有机磷杀虫剂作为广谱农药被广泛应用于农业 生产种植,但因不完全降解而残留于水果、蔬菜 和环境水体中,会对环境和人体健康造成潜在危 害。我国国家标准中规定了有机磷类杀虫剂 在水果和蔬菜中的最大残留限量,如甲基谷硫磷 (APM)0. 05 ~ 2 mg / kg、亚胺硫磷(PSM)0. 05 ~ 10 mg / kg、三 唑 磷 (TZP)0. 1 ~ 0. 2 mg / kg、辛 硫 磷 (POX)0. 05 ~ 0. 1 mg / kg、倍 硫 磷 (FT)0. 05 ~ 2 mg / kg、苯 线 磷 (FMP)0. 02 mg / kg 和 伏 杀 硫 磷 (PSL)1~2 mg / kg。有机磷杀虫剂的检测方法包括 气相色谱-质谱法、气相色谱法、液相色谱法、液相色谱-串联质谱法,其中液相色谱-串联 质谱法兼具有液相色谱的分离能力与质谱的离子鉴 定能力,是农产品中有机磷杀虫剂的有效检测手段。
1 实验部分
1.1 仪器、试剂与材料
LC-MS 8030 超高效液相色谱-串联质谱仪(日 本 Shimadzu 公司);DF-101S 集热式恒温加热磁力 搅拌器(河南巩义予华仪器公司);2XZ(S)-2 型旋 片式真空泵(上海德英照明公司);博迅GZX-9146MBE 型数显鼓风干燥箱(上海博迅实业公司);BG-06C 型超声波清洗机(广州邦杰设备公司);DKZ-1 型恒 温振荡摇床(江苏余姚仪器公司)。 六水合氯化铁、四水合氯化亚铁(沈阳化学试 剂厂);双(三苯基膦)氯化钯(Ⅱ)、3-缩水甘油醚氧 基丙基三甲氧基硅烷(GLYMO,纯度为 97%)、三唑 磷、亚胺硫磷、辛硫磷标准品(纯度≥99%,北京百灵 威科技公司);3-氨基苯乙炔(APE)、1,3,5-三溴 苯、1,3,5-三乙炔苯、碘化亚铜、三溴苯、三乙炔基 苯、甲基谷硫磷、倍硫磷、苯线磷、伏杀硫磷标准品 (纯度≥99%,上海阿拉丁公司);硅酸四乙酯、乙酸 乙酯、三乙胺、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、四 氢呋喃(THF)、二甲亚砜(DMSO)、二氯甲烷、乙 腈、乙醚、甲醇、乙醇、甲苯(色谱纯,广州化学试剂 厂);实验用水为超纯水;蔬菜水果购自广州市菜市 场、超市、水果店。 称取适量有机磷杀虫剂标准品,用乙腈溶解,配 成 100 mg / L 的单标准储备溶液,于 4 ℃ 保存。分 别准确移取适量上述单标准储备溶液,以超纯水定 容,通过逐级稀释法配制成混合标准溶液(苯线磷、 三唑磷 0. 1 μg / L,甲基谷硫磷、亚胺硫磷、倍硫磷 0. 5 μg / L,伏杀硫磷、辛硫磷 1. 5 μg / L),于 4 ℃ 保 存,临用时稀释成所需浓度。
1.2 磁性 CMPs 材料的合成
磁性 CMPs 材料的合成方法参考本课题组前期工作。亚苯基亚乙炔基修饰处理的 Fe3O4 用乙 醇洗涤 5 次,于 150 ℃真空干燥。通过 3 次冷冻-抽 吸-解冻循环将含有 60 mg 1,3,5-三溴苯、58 mg 1,3,5-三乙炔苯和 50 mg 亚苯基亚乙炔基修饰处理 的 Fe3O4 的 24 mL DMF 反应体系进行脱气。向混 合液中加入 20 mg 双(三苯基膦)氯化钯(Ⅱ)、10 mg 碘化亚铜、0. 2 g 三乙胺、2 mL 甲苯-水(1 ∶ 1, v / v),于 60 ℃下密封搅拌 24 h。磁分离获取产物, 依次用水、甲醇、丙酮、THF 和二氯甲烷对材料进行 简单洗涤,随后再用水、甲醇和 THF 分别搅拌材料 36 h 对其进行完全的清洗,干燥得到磁性 CMPs 材料。 表 1 7 种有机磷杀虫剂的保留时间和质谱参数 Table 1 Retention times and MS parameters of the seven organophosphorous insecticides Compound Retention time / min Precursor ion (m / z) Production ions (m / z) Collision energy / eV Azinphos-methyl (APM) 3.8 317.9 132.2,125.0* 15 Phosmet (PSM) 3.9 318.1 132.9,77.3* 44 Fenamiphos (FMP) 4.0 304.2 217.0,202.0* 20 Triazophos (TZP) 4.2 314.2 162.1,119.1* 20 Fenthion (FT) 4.4 279.1 247.0,169.0* 13 Phosalone (PSL) 4.5 368.1 182.1,111.1* 14 Phoxim (POX) 4.6 299.2 129.1,77.1* 12 * Quantitative ion.
