水果、蔬菜中农药检测方案(研磨机)

Table 1-Recovery of Pesticides in Produce Samples (ppm) 水果和蔬菜中农药分析 ——标准 QuEChERS 法和改良 QuEChERS 法对比 农产品的农药残留会对人类健康造成巨大威胁，因而被广泛关注。2003年， QuEChERS法被推荐为农残测定的方法。QuEChERS 是 Quick， Easy， Cheap， Effective， Rugged 和 Safe 的首字母缩写，用于多农药分析，比以往的方法更快更容易操作。 典型的操作过程为：将农产品磨碎并均质，取 10-15g样品放入50ml 离心管，加入提取试剂，如乙腈、无水硫酸镁、乙酸钠或氯化钠。将离心管帽盖紧并手摇1分钟使农药进入提取试剂。下面样品清洗，浓缩并用液质或气质联用进行分析。 现在我们将 Geno/Grinder 引入均质步骤，以及加入试剂后的提取步骤。我们的实验目的是确定 Geno/Grinder 加入提取步骤能否比传统手动 QuEChERS 法获得更高的农药的收率。 实验过程： 选取三种不同密度和韧性的果蔬：：1)草莓(软)；2)苹果；3)芹菜(纤维)。草莓非常软，初步实验证实用 Geno/Grinder 非常容易研成液体糊状(研磨方法下面介绍)。 苹果的密度和韧性更高，因而需要更长的研磨时间才能达到均质水平。芹菜虽没苹果密度大，但纤维和韧性使得很难高效研磨。 取新鲜的草莓、苹果和芹菜切成 1/4-1/2英寸小块(约0.6-1.2cm)，称取15.1g 置于 50ml圆底 LDPE 离心管内。每个样品中加入 250ul 浓度 40ug/ul 的13种农药混合物的溶液。注意农药混合物是用注射器加入的，小心控制注入时的速度。将离心管帽盖上，手摇15秒使得农药溶液均匀分布到整个样品。将样品置于4℃冰箱过夜。 传统 QuEChERS 法： 收集4个离心管(每管15.1g)样品转移到单杯式粉碎机中进行匀浆操作。再称取 15.1g转移回原来的离心管中。转移时注意液体固体都要转移。苹果和芹菜样品同样方式操作。 在每个管中加入6.0g 无水硫酸镁， 1.5g无水乙酸钠和 15ml 含1%冰醋酸的乙腈溶液。将每管盖好，并手摇1分钟。草莓管中液体为粉色，苹果管中为淡黄色，芹菜管中为深绿色。 下面将所有的离心管在 3500rpm 下离心3分钟。移出上层液测量，并均分为两份(这步后每个样品最多含 5ppm农药)并转移到15ml离心管中。 每个管中加入PSA (加入量为 25mgx 上清液ml数)和GCB(加入量为5mgx 上清液 ml数)。每个样品管盖好手摇30秒，然后3200rpm 离心1分钟。 使用 Geno/Grinder 改良 QuEChERS 法： 在加入农药的样品中加入3个陶瓷研磨柱和含1%冰醋酸的乙腈 5ml。将各管放入管架，并通过夹具固定在 Geno/Grinder， 1500rpm 条件下进行研磨匀浆。2分钟后，草莓样品已经有很好的均质效果。苹果和芹菜的硬度更高，需要在 1500rpm 下运行6分钟，即可获得不错的均质效果。 我们注意到，在这个前处理中我们加入了少量(5ml)溶剂来帮助研磨过程。如果不加溶剂，较硬的水果蔬菜会在管中沉底，这会降低研磨效率。不过如果将15ml 溶剂都在这时候加入也不行，因为溶剂过多会使研磨珠柱与样品的接触不够充分，同样降低研磨效率。我们通过实验发现5ml 溶剂对于 15g样品来说是最优的量。 在每管中加入6g无水硫酸镁， 1.5g无水乙酸钠和剩下的10ml乙腈(1%冰醋酸)。将管帽改进，在 Geno/Grinder 中 1500rpm 下运行1分钟。同样的，草莓管中液体为粉色，苹果 管中为淡黄色，芹菜管中为深绿色。 下面将每管样品在 3500rpm 下离心3分钟。和传统方法一样将每管上清液移出平分成两份移到 15ml离心管中。加 PSA 和 GCB 的量也和上面一样。