GC-MS测定大米中农药多残留

随着科技的发展以及人们对健康的不断关注，关于食品、消费品以及环境等各方面的农药残留，对其的检测日趋受到越来越多的和检测机构的重视。样品中大多农残的浓度低，为了达到对其的准确测定，通常需要浓缩以提高目标物浓度，而在此过程中会导致部分低沸点农药挥发损失，从而影响对其的准确定量；且此过程耗时，不利于检测效率的提高。因此，可采用csr大体积进样技术，通过提高样品的进样量来提高对农残检测的灵敏度。而加速溶剂萃取（ase）技术通过高温（40～200℃）和高压（1500 psi）对样品目标物进行提取，具有提取效率高、快速、溶剂用量少、重复性好、全自动化程度高和安全等特点。当前粮谷类产品主要以残留监控为主，根据食品安全风险监控计划的要求结合赛默飞*的ase提取技术、csr大体积进样技术和time-sim功能建立了测定大米中农药多残留检测方法，进样量为5μl，并采用tracefinder软件进行数据采集和数据处理，让操作更加方便快捷。
【实验/设备条件】
gc-ms仪器条件
（1）色谱条件
色谱柱：tg-5silms（30 m×0.25 mm×0.25μm）；
进样口温度：250℃；
升温程序：初始温度为50℃，保持2 min，以50℃/min升至150℃，再以5℃/min升至200℃，后以16℃/min升至300℃，保持4 min；
载气：氦气（纯度≥99.999%）；
载气流速：1.2 ml/min；
进样量：5μl；
进样方式：不分流进样。
（2）质谱条件
离子源：ei源；
离子源温度：300℃；
传输线温度：300℃；
采集模式：time-sim模式；
sim参数信息见表1。
表1. sim参数信息
【样品提取】
【实验/操作方法】
标准溶液的制备
准确称取上述标准品（至0.1 mg），用正己烷（配制有机氯农药）或乙酸乙酯（配制有机磷农药）溶解并定容配制成一定浓度的储备液，于4℃冰箱中避光保存。
混合标准工作液的制备
取适量标准储备液用乙酸乙酯稀释至浓度为10µg/ ml的混合标准工作溶液待用。
标准工作曲线溶液的制备
取混合标准液用乙酸乙酯稀释至浓度为0.02、0.05、0.1、0.2、0.5µg/ml系列点，供gc-ms分析。
样品制备
（1）提取
称取5.0 g大米样品（到0.01 g）与5 g左右硅藻土混匀，移入加速溶剂萃取仪（ase）中的34 ml萃取池中（萃取池底部加滤纸片），在10.34 mpa压力、80℃条件下，加热5 min，用乙腈静态萃取3 min，循环2次，然后用池体积60%的乙腈冲洗萃取池，并用氮气吹扫100 s，萃取完毕后，将萃取液混匀，在低于40℃水浴的旋转蒸发器浓缩至1～2 ml，待净化。
（2）净化
活化柱：将envi-18柱（c18柱）置spe装置上，在柱中加入约1 cm高的*，用10 ml乙腈预洗柱，用洗耳球吹去柱中的气泡，弃去淋洗液，直至液面到达*的顶部，关闭spe装置流速控制开关。
上柱净化：将活化后的envi-18柱转移至15 ml玻璃离心管上，将样品浓缩液转移至柱上，样品被全部吸附后，用2 ml乙腈洗涤鸡心瓶（涡旋），并将洗涤液移入柱中，重复操作三次以上，继续用乙腈洗涤柱，直至收集流出液共15 ml，将净化液在＜40℃下氮气吹干，及时用乙酸乙酯定容至1 ml，过滤膜，装入进样瓶，供配气相色谱质谱仪分析。
【实验结果/结论】
csr大体积进样原理介绍
溶剂浓缩大体积进样技术（concurrent solvent recondensation,简称csr），即在进样口和分析柱间连接一段空的预柱，且衬管中装填玻璃棉，采用传统的分流不分流进样口，进样口处于恒定的较高温度，自动进样器插入汽化室5mm，保持针头部分温度较低，快速注入样品。样品以带状液体的状态离开注射器，被收集在衬管底部的少量玻璃棉上，开始缓慢汽化。由于衬管是一个密闭体系，蒸汽体积迅速膨胀，取代和压缩载气，使得衬管内压力迅速增大，而载气阻止了溶剂蒸汽从汽化室溢出，从而产生了“压力涌浪”效应，迫使溶剂蒸汽转移到低温的预柱上。溶剂蒸汽在柱头上冷凝形成液膜，进一步加速了蒸汽的转移，此时溶剂汽化和冷凝同时发生，使得进样体积不再受汽化体积的限制，从而实现大体积进样，预柱起承载样品的作用。图1为csr基本原理图解，图2为csr进样过程。
