DOi:10.13590/j.cjfh.2017.05.008
QuEChERS结合气相色谱-串联质谱法测定水果中5种植物生长调节剂
薛荣旋,黄诚,刘国平,欧阳,卢丽明,林胜军

(中山市疾病预防控制中心,广东 中山 528403)

作者简介:薛荣旋 女 主管技师  研究方向为食品卫生检验     E-mail:121759896@qq.com

收稿日期:2017-06-01

摘要:目的 通过优化前处理方法和气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)仪器参数,建立QuEChERS结合GC-MS/MS法同时测定4种水果中4-氯苯氧乙酸、2,4-二氯苯氧乙酸、萘乙酸、吲哚乙酸、吲哚丁酸5种植物生长调节剂残留量的分析方法。方法 苹果、橘子、香蕉、葡萄样品经二氯甲烷提取,加入三氟化硼甲醇溶液后选用乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)+C18进行净化,加温衍生后,采用GC-MS/MS法对5种植物生长调节剂进行定性、定量分析。结果 采用改进的QuEChERS前处理方法,5种植物生长调节剂在10.00~1 000 μg/L浓度之间线性良好(r≥0.999),在10.0~200 μg/kg添加水平下,方法的回收率在63.4%~107%之间,相对标准偏差在0.480%~14.8%之间。结论 该方法快速、准确,结合GC-MS/MS法能满足水果中5种植物生长调节剂残留的检测分析要求。
关键词: QuEChERS; 气相色谱-串联质谱; 植物生长调节剂; 水果; 农药残留; 检测
中图分类号: R155   文献标识码:A   文章编号:1004-8456(2017)05-0561-06
Determination of five plant growth regulators in fruits by QuEChERS with gas
chromatography-tandem mass spectrometry
XUE Rong-xuan, HUANG Cheng, LIU Guo-ping, OUYANG Pei-pei, LU Li-ming, LIN Sheng-jun

(Zhongshan Center for Disease Control and Provention,Guangdong Zhongshan 528403,China)

