GC-FPD 結(jié)合大體積不分流進(jìn)樣技術(shù)測定煙草中的有機磷農(nóng)殘

摘要
本文采用 GC-FPD 結(jié)合大體積不分流進(jìn)樣技術(shù)，建立、靈敏測定煙草
中有機磷農(nóng)殘的檢測方法。對煙草樣品，采用改進(jìn)的 QuEChERS 方法，以
去離子水浸泡、乙酸乙酯丙酮混合溶劑對煙草中的有機磷農(nóng)殘進(jìn)行提取，經(jīng)
Carbon-NH2 復(fù)合柱凈化，不經(jīng)濃縮直接進(jìn)樣分析。通過實驗發(fā)現(xiàn)：1）使用
大體積不分流進(jìn)樣技術(shù)，進(jìn)樣體積為 30ul 時，對各有機磷農(nóng)殘的檢測相比傳
統(tǒng)不分流進(jìn)樣 1ul，靈敏度提高了近 25 倍；2）采用經(jīng) Carbon-NH2 復(fù)合柱凈
化后的空白煙草提取液配制的有機磷農(nóng)殘系列標(biāo)樣能顯著改善各有機磷的峰
形以及靈敏度。總體來看，采用 GC-FPD 結(jié)合大體積不分流進(jìn)樣技術(shù)對煙草
中有機磷農(nóng)殘檢測是一種非常靈敏、的檢測方法，能夠大大減少前處理
過程中對樣品濃縮的時間耗費，并同時具有較高的檢測靈敏度。

1. 簡介
隨著科技的發(fā)展以及人們對健康的不斷關(guān)注，關(guān)于食品、
消費品以及環(huán)境等各方面的農(nóng)藥殘留，對其的檢測日趨
受到越來越多的國家和檢測機構(gòu)的重視 [1]
。隨著中國加
入 WTO 和煙草控制公約，上對卷煙和煙葉中的
農(nóng)殘zui高*均做出了規(guī)定 [2]
；另外，少量殘留在煙草
中的農(nóng)藥，特別是有機磷農(nóng)殘因其高的毒性，在卷煙抽
吸時會直接影響吸煙者的身體健康，所以建立有效、可
行的檢測方法來測定煙草中有機磷農(nóng)藥的殘留量是十分
必要的。
目前，國內(nèi)外針對煙草中有機磷農(nóng)殘的檢測方法很多，
主 要 有 GC-FPD、GC-MS 以 及 GC-MS/MS 方 法 等 [2-4]
。 其
中，GC-FPD 方法因其配制簡單、對有機磷檢測具有高選
擇性、可大大降低復(fù)雜基質(zhì)中的干擾問題，而受到許多
檢測機構(gòu)的廣泛采用。在煙草有機磷農(nóng)殘前處理方面，QuEChERS方法作為一種快速、簡便、價格低廉、適用面（包
括農(nóng)藥種類和基質(zhì)種類）廣的樣品前處理方法，其低成
本的樣品處理技術(shù)，可用于絕大多數(shù)食品基質(zhì)的寬
泛的農(nóng)藥殘留類別，已被多個農(nóng)藥殘留分析機構(gòu)廣
泛采納。但是，樣品中大多有機磷農(nóng)殘的濃度低，為了
達(dá)到對其的準(zhǔn)確測定，通常需要對其進(jìn)行濃縮，以提高
目標(biāo)物濃度，而在此過程中會導(dǎo)致部分低沸點的有機磷
農(nóng)殘的揮發(fā)損失，從而影響對其的準(zhǔn)確定量；且此過程
耗時，不利于檢測效率的提高。對此，可采用大體積進(jìn)
樣技術(shù)，通過提高樣品的進(jìn)樣量來提高對有機磷農(nóng)殘檢
測的靈敏度，不進(jìn)行樣品濃縮，而達(dá)到與傳統(tǒng)進(jìn)樣方式
需要濃縮樣品測定有機磷農(nóng)殘時相同的靈敏度，從而簡
化樣品前處理步驟。程序升溫大體積進(jìn)樣技術(shù)，是目前
應(yīng)用zui多的一種大體積進(jìn)樣技術(shù)，它可以在略高于溶劑
沸點的溫度下通過載氣將溶劑分流出襯管，然后快速升
溫將目標(biāo)物汽化轉(zhuǎn)移到色譜柱進(jìn)行分離 [5]
。在這一過程
中，對于一些低沸點的農(nóng)殘會隨著溶劑的分流而損失，
并zui終導(dǎo)致其檢測靈敏度低的結(jié)果。為了克服這一問題，另一種大體積進(jìn)樣技術(shù) --- 同時溶劑濃縮進(jìn)樣技術(shù)（SCR）
通過預(yù)柱來承載大體積進(jìn)樣的所有溶劑及目標(biāo)物，然后
緩慢蒸發(fā)溶劑通過色譜柱到達(dá)檢測器并放空，比溶劑沸
點略高的目標(biāo)物在溶劑之后達(dá)到檢測器被檢測，從而保
證了所有沸程的目標(biāo)組分均由色譜柱分離到達(dá)檢測器，
因此可以保證較高的檢測靈敏度 [6-7]
。
鑒 于 此，本 文 以 改 進(jìn) 的 QuEChERS 方 法 進(jìn) 行 提 取、經(jīng)
Carbon-NH2 復(fù)合柱凈化、采用 GC-FPD 結(jié)合大體積不分流
進(jìn)樣技術(shù)，不經(jīng)濃縮直接進(jìn)樣來、靈敏地檢測煙草
中的有機磷農(nóng)殘含量。2. 實驗材料
2.1 儀器與試劑
2.1.1 儀器
Trace 1310 GC-FPD 氣相色譜儀（Thermo Fisher Scientific）；
Triplus RSH 三 合 一 自 動 進(jìn) 樣 器（Thermo Scientific）；TR-
35MS 色 譜 柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）（Thermo Fisher 
scientific, P/N：260C142P）；大體積不分流套件（內(nèi)含 5m 
m×0.32 mm預(yù)柱、玻璃兩通以及大體積不分流計算軟件）
（Thermo Fisher scientific, P/N:19050725）。