图1. csr基本原理图解
图2. csr进样过程
csr大体积进样技术特点
ptv进样虽然进样体积可高达250μl，但是在溶剂蒸发的过程中会造成低沸点化合物的损失；而oci进样虽然不会造成低沸点化合物损失，但由于样品溶液直接注入到色谱柱中，很容易造成色谱柱的污染，导致部分有机磷农药响应偏低、且影响分离。相比，csr技术更具有优越性，具备以下三个特点。
1）特点一：显著提高检测灵敏度
csr大进样体积为50μl，能显著提高检测灵敏度。例如：csr大体积进样气相色谱质谱中的应用，如图3所示，进样量为1、2、3、4、5μl时所得的结果比较，从图中可以得出，随着进样体积的增加，响应值几乎呈线性倍数增加，充分表明增加进样量可以显著提高检测灵敏度。
2）特点二：分析高、低沸点化合物无歧视
如图4所示，以正己烷为溶剂，不同环数烷烃的大体积进样分析，进样体积35μl。从图中可以看出比正己烷溶剂多两个碳的化合物c8，并未随溶剂蒸发损失，且高沸点的c40具有较好的响应及分析精密度，进一步证明了csr对低沸点和高沸点化合物均无歧视效应。
图3.不同进样体积结果
图4.低、高沸点化合物无歧视
3）特点三：简化前处理过程，避免低沸点化合物浓缩时有损失
如图5所示，在环境水体中pahs的分析，一般需要浓缩1000倍，进样量为1μl，采用液液萃取和spe小柱富集两种方式均消耗大量溶剂，且费时，在氮吹浓缩过程中容易造成低沸点pahs的损失。因此可以采用类似液液微萃取的方式，只需1ml有机溶剂，20 ml水样，无需氮吹浓缩，萃取后可直接进样分析，进样量为50μl，可达到相同效果，甚至更好，既可以大大减少样品前处理过程，并避免低沸点化合物的损失。同样，在农残分析过程中，如敌bai虫等低沸点农药在旋转蒸发和氮吹浓缩过程中也容易损失一部分，从而造成结果不准确，因此可以采用csr技术来解决这一问题。
图5.简化前处理过程
time-sim与普通sim的比较
time-sim是赛默飞*的技术，time-sim与普通sim相比较：普通sim需要人工切段分组，方法设置繁琐，不但浪费了采集时间，降低了色谱分辨和结果的精密度，而且色谱峰容易被切割；而time-sim无需切段，自动按保留时间分组，并利用cdb数据库使得方法设置更加方便快捷，同时有效利用采集时间，所得质谱图更多，大大提高了色谱分辨和结果的精密度，而且色谱峰不易被切割。从以下各图均能看出，time-sim要优于普通sim。
图7.采集效率比较
图8.准确度比较
time-sim方法建立介绍
建立主方法（marster method）时，可以直接从数据库中选取要分析的目标化合物，相关化合物的所有信息即刻转入到方法中，无需手动输入化合物的任何信息，使用方便，节约了大量的工作时间，也避免了手动输入引起的错误。建立的农药分析方法包包含了仪器采集方法和数据处理方法。
表2. time-sim与普通sim的比较
步骤如下：在tf3.2里选择method view，在filel里选择新建marstermethod，选择从cdb建立主方法，选择导入数据库里的数据，导入完成后要链接instrumentmethod，下面就要链接一个原始数据，关联完数据后，要在compunds里面进行色谱峰积分设置，校正设置，内标外标，校正水平设置。如果在保留时间内没有目标峰，可能是因为通道不对，要在detection里定性或定量色谱图信息里选择signal，选择对应的通道。上述acquisition –timed（time-sim）各项设置完成后就必须保存主方法，主方法建立完成。
图9.选择从cdb建立主方法
图10.关联一个原始数据
图12.标准溶液色谱图
图13.空白色谱图
定量离子、线性相关系数和测定低限
