2016, Vol. 18
2. 大庆石化公司质量检验中心, 黑龙江 大庆 163711
2. Inspection Center of Daqing Petrochemical Company, Daqing 163711, Heilongjiang Province, China
拟除虫菊酯类农药 (pyrethroid pesticides) 作为一类高效杀虫剂，具有广谱、低毒、生物降解等特性，广泛应用于蔬菜、水果等农作物的虫害防治中，是全球使用范围最广的杀虫剂之一[1-2]。但其使用后残留的毒副作用也逐步显现，残留物会在作物和动物体内富集，对人类健康造成巨大的危害[3]。
液态奶中含有丰富的微量元素、蛋白质等人类所必需的营养物质，备受青睐，已经成为老百姓每天生活的必需品。牧草及饲料中残留的拟除虫菊酯类农药会在奶牛体内富集。国际食品法典委员会 (Codex Alimentarius Commission,CAC) 和欧盟均规定了牛奶中拟除虫菊酯类农药的最大残留限量 (MRL)[4-5]，但中国目前还没有规定液态奶中拟除虫菊酯农药的 MRL 值。因此，液态奶中拟除虫菊酯类农药的痕量残留检测分析方法的建立非常必要。
目前，关于拟除虫菊酯类农药的残留检测方法主要有气相色谱法 (GC)[6-8]、气相色谱-质谱法 (GC-MS)[9-10]、高效液相色谱法 (HPLC)[11] 和液相色谱-质谱法 (LC-MS)[12]等。样品前处理均采用传统的液-液萃取法，存在有机溶剂用量大、检出限高、分析时间长等不足。所以开发简易高效、快捷灵敏、污染小的前处理方法十分必要。液-液微萃取是近年来发展的样品前处理技术，其凭借有机试剂用量小、污染小等优点广泛用于农药残留检测中[13-18]。本研究采用漂浮固化分散液-液微萃取样品前处理技术，结合气相色谱法同时测定了液态奶中甲氰菊酯、氟氯氰菊酯、氯氟氰菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊酯 (图式 1) 的残留。
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图式 1 5 种拟除虫菊酯类农药的结构式 Scheme1 Structural formula of 5 kinds of pyrethroid pesticides |
1 材料与方法 1.1 仪器与试剂
Agilent 7890B 气相色谱仪，配有 ECD 检测器 (GC-ECD，美国安捷伦公司)；SK8200H 型超声波清洗机 (上海科导超声仪器有限公司)；Z36HK 型高速冷冻离心机 (德国 HERMIE 公司)；VORTEX-2 型涡旋仪 (美国 SI DIGITAL)；ML204 万分之一电子分析天平 (梅特勒-托利多公司)。甲氰菊酯 (fenpropathrin)、氟氯氰菊酯 (cyhalothrin)、氯氰菊酯 (cyfluthrin)、氟氰戊菊酯 (fenvalerate) 和溴氰菊酯 (deltamethrin) 标准品，纯度均大于 98%，质量浓度为 100 mg/L [农业部环境质量监督检验测试中心 (天津)]，于 4 ℃ 下冷藏保存；99.5% 十一醇和 99.5% 十二醇 [阿拉丁试剂 (中国) 有限公司]；99% 正十六烷 (Sigma-Aldrich-5mL)；甲醇、乙醇、乙腈、丙酮均为色谱纯；磷酸，优级纯 (天津科密欧试剂有限公司)；氯化钠，分析纯 (使用前于 650 ℃ 灼烧 4 h)。
液态奶购自当地超市。
1.2 色谱检测条件DB-5m 弹性石英毛细管柱 (30 m × 250 μm，0.25 μm)；载气：高纯氮气 (纯度 ≥ 99.999%)；柱流量：1 mL/ min；柱温升温程序：150 ℃ 保持 1 min，以 10 ℃/min 速率升至 270 ℃，保持 20 min；进样器温度 200 ℃；不分流进样，进样量 1 μL。
1.3 试验方法准确量取 5.00 mL 液态奶样品于 10 mL 聚四氟乙烯离心管中，加入 0.20 g 氯化钠，用 0.1 mol/L 的磷酸溶液调节 pH 值为 4~5，在 35 ℃ 下超声振荡提取 10 min，去除蛋白质和脂肪，于 20 ℃、10 000 r/min 条件下离心 5 min；取上清液，转移至另一支聚四氟乙烯离心管中，加入 25 μL 十六烷 (萃取剂) 和 600 μL 丙酮 (分散剂)，涡旋萃取 3 min，于 -5 ℃、10 000 r/min 下离心 3 min；去除水相，沥干水分，在室温下融化后，取 20 μL 于 250 μL 内插管中，待测定。
2 结果与讨论 2.1 萃取条件的优化 2.1.1 萃取剂的选择漂浮固化分散液-液微萃取宜用低毒性、难溶于水、密度比水小且熔点接近室温的萃取剂，能浮在液面，温度降低凝固后则易与水相分离取样。基于此，本研究考察了1-十一醇 (熔点 19 ℃)、十二醇 (熔点 24 ℃) 和正十六烷 (熔点 18.2 ℃) 3 种萃取剂及其用量对 5 种拟除虫菊酯类农药回收率的影响。结果 (图 1) 表明：十二醇凝固后不易破碎，易于水相分离，但农药回收率较低，而正十六烷对供试农药有更好的回收率，分离水相时选择在 -5 ℃ 高速冷冻离心机内或是在 -5 ℃ 冰柜内进行。随着正十六烷用量的增加，农药回收率不断增加，当加入量为 25 μL 时，回收率达到最大值并趋于稳定，故采用 25 μL 正十六烷为萃取剂。
