氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用原理和應(yīng)用

1、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測定農(nóng)藥多殘留摘要：本文研究了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GS-MS）儀檢測農(nóng)藥殘留的方法，輔助以樣品前處理技術(shù)，對蔬菜、水果、食用油、土壤中的農(nóng)藥多殘留的檢測方法進(jìn)行了研究，取得了比較理想的效果。關(guān)鍵詞：氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；農(nóng)藥多殘留；檢測1 引言當(dāng)前人類環(huán)境持續(xù)惡化，世界各國在工業(yè)、民用、科技、商業(yè)和軍事防御等領(lǐng)域都面臨著嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。隨著人們對環(huán)境污染、食品安全的關(guān)注，環(huán)境、食品中有機污染物檢測方面的規(guī)范越來越嚴(yán)格，相應(yīng)的檢測技術(shù)也越來越先進(jìn)。在各種有機物檢測技術(shù)中，色譜儀器與質(zhì)譜儀器聯(lián)用作為一種比較成熟的檢測手段，既可發(fā)揮色譜法的高分離能力，又兼具質(zhì)譜準(zhǔn)確鑒定化合物結(jié)

2、構(gòu)的優(yōu)點，即可定性又可定量，尤其適用于環(huán)境樣品中微量、痕量有機污染物的分析檢測工作。1979 年美國環(huán)保局（EPA）將GC-MS（Gas Chromatography-Mass Spectrometry）聯(lián)用技術(shù)列為檢測飲用水、地表水中有機物的標(biāo)準(zhǔn)分析方法。隨著儀器的不斷完善與發(fā)展，檢測技術(shù)的成熟與推廣，GC-MS 法應(yīng)用范圍越來越廣。除了在傳統(tǒng)揮發(fā)油、脂肪油等的分析測定方面不斷發(fā)展與普及外，在環(huán)境有機污染物檢測、食品安全、農(nóng)藥殘留、化妝品禁用成分研究等方面的應(yīng)用也得到了廣泛開展。近年來,由于農(nóng)藥的大量使用引起的食品安全問題已被人們廣泛的認(rèn)識、關(guān)注和重視。人們食用了受到農(nóng)藥嚴(yán)重污染的蔬菜水果,

3、而造成人體急性中毒或者慢性中毒的事件屢有發(fā)生。為保證食品的質(zhì)量,世界衛(wèi)生組織和世界各國制訂了嚴(yán)格的限量標(biāo)準(zhǔn)，與此同時,許多國家也借此施行技術(shù)壁壘,使得農(nóng)藥殘留問題不僅是影響人的身體健康,而且也嚴(yán)重影響到國家的對外貿(mào)易。由于各類食品組成成分復(fù)雜,不同農(nóng)藥品種的理化性質(zhì)存在較大差異,并且近年來高效、低毒、低殘留農(nóng)藥品種不斷涌現(xiàn),給農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)提出了更高的要求。發(fā)展快速、可靠、靈敏和實用的農(nóng)藥殘留分析技術(shù)無疑是控制農(nóng)藥殘留、保證食品安全和避免國際間有關(guān)貿(mào)易爭端的基礎(chǔ)。目前，我國農(nóng)藥殘留限量標(biāo)準(zhǔn)制定工作滯后，殘留監(jiān)測體系不健全,殘留檢測能力有限、覆蓋面窄。因此,我國應(yīng)該根據(jù)自己的技術(shù)條件及農(nóng)產(chǎn)品市

4、場制定相應(yīng)的多殘留分析方法。食品中的農(nóng)藥殘留污染影響著人民生活質(zhì)量的提高和食品貿(mào)易的順利進(jìn)行。日常食用的果蔬施用的農(nóng)藥種類繁多，常見的農(nóng)藥如有機磷類農(nóng)藥、氨基甲酸酯類農(nóng)藥、菊酯類農(nóng)藥和除草劑，抑菌劑等。由于果蔬中往往同時殘留不同種類的農(nóng)藥，這對多殘留同時檢測條件提出很高要求。由于氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用( GCMS) 具有靈敏度高、分析速度快、鑒別能力強等特點，可同時完成待測組分的分離和鑒定，特別適用于多組分混合物的定性定量分析，目前被廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥多殘留檢測。2 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用原理2.1 基本原理氣相色譜法（Gas Chromatography）是英國科學(xué)家1952年創(chuàng)立的一種經(jīng)典的分析方法，是

5、色譜技術(shù)儀器化、成套化的先驅(qū)1。如圖 1所示，氣相色譜利用樣品在色譜柱中氣相和固定相間分配系數(shù)的不同，經(jīng)過反復(fù)多次分配從而實現(xiàn)分離。氣相色譜具有高效能、高選擇性、高靈敏度、高分辨率、樣品用量少、分析速度快等特點，主要用于沸點低、易揮發(fā)成分的定性定量分析。由于與普通的填充柱相比，毛細(xì)管色譜柱具有更高的分離度，在傳統(tǒng)填充柱上難分離的物質(zhì)可在毛細(xì)管色譜柱上達(dá)到輕松分離目的，近年來毛細(xì)管氣相色譜法在環(huán)境有機污染物、食品農(nóng)藥殘留等的分析檢測上獨樹一幟2。此外新型檢測器的產(chǎn)生、與其他分析技術(shù)如 IR、MS 的聯(lián)用，使氣相色譜法成為環(huán)境污染、食品質(zhì)量安全等檢測的有力工具。圖1 氣相色譜法基本原理3質(zhì)譜法（M

