CN104777251A

CN104777251A - 一种利用多壁碳纳米管检测烟草中多种农药残留的方法

Info

Publication number: CN104777251A
Application number: CN201510170622.3A
Authority: CN
Inventors: 陈黎; 余斐; 崔华鹏; 胡斌; 潘立宁; 于永杰; 樊美娟; 赵乐; 黄飞; 刘金霞
Original assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC; Jilin Tobacco Industrial Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC; Jilin Tobacco Industrial Co Ltd
Priority date: 2015-04-13
Filing date: 2015-04-13
Publication date: 2015-07-15

Abstract

一种利用多壁碳纳米管检测烟草中多种农药残留的方法，其特征在于：该方法用有机溶剂提取，以多壁碳纳米管作为逆固相分散吸附剂，通过涡旋、离心对烟草样品进行净化，并结合高效液相色谱-串联质谱联用技术、气相色谱-串联质谱联用技术实现对烟草中多种农药残留量的同时检测。本发明用多壁碳纳米管作为逆固相分散吸附剂，净化效果好，在降低基质效应的同时，亦排除了常用的极性吸附剂PSA对目标分析物吸附而造成的影响，并提供更干净的上机溶液，减少了仪器在使用过程中的维护；多壁碳纳米管制备成本低，用量少，极大降低了实验成本；本发明具有测定准确、快速、灵敏度高、重复性好，可满足对大批量样品进行快速分析检测的需要。

Description

一种利用多壁碳纳米管检测烟草中多种农药残留的方法

技术领域

本发明属于烟草中农药残留检测技术领域，具体涉及一种利用多壁碳纳米管检测烟草中多种农药残留的方法。

背景技术

烟草是我国重要的经济作物，而病虫害是影响我国烟草产量和质量的重要因素。对病虫害的治理，化学防治是生产上采用的主要措施之一。农药的使用对于提高烟叶产量、保障烟叶质量起到了积极作用，但是也造成了烟叶中农药残留的增加，引起了烟草界和全社会的强烈关注。为实现对大批量样品的准确、快速分析检测，人们越来越关注农药残留高通量、高效率的分离分析方法，而分析物质性质的差异性和烟草基质的复杂性为此增加了难度。现行的烟草中多种农药残留的分析方法标准通常只涵盖一类农药或者化学性质相近的农药，且前处理过程复杂，需用固相萃取柱进行净化，检测效率较低。

QuEChERS方法因操作简单、通用性强、成本低、环境友好、能满足性质差异较大的多种目标物的同时分析检测，被国内外广泛应用于农药残留、兽药残留等的检测。但是，由于QuEChERS采用逆固相分散法，将乙二胺-N-丙基键合硅烷（PSA）作为吸附剂，通过涡旋振荡对样品进行净化，用于复杂基质烟草中农药多残留分析时净化效果不佳，部分农药基质干扰较严重。

碳纳米管是一种由碳原子sp²杂化形成的石墨烯片构成的无缝、中空的管体，具有表面积大、化学稳定性好、机械强度高等优点。碳纳米管独特的结构和巨大的比表面积使其对有机物具有很强的吸附能力。目前在农药残留分析方面，碳纳米管主要用作固相萃取柱填料富集水中的农药残留，尚未有将多壁碳纳米管作为逆固相分散法的吸附剂用于烟草中多种农药残留检测的报道。因此，以QuEChERS方法为基础，寻找通用型和高效型的烟草样品前处理方法，选择新型的逆固相分散吸附剂，结合液相色谱-串联质谱法及气相色谱-串联质谱法，实现对烟草中多种农药残留准确、快速、灵敏、高通量的检测十分必要。

发明内容：

本文发明的目的旨在以多壁碳纳米管作为逆固相分散萃取法的吸附剂对QuEChERS方法提出改进，并结合高效液相色谱-串联质谱联用技术、气相色谱-串联质谱联用技术应用于烟草中多种农药残留量的检测。该方法净化效果好、快速、灵敏、成本低、易操作，可满足对大批量样品进行快速分析检测的需要。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用多壁碳纳米管检测烟草中多种农药残留的方法，首先向待测烟草样品中加入乙腈提取后，在盐析作用下完成第一步萃取，然后用干燥剂除水，再以多壁碳纳米管作为逆固相分散吸附剂，通过涡旋、离心对样品进行净化，结合高效液相色谱-串联质谱联用技术、气相色谱-串联质谱联用技术实现对烟草中多种农药残留量的同时检测，具体步骤如下：