2.1.2 試劑、耗材
二溴磷、甲胺磷、速滅磷、滅線磷、甲基內(nèi)吸磷、特丁硫磷、
乙拌磷、樂果、甲基嘧啶磷、甲基對硫磷、馬拉硫磷、
殺螟硫磷、對硫磷、溴硫磷標(biāo)樣，濃度均為 100ppm，購
于國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；氯化鈉、無水硫酸鈉購于上海國
藥化學(xué)試劑有限公司；Carbon-NH2 復(fù)合柱（規(guī)格 1g）購
于上海安普科技有限責(zé)任公司；乙酸乙酯（色譜純）、
丙酮（色譜純）由 ThermoFisher 提供；水為去離子水；dyan
草煙絲由市場購買（使用前粉碎成煙末）。2.2 提取溶劑及有機磷標(biāo)樣的配制
提取溶劑：取 450ml 乙酸乙酯與 50ml 丙酮混合，配制成
乙酸乙酯與丙酮體積比為 9:1 的混合溶劑。
空白煙草提取液：取 2.0g 無待測有機磷的煙末，加入
10ml 去離子水浸泡 5min，加入 4.0g NaCl，20ml 乙酸乙酯
丙酮混合溶劑，渦旋 2min，過 Carbon-NH2 復(fù)合柱凈化，
待配標(biāo)樣用。
濃度為 1.0ppm 的 14 種有機磷農(nóng)殘混標(biāo)：分別取 100ul 
100ppm 的各有機磷農(nóng)殘標(biāo)樣儲備液 , 加入到 10ml 容量瓶
中 , 用空白煙草提取液定容至刻度，得到濃度為 1.0ppm
的 14 種有機磷農(nóng)殘混標(biāo)。
系列濃度有機磷農(nóng)殘標(biāo)樣的配制：取 5 ml 1.0 ppm 的 14 種
種有機磷農(nóng)殘混標(biāo)加入到 10ml 的溶劑瓶中，置于 Triplus 
RSH 三合一自動進(jìn)樣品臺標(biāo)準(zhǔn)清洗位的 4 號位；將 10ml空白煙草提取液加入到 10ml 溶劑瓶中置于 Triplus RSH 三
合一自動進(jìn)樣品臺標(biāo)準(zhǔn)清洗位的 1 號位，用做稀釋溶劑；
在 Triplus RSH 大體積清洗位上的兩個溶劑瓶中分別加入
適量的乙酸乙酯丙酮混合溶劑用于洗針。在樣品盤上
放置空樣品瓶（位置如下圖，圖 1 的 2、3、4、5、6 號
位），直接調(diào)用內(nèi)置自動稀釋文件，即可自動配制系列
標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度分別為 20ppb、50ppb、100ppb、200ppb 和
500ppb）。

