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  药物分析杂志   2018, Vol. 38 Issue (11): 1960-1973.  DOI: 10.16155/j.0254-1793.2018.11.17
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安全监测

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陈晶, 王京辉, 李纯, 苟琰, 王志成, 傅欣彤, 陈有根, 金红宇, 郭洪祝. GC-MS/MS法和LC-MS/MS法对玉竹根茎和白茅根茎中224种农药多残留的测定[J]. 药物分析杂志, 2018, 38(11): 1960-1973. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2018.11.17.
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CHEN Jing, WANG Jing-hui, LI Chun, GOU Yan, WANG Zhi-cheng, FU Xin-tong, CHEN You-gen, JIN Hong-yu, GUO Hong-zhu. Determination of 224 pesticide residues in fragrant solomonseal rhizome and cogongrass rhizome by GC-MS/MS and LC-MS/MS[J]. Chinese Journal of Pharmaceutical Analysis, 2018, 38(11): 1960-1973. DOI: 10.16155/j.0254-1793.2018.11.17.
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基金项目

中央本级重大增减支项目——名贵中药资源可持续利用能力建设(2060302)

第一作者

陈晶, Tel:18010281088;E-mail:chenjing4477@163.com

通信作者

金红宇, Tel:(010)67095424;E-mail:jhyu@nifdc.org.cn
郭洪祝, Tel:(010)52779633;E-mail:guohz@bidc.org.cn

文章历史

收稿日期:2017-09-14
GC-MS/MS法和LC-MS/MS法对玉竹根茎和白茅根茎中224种农药多残留的测定
陈晶 1, 王京辉 1, 李纯 3, 苟琰 4, 王志成 5, 傅欣彤 1, 陈有根 1, 金红宇 2, 郭洪祝 1    
1. 北京市药品检验所 中药成分分析与生物评价北京市重点实验室, 北京 102206;
2. 中国食品药品检定研究院, 北京 100050;
3. 广州市药品检验所, 广州 510160;
4. 四川省食品药品检验检测院, 成都 611731;
5. 大连市药品检验所, 大连 116021
摘要目的:建立玉竹根茎及白茅根茎中农药多残留的检测方法。方法:以乙腈为溶剂,高速匀浆提取,检测方法:气相色谱-串联质谱法,采用DB17MS弹性石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),电子轰击电离源(EI);液相色谱-串联质谱法,采用十八烷基硅烷键合硅胶柱(CORTECSTM UPLC C18,2.1 mm×150 mm,1.6 μm),以0.1%甲酸(含5 mmol·L-1甲酸铵)溶液和95%乙腈(含5 mmol·L-1甲酸铵、0.1%甲酸)溶液为流动相,电喷雾电离源(ESI),正离子模式下多反应监测(MRM)。结果:224种农药质量浓度在1~100ng·mL-1范围内线性关系良好,相关系数在0.99以上的占95%,高、中、低三水平回收率试验(0.01、0.1、0.5 mg·kg-1)98%的回收率在67.5%~121.0%之间,RSD在1.9%~20.8%之间。结论:本方法能快速有效地检测玉竹根茎和白茅根茎中的农药多残留,为其他药用植物中的农残检测提供借鉴。
关键词液相色谱-串联质谱    气相色谱-串联质谱    农药残留    玉竹根茎    白茅根茎    
Determination of 224 pesticide residues in fragrant solomonseal rhizome and cogongrass rhizome by GC-MS/MS and LC-MS/MS
CHEN Jing1, WANG Jing-hui1, LI Chun3, GOU Yan4, WANG Zhi-cheng5, FU Xin-tong1, CHEN You-gen1, JIN Hong-yu2, GUO Hong-zhu1    
1. Beijing Institute of Drug Control, Beijing Key Laboratory of Analysis and Evaluation on Chinese Medicine, Beijing 102206, China;
2. National Institutes for Food and Drug Control, Beijing 100050, China;
3. Guangzhou Institute of Drug Control, Guangzhou 510160, China;
4. Sichuan Institute for Food and Drug Control, Chengdu 611731, China;
5. Dalian Institute of Drug Control, Dalian 116021, China
Abstract: Objective: To establish a method for the determination of pesticide residues in fragrant solomonseal rhizome and cogongrass rhizome.Methods: The samples were extracted with acetonitrile by high speed homogenizer. GC-MS/MS analysis was performed on a DB17MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm) capillary column with electron impact(EI) source.An LC-MS/MS analysis was performed on a CORTECSTM UPLC C18(2.1 mm×150 mm, 1.6 μm) column with isocratic elution of 0.1% formic acid(containing 5 mmol·L-1 ammonium formate) and 95% acetonitrile(containing 5 mmol·L-1 ammonium formate and 0.1% formic acid).Electrospray ionization(ESI) source was applied by positive ionization in multiple reaction monitoring(MRM) modes.Results: The calibration curves of 224 pesticide residues showed good linearity in the ranges of 1-100 ng·mL-1 with 95% of correlation coefficients above 0.99. The average recoveries at spiked levels of 0.01, 0.1, 0.5 mg·kg-1 for all target compounds in the range of 67.5%-121.0% were 98% with relative standard deviations of 1.9%-20.8%.Conclusion: The method is fast, accurate and highly sensitive for the screening and confirmation of pesticide residues in fragrant solomonseal rhizome and cogongrass rhizome, which provides a basis for the pesticide residues control of other medicinal plants.
Key words: LC-MS/MS    GC-MS/MS    pesticide residues    fragrant solomonseal rhizome    cogongrass rhizome    