1.3 样品前处理
准确称量 50. 0 g 果蔬样品,切成碎块并加入 30 mL 乙腈,在匀浆机上高速匀浆 2 min,超声提取 20 min,将样品过滤后,用氮气吹干乙腈溶剂,随后用 水将提取物复溶至 100 mL,加入 20 mg 磁性 CMPs 材料,振荡萃取吸附 10 min,磁分离后加入 1. 0 mL 乙酸乙酯,超声 8. 4 min,洗脱液经 0. 22 μm 微孔滤 膜过滤后进行 UPLC-MS / MS 检测。
2 结果与讨论
2.1 磁性 CMPs 材料的研制
磁性 CMPs 材料由修饰亚苯基亚乙炔基的 Fe3O4 与 1,3,5-三溴苯、1,3,5-三乙炔苯反应合成。 Fe3O4 纳米颗粒经正硅酸乙酯水解形成富有-OH 的 表面层,在硅烷偶联剂作用下形成环氧丙基官能团, 该基团与 APE 表面氨基反应而使 Fe3O4 纳米颗粒 接上亚苯基亚乙炔基。改性 Fe3O4 纳米粒子通过 Sonogashira 反应与三溴苯和三乙炔苯交叉偶联,获 得由亚苯基和亚乙炔基组成的三维网络结构的磁性 聚亚苯基亚乙炔基 CMPs 材料。该材料具有更高密 度的共轭基团,可增强体系共轭强度,通过 π-π 堆 积和疏水作用有效吸附具有芳香族共轭结构的有机 磷杀虫剂,并在外加磁场下实现便捷分离。
2.2 超高效液相色谱-串联质谱条件的选择
2.2.1 流动相的选择
流动相是影响信号响应稳定性的关键因素。7 种有机磷杀虫剂在弱酸性环境中能稳定存在,因此 将水相组成确定为 10 mmol / L 乙酸铵水溶液(含 0. 1% (v / v)乙酸)。分别选用乙腈和甲醇作为有机 相,与上述水相组成流动相进行考察。结果表明,乙 腈作为有机相时 7 种有机磷杀虫剂的信号稳定。
2.2.2 质谱条件优化
采用超高效液相色谱-串联质谱法测定 目标化合物。通过流动注射法获取 7 种有机磷杀虫 剂的母离子,在 ESI+ 模式下分别进行母离子扫描, 确定其准分子离子并优化碰撞电压和碰撞能量。
2.3 磁固相萃取条件优化
2.3.1 萃取溶剂的选择
考察了不同萃取溶剂(水、甲醇、DMSO 和 DMF) 对有机磷杀虫剂峰面积的影响。7 种有机磷杀虫剂在采用水作为萃取溶剂时响应的峰 面积最大。由于水的极性最强,作为萃取溶剂时有机磷杀虫剂更易被材料吸附;甲醇与水结构近似,极性 比水弱;DMSO 和 DMF 的不饱和双键使有机磷杀虫 剂与萃取剂间的分子间作用力更强,不利于磁性 CMPs 材料对杀虫剂的吸附。因此选择水作为最优 萃取溶剂,萃取效率高,且具有环保无毒等优点。
3 结论
基于磁性聚亚苯基亚乙炔基 CMPs 固相 萃取剂,结合超高效液相色谱-串联质谱建立了果蔬 中 7 种有机磷杀虫剂的分析方法。磁性聚亚苯基亚 乙炔基 CMPs 材料具有强共轭体系和顺磁性,在富 集杀虫剂后能通过外加磁场便捷分离。磁固相萃取 剂对 7 种有机磷杀虫剂分离富集效果良好,并可有 效降低杂质对超高效液相色谱分离造成的影响。该 方法简便、准确、灵敏,在痕量农药分析中具有良好 的应用前景。
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