6、ass Spectrometry）是一種通過測定被測樣品離子的質(zhì)荷比（M/e）來進(jìn)行分析的方法。質(zhì)譜法檢測靈敏度高，無需標(biāo)樣，可通過譜庫檢索來定性，也可根據(jù)目標(biāo)化合物質(zhì)譜的特征峰來確定分子結(jié)構(gòu)。如圖 2 所示，質(zhì)譜中采用高速電子束撞擊氣態(tài)分子，把電離出的離子加速導(dǎo)入質(zhì)量分析器中，然后按碎片離子質(zhì)荷比大小的順序進(jìn)行收集和記錄，即得到質(zhì)譜圖。根據(jù)質(zhì)譜峰的位置可以進(jìn)行定性和結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)質(zhì)譜峰的相對強度可以進(jìn)行定量分析，靈敏度可達(dá)到 ppb 級。世界上第一臺質(zhì)譜儀是由英國物理學(xué)家J.J.Thomson在1912年制成的，早期質(zhì)譜儀主要用于測定原子量，直至 20 世紀(jì) 60 年代以后，它才開始應(yīng)用于復(fù)

7、雜化合物的鑒定和結(jié)構(gòu)分析。由于質(zhì)譜儀無法分離混合物，目前環(huán)境監(jiān)測很少單獨使用質(zhì)譜儀作為檢測手段，更多的是與其他一些分析手段如氣相色譜、液相色譜等聯(lián)用，以獲得相互補充的效果。圖2 質(zhì)譜法基本原理3在氣相色譜中，被逐次洗脫出來的組分在色譜圖中是以峰的形式來記錄。有關(guān)組分的信息通過測量色譜圖中該組分峰的峰高和峰面積來確定,這些對應(yīng)著檢測到的組分量以及該組分通過色譜柱的時間。色譜圖上某個組分峰最高點對應(yīng)的時間（以進(jìn)樣作為時間起點）被定義為保留時間。通常利用該組分的特定保留時間對其定性，但這種定性方式并不絕對準(zhǔn)確，組分的確定經(jīng)常會模糊或根本無法識別該組分。與氣相色譜形成鮮明對比的是，質(zhì)譜監(jiān)測器對混合物的

8、檢測毫無辦法。如果一個單獨的組分進(jìn)入質(zhì)譜監(jiān)測器，它的質(zhì)譜圖可以通過各種離子化檢測方法而獲得。確定了該物質(zhì)的質(zhì)譜圖通常來說就可以準(zhǔn)確的鑒別該物質(zhì)為何物并可以確定它的分子結(jié)構(gòu)。顯然，如果是混合物質(zhì)進(jìn)入質(zhì)譜檢測器，所獲得的質(zhì)譜圖就會是該混合物中所有組分譜圖的總和。物質(zhì)的質(zhì)譜圖可能會相當(dāng)?shù)膹?fù)雜以至于準(zhǔn)確的鑒別混合物中的多種組分幾乎是不可能的。一方面氣相色譜能夠高效的分離混合物但并不善于鑒定各個組分；另一方面質(zhì)譜監(jiān)測器善于鑒別單一的組分卻難以鑒別混合物。因此，人們致力于研究如何將兩種方法聯(lián)合在一起使用，組成了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）儀包括：GC 模塊、MS 模塊、GC-MS 接

9、口模塊、儀器控制模塊以及軟件模塊。典型的 GC-MS 系統(tǒng)的如圖3所示，待分析樣品通過載氣（氫氣或氦氣）經(jīng)過 GC 色譜柱得到初步分離，從色譜柱流出的各組分經(jīng)過 GC-MS 接口模塊傳輸進(jìn)入 MS 模塊的離子源單元，在這里各組分被離子化形成離子，進(jìn)而被 MS 模塊中的質(zhì)量分析分析，分析獲得的數(shù)據(jù)由 GC-MS 平臺的數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理、顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫搜索和比對。整個分析過程所涉及到的流程處理順序均由 GC-MS 平臺的儀器控制模塊進(jìn)行控制和協(xié)調(diào)。圖3 GM-MS系統(tǒng)示意圖4氣相色譜作為進(jìn)樣系統(tǒng),充分發(fā)揮其高效的分離能力和高的靈敏度，對樣品進(jìn)行有效分離。同時滿足質(zhì)譜分析對樣品單一性的要求，