将每管盖紧，在 Geno/Grinder中1500rpm 下运行30秒，然后在3200rpm 下离心1分钟。 使用 Geno/Grinder改良QuEChERS——一步法 由于草莓很软，我们尝试另一种方式进行处理，看看对于软质水果是否可以省略预匀浆的步骤。直接在含 15.1g块状草莓的管中加入6g无水硫酸镁，1.5g无水乙酸钠，15ml乙腈(含1%冰醋酸)。将管帽盖紧放入 Geno/Grinder 中 1500rpm 下运行2分钟，草莓研磨效果不错，但是很是能看到有成块的样品。下面再多研磨2分钟(总共4分钟)，这样草莓获得了很好的均质效果，并且与溶液充分混合了。将每个样品进行离心，取上清液等等步骤与改良法一样。 由于苹果和芹菜硬度大，这种方式处理基本不会成功。因为块状的样品很多，研磨介质的移动受限，不会获得良好的均质效果。 样品制备 下面样品清洗离心，取上清液移到 15ml管中，通过氮吹对样品进行浓缩到半干(约100ul)。将每管中加入甲苯到1ml。很多情况下，加入甲苯后会有粘性液体沉入离心管底部。它们溶于水，但是不溶于非极性溶剂，从而拥有糖浆状粘度。 用注射器吸取甲苯溶液并注入GC样品管中，残渣将会遗留在试管中。对于草莓来说，用 Geno/Grinder 的样品残渣是红色的，不用 Geno/Grinder 的残渣是黄色的；对于苹果来说，分别是金色的和棕色的；对于芹菜来说，分别是黄色和淡黄色。 样品分析 用 HP5890-GC分析， 用的是 CV-5填充柱和5972-MSD检测器。扫描范围是35-450m/z，信噪比是3：1。注入样品为 1ul。 结果与讨论 在实验之初，每个样品都加入了250ul 的13种农药混合液，每个成分浓度均为40ppm/ml。于是每个样品中都加入了 10ppm 的各种农药。在提取离心后，取上清液并等分两份进行后续实验。因此，每个样品中每种农药的量最多是 5ppm。 3种样品的回收效果在表一中呈现，数据为3种样品的各种农药浓度(单位ppm)。图-中呈现了草莓的结果。蓝色柱代表手动匀浆的结果。红色柱代表加入溶剂前用Geno/Grinder 匀浆的结果。绿色柱代表一步法的结果(省略预先匀浆过程)。 农药的检测结果体现出，凡是用 Geno/Grinder 的样品回收率都比手摇的样品要高。有趣的是，，一步法所获得的回收率和改良法一样好，有时候还更好。这说明这种方法对于软质的样品是可行的。 回收最差的是氯硝铵 (Dichloran)和百菌清(Chorothalonil)，对于各种样品都是如此。实际上，对于芹菜来说，百菌清就没检测到，即使使用 Geno/Grinder 也不行。这是因为在我们的这个试验中并没有根据农药类型进行优化，所以在实验条件下有些农药稳定性差也就不足为奇了。 Strawberry Apple Celery Pesticide Geno/Grinder All inone QuEChERS Geno/Grinder QuEChERS Geno/Grinder QuEChERS Carbofuran 2.33 2.2 0.8 2.4 1.2 1.0 ND* Carbaryl 1.8 1.6 ND 1.8 0.4 ND ND Diphenylamine 1.8 2.2 ND 6.2 3.8 0.9 ND Chlorpropham 2.7 3.3 0.3 3.0 1.1 1.5 0.1 Dichloran 0.7 0.4 ND 0.4 ND 0.2 ND Chlorothalonil 0.7 ND ND 1.2 ND ND ND Pirimicarb 1.8 1.4 ND 1.4 ND 0.1 ND Vinclozolin 2.5 2.9 0.1 2.8 1.1 2.3 ND Metalaxyl 3.1 3.2 1.3 3.0 1.8 2.3 1.5 Parathion 2.9 3.4 1.3 3.0 1.9 3.2 1.4 Systhane 2.8 3.1 1.0 3.0 1.6 2.3 1.1 Azinphos-Methyl 2.5 2.7 1.9 3.1 2.9 3.2 2.4 ND=Not Detected Figure 1-Recovery of Pesticides in Strawberry Samples 图2显示了苹果的回的数据。