GC-MS测定茶叶中二硫代氨基甲酸酯类农药残留

黄 萍,钟慈平,杨诗嘉,罗 玥,易 鑫

(1.四川省食品检验检测院,四川成都 611731;2.国家市场监管重点实验室(白酒监管技术),四川成都 611731)

我国是茶叶的生产、消费及出口大国,由于茶叶在生长过程中常需施用农药来防治病虫害的产生,茶叶中农药残留一直备受关注。特别在出口市场,欧盟近年来频繁修订茶叶农药残留限量标准,茶叶质量安全成为我国茶叶出口的“卡脖子”问题[1]。据统计,2016—2017 年欧盟等国家平均每年通报我国10余批次茶叶农药残留超标[2-5]。2020年爱沙尼亚通过欧盟食品饲料类快速预警系统(RASFF)通报我国出口绿茶的二硫代氨基甲酸盐类农药残留量不合格,为保证我国茶叶在出口国际市场的竞争力以及保证国民饮茶安全,对茶叶中农药残留的监测尤为重要。目前我国监管机构已对茶叶中的诸多农药残留进行日常的抽样检测,但对于茶叶中二硫代氨基甲酸盐的检测数据积累并不多。

二硫代氨基甲酸盐(DTCs)是一类有机硫农药的总称,可用于防治农作物的炭疽病、穿孔、褐腐病、早疫病、疮痂病、霜霉病等[6]。目前,国内外对DTCs类农药残留量的测定有分光光度法、液相色谱法、液相色谱质谱法、气相色谱法、气相色谱质谱法等,主要集中在对果蔬、中药、土壤及烟草中的检测[6-14]。茶叶中DTCs类农药残留量的测定方法仅有气相色谱法(ECD)[12]、显色法[13]、液相色谱-质谱法[14],气相色谱-质谱联用(GC-MS)的测定方法鲜见报道。最新欧盟农药残留限量标准规定茶叶中二硫代氨基甲酸酯类的临时限量为0.1 mg/kg[15],但气相色谱法和显色法的检出限分别为0.1、0.6 mg/kg,对于限量附近的样品,这2个方法均不能准确定量且2个方法都有出现假阳性的风险。而液相色谱-质谱法只能实现具体某一种DTCs类农药的单独定性定量,现有文献中仅测定了代森锌、代森锰、代森锰锌、代森钠、福美双、福美锌、甲基代森锌等DTCs类农药[13-15],标液配制较为烦琐,且不能覆盖全品类的DTCs类农药。气相色谱-质谱法是通过测定DTCs类农药的还原产物二硫化碳来进行定量,可更准确更全面地定量检测茶叶中DTCs类农药的残留量。GB 2763—2021《食品中农药最大残留量标准》中也规定代森联、代森锌、代森锰锌、代森铵、福美双、福美锌、丙森锌等 DTCs 残留物均以二硫化碳表示[16],这种计量方式也是国际食品法典农药残留推荐的标准方法。该研究建立了GC-MS 快速测定茶叶中DTCs类农药的分析方法,同时对衍生化试剂、进样方式、色谱条件以及3类DTCs类农药的3种典型结构农药福美双、代森锌、丙森锌的转化率进行考察,并对购买的50批市售茶叶的结果进行统计分析,以期为补充茶叶的食品安全风险评估提供基础参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1仪器。TQ8040气相色谱-质谱联用仪(配AOC-6000自动进样器,日本岛津公司);鼓风干燥箱(上海博远医疗生物仪器股份有限公司);低温高速离心机(德国Thermo公司);电子天平(十万分之一,METTLER TOLEDO公司);漩涡混匀器(美国SCILOGEX公司)。