(1) 样品制备：烟叶样品30℃烘干、粉碎、过筛、低温避光保存；

(2) 样品提取：称取约2.00 g烟末样品于50 mL具盖离心管中，加入5 mL水振荡至样品被水充分浸润，加入10 mL乙腈及内标，置于漩涡混合振荡仪上振荡2 min。将样品置于-20℃冰箱冷冻30 min后(无水硫酸镁遇水会瞬间放出大量的热，可能会导致热不稳定的农药发生降解，将样品冷冻30 min可降低体系的温度，防止过热造成的降解)，向离心管中加入4 g无水硫酸镁，1 g氯化钠，1 g柠檬酸钠和0.5 g柠檬酸氢二钠，立即于漩涡混合振荡仪上振荡2 min，以防止无水硫酸镁遇水反应造成局部过热并结块。然后以6000 r/min离心5 min；

(3) 样品净化：取1 mL上清液于1.5 mL离心管中，加入150 mg无水硫酸镁和5～10 mg 多壁碳纳米管，于漩涡混合振荡仪上振荡2 min后以6000 r/min离心5 min，上清液经0.22 μm有机相滤膜过滤后待测；

(4) 样品检测：将样品进行高效液相色谱-串联质谱或气相色谱-串联质谱检测；

LC-MS/MS分析条件：色谱柱：Atlantis dC18柱（150 mm × 2.1 mm × 3 μm）；柱温：25 ℃；进样量：10 μL；流动相组成、流速及梯度变化见表1；电喷雾离子源（ESI）；正离子模式；碰撞气：41 kPa (6 psi)；气帘气：138 kPa (20 psi)；雾化气：345 kPa (50 psi)；辅助加热气：345 kPa (50 psi)；电喷雾电压：5500 V；离子源温度：500 ℃；扫描方式：多反应监测MRM模式；驻留时间：20 ms。

GC-MS/MS分析条件：色谱柱：毛细管色谱柱，固定相为（50%苯基）-甲基聚硅氧烷，规格为（30 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度：250 ℃；进样量：1 μL；进样方式：不分流进样；载气：氦气，恒流模式，流速1.2 mL/min；程序升温：初始温度90 ℃，保持5 min，以25 ℃/min升至180 ℃，保持15 min，以5 ℃/min升至280 ℃，保持6.5 min，以40 ℃/min升至300 ℃，保持5 min；电离模式：电子轰击电离，电离能70 eV；离子源温度：250 ℃，传输线温度：280 ℃；Q2碰撞气：氩气，1.2 mTorr；扫描方式：多反应监测MRM模式。

本发明中，所述的内标为磷酸三苯酯；LC-MS/MS内标还可用丙草丹，GC-MS/MS内标还可用莠去津。

本发明中，所述的多壁碳纳米管是选自以下的一种：①外径小于8 nm，长度10-30 μm，②外径8-15 nm，长度50 μm，③外径10-20 nm，长度10-30 μm，④外径20-30 nm，长度0.5-2 μm，⑤外径20-30 nm，长度10-30 μm，⑥外径30-50 nm，长度10-20 μm，⑦外径大于50 nm，长度10-20 μm；

本发明中，采用基质匹配标准工作溶液；基质匹配标准工作溶液的配制方法如下：将空白烟草样品按照相同的前处理方式处理后（不添加内标），取空白净化液1 mL用氮吹仪吹干，再用溶剂标准工作溶液复溶。