使用 Geno/Grinder 的方法再次比标准手动方法结果更好。使用 Geno/Grinder用于苹果研磨和与溶剂进行混合的步骤，都获得了更高的回收率。唯一例外的是谷硫磷(Azinphos-Methyl)，二者回收率相同。对大部分农药来说，回收率都和草莓样品的数据近似。然而，二苯胺(Diphenlyamine)用 Geno/Grinder 处理后居然得到了 6.2ppm的回收数据，这个数据比加入样品的 5ppm 还要大。手动方法得出的数据是 3.8ppm，比其他农药含量都大。二苯胺是常用的农药用来保护苹果，这个数据偏高意味着我们在加入农药之前，水果样品上就有这个农药成分。即使如此，用 Geno/Grinder 处理的样品数据比标准QuEChERS 法的仍然更高。 Figure 2-Recovery of Pesticides in Apple Samples 芹菜的数据在图3中显示。和草莓和苹果相比， Geno/Grinder 的使用与否对回收率的影响大了很多。对于所有的3种样品，用 Geno/Grinder 能提取出用手动方法提取不到的一些农药。尤其值得注意的是，使用 Geno/Grinder 的情况下，农利灵 (Vinclozolin) 获得了与甲霜灵(Metalxyl) 和坐菌唑 (Systhane)相同的回收量，但如果用手动方法，农利灵根本检测不到。 Figure 3-Recovery of Pesticides in Celery Samples 前面的数据图表非常清楚的证明了，使用 Geno/Grinder 能有效的增加农药的回收率。这主要是因为 Geno/Grinder 振动样品比手动更快，更有效，，当然提取就更有效。在1分钟里，机器运行速度是 1500rpm， 每个管被上下振动了1500次；如果用手摇，1分钟估计能摇200次。而且，管中还加了3个研磨柱，这能帮助样品和溶剂的充分混合，而且促进研磨效果，保证农药的提取效果。因此，对于软样品而言，省略预匀浆步骤成为可能，进-一步简化样品准备时间。 不仅如此，使用 Geno/Grinder 能大幅度增加样品通量，能够一次实验对大量样品进行匀浆和提取。在本试验中，12个50ml罐同时实验，如果手动实验，一次最多同时做4个。 结论 对于各种不同密度硬度的样品，使用Geno/Grinder 能比手动获得更高的农药回收率。而且，既然运行时间和运行速度都能在机器上自动控制，那么所有样品在运行中和两次运行 的间隔都保持了完全一致的状态，消除了任何不均匀因素。Geno/Grinder 能一次运行处理16支50ml离心管，从而增加了样品通量。这不仅减少了样品准备的时间，也将实验人员从繁重工作中解放。 最后，使用Geno/Grinder 还能省略某些预匀浆实验程序。软样品，如草莓，能在提取溶剂中进行研磨，对农药提取没有任何负面影响。 农产品的农药残留会对人类健康造成巨大威胁，因而被广泛关注。2003年，QuEChERS法被推荐为农残测定的方法。QuEChERS是Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged和Safe的首字母缩写，用于多农药分析，比以往的方法更快更容易操作。典型的操作过程为：将农产品磨碎并均质，取10-15g样品放入50ml离心管，加入提取试剂，如乙腈、无水硫酸镁、乙酸钠或氯化钠。将离心管帽盖紧并手摇1分钟使农药进入提取试剂。下面样品清洗，浓缩并用液质或气质联用进行分析。现在我们将Geno/Grinder引入均质步骤，以及加入试剂后的提取步骤。我们的实验目的是确定Geno/Grinder加入提取步骤能否比传统手动QuEChERS法获得更高的农药的收率。