MSPD-GPC净化GC-ECD法测定辣椒酱中8种有机氯农药残留分析

张 权，陈文生*，洪 亮，金春洁，褚洪潮

（贵州师范大学 贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室，贵州师范大学分析测试中心，贵州 贵阳 550001）

摘 要：建立辣椒酱样品中8 种有机氯农药多残留的基质固相分散法-凝胶渗透色谱净化-气相色谱-电子捕获检测器分析方法。辣椒酱样品首先经基质固相分散法除去大部分油脂和色素等大分子干扰基质后，再通过凝胶渗透色谱进一步净化，应用气相色谱-电子捕获检测器进行检测。结果表明：测定辣椒酱中8 种有机氯农药的标准曲线相关系数为0.999 1～0.999 6，加标回收率均在74.58%～102.86%之间，日内相对标准偏差均小于5.45%（n=5），方法检出限为0. 40～1.20 μg/kg。该方法具有检出限低、灵敏度高、快速、准确的特点，可适用于辣椒食品中多种有机氯农药残留同时检测。

关键词：气相色谱法；有机氯农药；基质固相分散法；凝胶渗透色谱；辣椒酱

Simultaneous Determination of 8 Organochlorine Pesticide Residues in Chili Sauce by Gas Chromatography with Matrix Solid Phase Dispersion-Gel Permeation Chromatography Cleanup

ZHANG Quan, CHEN Wen-sheng*, HONG Liang, JIN Chun-jie, CHU Hong-chao

(Guizhou Provincial Key Laboratory of Information System of Mountainous Areas and Protection of Ecological Environment,
Testing and Analysis Center, Guizhou Normal University, Guiyang 550001, China)

Abstract: An analytical method has been developed for the determination of 8 organochlorine pesticides in chili sauce samples. Samples were treated by matrix solid phase dispersion (MSPD) to remove most interferences such as fat and sterols, and then cleaned up by on-line gel permeation chromatography. The analysis was performed by gas chromatography with electron capture detection (GC-ECD). The correlation coefficient for the standard curves was 0.999 1–0.999 6, the recoveries obtained by standard addition method were between 74.58% and 102.86% and the intra-day RSD was lower than 5.45% (n = 5). The limits of detection (LOD) ranged from 0.40 to 1.20 μg/kg. This method is characterized by low detection limit, high sensitivity, rapidity and accuracy, so that it can be used to detect organochlorine pesticide residues in chili sauce.

Key words: gas chromatography; organochlorine pesticide; matrix solid phase dispersion (MSPD); gel permeation chromatography (GPC); chili sauce

中图分类号：R155.5 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）08-0295-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201408059

有机氯农药作为一种持久性有机污染物（persistent organic pollutants，POPs），因具有高持久性、高生物累积性和生物毒性等特点越来越受到人们的关注[1-3]。而在检测不同介质中低残留量的POPs时，样品的净化过程就显得尤为重要，只有对样本进行有效地净化，以去除基质干扰物，才能提高分析的灵敏度以及定性、定量的准确性。目前，分析基质中有机氯农药时常用的净化方法有：填充柱法、固相萃取（solid phase extraction，SPE）法[4-5]、磺化法[6]、凝胶色谱（gel permeation chromatography，GPC）法[7-8]、基质固相分散（mixture solid phase disperse，MSPD）法[9-10]等。而根据样本基质的复杂程度与待测物的特性而选择合理的净化方法是测定POPs的关键。

辣椒酱是一种使用比较广泛的调味品，其原料（如辣椒、花生和五香料等）中可能带入有机氯农药。同时，辣椒酱中还存在多种动植物油脂和色素，基质复杂，要检测其中的农药残留必须采用有效的提取、分离和净化方式[11-12]。然而在对复杂基质的净化方法中，将MSPD法与GPC联合应用于辣椒酱样品中POPs的分析的文献少见报道，而且对两种净化条件的优化研究更少有报道。因此，本研究对样品基质首先经MSPD除去大部分油脂和色素等大分子干扰基质后，再通过GPC进一步净化，可以满足辣椒酱及其制品中8 种有机氯农药残留的检测。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本实验中不同品牌的辣椒酱样品均来自于贵阳超市所售。

乙腈、正己烷、丙酮（均为色谱纯） 天津科密欧有限公司；石油醚（60～90 ℃）、乙酸乙酯、二氯甲烷（均为分析纯）、无水硫酸钠（分析纯，600%条件下灼烧4h，贮于密封干燥器中备用） 国药集团化学试剂有限公司；柱层析硅胶；Pesti Card石墨化碳黑填料（120～400 目）、C18填料（40～60 目） 美国Sepax-UCT公司；8 种有机氯农药标准品、六六六（benzenehexachloride，BHC，包括α-BHC、β-BHC、γ-BHC和δ-BHC 4 种异构体）、滴滴涕（dichlorodiphenyl dichloro-ethylene，DDT，包括p,p’-DDE、p,p’-DDD、p,p’-DDT和o,p’-DDT 4 种同系物） 农业部环境保护科研检测所（纯度≥99.0%）。