注：1-12、19-30、37-48 為可進(jìn)行三套標(biāo)曲配制的樣品瓶
盛放位，可進(jìn)行1:1、1:2、1:5、1:10、1:20、1:50、1:100、1:200、
1:500 以及 1:1000 等不同比例的稀釋，其中 1-10、19-28 以
及 37-46 分別對應(yīng)上述稀釋比例；11、29 以及 47 為空白
溶劑加內(nèi)標(biāo)；12、30 以及 48 為空白溶劑；54 號位為內(nèi)標(biāo)
溶液位；其余位置均不使用，可用于放置待測樣品。2.3 樣品前處理
稱取煙末樣品 2.0g 于 50mL 離心管中，加入 10.0ml 去
離子水，浸泡 5min；加入 4.0g NaCl 和 20.0ml 的乙酸乙酯
丙酮混合溶劑，渦旋 3min；取 10ml 乙酸乙酯丙酮混合溶
劑活化Carbon-NH2 復(fù)合柱（在上端加入2.0g無水硫酸鈉），
吹干后，取 10ml 提取液上樣，過柱（流速約 1 滴 /s）；
裝入色譜瓶，進(jìn)行 GC-FPD 分析。2.4 樣品加標(biāo)
稱取煙末樣品 2.0g 于 50mL 玻璃瓶中，加入 10.0ml 去
離子水，浸泡 5min；分別加入 1.0ml 及 2.0ml 1.0ppm 的 14
種有機磷農(nóng)殘混標(biāo)；加入 4.0g NaCl 和 19.0ml 及 18.0ml 的
乙酸乙酯丙酮混合溶劑，渦旋 3min；取 10ml 乙酸乙酯丙
酮混合溶劑活化 Carbon-NH2 復(fù)合柱（在上端加入 2.0g 無
水硫酸鈉），吹干后，取 10ml 提取液上樣，過柱（流速
約 1 滴 /s）；裝入色譜瓶，進(jìn)行 GC-FPD 分析。
2.5 色譜條件
色譜條件：柱溫：75℃（7 min），20℃ /min 到 200℃，
10℃ /min 到 280℃（6min）；不分流進(jìn)樣，不分流時間
7min；進(jìn)樣口溫度：280℃；載氣：高純氮（99.999%），
恒流模式，1.2 mL/min。液體進(jìn)樣模式，進(jìn)樣量：30.0 μL，進(jìn)樣速度 100ul/s；FID 檢測器：基座溫度 300℃，檢測池
溫度 150℃，空氣 115 mL/min，氫氣 90mL/min。
3. 結(jié)果與討論
3.1 標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖
3.1.1 大體積不分流進(jìn)樣與標(biāo)準(zhǔn)不分流進(jìn)樣的比較
圖 2 為濃度 100ppb 的 14 種有機磷農(nóng)殘，采用大體積不分流進(jìn)樣（進(jìn)樣體積 30ul、黑色）和標(biāo)準(zhǔn)不分流進(jìn)樣（進(jìn)
樣體積 1ul、紅色）的色譜圖。從圖中可以看出，采用
大體積不分流進(jìn)樣能夠顯著提高各有機磷農(nóng)殘的靈敏
度。經(jīng)計算，采用大體積不分流進(jìn)樣 30ul，大部分有機
磷農(nóng)殘的峰面積比標(biāo)準(zhǔn)不分流進(jìn)樣 1ul，平均提高近 25
倍（見表 1）。