10、避免了樣品受污染，有效控制質(zhì)譜進(jìn)樣量，減少對質(zhì)譜儀器的污染，極大的提高了對混合物的分離，定性，定量分析效率。質(zhì)譜作為檢測器，檢測的是離子質(zhì)量，獲得化合物的質(zhì)譜圖，解決了氣相色譜定性的局限性，而且質(zhì)譜的多種掃描方式和質(zhì)量分析技術(shù)，可以有選擇的只檢測所需要的目標(biāo)化合物的特征離子(SIM，選擇離子模式)，具有專一的選擇性，不僅能排除基質(zhì)和雜質(zhì)峰的干擾，還極大的提高檢測靈敏度。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法結(jié)合了氣相色譜和質(zhì)譜的優(yōu)點，彌補了各自的缺陷，因而具有靈敏度高、分析速度快、鑒別能力強等特點，可同時完成待測組分的分離和鑒定，特別適用于多組分混合物中未知組分的定性定量分析、化合物的分子結(jié)構(gòu)判別、化合物分子量

11、測定。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀能將一切可氣化的混合物有效的分離并準(zhǔn)確的定性、定量其組分。氣質(zhì)聯(lián)用儀在現(xiàn)在生活和研究中的許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，大到行星間的探測，小到環(huán)境中二氧化氮的檢測，是目前能夠為 pg 級試樣提供結(jié)構(gòu)信息的最主要分析工具。2.2 常見GM-MS前處理方法農(nóng)藥殘留檢測是一種對復(fù)雜化合物組分的痕量檢測方法。在測定之前，必須找到適合待測樣品和目標(biāo)化合物理化性質(zhì)的萃取、凈化、濃縮等處理步驟。建立多種農(nóng)藥的前處理方法要充分考慮其理化性質(zhì)、基質(zhì)干擾等因素，否則往往會使得待測物的分離、定性及定量變得困難，甚至產(chǎn)生錯誤的結(jié)論。樣品前處理技術(shù)的發(fā)展就是要求提高待測物的提取效率，達(dá)到較好的回收

12、率和精密度；實現(xiàn)更好的凈化效果，消除基質(zhì)干擾；簡化前處理步驟，實現(xiàn)快速、有效、簡單的樣品制備過程5。2.2.1 液-液萃取（LLE）技術(shù)液-液萃取(Liquid-Liquid Extraction, LLE)技術(shù)，又稱溶劑萃取，是樣品凈化中的經(jīng)典凈化方法，是利用目標(biāo)化合物與樣品基質(zhì)在互不相容的兩相溶液中溶解度的差異，將目標(biāo)化合物從一種溶劑相(被萃取相)轉(zhuǎn)移到另一種溶劑相(萃取相）以達(dá)到凈化的目的。影響LLE萃取效果的因素有萃取溶劑，溶液pH值、離子對試劑、鹽析等。2.2.2 固相萃取（SPE）技術(shù)固相萃取(Solid Phase Extraction, SPE)技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的

13、一種樣品前處理技術(shù)，由液固萃取和液相色譜技術(shù)結(jié)合發(fā)展而來。其原理是固體吸附劑將液體樣品中的目標(biāo)化合物吸附，從而與樣品基質(zhì)及干擾化合物分離開，再利用洗脫液洗脫或加熱解吸附，以達(dá)到分離、凈化和富集的目的，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、制藥、臨床醫(yī)學(xué)、食品等領(lǐng)域。上世紀(jì)80年代，SPE技術(shù)開始應(yīng)用于農(nóng)藥殘留分析的樣品前處理過程中。SPE對樣品的凈化，一般包括4步：（l)SPE活化：有機溶劑活化后，再用水或適當(dāng)?shù)木彌_液活化；（2)轉(zhuǎn)移樣品于SPE; (3)淋洗：選擇適當(dāng)量的溶劑，淋洗SPE，去除雜質(zhì)；（4)洗脫：選擇適當(dāng)?shù)娜軇┳鳛橄疵撘海瑢⒈Ａ粼诠潭ㄏ嘀械臉悠废疵撓聛恚瑫r，盡可能減少在固定相中比樣品保留更強的雜

14、質(zhì)流出。根據(jù)SPE柱中填料的不同，SPE可分三種類型：反相萃取、正相萃取和離子交換萃取。（1)正相SPE的填料是極性的，如氧化招、娃鎂吸附劑等，通常用來萃取極性物質(zhì)。（2)反相SPE所用的填料通常是非極性的或是弱極性物質(zhì)，如Ci8. Q、苯基柱等，通常用來萃取中等極性到非極性的化合物。（3)離子交換型SPE使用的填料為帶電荷的離子交換樹脂，萃取的物質(zhì)多為帶電荷的化合物。對液體樣品，在選擇了合適的萃取填料和洗脫液并優(yōu)化其他條件后，可以使萃取、富集和凈化一步完成，然后可以直接進(jìn)行氣相色譜法或高效液相色譜法分析。與經(jīng)典的液-液萃取相比，SPE具有無可比擬的優(yōu)勢：（1)萃取更快，節(jié)省溶劑；（2)回收率