1.2 仪器与设备

6890N气相色谱仪（配ECD检测器） 美国Agilent公司；凝胶渗透色谱仪 德国LC-Tech公司；OSB-2000旋转仪蒸发仪 日本Eyela公司；DB-1701毛细管色谱柱（30m×0.32mm，0.32μm） 贵州莱德色谱技术开发有限公司；AB系列电子分析天平 梅特勒-托利多（上海）仪器有限公司；KQ2200DE型数控超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵 郑州长城科工贸有限公司；80-2型离心机 上海医疗器械集团；高速万能粉碎机 天津市泰斯特仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 标准溶液的配制

精密称取8 种有机氯农药标准品置于棕色容量瓶中，用高效液相色谱纯正己烷定容至100.0 mL，将配制的质量浓度为1.0 µg/mL溶液作为标准储备液于－4 ℃冰箱保存。检测前加入正己烷溶液梯度配制成质量浓度分别为0.01、0.05、0.1、0.2、0.5 µg/mL的混合标准系列。

1.3.2 样品制备

取适量辣椒酱样品，经粉碎、混匀后准确称取样品2.0 g（精确到0.000 1 g）放入玛瑙研钵中，加入2.5 g的C18填料（40～60 目）、0.5 g硫酸镁及1.0 g氯化钠混合后研磨3 min，加入适量的经乙腈饱和的正己烷溶液搅拌至流体糊状，转移至锥形瓶中超声10 min，然后倒入装有1.0 g石墨化碳黑粉末（120～400 目）和1.0 g无水硫酸钠的填充柱中，压实。用25.0 mL的经乙腈饱和正己烷-乙酸乙酯（7∶3，V/V）分3 次洗涤研钵、钵锤及锥形瓶，洗涤液再淋洗层析柱，收集洗脱液于梨形瓶中于40 ℃水浴旋蒸至近干，加入10 mL正己烷-乙酸乙酯（7∶3，V/V）转移至凝胶色谱柱上待净化，将12～25 min洗脱液作为分析样品净化最佳时间段，设置流出洗脱液浓缩为1 mL，通过0.22 μm的有机系滤膜后采用GC-电子捕获检测器（electron capture detection，ECD）法分析。

1.3.3 色谱条件

凝胶渗透色谱条件：凝胶色谱柱（400 mm×25 mm）；Bio-Beads S-X3作为柱填料；流动相为正己烷-乙酸乙酯（7∶3，V/V）；流速：5 mL/min；柱温：40 ℃；进样体积：5.0 mL。

气相色谱条件：DB-1701毛细管色谱柱（30 m×0.32 mm，0.32 μm）；载气及流速：氮气（＞99.999%），1.0 mL/min；不分流进样；进样量：1.0 μL；进样口温度：260 ℃；检测器温度：280 ℃；色谱柱升温程序：初始温度220 ℃，以8 ℃/min升至270 ℃，保持7 min至样品全部流出。

2 结果与分析

2.1 称样量的选择

分别称取1.00、2.00、5.00 g辣椒酱样品做空白实验。当称样量为5.00 g时，由于辣椒酱基质复杂造成色谱图的杂质峰产生干扰；称取1.00 g时，由于稀释倍数过大，会影响实验中的定量限。综合考虑其净化效果、杂质干扰情况以及满足定量限要求等因素，故实验选择称取2.00 g辣椒酱样品。

2.2 提取剂的选择

由于辣椒酱中存在的大量的色素、油脂是造成基质干扰的主要原因，应避免在提取过程中与农药共提取。通过研究表明，用乙腈饱和的正己烷溶液作为提取剂时，对辣椒酱基质中色素、油脂的溶解能力较弱，对有机氯农药的溶解度较高，还可使正己烷极性增强，提取效果较好，从加入辣椒酱中的8 种农药标准品的平均回收率结果来看可以满足分析要求，所以实验中以乙腈饱和的正己烷溶液作为提取剂。

2.3 超声提取时间的选择

实验以乙腈饱和过的正己烷作为提取液，比较涡旋振荡和超声提取两种方式对提取效果的影响，结果表明，两者无显著差异。另外，实验中改变超声时间，分别为0、5、10、15、20 min时研究超声时间对提取效率的影响。结果表明：在保证提取效率的情况下，选择超声时间为10 min比较适宜。

