種有機磷農藥殘留 , 中國煙草學報 ,2008, 14,9-13.
[3] 石杰 , 楊靜 , 劉惠民 , 胡斌 , 陶鵬麗 , 嚴會會 . 煙草中有機磷農藥殘留的 GC ／ MS 快速分析 , 煙草科技 ,2010,9,43-46.
[4] XS Chen,ZY Bian,HW Hou,FYang,SS Liu,GL Tang and QY Hu.Development and Validation of a Method for the Determination of 159 Pesticide Residues in Tobacco by Gas ChromatographyTandem Mass Spectrometry, J.Agric.Food Chem.2013,61,5746-5757.
[5] 樓小華 , 高川川 , 朱文靜 , 張洪非 , 唐綱嶺 , 邊照陽 , 巴金莎 .PTV-GC-MS/MS 同時測定煙草中 202 種農藥殘留 ,煙草科技 ,2013,8,45-57.
[6] M.Biedermann,A. Fiscalini,K. Grob.Large volume splitless injection with concurrent solvent recondensation: Keeping the sample in place in the hot vaporizing chamber, J. Sep. Sci. 2004,27, 1157–1165
[7] P.Magni,T.Porzano,Concurrent solvent recondensation large sample volume splitless injection, J.Sep.Science (2003) 26,1491-1498.
[8] Mueller L, KrzemienM R. The concep t and implementation of agrochemical guidance residue levels [ S ] / / CORESTA Agrochemical Residual Group. CORESTA Guide No. 1, 2003.