15、高，重現(xiàn)性好；（3)同時完成樣品富集與凈化，提高檢測靈敏度；(4)樣品用量少，有一定的選擇性，無乳化現(xiàn)象。2.2.3 基質(zhì)固相分散（MSPD）技術(shù)基質(zhì)固相分散(Matrix Solid-Phase Dispersion, MSPD)萃取是在SPE的基礎(chǔ)上,由美國Louisiana州立大學(xué)的Bark教授于1989年首次提出并給予理論解釋的一種快速樣品處理技術(shù)。MSPD不同于經(jīng)典的SPE技術(shù),SPE的分析對象需要是無粘性、無顆粒、均勻的液態(tài),MSPD的樣品則可以是固態(tài)、粘性液體樣品;SPE仍需要有液化、離心、過濾等步驟,MSPD集萃取、凈化于一步。其基本操作是將試樣直接與適量反相鍵合桂膠混合和研磨

16、,制成半固態(tài)裝柱,然后用不同的溶劑淋洗柱子,將各種目標(biāo)組分洗脫下來。MSPDE濃縮了傳統(tǒng)的樣品前處理中所需的樣品均質(zhì)化、組織細(xì)胞裂解、提取、凈化等過程,是簡單高效的提取凈化方法,適用于各種分子結(jié)構(gòu)和極性農(nóng)藥殘留的提取凈化,在蔬菜、水果的農(nóng)藥殘留檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。2.2.4 凝膠滲透色譜（GPC）技術(shù)凝膠滲透色譜(Gel Permeation Chromatography, GPC)技術(shù)主要是根據(jù)被分離物質(zhì)的分子大小不同,通過具有分子蹄性質(zhì)的固定相,從而使物質(zhì)達(dá)到分離。固定相為凝膠顆粒,隨著流動相的移動,大分子的物質(zhì)由于其直徑較人,不易進(jìn)入凝膠顆粒的微孔,只能分布在顆粒之間,于是洗脫時向下

17、的移動速度較快,遷移路徑較短,先流出色譜柱。而小分子的物質(zhì)除了在凝膠間隙中擴散外,還可以進(jìn)入凝膠顆粒的微孔中,在向下移動過程中,從一個凝膠內(nèi)擴散到顆粒間隙后進(jìn)入另一凝膠顆粒,如此不斷的進(jìn)入和擴散,遷移路徑較長,后流出凝膠色譜柱。農(nóng)藥一般為小分子,因此可以把樣品基質(zhì)中的大分子雜質(zhì)分離出去,例如GPC可將目標(biāo)組分與蛋白質(zhì)、脂類、色素等內(nèi)源性物質(zhì)分離。但是GPC只能作為一種凈化技術(shù),無法直接從蔬菜水果中將農(nóng)藥分子提取出來,而且無法分離樣品基質(zhì)中的小分子雜質(zhì)。2.2.5 加速溶劑萃?。ˋSE）技術(shù)加速溶劑萃取(Accelerated Solvent Extraction, ASE)技術(shù)是一種在較高溫度

18、和較大壓力下的溶劑萃取固體或半固體樣品的前處理方法。其操作是將固體樣品密封于一個裝滿萃取溶劑的樣品池中。在50-20、300Psi的壓力條件下,只需要5-10分鐘就可以完成樣品萃取,然后由壓縮氣體將萃取液從樣品池吹入收集器。加速溶劑萃取利用升高溫度和加大壓力來增加物質(zhì)溶解度和溶劑的擴散速率,從而提高萃取效率。該技術(shù)有機試劑用量少、速度快、基體影響小、萃取效率高。常見的使用溶劑萃取的方法都可以用加速溶劑萃取技術(shù)代替,而使用方便、安全性好、自動化程度高。該技術(shù)已在環(huán)境、藥物、食品和聚合物工業(yè)等領(lǐng)域的殘留檢測中廣泛應(yīng)用。2.2.6 微波輔助萃取(MAE)技術(shù)微波輔助萃取(Microwave Assi

19、sted Extraction, MAE)技術(shù)是對樣品進(jìn)行微波加熱,利用極性分子可迅速吸收微波能量的特點來加熱極性溶劑,以達(dá)到萃取樣品中目標(biāo)化合物、分離雜質(zhì)的目的。其主要特點是快速、節(jié)能、節(jié)省溶劑、選擇性好,萃取效率高,還可避免長時間高溫造成的物質(zhì)分解,有利于萃取熱不穩(wěn)定物質(zhì)。微波輔助萃取是很有前景的樣品前處理方法,但因其是對極性物質(zhì)選擇性加熱,所以對非極性農(nóng)藥的萃取效果并不好,具有一定的局限性。2.2.7 濁點萃?。–PE）技術(shù)6濁點萃取技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種新型綠色、環(huán)保、安全的分離技術(shù),主要利用表面活性劑水溶液的增溶和分相作用實現(xiàn)溶質(zhì)的富集和分離。最早 Watanabe 教授在 19