2.4 净化方式的选择

2.4.1 MSPD净化

在检测有机氯农药残留时，通常采用MSPD净化或SPE净化提取液，如石墨化碳柱、弗罗里硅土柱和中性氧化铝柱[13-16]。本研究利用MSPD法对样品进行第一步净化，分别比较MSPD法与直接过石墨化碳柱、弗罗里硅土柱和中性氧化铝柱及使用不同淋洗剂后的净化效果，最终对辣椒中加入8 种农药后的平均回收率如图1所示。

A.正己烷-乙酸乙酯（7∶3，V/V）；B.丙酮-正己烷（1∶1，V/V）；
C.乙酸乙酯-石油醚（1∶1，V/V）；D.正己烷-二氯甲烷（1∶1，V/V）。

图 1 淋洗剂和净化方法对平均回收率的影响（n = 5, RSD＜5.8%）

Fig.1 Effect of eluent and purification method on average recovery
(n = 5, RSD ＜ 5.8%)

实验中利用C18填料去除辣椒酱样品中的油脂和其他非极性干扰物，用石墨化碳黑粉末对辣椒酱样品中的色素进行净化，通过大量优化实验，确定了两种物质最佳的填料量，既避免用量过多造成浪费又避免用量过少导致净化效果不明显的两种现象，经基质固相分散萃取的样品油脂含量明显减少，提取液相对干净，但仍有少量的油滴残留在梨形瓶中，而且对滴滴滴、滴滴涕两种农药造成一定干扰，故需GPC进一步净化。

2.4.2 GPC净化

凝胶渗透色谱法能有效去除样品中的脂类、色素等大分子干扰物，常用于复杂基质食品中农药提取液的净化[17-19]。因此，本研究在1.3.3节色谱条件下采用GPC进行样品第二步净化，考察加入8 种农药混合标准溶液后的净化效果，所得淋洗曲线如图2所示。

图 2 凝胶渗透色谱（GPC）淋洗曲线

Fig.2 Elution curve of gel pemeation chromatography (GPC)

提取液经GPC净化后收集12～25 min的流出液即可进行8 种农药残留分析。实验中发现，Bio-Beads S-X3作为柱填料，与8 种有机氯类农药分离效果较好，MSPD-GPC净化使之最大限度地降低了样品复杂基质带来的背景干扰，从回收率来看可以满足分析要求。农药标准品色谱图及空白辣椒酱样品色谱图如图3所示。

图 3 农药标准品（A）和空白辣椒酱样品（B）色谱图

Fig.3 Chromatogram of pesticide standards and bank chili sauce sample

2.5 线性范围和检出限

在选定的色谱条件下进行测定，以峰面积对农药标准溶液质量浓度作校正曲线，获得了8 种农药的线性范围，以3 倍信噪比计算检出限，由表1可知，8 种农药线性关系良好，相关系数高，检出限较低，本方法能够满足复杂基质辣椒酱中农药多残留分析的要求。

表 1 8 种有机氯农药的线性方程、相关系数和最低检出限

Table 1 Linear equations, correlation coefficient and LOD of 8 organochlorine pesticides

注：Y为峰面积；x为溶液质量浓度。

2.6 加标回收率和精密度

在不含农药的样品中分别添加低、中、高3 个水平的8 种有机氯农药混合标准工作溶液，平行检测5 次，8 种农药的平均回收率为74.58%～102.86%，相对标准偏差为1.07%～5.45%，具体结果如表2所示。

表 2 8种农药在辣椒酱中的添加回收率和精密度（n=5）

Table 2 Recoveries and precision of 8 pesticides in spiked chili sauce (n = 5)

2.7 实际样品分析

随机抽取市售的6 种不同品牌辣椒酱样品进行检测，在3 种样品中发现有机氯类农药残留，检出量均小于我国的辣椒中农药残留限量标准0.05 mg/kg[20]。

表 3 6个辣椒酱样品中有机氯的测定结果

Table 3 POPs content in six commercial brands of chili sauce

注：ND.未检测到。

3 结 论

建立了MSPD-GPC净化，气相色谱法检测辣椒酱中8 种有机氯类农药多残留分析方法。本方法通过参照有关文献，在SPE法、GPC法和MSPD净化方式的选择上进行了一些改进，解决了辣椒酱样品前处理复杂、基质干扰严重等难题，探索了一套新颖的样品前处理方法，以GC-ECD进行检测，标准品定性，外标法定量，通过大量辣椒酱样品实验验证，8 种有机氯类农药的线性关系良好，回收率在74.58%～102.86%，日内相对标准偏差为1.07%～5.45%（n=5），检出限为0.40～1.20 μg/kg，此方法可适用于辣椒酱及其制品中有机氯类农药多残留分析。

参考文献：

[1] 薛海全, 崔兆杰, 杜世勇. ASE萃取-GPC净化-GC/ECD测定小麦中有机氯农残和多氯联苯[J]. 山东大学学报: 理学版, 2011, 46(1): 11-15.