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图 1 萃取溶剂的类型对 5 种拟除虫菊酯类农药回收率的影响 Fig. 1 Effect of type of extraction solvents on the recovery of the five pyrethroid pesticides |
2.1.2 分散剂的选择
分散剂的类型是影响萃取效率的又一重要因素。分散剂的极性应介于水和萃取剂之间，且对目标化合物的测定不产生干扰，从而最大限度地增加萃取剂与水相的接触面积，提高萃取效率。本研究考察了以甲醇、乙腈和丙酮为分散剂对 5 种拟除虫菊酯类农药回收率的影响。由图 2 可见：甲醇和乙腈作分散剂时回收率均较低，且结果不稳定，萃取剂不易分离出来；而以 600 μL 丙酮为分散剂时，回收率可满足要求。故最终选择 600 μL 丙酮为分散剂，回收率效果最佳。
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图 2 分散剂类型对 5 种拟除虫菊酯类农药回收率的影响 Fig. 2 Effect of type of dispersion on the recoveries of the five pyrethroid pesticides |
2.1.3 氯化钠用量、涡旋振荡时间的选择
考察了质量分数分别为 2%、4%、6%、8% 和 10% 的氯化钠对萃取效率的影响。结果表明：随着氯化钠用量的增加，萃取效率增大，当氯化钠质量分数为 6% 时，萃取效率最佳 (图 3)。同时考察了 1、2、3、4 和 5 min 萃取平衡时间对萃取效率的影响。结果表明：当涡旋振荡时间大于 2 min 时，萃取效率达到稳定状态，最终选择涡旋振荡时间为 3 min。
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图 3 盐浓度对 5 种拟除虫菊酯类农药回收率的影响 Fig. 3 Effect of salinity on the recoveries of the five pyrethroid pesticides |
2.1.4 离心温度的选择
样品经涡旋后，液滴均匀地分散在样液中，将其快速放入离心机中以 10 000 r/min 离心。在此条件下优化离心温度对回收率的影响。结果发现：当温度过低、时间过长时，不仅萃取剂会固化，整个样液也有固化的趋势；当温度过高、萃取剂固化在分离水相时易破碎。综合考虑最终选择于 -5 ℃ 下离心 3 min 为宜。
2.2 方法的评价 2.2.1 线性关系和检出限、定量限在本研究选定的最佳试验条件下，以各农药的峰面积 (y) 与对应的质量浓度 (x) 制作工作曲线，结果见表 1。按公式 LOD = 3σ/k 和 LOQ = 10σ/k 计算方法的检出限 (LOD) 和定量限 (LOQ)。其中，σ 为 11 个空白样品直接进样进行 GC-ECD 分析得到的信号的标准偏差，k 为工作曲线的斜率。该结果表明方法具有良好的线性关系及灵敏度。
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表 1 5 种拟除虫菊酯类农药残留的线性方程、相关系数、线性范围、检出限和定量限 Table 1 Linear equation, correlation coefficients, linear ranges, LOD and LOQ of the five pyrethroid pesticides |
2.2.2 回收率和精密度
以液态奶样品作为空白基质，在 5、10 和 20 μg/kg 3 个添加水平下，5 种拟除虫菊酯类农药的回收率在 90%~104% 之间，日内及日间精密度相对标准偏差 (RSD) 均低于 7.8% (表 2)。
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表 2 液态奶中 5 种拟除虫菊酯类农药添加的回收率和相对标准偏差 Table 2 Recoveries and RSDs of the five pyrethroid pesticides spiked in liquid milk at three levels |
2.3 样品分析
在本研究选定的最佳条件下对 5 种拟除虫菊酯类农药标准溶液、液态奶空白样品及添加样品进行漂浮固化分散液-液微萃取-气相色谱分析。结果 (图 4) 表明：该方法快速、简单，可用于液态奶中 5 种拟除虫菊酯类农药残留的分析。
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图 4 液态奶空白样品 (a)、液态奶添加样品 (b) 及混合标准溶液 (c) 的色谱图 Fig. 4 Chromatograms of a blank liquid milk sample (a), a spiked sample (b) and a mixed standard solution (c) |
3 结论
本文建立了漂浮固化分散液-液微萃取结合气相色谱法测定液态奶中 5 种拟除虫菊酯类农药残留的方法。利用漂浮固化分散液-液微萃取方法取代传统的液-液萃取，操作简便，且节省溶剂，使得样品前处理过程更加环保。该方法简便、快捷、环境友好、灵敏度高，可用于液态奶中拟除虫菊酯类农药残留的分析。
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