20、78 年首次將此技術(shù)應(yīng)用在對金屬離子的分析檢測中(Watanabe et al., 1978)。近年來此項技術(shù)已廣泛應(yīng)用于金屬離子、臨床藥物檢測、生物大分子、有毒污染物、食品中農(nóng)獸藥殘留及中藥成分分離分析中。濁點萃取技術(shù)的基本操作原理:萃取溶液中表面活性劑的濃度一般高于臨界膠束濃度,此時表面活性劑溶液形成各種各樣的膠束。膠束的親水基團(tuán)向外張開成簇的膠束、疏水部分向內(nèi)聚集成核。這些膠束能與水相中的溶質(zhì)發(fā)生作用使目標(biāo)物增溶于表面活性劑相之中,當(dāng)改變溫度和平衡時間等條件時,原本均一、透明的表面活性劑水溶液會變的渾濁,隨后即可發(fā)生分相,得到目標(biāo)物富集相和表面活性劑單體水溶液。濁點萃取技術(shù)采用表面活性劑

21、的水溶液代替?zhèn)鹘y(tǒng)萃取方法中的有機試劑,利用其增溶性和濁點現(xiàn)象一步實現(xiàn)溶質(zhì)的分離和富集,大大縮短了前處理的時間,并減少了前處理過程中有機試劑對人體和環(huán)境的危害。2.2.8 頂空處理（HS）技術(shù)頂空處理技術(shù)非常適合于測定固體或液體樣品中揮發(fā)性有機物。早在20世紀(jì) 60 年代這種簡單、靈敏的直接測定揮發(fā)性有機物的方法就引起人們極大關(guān)注13。頂空萃取技術(shù)主要取決于被分析物在氣相和液或固相間的分配系數(shù)，平衡向氣相部分遷移越多，分析物可檢測靈敏度越高。分配系數(shù)主要取決于分析物的蒸汽壓和其在水中的活度系數(shù)。增加平衡溫度或降低活度系數(shù)可增加氣相中有機物的量，從而提高分析靈敏度，將被分析物轉(zhuǎn)化為更易揮發(fā)，溶解度

22、更低的物質(zhì)進(jìn)行分析，也可提高分析靈敏度14。頂空氣態(tài)取樣的主要優(yōu)點是避免了在直接的液體或固體取樣時使復(fù)雜的樣品基體成分一起被帶入分析儀器系統(tǒng)的可能性，從而消除了由基體成分的帶入而對樣品中可揮發(fā)性成分的分析所造成的影響和干擾15。頂空萃取技術(shù)主要分為兩種類型，即靜態(tài)頂空和動態(tài)頂空。(1) 靜態(tài)頂空法（SHS）從實驗角度看，靜態(tài)頂空采樣技術(shù)是非常簡單的，它主要用于分析沸點在 200 以下的組分。靜態(tài)頂空法是在一定的溫度條件下，樣品置于密閉樣品瓶中，樣品中揮發(fā)性物質(zhì)在氣-液或氣-固兩相間分配，達(dá)到平衡時，取頂部空間氣態(tài)或蒸氣相進(jìn)行分析的方法。與傳統(tǒng)溶劑萃取法相比，靜態(tài)頂空快速、簡便、可靠，減少了化學(xué)

23、溶劑和基體成分對待測組分的干擾和污染，是檢測油漆等化工品中苯及同系物含量時有效的前處理方法。靜態(tài)頂空分析法的主要缺點是有時必須進(jìn)行大體積的氣體進(jìn)樣，這樣揮發(fā)性物質(zhì)的色譜峰的初始展寬較大會影響色譜的分離效能17；特別是對于組成比較復(fù)雜的樣品，這種進(jìn)樣方式將會限制高效毛細(xì)管色譜柱的使用，蒸汽中存在大量水分也往往對一些非極性色譜柱的壽命有所損害。如果樣品中待分析組分的含量較高，較少的氣體進(jìn)樣量就可以滿足分析的需要且而水分又不是很高時，靜態(tài)頂空分析法仍是一種非常簡便而有效的分析方法。（2）動態(tài)頂空法（DHS）動態(tài)頂空又稱吹掃捕集，源于采用多孔高聚物對樣品頂部空氣中的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行捕集和分析。連續(xù)用氮氣

24、、氦氣或其他惰性氣體吹掃液態(tài)或固體樣品，揮發(fā)性待測物質(zhì)隨氣體轉(zhuǎn)入到裝有固定相的捕集器中。加熱捕集管的同時用氣體反吹捕集管，揮發(fā)性物質(zhì)解吸進(jìn)入后續(xù)儀器進(jìn)行分析。該方法是一種將樣品基質(zhì)中所有揮發(fā)性組分都進(jìn)行完全的“氣體提取”的方法，適合復(fù)雜基質(zhì)中揮發(fā)性較高的組分和濃度較低的組分分析16。動態(tài)頂空中，由于氣體的不斷吹掃，破壞了密閉容器中氣-液或氣-固兩相的平衡，使揮發(fā)性組分不斷地從液相或固相進(jìn)入氣相而被抽提出來，也就是說，在液相或固相頂部的所有組分分壓都為零，從而可以使更多的揮發(fā)性組分逸出到氣相，所以與靜態(tài)頂空相比它能測量更低的痕量組分，分析靈敏度大大提高。然而一些極易揮發(fā)的物質(zhì)在吹掃-脫附過程中可