与现有技术相比，本发明方法具有如下优良效果：

(1) 传统的QuEChERS方法采用PSA作为逆固相分散吸附剂去除样品中的极性有机酸、极性色素、糖类、脂肪酸等杂质，达到净化的目的，部分改进的QuEChERS方法采用石墨化碳黑（GCB）去除甾醇、色素（如，叶绿素），或者用C18去除脂类等非极性干扰物质，但是对于烟草这种复杂基质来说，此方法净化效果不佳，部分农药基质干扰严重，需要使用SPE柱净化，耗时、昂贵。本发明用多壁碳纳米管作为逆固相分散吸附剂，很好地解决了这个问题。多壁碳纳米管是由多层碳石墨片卷曲而成的无缝中空管，具有特殊的物理化学性质、独特的结构和巨大的比表面积，对烟草杂质具有很强的吸附能力，净化效果好，在降低基质效应的同时，亦排除了常用的极性吸附剂PSA对目标分析物吸附而造成的影响，并提供更干净的上机溶液，减少了仪器在使用过程中的维护；(2)多壁碳纳米管制备成本低，用量少，极大降低了实验成本；(3) 本发明的操作简单快速，所用有机溶剂少，环境友好；(4) 本发明具有测定准确、灵敏度高、重复性好等优点，回收率在70~120%之间，相对标准偏差小于20%，定量限在0.2~20 μg/kg范围内。

附图说明

图1 本发明中基质匹配标准溶液在LC-MS/MS上的总离子流图。

图2 本发明中基质匹配标准溶液在GC-MS/MS上的总离子流图。

具体实施方式

本发明以下结合实例做进一步描述，但并不是限制本发明。

实例1：

称取约2.00 g烟末样品于50 mL具盖离心管中，加入5 mL水振荡至样品被水充分浸润，加入10 mL乙腈及0.1 mL10 mg/mL的内标溶液，置于漩涡混合振荡仪上振荡2 min。将样品置于-20℃冰箱冷冻30 min后，向离心管中加入4 g无水硫酸镁，1 g氯化钠，1 g柠檬酸钠和0.5 g柠檬酸氢二钠，立即于漩涡混合振荡仪上振荡2 min，然后以6000 r/min离心5 min。取1 mL上清液于1.5 mL离心管中，加入150 mg无水硫酸镁和5 mg 多壁碳纳米管，于漩涡混合振荡仪上振荡2 min后以6000 r/min离心5 min，上清液经0.22 μm有机相滤膜过滤后用LC-MS/MS检测。

液相色谱条件：色谱柱：Atlantis dC18柱（150 mm × 2.1 mm × 3 μm）；柱温：25 ℃；进样量：10 μL；流动相：A水（含0.1%甲酸），B乙腈，梯度洗脱条件：初始乙腈为10%，1 min后变为50%，保持4 min，11 min后变为60%，9 min后变为80%，5 min后变为95%，保持10 min，0.01 min后变为10%，保持10 min；流速：0.2 mL/min；。

质谱条件：电喷雾离子源（ESI）；正离子模式；碰撞气：41 kPa (6 psi)；气帘气：138 kPa (20 psi)；雾化气：345 kPa (50 psi)；辅助加热气：345 kPa (50 psi)；电喷雾电压：5500 V；离子源温度：500 ℃；扫描方式：多反应监测MRM模式；驻留时间：20 ms。质谱参数见表2。

基质匹配标准工作溶液的浓度分别为0.002，0.005，0.01，0.02，0.05，0.1和0.2 μg/mL。对这些标准溶液进行LC-MS/MS检测并进行线性回归分析，各标准曲线的线性关系良好（r2 > 0.999）。进行了0.02，0.05和0.2 mg/kg三个水平的添加回收率试验，平均回收率在69%~119%之间，RSD均小于20%，说明本发明方法的回收率高，重复性好。

采用本发明方法对弗帕斯（FAPAS，Food Analysis Performance Assessment Scheme）提供的烟叶盲样中的农药残留进行测定，结果如表3所示：

实例2：

前处理如实例1所述，用GC-MS/MS检测。

气相色谱条件：色谱柱：TR-PesticideⅡ（30 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度：250 ℃；进样量：1 μL；进样方式：不分流进样；载气：氦气，恒流模式，流速1.2 mL/min；程序升温：初始温度90 ℃，保持5 min，以25 ℃/min升至180 ℃，保持15 min，以5 ℃/min升至280 ℃，保持6.5 min，以40 ℃/min升至300 ℃，保持5 min；

质谱条件：电离模式：电子轰击电离，电离能70 eV；离子源温度：250 ℃，传输线温度：280 ℃；Q2碰撞气：氩气，1.2 mTorr；扫描方式：多反应监测MRM模式。质谱参数见表4。