[2] 吴金浩, 李爱, 刘桂英. 微波辅助萃取-气相色谱法检测裙带菜中的多氯联苯和有机氯农药残留[J]. 环境化学, 2013, 32(1): 156-161.

[3] 孔祥虹, 海云, 乐爱山, 等. 固相萃取-毛细管气相色谱法同时测定黄瓜中 23 种有机氯和拟除虫菊酯类农药残留量[J]. 食品科学, 2007, 28(2): 267-270.

[4] 贺小雨, 陈树兵, 俞雪钧. 冷冻去脂-固相萃取/气相色谱-质谱法对水产品中禾草丹、溴氰菊酯及19 种有机氯农药残留的测定[J]. 分析测试学报, 2009, 28(3): 306-309.

[5] 曹殿洁, 黄信龙. 分散固相萃取-气相色谱-质谱联用法快速检测蔬菜中18 种农药残留[J]. 食品科学, 2013, 34(10): 219-222.

[6] 孙军, 潘玉香, 董静, 等. 气相色谱法检测蔬菜中有机氯和菊酯类残留的脱色方法[J]. 检验检疫科学, 2007, 17(1): 89-90.

[7] 王云凤, 常春艳, 陈其勇, 等. 凝胶渗透色谱和气相色谱-质谱法测定动物食品中27 种有机氯和15 种拟除虫菊酯类农药残留量[J]. 分析测试学报, 2007, 26(增刊1): 253-256.

[8] 杜娟, 吕冰, 朱盼, 等. 凝胶渗透色谱-固相萃取联合净化气相色谱-质谱联用法测定动物性食品中30 种有机氯农药的残留量[J]. 色谱, 2013, 31(8): 739-746.

[9] 孙艳艳, 王菡, 陈晓辉, 等. 基质固相分散法测定大蒜中11 种有机氯农药残留[J]. 现代科学仪器, 2009(3): 55-57.

[10] 张立金, 王晓. 基质固相分散-气相色谱-质谱法检测水果中的农药多残留[J]. 食品科学, 2009, 30(16): 262-265.

[11] 曹淑瑞, 王国民, 张雷, 等. 气相色谱法同时测定火锅底料中多种有机磷农药残留[J]. 食品科学, 2011, 32(2): 173-176.

[12] 郭重华, 杨坪, 钱蜀, 等. 快速溶剂萃取-气相色谱/串联质谱法测定农作物中的有机氯农药[J]. 中国环境检测, 2009, 25(5): 27-30.

[13] 宋淑玲, 李重九, 马晓东. 蔬菜农药多残留分析中基质共提物净化方法的研究[J]. 分析测试学报, 2008, 27(8): 795-799.

[14] 宋淑玲, 李重九, 马晓东, 等. 蔬菜中残留农药的石墨化碳黑净化和气相色谱质谱检测方法[J]. 分析化学, 2008, 36(11): 1526-1530.

[15] 宋淑玲, 饶竹. 食品与环境样本中有机氯农药残留的净化技术研究进展[J]. 农药学学报, 2011, 13(5): 439-447.

[16] 奉夏平, 陈卫国, 王志元, 等. 基质固相分散-气相色谱法同时测定蔬菜水果中多种农药残留[J]. 食品科学, 2005, 26(7): 194-197.

[17] 康庆贺, 吴岩, 高凯扬. 固相萃取-在线凝胶渗透色谱-气相色谱/质谱法测定松子仁中的28 种有机氯农药和拟除虫菊酯农药色谱[J]. 色谱, 2009, 27(2): 181-185.

[18] 王耀, 胡浩光, 谢翠美, 等. 加速溶剂萃取-凝胶渗透色谱净化-气相色谱测定咸鱼中的敌敌畏[J]. 食品科学, 2010, 31(14): 268-271.

[19] 李斌, 刘昕宇, 解启来, 等. 自动索氏抽提-凝胶渗透色谱(GPC) -气相色谱/质谱法测定沉积物中多环芳烃和有机氯农药[J]. 环境化学, 2014, 33(2): 236-242.

[20] 梁伟红, 方佳, 李玉萍, 等. 国内外辣椒农药残留限量标准比较分析[J]. 安徽农业科学, 2011, 39(8): 4582-4584.