25、能部分損失，而一些低揮發(fā)性物質(zhì)不可能 100 %都吹出且富集到捕集管中。因此定量分析時需合理控制吹掃溫度14。3 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用3.1 GM-MS法測定蔬菜水果中常見農(nóng)藥殘留93.1.1 樣品前處理將新鮮果蔬樣品攪碎混勻，稱取 20.0g 于勻漿機的玻璃瓶中，加入 40mL 乙腈，10000r / min 勻漿 3min，過濾，放入裝有 5g 氯化鈉的100mL 具塞量筒內(nèi)，蓋上塞子，劇烈振蕩 2min，在室溫下靜置10min，讓乙睛和水相分層，吸取10mL 乙腈相溶液( 上層) 于小燒杯中，置于水浴內(nèi) 3040，溶液上方加氮氣吹掃，蒸發(fā)至近干，加入 5mL 丙酮，研洗殘渣，混勻

26、后供氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀分析用。3.1.2 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析條件色譜條件：載氣 He( 純度 99.99%)；流速 1.0mL/min；進(jìn)樣量1.0L；不分流進(jìn)樣; 進(jìn)樣口溫度 230 ；HP 5MS( 30m × 0.32mm × 0.25m) 熔融石英毛細(xì)管柱；柱溫升溫程序: 初溫 50，以 30 /min 升至 150，再以10 / min 升至 290 保持 5min。質(zhì)譜條件：接口溫度 280，電子轟擊( EI) 離子源，離子源溫度 230，四極桿溫度 150，離子化方式為電子電離，電子能量 70eV，倍增器電壓在自動調(diào)諧后加 400V，同步掃描選擇離子監(jiān)測

27、/全掃描( SIM/SCAN) 模式。全掃描方式( SCAN) 分析 10 種農(nóng)藥單標(biāo)溶液，確定各農(nóng)藥組分的相對保留時間、定性離子和定量離子，在選擇離子監(jiān)測方式( SIM) 測定 10 種農(nóng)藥混標(biāo)溶液。3.1.3 樣品前處理條件的選擇勻漿后果蔬樣品分別以乙腈和甲醇為溶劑進(jìn)行提取，發(fā)現(xiàn)用乙腈提取時，劇烈振蕩后分層明顯，而用甲醇提取時，分層效果不明顯，上清液較混濁，即乙腈的鹽析效果好于甲醇，有利于下一步的處理，故選擇乙腈為提取溶劑。3.1.4 色譜檢測在設(shè)定條件下，10 種農(nóng)藥的保留時間、定性離子和定量離子見表 1，圖4為10種農(nóng)藥混標(biāo)采用 SIM測定方式得到總離子色譜圖。表1 10種農(nóng)藥的保留時

28、間和特征離子由圖4可以看到，在本實驗條件下，包括乙酰甲胺磷、氧化樂果、久效磷、甲胺磷等 5 種有機磷農(nóng)藥和氨基甲酸酷類農(nóng)藥丁硫克百威、菊酷類農(nóng)藥高效氯氰菊酯以及常用農(nóng)藥乙草胺、噁唑菌酮得到了很好的分離，沒有相互干擾，符合農(nóng)藥多殘留檢測的方法要求。圖4 10種農(nóng)藥的總離子流圖3.1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線、線性范圍和檢出限將混合農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)儲備液配制成相應(yīng)質(zhì)量濃度的系列 標(biāo) 準(zhǔn) 工 作 液，以 峰 面 積 ( Y) 對 質(zhì) 量 濃 度( X，mg/kg) 做標(biāo)準(zhǔn)曲線。10 種農(nóng)藥線性關(guān)系列于表2。結(jié)果表明，在相應(yīng)的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)各農(nóng)藥的響應(yīng)值與其質(zhì)量濃度均呈良好的線性關(guān)系，10 種化合物的相關(guān)系數(shù)均高于0.9

29、89，檢出限為1.618.5g/kg。表2 線性范圍、線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限3.1.6 回收率和精密度在三種果蔬中添加 0.2、0.4mg/kg 兩個水平的 10種農(nóng)藥混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按上述前處理、測定步驟進(jìn)行加標(biāo)回收實驗，每個水平重復(fù)測定 3 次，同時做空白對照，采用空白提取液配制的基質(zhì)標(biāo)樣進(jìn)行定量，結(jié)果如表 3 所示。由表 3 可知，部分樣品的甲胺磷、乙酰甲胺磷的添加回收率較低，10 種農(nóng)藥的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于 16%，本方法的回收率和重現(xiàn)性均能夠滿足農(nóng)藥殘留分析的要求。表3 方法精密度和加標(biāo)回收率（100%）3.1.7 結(jié)論利用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的高靈敏度、抗干擾強等特點，在選擇離子掃