1.1.2试剂耗材。正己烷(色谱纯,美国Fisher);盐酸(分析纯,成都市科龙化工试剂厂);硫酸(优级纯,成都市科隆化学品有限公司);氯化亚锡(分析纯,成都市科龙化工试剂厂);L(+)抗坏血酸(分析纯,成都市科龙化工试剂厂);25 mL顶空瓶(美国 Perkin Elmer 公司);压盖器(口径20 mm);密封铝盖(20 mm,带聚四氟乙烯/硅橡胶密封垫)。试验用水均为超纯水。

1.1.3标准物质。二硫化碳标准物质(D0018422,1 000.6 μg/mL,Bepure);福美双标准物质(BCCD5380,纯度92%,Sigma);代森锌标准物质(FS1603999,纯度98%,FirstStandard);丙森锌标准物质(E0030075,纯度80.8%,Bepure)。

1.1.4试材。茶叶样品采自四川省共计50份样品。

1.2 试验方法

1.2.1方法原理。在加热的密闭系统中,试样中的DTCs农药与还原性酸(氯化亚锡溶液)发生反应,定量释放出二硫化碳,用正己烷吸收,外标法定量。提取过程中,加入适量的抗坏血酸可以缓解试样中含有的金属离子对DTCs农药酸解的抑制作用[12],从而提高回收率。

1.2.2溶液配制。

(1)氯化亚锡溶液。称取50 g氯化亚锡于215 mL浓盐酸中,加热超声溶解后,用水稀释至500 mL。

(2)二硫化碳标准系列配制。取一定量的二硫化碳标准溶液用正己烷稀释成 0.01、0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 mg/L标准系列溶液。

(3)福美双、代森锌、丙森锌标准储备溶液。准确称取福美双、代森锌标准物质各0.010 0 g,丙森锌标准物质0.012 4 g,用EDTA-半胱氨酸碱性溶液[7]定容至100 mL容量瓶中,得到0.1 mg/mL的混合标准储备溶液。

1.2.3试样前处理。准确称取茶叶1 g(精确至0.001 g)于20 mL顶空瓶中,加入0.3 g抗坏血酸,再加入10 mL氯化亚锡溶液和2 mL正己烷,立即封闭瓶口,置于80 °C烘箱加热2 h,每隔30 min振摇一次,取出后冷却至室温,振摇萃取2 min,4 000 r/min低温离心5 min,取正己烷上机测定。

1.2.4仪器分析条件。

1.2.4.1色谱条件。进样口温度230 ℃;不分流;载气为氦气(纯度≥99.999%);色谱柱为GS-GASPRO柱(30 m×0.32 mm,1.4 μm);流速1.0 mL/min;柱温60 ℃保持 2 min,以10 ℃/min升至 110 ℃不保持,以20 ℃/min升至250 ℃,保持5 min。

1.2.4.2质谱条件。溶剂延迟 4 min; 色谱-质谱接口温度 230 ℃; 离子源温度 230 ℃; 扫描模式为SIM模式; 保留时间6.82 min;检测器电压0.3 keV; 定量离子 76m/z、定性离子 78m/z、44m/z。

1.2.53种典型结构DTCs农药转化率的测定。在完全降解的情况下,每分子福美双、丙森锌、代森锌均可定量释放出两分子二硫化碳。因此每1.58 mg福美双、1.81 mg代森锌、1.90 mg丙森锌可释放出1 mg的二硫化碳。该试验以此为这3种农药转化率的定量基础。

2 结果与分析

2.1 衍生化试剂的选择分别考察了1、3、5、8、10 mol/L盐酸作为消解酸时对添加浓度为0.75 mg/kg样品的转化率,每组试验做6次平行试验。结果表明(图1),5 mol/L盐酸作为消解酸时转化率最高,故最终选择5 mol/L的盐酸溶液作为消解酸。

图1 不同浓度盐酸作为消解酸的转化率(n=6)

