大白菜作为叶类蔬菜的一种,在中国广泛种植。黄瓜在中国既是蔬菜又是水果,受到广泛欢迎。由于大白菜和黄瓜中农药残留的浓度较低,因此有必要建立一种灵敏的多残留方法来检测农药残留。气相色谱法或液相色谱串联质谱法已广泛应用于农药残留的检测。高分辨率质谱法,如飞行时间(TOF)和四极杆/轨道阱质谱法也已用于农药分析。为了测定农药残留,需要适当的样品制备技术来分离和浓缩目标化合物。传统的样品制备和纯化方法有固相萃取(SPE)、固相微萃取(SPME)、凝胶渗透色谱(GPC)、微波辅助萃取(MAE)和超临界流体萃取(SFE)等。快速、简便、廉价、有效、耐用、安全(QuEChERS)的方法在农药残留分析中得到了广泛的应用。该技术采用乙腈微量提取,分散固相萃取(d-SPE)净化。自首次报道以来,QuEChERS已经得到了极大的普及。丙基乙二胺(PSA),即乙二胺-N-丙基硅烷化硅胶,在QuEChERS中通常作为一种本体吸附剂用于去除各种极性有机酸、极性色素、部分糖类和脂肪酸。在本研究中,样品前处理通常采用改性QuEChERS萃取。但许多结果表明,共洗脱剂对某些种类的农药经QuEChERS纯化后影响显著。因此,在使用QuEChERS时,有必要消除共溶物的影响。
在本研究中,采用湍流色谱法(TFC)进行在线净化,同时检测了中国大白菜和黄瓜样品中的15 种农药残留(吡虫啉、3-羟基呋喃、啶虫脒、抗蚜威、涕灭威、残杀威、克百威、西维因、叶蝉散、甲霜灵、多菌灵、氯唑磷、除虫脲、灭幼脲、辛硫磷等在常规监测中经常被检测或检验)。在线TFC是Thermo Scientific开发的一种在线固相萃取技术。这种在线自动化系统利用湍流柱将目标分析物从其复杂的基质中分离出来,具体取决于扩散、化学和排阻尺寸。TurboFlow™色谱柱具有较大颗粒,从而有更多的间隙空间。该技术采用两种机制:它利用了大分子和小分子之间的差异,并结合了色谱柱化学原理。在线纯化后,目标分析物被转移到分析柱上进行进一步分离。与传统的离线固相萃取相比,在线TFC柱在复杂底物的纯化效果好。在线TFC纯化已用于直接测定血清中的游离态低分子量化合物、人尿液样品中的有机磷酸盐、拟除虫菊酯类代谢物、人血清中的17-羟基孕酮和罗司他酮、睾丸素、皮质醇、血清中的10 种甾体代谢物、伊立替康、人血浆中的SN38。河北省食品检验研究院的Sufang Fan、Yan Zhang、Qiang Li等在本实验中旨在建立一种基于TFC的液相色谱-串联质谱法测定大白菜和黄瓜中15 种农药残留。改良后的QuEChERS提取后,样品经在线TFC纯化,最后经质谱测定,降低了该方法的基质效应。
如图1所示,TurboFlow™柱和分析柱的连接是通过4 个6口阀门进行的。使用TLX系统时,将样品注入TurboFlow™柱进行在线纯化,目标化合物被保留在TurboFlow™柱上,而样品基质分子则流向废液。在线纯化过程结束后,目标分析物被带到分析柱上进行进一步分离。
a.样品加载和清理过程中的门阀配置;b.样品传输过程中的门阀配置;c.样品洗脱和循环填充过程中的门阀配置。
图1 TFC示意图
在最佳的HPLC条件下,将含量为100 ng/mL的15 种农药混合标准溶液分别注入6 个TurboFlow™色谱柱。对分析物的峰形和峰面积进行了比较,结果如图2所示,10 种农药在XL C18中的响应度最高,4 种农药在Cyclone中的响应度最高,1 种农药在Cyclone-P中的响应度最高,因此选择XL C18色谱柱作为进一步实验的净化柱。
图2 六种类型的TurboFlow™色谱柱对15种农药的响应
在线纯化在TurboFlow™色谱柱中进行。残留在TurboFlow™柱上的分析物应转移到分析柱上进行进一步分离。转移效率取决于转移流速和转移时间。低转移流速会导致转移速度慢,同时也会导致色谱峰延长,保留时间长。高传输流速可以提高传输效率,但可能导致柱压升高。为了寻找最佳的转移效率,研究了0.06、0.08、0.1和0.12 mL/min的转移流速,并将转移时间设定为120 s,当转移流速为0.06 mL/min时,转移不完全,农药的峰形不够好,峰面积很小。随着转移流速的增加,分析物的峰形变好,峰面积增大。当转移流速达到0.12 mL/min时,柱压几乎达到最高限。15 种农药在不同转移流速下的强度如图3所示。最后,在接下来的实验中选择了0.10 mL/min的转移流速。
图3 15种农药不同转移流速的强度
转移效率取决于转移时间和转移流速。随着转移时间的增加,在转移流量不变的情况下,转移效率有所提高。为了找到最佳的转移效率,在转移流量为0.10 mL/min的情况下,分别测试了30、60、90、120和150 s的转移时间。当转移时间为30、60、90 s时,未检测到峰值,当转移时间为120 s时,检测到15种农药的反应,且峰形完美。当转移时间增加到150 s时,有4种农药的峰面积有小幅增加,但转移时间越长,分析时间越长。经综合考虑,将转移时间定为120 s。图4为最佳条件下大白菜中15 种农药的色谱图,其峰位为20 μg/kg。
1~15.分别为多菌灵、叶蝉散、西维因、残杀威、涕灭威、克百威、啶虫脒、3-羟基呋喃、抗蚜威、吡虫啉、甲霜灵、辛硫磷、灭幼脲、除虫脲、氯唑磷。加标水平为10 μg/ kg。
图4 在最佳条件下大白菜中15种农药的色谱图