30、描模式下，建立了同時測定果蔬中10個不同種類的農(nóng)藥殘留的分析方法。結(jié)果表明，10 種農(nóng)藥在 0.050.5 mg/kg 范圍內(nèi)線性條件良好，檢出限為 1.618.5g/kg。在空白基質(zhì)中進(jìn)行0.2、0.4mg / kg 兩個水平的加樣回收實驗時，平均回收率為70%125%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為 1.1% 15.5%。為了達(dá)到快速檢測的目的，使用簡化了的前處理方法，對儀器的維護(hù)提出一定要求，如定時更換玻璃棉，清洗進(jìn)樣口襯管、離子源等，以保證整個方法操作簡便，結(jié)果準(zhǔn)確，回收率良好。方法前處理步驟簡單，保留時間重現(xiàn)性好，具有良好的靈敏度、精密度和準(zhǔn)確度，可以滿足果蔬中農(nóng)藥多殘留限量國家標(biāo)準(zhǔn)的檢測要求7，8

31、，對其它樣品中農(nóng)藥殘留分析有參考價值。3.2 GM-MS測定土壤中農(nóng)藥的殘留103.2.1 儀器分析條件質(zhì)譜條件：HP-5MS Phenyl Methyl Siloxane 5%二苯基-95%二甲基硅氧烷；毛細(xì)管柱（30.0m×0.25mm i.d.×0.25µm）；載氣：He（99.999%）；流速：1.0mL/min；進(jìn)樣口溫度:250；進(jìn)樣方式:脈沖不分流進(jìn)樣,20psi,1.0min;柱溫:70(hold 1.0 min)25/min 128(hold 4.1 min),Total:13.50min;進(jìn)樣量:2µL質(zhì)譜條件：離子源:EI(70eV

32、)；溫度:230；四極桿溫度:150；接口溫度:285；EM電壓:1518V；溶劑延遲:3.5min；采集方式:SIM；調(diào)諧方式:自動調(diào)諧。3.2.2 分析步驟樣品預(yù)處理:根據(jù)采樣所的縮分后的樣品,陰干后研細(xì)過425µm的金屬分子篩,在電子天平準(zhǔn)確稱取25.00g50.00g樣品做如下提取處理。(1)加入50.0mL乙睛,在震蕩器巨均質(zhì)震蕩過夜。(2)在100mL具塞量筒中放入約59氯化鈉,過濾均質(zhì)液,蓋塞劇烈震蕩后靜置約10mni,讓乙睛和水相分離。(3)另取適量乙睛充分溶解樣品,按照(2)的步驟操作。(4)取乙睛相過無水硫酸鈉柱,準(zhǔn)確獲得10mL-20mL乙睛相于燒杯中,在80水

33、浴上用蒸汽加熱,氮氣吹干,加入2mL正己烷,過Florisil柱。(5)收集洗脫液繼續(xù)吹氮,水浴溫度55,蒸發(fā)近干,用正己烷準(zhǔn)確定容至2.0mL。(6)過0.45µm濾膜,進(jìn)GC一Ms測定。3.2.3 定性與定量離子的選擇采用SIM(選擇離子模式)方式,僅對待測化合物的定性及定量離子進(jìn)行掃描,因而提高方法的靈敏度,獲取良好的檢測限"每種化合物一般選擇34個離子,其中一個離子作為定量離子。定量離子應(yīng)具備以下條件:降低干擾、特征性高、質(zhì)量數(shù)高、對稱性高且重現(xiàn)性好。我們可以利用定量離子與定性離子的豐度比例關(guān)系定性,同時利用離子峰與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)峰面積比例關(guān)系定量（見表4）。表4 農(nóng)藥加

34、標(biāo)回收率及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差一覽表3.2.3 線性關(guān)系將各種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)配制成覆蓋三個數(shù)量級,五種濃度的工作液進(jìn)樣(含土壤基質(zhì)),Agielnt6890-5973化學(xué)工作站可以自動繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,相關(guān)系數(shù)在0.999以上。3.2.4 分離效能對于峰形較一致很難從TIC圖(總離子掃描圖,見圖5、圖6)分離的兩個峰,我們可以利用提取離子模式重新顯示它們各自的譜圖,進(jìn)行判斷和計算。如艾氏劑、毒死蟀和對硫磷從總離子流圖(TIC)上難于區(qū)分,但從提取離子圖上獲得良好分離(見圖7、8、9)。圖5 土壤基質(zhì)的總離子流圖圖6 土壤基質(zhì)添加農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)總離子流圖圖7 艾氏劑提取離子譜圖圖8 毒死蜱提取離子譜圖圖9 對硫磷提取離

35、子譜圖3.2.5 加標(biāo)回收根據(jù)農(nóng)藥的檢出限,將標(biāo)準(zhǔn)溶液按超出檢出限一個數(shù)量級做樣品添加,進(jìn)行六次平行測定,取平均值列入表4。從加標(biāo)回收可以看出回收率都在83%112%之間,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于20%。3.2.6 方法比較根據(jù)我們設(shè)計的程序升溫模式(15min),與美國加州農(nóng)業(yè)部食品實驗室(CDFA-MRSM)方法提供的程序升溫模式(42min)相比,縮短時間,快速簡單。由于采用SIM方式,加標(biāo)回收率相差無幾,更適合于大量部分農(nóng)藥殘留的快速測定。見表5。表5 本方法與美國加州農(nóng)業(yè)部食品實驗室CDFA方法加標(biāo)回收率對照表3.2.7 結(jié)論該方法用于土壤農(nóng)藥多殘留的測定,具有快速方便、靈敏度高、回收率高的