Abstract:Objective To establish a method for the determination of 4-chlorophenoxyacetic acid, 2, 4-dichlor-ophenoxyacetic acid, naphthylacetic acid, indole acetic acid and indolybutyric acid in fruits by QuEChERS with gas chromatography-tandem mass spectrometry (GC-MS/MS). Methods Five plant growth regulators in fruits were extracted by methylene chloride, purified by QuEChERS, and were identified and quantified by GC-MS/MS after derivatization from the purified samples. Results The linear correlation coefficients of each linear regression equation for the five plant growth regulators were over 0.999 and the relative standard deviations (n=6) were between 0.480% and 14.8%. The recoveries of the method were between 63.4% and 107% at the spiked levels of 10.0-200 μg/kg. Conclusion The method was rapid and accurate, and could meet the requirement for the detection of the five kinds of plant growth regulators in fruits.
Key words: QuEChERS; gas chromatography-tandem mass spectrometry; plant growth regulators; fruits; pesticide residues; test
植物生长调节剂是一类通过调控植物的生理过程,达到稳产增产、改善农作物品质、增强作物抗逆性等性质的有机物质,在实际的农业生产中已被广泛应用。当前,现有的植物生长调节剂检测方法包括气相色谱法、液相色谱法、气相色谱-质谱法、气相色谱-串联质谱法、液相色谱-质谱法、高效液相色谱-串联质谱法等,但前面两种方法存在灵敏度不够、前处理繁琐等问题。气相色谱法与液相色谱法大部分报道应用于单一组分的检测,如乙烯利[1]、2,4-二氯苯氧乙酸[2]、赤霉素[3]、多效唑[4]等。液相色谱法与气相色谱法比较,样品前处理较为简单,但检出限仍不能与质谱仪相比较。随着质谱技术的成熟和发展,气相色谱-质谱和高效液相色谱-串联质谱技术也同样在植物生长调节剂的检测中发挥着重要作用[5-7]。  QuEChERS法是近年来农产品检测的快速样品前处理技术,利用吸附剂填料与基质中的杂质相互作用,从而达到除杂净化的目的。周纯洁等[8]建立了QuEChERS-高效液相色谱-串联质谱法同时测定蔬菜中6种植物生长调节剂残留量的检测方法;但关于QuEChERS与气相色谱-串联质谱的报道相对较少,徐宜宏等[9]报道了关于苹果、番茄、玉米中莠去津、甲萘威、三唑酮、西玛津、戊唑醇、烯效唑、多效唑7种植物生长调节剂气相色谱-串联质谱检测方法,其主要的净化方法为乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)粉末和石墨化碳黑粉末结合;高强[10]建立了关于豆芽中多组分植物生长调节剂残留的质谱检测,其气相色谱-质谱法检测的净化方式为MCS固相萃取。  本试验通过优化样品提取、净化条件和仪器条件,建立应用改进QuEChERS法结合气相色谱-串联质谱法检测水果中4-氯苯氧乙酸、2,4-二氯苯氧乙酸、萘乙酸、吲哚乙酸和吲哚丁酸5种植物生长调节剂的分析方法。
1 材料与方法
1.1 主要仪器与试剂  
Trace Ultra GC/XLS气相色谱-串联质谱仪(美国Thermo)、超声波清洗器、振荡器、漩涡混匀器、水浴箱、氮吹仪、分析天平。  4-氯苯氧乙酸(CAS:122-88-3)、2,4-二氯苯氧乙酸(CAS:94-75-7)、萘乙酸(CAS:86-87-3)、吲哚乙酸(CAS:87-51-4)和吲哚丁酸(CAS:133-32-4)标准品,纯度均为99.0%,均购自德国Dr Ehrenstorfer GmbH;二氯甲烷、无水硫酸钠、甲醇均为分析纯,三氟化硼甲醇溶液(13%~15%),正己烷、乙酸乙酯均为色谱纯;乙酸乙酯-正己烷(2∶8,V/V):吸取2.00 ml乙酸乙酯和8.00 ml正己烷混匀;三氟化硼甲醇溶液:吸取1 ml三氟化硼甲醇溶液(13%~15%)和9 ml甲醇混合而成,现配现用。Cleanert PSA、Cleanert C18均购自博纳艾杰尔科技公司。
1.2 方法
1.2.1 标准溶液的制备  
5种植物生长调节剂混合贮备液(1.00 mg/ml):分别称取10.1 mg(精确至0.000 1 g,折算为100%含量)上述5种植物生长调节剂标准品,用甲醇分别溶解并定容至10 ml,4 ℃保存。  1.00 mg/L植物生长调节剂混合标准应用液:各吸取1.00 mg/ml植物生长调节剂贮备液50 μl,用甲醇定容至50 ml,4 ℃保存。
1.2.2 样品的制备  
取苹果(去柄)、橘子、香蕉、葡萄样品1 kg左右,置搅拌机中全果搅碎,转至500 ml聚乙烯塑料瓶中冷藏保存。
1.2.3 样品的提取  
称取水果样品5.0 g,用20~40 g无水硫酸钠研磨至干粉状,倒入碘量瓶中,加入30 ml二氯甲烷,振摇30 min后全量移取上清液,再加入30 ml二氯甲烷重复提取一次,合并上清液后40 ℃氮吹至近干,在氮吹瓶内加入1.00 ml甲醇超声复溶,待衍生处理。
1.2.4 衍生化和净化  
在已加入甲醇复溶后的氮吹瓶中加入1 ml三氟化硼甲醇衍生溶液,涡旋混匀后加入净化剂(50 mg PSA + 50 mg C18),涡旋混匀,然后放置恒温水浴箱中,以70 ℃衍生30 min。冷却后,迅速加入2 ml超纯水和1.00 ml乙酸乙酯-正己烷(2∶8,V/V)溶液,经涡旋混匀后静置30 min,取上层有机相过0.22 μm滤膜后上机检测。
1.2.5 仪器条件
色谱:DB-5MS毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);进样口温度250 ℃;升温程序:80 ℃保持1 min,以10 ℃/min速率升至250 ℃,以20 ℃/min速率升至300 ℃,保持4 min;载气:氦气,纯度≥99.999%,流速1.5 ml/min;进样量1 μl;电离方式:电子轰击电离(EI)源,70 eV;传输线280 ℃;离子源温度250 ℃;进样方式:不分流进样。  质谱:5种植物生长调节剂的质谱参数见表1。
表1 5种植物生长调节剂的质谱参数
Table 1 Mass spectrometric parameters of five plant 
growth regulators    
注:*为定量离子;—为该物质一个母离子配对一个子离子
2 结果与分析
2.1 QuEChERS体系的选择  
QuEChERS净化剂可直接作用于提取液中,选择性地保留基质干扰成分而达到净化的目的。C18主要用于去除基质中的脂类等非极性干扰物;PSA主要用于吸附基质中的有机酸和脂肪酸。由于4-氯苯氧乙酸、2,4-二氯苯氧乙酸、萘乙酸、吲哚乙酸、吲哚丁酸均含有羧基官能团,而PSA(N-丙基乙二胺)的官能团含有两个氨基,在加入衍生剂前加入可能会对目标物产生吸附作用。本试验主要考察改良后的QuEChERS体系对5种植物生长调节剂的影响,方案主要内容包括在苹果、橘子、香蕉、葡萄4种水果中添加3种浓度水平的化合物,测定3种QuEChERS组合的加入方式对5种植物生长调节剂的影响——以平均回收率计算。5种植物生长调节剂在加入三氟化硼衍生剂后,在室温下会缓慢发生衍生反应,因此在试验中均选择加入衍生剂后再净化,避免直接加入PSA后可能会吸附目标物。第一种方式为在加温衍生化后加入50 mg PSA对样品进行净化;第二种方式为加入三氟化硼甲醇衍生溶液后再加入50 mg PSA+50 mg C18进行净化,然后加温进行进一步衍生;第三种方式为在加温衍生化后加入50 mg PSA+50 mg C18对样品进行净化。结果显示第一种方式加入净化体系后,方法的平均回收率在44.0%~101%之间,第二种方式加入净化体系后,方法的平均回收率在61.4%~107%之间,第三种方式加入净化体系后,方法的平均回收率在49.1%~109%之间。从图1~4的结果可见,以第二种方式处理,5种植物生长调节剂的回收率均大于其他两种方式;第一种方式与第三种方式比较,第一种方式处理后目标物的加标回收率较好,可能在衍生后加入C18,会对试验生成的衍生物有部分吸附;因此本试验的QuEChERS体系采用在加入三氟化硼甲醇溶液后再加入50 mg PSA+50 mg C18进行净化,然后再加温衍生。
  图1 3种净化剂加入方式对苹果中5种植物生长调节剂的影响
Figure 1 Effect of 3 kinds of detergent addition methods on 5 plant growth regulators in apples  
图2 3种净化剂加入方式对橘子中5种植物生长调节剂的影响
Figure 2 Effect of 3 kinds of detergent addition methods on 5 plant growth regulators in oranges
    