配置标准溶液工作曲线，各浓度分别为：0.02、0.05、0.1、0.2和0.5µg/ml，考察组分的线性。实验结果表明各组分在0.02～0.5µg/ml浓度范围内，相关系数r2>0.999，线性关系良好，该方法测定低限为0.01 mg/kg（见表3）。
表3.定量离子、线性和测定低限结果
加标回收率及重复性结果
加标回收率实验，添加量分别为0.05、0.1和0.2µg/ml三水平进行测试，n=4。实验结果表明加标回收率在59.36～126.32%之间，相对标准方差rsd在0.89～6.76%之间，重复性良好，基本符合分析检测的要
求（表4）。
结论
本文基于《gb/t 19649-2006粮谷中475种农药及相关化学品残留量的测定气相色谱-质谱法》，结合赛默飞*的ase提取技术、csr大体积进样技术和time-sim功能建立了测定大米中常检农药多残留检测方法。采用ase对大米农残进行提取，实现了前处理自动化，而且提取效率高；以5 m预柱起承载样品的作用，在普通分流不分流进样口就可以实现大体积进样，当进样量为5μl，灵敏度提高了近5倍；同时采用time-sim功能通过tracefinder软件进行数据采集和数据处理，让操作更加方便快捷。实验结果表明各组分在0.02～0.5µg/ml浓度范围内，相关系数r2>0.999，线性关系良好，该方法各组分测定低限为0.01 mg/kg，添加量分别为0.05、0.1和0.2µg/ml时，回收率在59.36～126.32%之间，相对标准方差rsd在0.89～6.76%之间（n=4），重复性良好，基本满足分析检测的要求。
【仪器/耗材清单】
仪器
thermo scientiﬁc™ isq单四极杆气质联用仪，包括：
-trace 1310气相色谱，配分流不分流进样口
-isq lt单四极杆质谱
- as1310自动进样器
thermo scientiﬁc™ tracefinder 3.2.512.0数据处理系统统
thermo scientiﬁc™ ase350加速溶剂萃取仪，包括：
- 34 ml萃取池
耗材
thermo scientiﬁc™毛细管色谱柱tg-5sil ms
（30 m×0.25 mm×0.25μm）（p/n 26096-1420）
thermo scientiﬁc™ kit ssl-lv trc1300
（p/n 19050725）
thermo scientiﬁc™预柱（5 m×0.32 mm）
（p/n 26080010）
thermo scientiﬁc™玻璃两通（universal press ﬁt
connectors, p/n 35003850）
thermo scientiﬁc™不分流衬管（p/n 453a1925）
thermo scientiﬁc™低流失进样口隔垫
（p/n 31303233）
thermo scientiﬁc™气相色谱进样口石墨垫0.32 mm
（p/n 290va192）
thermo scientiﬁc™质谱端石墨垫0.25 mm
（p/n 29033496）
thermo scientiﬁc™纤维素滤膜，适用于34ml萃取池
（p/n 056780）
试剂与标准品
1）乙腈：色谱纯；
2）硅藻土：优级纯；
3）*：分析纯，用前在650℃灼烧4 h，至于干
燥器中，冷却后备用；
4）乙酸乙酯：色谱纯；
5）正己烷：色谱纯；
6）固相萃取柱（c18）：envi-18柱（6 ml,1 g）；
7）样品：大米，颗粒粉碎后过20目筛，制得样品。
【参考文献】
[1]姜兆兴,李刚,王智亮,等.粮谷中12种有机氯农药气相色谱/质谱同时测定方法.食品科技, 2010,35(07):276-279.
[2]庞国芳,刘永明,范春林,等.粮谷中475种农药及相关化学品残留量的测定　气相色谱-质谱法. gb/t19649-2006.
[3]屈天尧,王德海,吴晓波,等.气相色谱法快速检测粮谷中的有机磷类、有机氮类和氨基甲酸酯类农药残留.农药科学与管理, 2009, 30(06):36-40.

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