玉竹为百合科黄精属多年生草本植物,其根茎可供药用,也名玉竹Polygonati Odorati Rhizoma;白茅为禾本科白茅属多年生草本植物,根茎可入药,名为白茅根Imperatae Rhizoma,两者均为药食两用品种[1-3]。为了调查药用植物资源的安全状况,对采集到的40批次玉竹根茎样品、56批次白茅根茎样品进行了农药残留的检测。目前,国内对农药的检测技术发展迅速[4-12],2015年版《中华人民共和国药典》[13]中收录了针对227种农药的检测,本文测定了其中的224种农药,在《中华人民共和国药典》质谱法基础上进行了优化,样品前处理方法根据样品基质特点进行了改进,以乙腈为溶剂,高速匀浆提取,分别采用气相串联质谱(GC-MS/MS)和高效液相色谱串联质谱(LC-MS/MS),以多反应监测(MRM)模式检测,以不少于2组特征离子对进行定性,针对有检出的农药,以内标校准曲线法进行定量,检测了玉竹根茎与白茅根茎中的农药残留。

1 仪器与试药

GC-MS/MS QP 2040气相色谱串联质谱仪(岛津公司),TQ/S高效液相色谱串联质谱仪(沃特世公司),AH-20全自动均质器(睿科仪器有限公司)。

乙腈为色谱纯(Thermo Fisher),其他试剂为分析纯。水为屈臣氏蒸馏水。

对照物质来源于中国计量科学院、Ehrenstorfer等。

所收集到的样品信息见表 1

表 1 样品来源 Table 1 The collection area of the samples
2 方法与结果 2.1 色谱条件

GC-MS/MS分析条件:DB17MS弹性石英毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);载气为高纯氦气,柱流速1.3 mL·min-1;进样口温度为240 ℃,高压不分流进样。升温程序:初始温度60 ℃,保持1 min,以30 ℃·min-1升至120 ℃,以10 ℃·min-1升至160 ℃,以2 ℃·min-1升至230 ℃,以15 ℃·min-1升至300 ℃,保持6 min,以20 ℃·min-1升至320 ℃,保持3 min。EI测定条件:70 eV,离子源温度200 ℃,接口温度250 ℃。全扫描模式,质量范围为40~550,确定各目标峰的保留时间和离子峰,全扫描总离子流图(TIC)见图 1,MRM模式的总离子流图见图 2

图 1 GC-MS/MS全扫描总离子流图 Figure 1 The total ion chromatography in full scan mode of GC-MS/MS

图 2 GC-MS/MS多反应监测(MRM)模式下的总离子流图 Figure 2 The total ion chromatography in multiple reaction monitoring mode of GC-MS/MS

LC-MS/MS分析条件:十八烷基硅烷键合硅胶柱(CORTECSTM UPLC C18,1.6μm,2.1 mm×150 mm),以0.1%甲酸(含5 mmol·L-1甲酸铵)溶液为流动相A,以95%乙腈溶液(含5 mmol·L-1甲酸铵、0.1%甲酸)为流动相B,梯度洗脱(0~0.2 min,30%B;0.2~10 min,30%B→100%B;10~12 min,100%B),流速为0.3mL·min-1,柱温为40 ℃,电喷雾(ESI)源,正离子扫描模式,多反应监测(MRM),毛细管电压为2.50 kV,锥孔电压为30.00 V。离子源温度150 ℃,去溶剂温度为550 ℃,锥孔气流速为150 L·h-1,去溶剂气流速为900 L·h-1,碰撞气流速为0.14 mL·min-1,气帘气气压为138 kPa,碰撞气气压为48 kPa。全扫描总离子流图见图 3,多反应监测模式的总离子流图见图 4