36、特點。利用GC-MS-SIM方式,有效去除干擾,確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確可靠,是一種十分有效可行的測定方法。3.3 GM-MS測定食用油中苯系物的殘留123.3.1 儀器分析條件氣相色譜條件：HP-INNOWAX毛細(xì)管柱( 60m×0.32mm×0.50m)，進(jìn)樣口溫度 250，載氣(氦氣)流量1.0mL/min，分流比12:1，傳輸線溫度230; 升溫程序，初始溫度 40，保持1min，以3/min升溫至60不停留，以 15/min 升溫至150不停留，最后以30/min升溫至220。質(zhì)譜條件：電子轟擊( EI) 離子源，電子能量70 eV，離子源溫度 250 ; 全掃描監(jiān)測模

37、式，掃描范圍( m/z)為50180。各組分的定量離子為苯 m/z77，78;甲苯 m/z65，91，92; 乙苯m/z77，91，106;鄰二甲苯 m/z 77，91，106; 間二甲苯 m/z 77，91，106; 對二甲苯 m/z77，91，106。3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制取等質(zhì)量的苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯的標(biāo)準(zhǔn)品混合，用基質(zhì)油對該混合標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行稀釋，得到 BTEX 質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 0.1、0.2、0.5、1.0mg/kg 的標(biāo)準(zhǔn)溶液。3.3.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液與樣品的氣質(zhì)聯(lián)用分析先在各頂空萃取瓶中裝入攪拌磁子，然后分別移取 1.0 mL不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測樣品到

38、頂空萃取瓶中，立刻密封，渦旋混勻，注意不要將油濺到瓶壁上。將頂空萃取瓶放在加熱磁力攪拌器上，在 90下以 700 r/min 的速度攪拌，插入頂空微萃取纖維，在液面上方萃取 30 min 后取出，插入GC / MS 進(jìn)樣口解吸 3 min。以標(biāo)準(zhǔn)溶液中 BTEX 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)選擇離子峰面積為縱坐標(biāo)作圖得到標(biāo)準(zhǔn)曲線，以此對待測樣進(jìn)行定量測定。3.3.4 標(biāo)準(zhǔn)品的定性測定在之前的研究中，利用HS-SPME-GC/MS方法對植物油中35種揮發(fā)性有機物進(jìn)行了測定，并對固相微萃取纖維的選擇、萃取溫度、萃取時間、樣品體積、解吸溫度、解吸時間等實驗條件和參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化11。在本實驗中，沿用這些

39、實驗條件和參數(shù)，改用HP-INNOWAX毛細(xì)管柱對食用油中6種苯系物進(jìn)行分離和測定，并通過分別進(jìn)樣的方法，確定了每個譜峰對應(yīng)的化合物，如圖6所示。圖6 BTEX標(biāo)準(zhǔn)溶液的總離子流色譜圖由于乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯這 4種苯系物分子式相同，沸點十分接近，在色譜上常常無法分開。特別是間二甲苯和對二甲苯，往往重疊出峰，給定量檢測造成了很大影響。采用HP-INNOWAX柱能利用 3 種二甲苯不同的極性，對其實現(xiàn)完全分離，為后續(xù)的定量檢測提供了可能。3.3.5 方法的檢出限、精密度和加標(biāo)回收率以3倍的信噪比計算檢出限，得到該方法對6種苯系物的檢出限均在0.05mg/kg 以下。利用本方法對食用

40、油中 6 種苯系物的殘留量進(jìn)行加標(biāo)測定，其標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍、加標(biāo)回收率、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差( RSD) 結(jié)果見表5。表5 6種苯系物標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍、檢出限、加標(biāo)回收率和RSD（n=5）由表5可知，該方法檢出限較低，回收率高，穩(wěn)定性好，可用來對食用油中6種苯系物的殘留量進(jìn)行準(zhǔn)確測定。3.3.6 實際樣品檢測中的應(yīng)用利用該方法，對可能含有苯系物殘留的進(jìn)口食用油進(jìn)行篩查并作定量分析，分別發(fā)現(xiàn)一進(jìn)口脫膠菜籽原油樣品和一進(jìn)口精煉棕櫚硬脂樣品中含有苯系物殘留。其中，進(jìn)口脫膠菜籽原油樣品中含有苯0.18mg/kg，進(jìn)口精煉棕櫚硬脂樣品中含有苯0.12mg/kg、甲苯0.78mg/kg、對二甲苯0.16mg/kg。執(zhí)法部門依據(jù)此結(jié)果，分別對這兩批貨物進(jìn)行了退運處理，國家質(zhì)檢總局就此連續(xù)發(fā)布了兩次警示通報。3.3.7 結(jié)論采用HP-INNOW