图3 3种净化剂加入方式对香蕉中5种植物生长调节剂的影响
Figure 3 Effect of adding 3 kinds of cleaning agents on 5 plant growth regulators in bananas
    
图4 3种净化剂加入方式对葡萄中5种植物生长调节剂的影响
Figure 4 Effect of 3 kinds of detergent addition methods on 5 plant growth regulators in grapes    
2.2 色谱柱的选择  
试验对比了非极性TR PESTICIDE II色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm)和DB-5MS色谱柱[30 m×0.25 mm,0.25 μm,(5%-苯基)-95%二甲基聚硅氧烷]对待测物的分离效果。结果显示,5种植物生长调节剂均分离良好,但在TR PESTICIDE II色谱柱5种植物生长调节剂均有拖尾现象,因此选择了DB-5MS色谱柱来分析待测物。
2.3 质谱条件参数的选择  
试验过程中,先选用单针进样的方式对标准品进行全扫描,选出母离子和相对应的保留时间;通过优化碰撞能量,根据数据结果选择最佳的碰撞能量,得到最佳子离子灵敏度;最后采用高选择性反应监测(H-SRM)对5种植物生长调节剂进行监测,5种植物生长调节剂的SRM色谱图见图5,质谱分析参数见表1。
  注:1:4-氯苯氧乙酸;2:2,4-二氯苯氧乙酸;
3:萘乙酸;4:吲哚乙酸;5:吲哚丁酸
图5 5种植物生长调节剂H-SRM总离子流图(500 μg/L)
Figure 5 Total ion flow diagram of 5 plant growth regulators 
with high selective reaction sacn  
2.4 方法的线性方程、检出限、定量限和加标回收率  
根据建立的试验方法,选取水果空白基质配制5种植物生长调节剂的混合标准溶液,在10.00~1 000 μg/L范围内呈良好线性关系,线性相关系数(r)均>0.999。以三倍信噪比(S/N=3)计算得到5种植物生长调节剂的检出限,以十倍信噪比(S/N=10)计算得到5种植物生长调节剂的定量限,见表2。
 表2 5种植物生长调节剂的检出限和定量限
Table 2 Detection limits and quantitative limits of 5 plant 
growth regulators in four fruit   
  选取空白基质,采用标准加入法,测定5种植物生长调节剂的回收率及精密度,见表3。5种植物生长调节剂的添加水平为0.010、0.100和0.200 mg/kg,结果表明,5种植物生长调节剂的回收率在63.4%~107%之间,RSD在0.480%~14.8%之间,其精密度和准确度均符合检测方法确认的技术要求。
表3 3种浓度中5种植物生长调节剂的回收率(n=6)
Table 3 Recoveries of 5 plant growth regulators in 3 concentrations    
2.5 样品分析 
从中山市水果市场采集香蕉、苹果、葡萄、橘子4种水果各6份进行分析,结果显示有两份香蕉检出4-氯苯氧乙酸和吲哚乙酸(见图6、7),含量为0.005和0.002 mg/kg;其他均未检出。
图6 香蕉阳性样品的总离子流图和提取4-氯苯氧乙酸离子色谱图
Figure 6 Total ion flow diagram of the positive banana sample and the selected ions chromatograms of 4-CPA    
图7 香蕉阳性样品的总离子流图和提取吲哚乙酸离子色谱图
Figure 7 Total ion flow diagram of the positive banana sample and the selected ions chromatograms of IAA    
3 小结  
通过对样品前处理和仪器分析条件进行优化,建立了二氯甲烷提取,QuEChERS萃取净化,同时测定水果中5种水果植物生长调节剂的气相色谱-串联质谱检测方法,5种植物生长调节剂的回收率和线性关系良好,能够满足水果中的植物生长调节剂的残留量检测分析。
参考文献
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