本研究建立了一种液相色谱-串联质谱法测定大白菜和黄瓜样品中15 种农药残留。大白菜和黄瓜样品采用QuEChERS法提取,提取液采用在线TFC而非d-SPE纯化。该净化系统可以自动对15 种农药进行在线净化,而无需像离线SPE进行繁琐的净化步骤。在16.5 min内完成了15 种农药的在线净化和分离,大大提高了工作效率。与传统的离线SPE方法相比,在线净化方法具有更高的工作效率和更好的精度。由于基质效应的存在,在实际样品测定中,必须采用基质匹配校准进行定量分析。所建方法已成功用于实际样品中15 种农药残留的快速筛选和分析。
Simultaneous determination of 15 pesticide residues in Chinese cabbage and cucumber by liquid chromatography-tandem mass spectrometry utilizing online turbulent flow chromatography
Sufang Fana,b, Junmei Mab, Meirong Caob,Juan Wangb, Leilei Zhangb, Yan Zhanga,b,*, Qiang Lia,b,*, Jia Chenc
a Hebei Key Laboratory of Forensic Medicine, College of Forensic Medicine, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050017, China
b Hebei Food Safety Key Laboratory, Hebei Food Inspection and Research Institute, 050227, Shijiazhuang, China
c College of Food Science and Technology, Hebei Agricultural University, 071001, Baoding, China
*Corresponding authors.
E-mail address:liqiang@nepp.com.cn
Abstract
In this experiment, a liquid chromatography tandem mass spectrometry method was built to determine 15 pesticide residues in Chinese cabbage and cucumber samples based on online turbulent flow chromatography purification. After modified quick, easy, cheap, effective, rugged, and safe (QuEChERS) extraction, extracts were directly injected to the TLX (TurboFlow Liquid Xcalibur) system and brought to TurboFlow™ columns for on-line purification and then transferred to analytical column for further separation and analysis. TurboFlow™ columns types, transfer flow rate, and transfer time were optimized. Limits of detection and limits of quantification of the method obtained for 15 pesticide residues were ranged between 0.2–1.0 μg/kg and 0.5–2.0 μg/kg in Chinese cabbage and cucumber samples. Recoveries of pesticide residues were in range of 75.3%–103.7%. Matrix effects for 15 pesticides were in range of 5.6%–106.6%. The developed method has been successfully used for the determination of 15 pesticide residues in real samples.
该文章《Simultaneous determination of 15 pesticide residues in Chinese cabbage and cucumber by liquid chromatography-tandem mass spectrometry utilizing online turbulent flow chromatography》发表于Food Science and Human Wellness 2021年第1期78-86页。点击下方阅读原文即可查看摘要原文。
翻译:梁安琪;编辑:袁艺;责编:张睿梅
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