基质匹配标准工作溶液的浓度分别为0.002，0.005，0.01，0.02，0.05，0.1和0.2 μg/mL。分别对这些标准溶液进行GC-MS/MS检测并进行线性回归分析，各标准曲线的线性关系良好（r2 > 0.999）。进行了0.02，0.05和0.2 mg/kg三个水平的添加回收率试验，平均回收率在74%~115%之间，RSD均小于20%，说明本发明方法的回收率高，重复性好。

采用本发明方法对100个实际样品中的农药残留进行测定，共有14种农药检出，其中，二甲戊灵检出率最高，为81%，其次为三唑醇、仲丁灵和三唑酮，所有检出农药的残留量均符合CORESTA指导性残留限量（GRL）要求，无超限现象。

Claims

1.一种利用多壁碳纳米管检测烟草中多种农药残留的方法，其特征在于：烟草样品用有机溶剂提取后，以多壁碳纳米管作为逆固相分散吸附剂，通过涡旋、离心对样品进行净化，结合高效液相色谱-串联质谱联用技术、气相色谱-串联质谱联用技术实现对烟草中多种农药残留量的同时检测，具体步骤如下：

a、样品制备：烟叶样品30℃烘干、粉碎、过筛、低温避光保存；

b、样品提取：称取约2.00 g烟末样品于50 mL具盖离心管中，加入5 mL水振荡至样品被水充分浸润，加入10 mL乙腈及内标，置于漩涡混合振荡仪上振荡2 min；将样品置于-20℃冰箱冷冻30 min后，向离心管中加入4 g无水硫酸镁，1 g氯化钠，1 g柠檬酸钠和0.5 g柠檬酸氢二钠，立即于漩涡混合振荡仪上振荡2 min，然后以6000 r/min离心5 min；

c、样品净化：取1 mL上清液于1.5 mL离心管中，加入150 mg无水硫酸镁和5～10 mg 多壁碳纳米管，于漩涡混合振荡仪上振荡2 min后以6000 r/min离心5 min，上清液经0.22 μm有机相滤膜过滤后待测；

d、样品检测：将样品进行高效液相色谱-串联质谱或气相色谱-串联质谱检测；

LC-MS/MS分析条件：色谱柱：Atlantis dC18柱，规格150 mm × 2.1 mm × 3 μm；柱温：25 ℃；进样量：10 μL；流动相：A：含0.1%甲酸的水，B：乙腈，梯度洗脱，流速：0.2 mL/min；电喷雾离子源（ESI）；正离子模式；碰撞气：41 kPa (6 psi)；气帘气：138 kPa (20 psi)；雾化气：345 kPa (50 psi)；辅助加热气：345 kPa (50 psi)；电喷雾电压：5500 V；离子源温度：500 ℃；扫描方式：多反应监测MRM模式；驻留时间：20 ms；

GC-MS/MS分析条件：色谱柱：毛细管色谱柱，固定相为50%苯基-甲基聚硅氧烷，规格30 m×0.25 mm×0.25 μm；进样口温度：250 ℃；进样量：1 μL；进样方式：不分流进样；载气：氦气，恒流模式，流速1.2 mL/min；程序升温，电离模式：电子轰击电离，电离能70 eV；离子源温度：250 ℃，传输线温度：280 ℃；Q2碰撞气：氩气，1.2 mTorr；扫描方式：多反应监测MRM模式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的内标为磷酸三苯酯，配成浓度为10 μg/mL的磷酸三苯酯乙腈溶液，每个样品的加入量为0.1 mL。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述的多壁碳纳米管是选自以下的一种：①外径小于8 nm，长度10-30 μm，②外径8-15 nm，长度50 μm，③外径10-20 nm，长度10-30 μm，④外径20-30 nm，长度0.5-2 μm，⑤外径20-30 nm，长度10-30 μm，⑥外径30-50 nm，长度10-20 μm，⑦外径大于50 nm，长度10-20 μm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：LC-MS/MS分析条件中的梯度洗脱条件如下：初始乙腈为10%，1 min后变为50%，保持4 min，11 min后变为60%，9 min后变为80%，5 min后变为95%，保持10 min，0.01 min后变为10%，保持10 min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：GC-MS/MS分析条件中的程序升温过程如下：初始温度90 ℃，保持5 min，以25 ℃/min升至180 ℃，保持15 min，以5 ℃/min升至280 ℃，保持6.5 min，以40 ℃/min升至300 ℃，保持5 min。