图 3 LC-MS/MS总离子流色谱图 Figure 3 The total ion chromatography in full scan mode of LC-MS/MS

图 4 LC-MS/MS MRM模式下的总离子流图 Figure 4 The total ion chromatography in MRM mode of LC-MS/MS
2.2 溶液的制备 2.2.1 混合对照品储备液

自行配制质量浓度为100μg·mL-1的单标储备溶液(溶剂为丙酮),-20 ℃密封避光保存。根据实验要求,用丙酮分别配制GC-MS/MS用和LC-MS/MS用混合对照品储备液(500 ng·mL-1)。

2.2.2 供试品溶液

精密称取供试品粉末5 g,置100 mL试管中,加乙腈50 mL,氯化钠1 g,匀浆处理3 min(12 000 r·min-1),离心,分取上清液,沉淀再加乙腈40 mL,匀浆2 min,离心,合并2次提取的上清液,50 ℃减压浓缩至约3~5 mL,用乙腈转移并定容至25 mL量瓶中,摇匀,即得。

2.2.3 内标储备液

量取磷酸三苯酯溶液(100μg·mL-1)1 mL,用乙腈稀释至100 mL,摇匀,即得(1 μg·mL-1)。

2.2.4 GC-MS/MS分析用内标-分析保护剂

取核糖酸内酯0.5 g,加乙腈25 mL使溶解(A液,每1 mL含20 mg);另取山梨醇0.25 g,加水12.5 mL溶解,加乙腈至25 mL(B液,每1 mL含10 mg)。上述A、B溶液合并,摇匀,精密加入上述内标储备液2.5 mL,摇匀,即得(每1 mL含内标磷酸三苯酯约50 ng)。

2.2.5 LC-MS/MS分析用内标溶液

精密量取“2.2.3”项下内标储备液5 mL,用水稀释至100 mL,摇匀,即得(每1 mL含内标磷酸三苯酯约50 ng)。

3 方法学考察 3.1 线性关系考察与检测下限

根据仪器最佳检测范围、各成分检测灵敏度,取混合对照品溶液,用丙酮逐级稀释,以信噪比不低于10:1时的浓度作为仪器检出限,并参考各农药风险评估毒性数据,确定各农药线性范围及方法检测下限。

3.1.1 GC-MS/MS测定

分别精密量取GC-MS/MS用混合对照品储备液适量,加乙腈制成含各对照品1、2、5、10、20、50、100 ng·mL-1不同浓度系列的混合对照品溶液。精密量取上述各浓度混合对照品溶液各1 mL,加GC-MS/MS分析用内标-分析保护剂0.3 mL,混匀,滤过。分别精密吸取1 μL,注入气相色谱串联质谱仪,测定,以内标校准曲线法计算。143种农药线性范围为1~100 ng·mL-1,反式环氧七氯、除草醚、甲氧滴滴涕、4,4'-DDT的相关系数在0.978 5~0.987 8之间,其他为0.994 1~0.999 9。97种农药的检测下限为5 μg·kg-1,20种农药的检测下限为10 μg·kg-1,4种农药的检测下限为20 μg·kg-1,17种农药的检测下限为25 μg·kg-1,3种农药的检测下限为30 μg·kg-1,2种农药的检测下限为50 μg·kg-1

3.1.2 LC-MS/MS测定

取空白基质样品适量,按照供试品溶液制备方法制成空白基质溶液。分别精密量取LC-MS/MS用混合对照品储备液适量,加空白基质溶液制成含各对照品为1、2、5、10、20、50、100 ng·mL-1不同浓度系列的基质匹配混合对照品溶液。精密量取上述各浓度混合对照品溶液各1 mL,加LC-MS/MS分析用内标溶液0.3 mL,混匀,滤过。分别精密吸取2 μL,注入液相色谱串联质谱仪测定,以内标校准曲线法计算。玉竹中嘧啶磷相关系数0.975 0,敌百虫0.984 1,其他农药为0.993 9~0.999 9;白茅根中敌百虫、敌灭威亚砜、氟虫腈、杀线威相关系数在0.977 2~0.988 7之间,其他农药在0.994 1~0.999 9之间。68种农药的检测下限为5 μg·kg-1,10种农药的检测下限为10 μg·kg-1,1种农药的检测下限为20 μg·kg-1,3种农药的检测下限为25 μg·kg-1,2种农药的检测下限为50 μg·kg-1,2种农药的检测下限为100 μg·kg-1