3.1.2 空白基質(zhì)提取液對有機磷峰形及靈敏度的影響
圖 3 為濃度為采用兩種不同溶劑配制的 14 種有機磷農(nóng)殘
標(biāo)樣的色譜圖，濃度均為 100 ppb，采用大體積進(jìn)樣，進(jìn)
樣量 30ul。其中采用以空白煙草提取液配制的標(biāo)樣色譜
圖和由乙酸乙酯丙酮混合溶劑配制的標(biāo)樣色譜圖分別以
紅色和藍(lán)色標(biāo)記。從這兩種不同溶劑配制的 14 種有機磷
農(nóng)殘標(biāo)樣的色譜圖可以看出，以煙草基質(zhì)提取液配制的
標(biāo)樣相比于由乙酸乙酯丙酮混合溶劑配制的標(biāo)樣，各有
機磷的峰形以及靈敏度有了明顯的改善，特別是甲胺磷、
樂果以及溴硫磷。上述現(xiàn)象說明，基質(zhì)標(biāo)樣能明顯改善
目標(biāo)物特別是有機磷的峰形以及靈敏度。鑒于此，后續(xù)
均采用空白煙草基質(zhì)提取液來配制系列有機磷農(nóng)殘標(biāo)樣，
以消除基質(zhì)效應(yīng)的影響。

3.2 線性以及方法的檢出限
對于系列有機磷農(nóng)殘標(biāo)樣，采用 Triplus RSH 自動配標(biāo)曲
功能進(jìn)行配制，各濃度分別為：20ppb、50ppb、100ppb、
200ppb 和 500ppb。采用上述方法分別進(jìn)樣分析，考察在
20ppb-500ppb 濃度范圍內(nèi)的線性 , 計算得出 14 種有機磷農(nóng)
殘的線性方程及其相關(guān)系數(shù) ; 以 3 倍信噪比計算其檢出
限 , 結(jié)果見表 2。實驗結(jié)果表明，在設(shè)定的濃度范圍內(nèi) 14
種有機磷農(nóng)殘在該濃度范圍內(nèi)的響應(yīng)與其濃度呈良好的
線性關(guān)系 , 相關(guān)系數(shù)均大于 0.998（圖 4）, 且其檢出限均
低于 CORESTA 指導(dǎo)性殘留* (GRLs)
[8]
。這也同時表明了
Triplus RSH 的高準(zhǔn)確配標(biāo)樣功能以及大體積不分流進(jìn)樣的
可靠性。

3.3 回收率和重復(fù)性
按照上述方法在不含待測有機磷農(nóng)殘的煙葉樣品中加入
0. 5 和 1.0 mg/Kg 的 14 種有機磷農(nóng)殘標(biāo)樣，分別進(jìn)行前處
理和 GC-FPD 分析，并按照加標(biāo)量和實際測定量計算其回收率，結(jié)果見表 3。實驗結(jié)果表明，在上述 2 個加標(biāo)水平
下，14 種有機磷農(nóng)殘除了二溴磷回收率大于 120%，其它
均在 75%-110% 之間，且平行測定 6 次的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均
低于 4%，能夠很好地符合對農(nóng)藥多殘留檢測的需求。

總結(jié)
本文采用Thermo Scientific GC-FPD配合大體積不分流組件，
以改進(jìn)的 QuEChERS 方法（去離子水浸泡、乙酸乙酯丙酮
混合溶劑對煙草中的有機磷農(nóng)殘進(jìn)行提取），經(jīng) CarbonNH2 復(fù)合柱凈化，不經(jīng)濃縮直接進(jìn)樣分析。在進(jìn)樣體積
為 30ul 時，對各有機磷農(nóng)殘的檢測相比傳統(tǒng)不分流進(jìn)樣
1ul，靈敏度提高了近 25 倍。該方法的操作步驟簡單、穩(wěn)
定，無需繁瑣、耗時的除溶劑步驟，可以避免揮發(fā)性農(nóng)
殘的損失；對各有機磷農(nóng)殘的檢測限度均低于 CORESTA
指導(dǎo)性殘留*。同時對煙草樣品進(jìn)行了 0.5mg/Kg
和 1.0mg/Kg 兩個水平的加標(biāo)回收試驗，14 種有機磷農(nóng)殘
除了二溴磷回收率大于 120%，其它均在 75%-110% 之間，
能夠很好地符合對有機磷農(nóng)殘的日常檢測需求。