2.2 色谱柱的选择分别考察了DB-624、HP-PLOT/Q、GS-GASPRO色谱柱的分离效率,从分离效果(图2)来看,实验室现有30 m长的DB-624色谱柱出峰时间早,与溶剂峰未分开;HP-PLOT/Q、GS-GASPRO均可满足分离测定的要求,但HP-PLOT/Q柱的峰形有拖尾,同浓度条件下,GS-GASPRO柱峰形良好,响应灵敏度高,基线更为平稳,故选定GS-GASPRO柱为该试验所用的色谱柱。

图2 DB-624(A)、HP-PLOT/Q(B)和GS-GASPRO(C)色谱柱色谱图

2.3 进样方式选择岛津AOC-6000自动进样器同时配备了顶空进样和液体进样2种模式,该研究分别采用这2种进样模式对添加浓度为0.75 mg/kg的样品进行6次平行试验,并考察其精密度。结果表明,顶空进样和液体进样的平均回收率分别为89.2%、101.4%,均满足检验要求,但顶空进样和液体进样的RSD分别为9.5%、4.6%,液体进样的重现性明显高于顶空进样,故该试验选择液体进样模式。

2.4 仪器条件的选择按照“1.2.4”条件进行分析,二硫化碳得到很好的分离,保留时间为8.82 min(图3),在全扫描模式下得到二硫化碳的质谱图(图4),选择丰度较大的76m/z作为定量离子,78m/z、44m/z作为定性离子。

图3 标准物质、样品、空白溶剂色谱图

图4 二硫化碳质谱图

2.5 线性关系及检出限按照“1.2.4”条件进行测定,以二硫化碳浓度为横坐标、峰面积为纵坐标建立工作曲线,得到线性回归方程Y=484.308 9X-4 762.62(r=0.999 9),表明二硫化碳在0.01～1.00 mg/L线性关系良好。以信噪比为3∶1,确定方法的检出限为0.02 mg/kg。

2.6 方法回收率和精密度在阴性茶叶基质中分别添加3个浓度梯度(0.05、0.15、0.75 mg/kg)的二硫化碳标准溶液,进行加标回收试验,每个浓度水平做6次。测得方法的平均回收率为85.6%～101.4%,RSD为4.6%～6.9%(表1)。

表1 3个浓度梯度的平均回收率及RSD(n=6)

2.7 福美双、代森锌、丙森锌转化率测定精密移取80 μL福美双、代森锌、丙森锌的标准使用液(10 mg/L) 于顶空瓶中作为标准样品,按“1.2.3”试样前处理方法对其进行衍生,取正己烷层上机进行GC-MS分析,测定福美双、代森锌、丙森锌的转化率。从表2可以看出,福美双、代森锌、丙森锌的平均转化率分别为99.6%、101.3%、102.2%,RSD分别为6.6%、6.7%、2.8%。

表2 福美双、代森锌、丙森锌转化率(n=6)

2.8 实际样品测定该研究共分析了50批茶叶,其中有8批检出DTCs农药,总检出率为16%,检出平均值为0.14 mg/kg,具体如表3所示。其中2022年购买的茶叶检出率有所增加,且检出值最大为0.41 mg/kg,为临时限值的4倍。

表3 DTCs农药检出率

3 结论

该研究建立的茶叶中二硫代氨基甲酸酯(盐)类(DTCs)农药气相色谱-质谱联用(GC-MS)的测定方法,操作简单快速、方法检出限低、选择性和重现性好、灵敏度高。采用该方法对购买的50批市售茶叶样品中DTCs农药进行检测,检出率16%,检出平均值为0.14 mg/kg,检出最大值为0.41 mg/kg。GB 2763—2021《食品中农药最大残留量标准》对茶叶中的ODTs类农药没有限量要求,参考欧盟标准,茶叶中二硫代氨基甲酸酯(盐)类的临时限量为0.1 mg/kg[21],表明茶叶中二硫代氨基甲酸酯(盐)类农药存在一定的食品安全风险,可将其作为风险监测指标,持续监测,以期积累更多数据,为补充茶叶的食品安全风险评估提供更多参考。