3.2 精密度

取20 ng·mL-1混合对照品溶液,连续进样6次,计算进样精密度,结果精密度良好。

3.3 回收率

取空白基质样品5 g,添加不同浓度的混合对照品溶液,按供试品溶液制备方法和检测方法进行回收试验。添加浓度分别为0.01、0.1、0.5 mg·kg-1,每个添加水平重复测定3次。结果高、中、低三水平回收率试验(0.01、0.1、0.5 mg·kg-1)98%的回收率在67.5%~121.0%之间,RSD在1.9%~20.9%之间,符合痕量多残留分析技术要求。见表 23

表 2 GC-MS/MS法测定的143种农药的保留时间、定量及定性离子,玉竹根茎与白茅根茎中143种农药的平均回收率和RSD(n=9) Table 2 Retention time, quantitative and qualitative ion pairs, average recoveries and RSDs for 143 pesticides in fragrant solomonseal rhizome and cogongrass rhizome by GC-MS/MS

表 3 LC-MS/MS法测定的86种农药的保留时间、定量及定性离子,玉竹根茎与白茅根茎中86种农药的平均回收率和RSD(n=9) Table 3 Retention time, quantitative and qualitative ion pairs, average recoveries and RSDs for 86 pesticides in fragrant solomonseal rhizome and cogongrass rhizome by LC-MS/MS
3.4 检测结果

按照“2.2.2”项下方法进行样品前处理,按“2.1”项下条件检测,总计完成40批次玉竹根茎样品、56批次白茅根茎样品分析,检出农药情况见表 4,未列出的样品批次和农药均为未检出。

表 4 玉竹根茎、白茅根茎中检出的农药及含量 Table 4 Contents of pesticides in Cogongrass Rhizome and Fragrant Solomonseal Rhizome
4 讨论 4.1 样品的提取与净化方法选择

本研究采用乙腈提取,保证了对极性和非极性农药均有较高的提取率。提取时加入氯化钠起到盐析作用,前期研究表明,加入氯化钠对多数农药提取率保持稳定,但可大幅增加多菌灵等中高极性农药在有机相中的溶解度。

本研究采用串联质谱进行检测,串联质谱的MRM检测模式具有高灵敏度、高选择性的特点。经比较分析,样品的乙腈提取液无需进行净化,可满足GC及LC串联质谱检测要求,除嗪草酮有一定干扰无法检测外,其他农药成分色谱峰形良好。

4.2 基质效应

基质效应[14-15]包括基质增强效应和基质抑制效应,在痕量分析中必须有效克服基质效应,以保证得到准确的测定结果。在GC-MS/MS分析中,多表现为基质增强效应,尤其是部分高极性农药在样品基质中的响应值会明显高于其同等浓度在纯溶剂中的响应值,最可能的原因是进样口等部位的极性吸附。在LC-MS/MS分析中农药多表现为基质抑制效应,尤其是色谱保留时间较短的部分,最可能的原因主要是由基质成分和目标化合物在ESI进行离子化时相互竞争造成,会影响仪器的灵敏度和重复性,影响准确定性及定量,主要表现为灵敏度降低,基体匹配标准溶液与相同浓度的纯溶剂标液相比,吸收度下降。本研究比较了供试品溶液样品含量分别为0.5 g·mL-1和0.2 g·mL-1时的基质效应,结果表明,0.5 g·mL-1时基质效应明显,0.2 g·mL-1时有所改善但仍难以忽略。

基于本实验室前期研究成果,在GC-MS/MS测定时对照品溶液及供试品溶液均加入山梨醇-核糖酸内酯混合溶液作为分析保护剂,在LC-MS/MS分析时则采用空白基质匹配的方式配制工作用混合对照溶液。随行回收试验表明,多数指标数据良好。

4.3 小结

所测的样品,玉竹根茎中检出禁用农药β-六六六,均为0.01 mg·kg-1,除第46批白茅根茎样品检出的烯丙菊酯为0.14 mg·kg-1,其余检出农药均低于0.05 mg·kg-1。本文建立的方法是在《中华人民共和国药典》方法的基础上进行了改善,其前处理操作简单,影响因素少,对其他植物中农药残留的检测有一定的借鉴意义。

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