有机磷类农药（OPs）是一类广泛使用的农药，能抑制害虫体内乙酰胆碱酯酶AChE活性，害虫的中枢和外周胆碱能神经受到过分刺激，从而产生痉挛、瘫痪等机体中毒症状，甚至死亡。OPs会通过食物链或接触等途径进入人体，产生慢性神经毒性，因此该类农药是人们高度关注的环境污染物。

 

     在甲胺磷、对硫磷等OPs被禁止使用之后，丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷作为高效OPs，能与大多数有机溶剂互溶，其使用量大大增加，常用于控制蔬菜、水果、棉花及其他农作物害虫。鉴于这些农药的安全风险，我国已规定丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷在食品中的最大残留限量（MRLs）。然而，在国家市场监督管理总局的常规食品安全抽查中，这些农药屡次被检出超标，部分农药超标量高达9倍，说明加强丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷残留量的监管对于保障食品安全非常必要。果蔬作为日常饮食必不可少的食物，其安全问题不容小觑，但是果蔬样品种类繁多、基质复杂，需进行适当前处理后再进行仪器检测。目前，比较常见的前处理方法有液液微萃取、固相萃取、微波辅助提取等，但是这些传统萃取方法样品基质干扰大，目标物的萃取率不高。

 

     分子印迹聚合物（MIPs）作为一种新型的人工亲和介质，可从复杂基质中特异选择性识别吸附目标分子，从而实现目标物的分离富集，已在分子识别、固相萃取、色谱分离、传感器等方面得到广泛应用。基于此，本工作提出了分子印迹固相萃取-高效液相色谱法同时测定果蔬样品中丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷等4种OPs的残留量。

 

1、 试验方法

 

1. 1 MIPs的制备

 

     采用水热聚合法制备MIPs。在锥形瓶中加入20mL甲苯，模板分子丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷，再加入MAA（功能单体）、EGDMA（交联剂）和AIBN（引发剂），超声使其混合均匀。向混合溶液通氮，去除溶解氧气，然后在水浴中热聚合。室温冷却后离心。取下层沉淀，置于冷凝搅拌装置中，加入体积比9∶1的甲醇-乙酸混合溶液，搅拌后弃去洗涤液，用于去除模板分子。将沉淀真空干燥即得到MIPs。不加入模板分子，其他步骤同 MIPs，制备非印迹聚合物（NIPs）。

 

1.2 （非）分子印迹固相萃取柱的制备

 

     将MIPs和NIPs粉末分别装入两个聚丙烯空柱中，压实后制成分子印迹固相萃取（MIPs-SPE）柱或非分子印迹固相萃取（NIPs-SPE）柱。

 

1.3 样品的前处理

 

     将果蔬（青菜、甘蓝、草莓、柑橘）样品洗净、晾干，用粉碎机粗略粉碎。分取少量置于研钵中，加入无水硫酸钠，研磨均匀后将混合物转移至锥形瓶中。加入乙腈，超声后离心，取上清液备用。取少量乙腈活化制备好的SPE柱，分取上清液过活化好的SPE柱，用正己烷淋洗，体积比9∶1的甲醇-乙酸混合溶液洗脱。收集洗脱液，于氮气吹干，用乙腈定容，用高效液相色谱法分析。

 

2、 结果与讨论

 

2.1 MIPs的形貌表征

 

     采用SEM对制备的MIPs和NIPs进行形貌表征，如图1所示。

 

     由图1可知，MIPs表面疏松，NIPs表面致密，推断MIPs疏松的表面由MIPs的制备留下的丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷模板分子印迹孔穴引起，可以用来吸附富集模板分子。

 

2.2 聚合物的吸附特性

 

2.2.1 静态和动态吸附曲线

 

     25℃条件下，取MIPs和NIPs各100mg，参考文献进行等温吸附试验。MIPs和NIPs对丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷的静态（饱和吸附时间下）和动态吸附（饱和吸附量下）等温曲线见图2。

     由图 2（a）可知：MIPs和NIPs的吸附量随着丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷的质量浓度的增加而增大，MIPs的吸附量显著高于NIPs，说明MIPs和NIPs均可吸附丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷模板分子，MIPs通过含有的孔穴结构特异性吸附丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷，而MIPs主要通过物理作用吸附；丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷的质量浓度分别在0.9，0.7，0.5，0.8g·L−1时，MIPs 的表面吸附达到饱和，继续增大目标物的质量浓度，吸附量不再增加。由图2（b）可知：在吸附初期，MIPs的吸附速率显著大于NIPs的，吸附量也大于NIPs的；MIPs对丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷的吸附时间在不小于80，90，110，120min时，吸附量增加缓慢且逐渐趋于稳定。推测吸附初期主要依靠MIPs表面的分子印迹孔穴，吸附速率较快；当吸附达到饱和时，转向MIPs内部孔穴吸附，吸附速率变缓，并逐渐达到吸附平衡。

 

2.2.2 选择性试验

 

     在25℃条件下，取MIPs和NIPs各 100mg，参考文献分别对丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷、对硫磷、马拉硫磷、甲拌磷、甲基毒死蜱进行等温吸附试验，所得结果见图3。

      由图3可知，MIPs对丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷的吸附量均高于对硫磷、马拉硫磷、甲拌磷、甲基毒死蜱的，而NIPs对各农药的吸附量均较低且基本相同。推断MIPs中孔穴结构与模板分子丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷相匹配，能特异性吸附这些农药分子；而NIPs中没有相匹配的孔穴结构，对8种农药的吸附量基本一致。

 

2.3 淋洗剂和洗脱剂的种类及用量的选择

 

     合适的淋洗剂可以去除MIPs-SPE柱的非特异性作用和样品基质的干扰，增加 MIPs-SPE柱的结合位点和提高柱子对模板分子的选择性作用。试验先考察了分别以乙腈、甲醇、正己烷作淋洗剂时对加标样品中4种目标物洗脱率的影响。结果显示：正己烷较其他淋洗剂所得淋洗液中的目标物洗脱率较低，说明正己烷对目标物的保留效果较好，因此试验选择的淋洗剂为正己烷。以上述加标样品为待测对象，试验进一步优化了正己烷的用量，结果见图4。

     由图4可知，正己烷用量不小于4mL时，丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷洗脱率基本不变，说明淋洗较充分。在保证淋洗效果的基础上应尽可能减少淋洗剂的用量，因此试验选择的正己烷用量为4mL。

 

     试验还考察了洗脱剂及其用量对丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷回收率的影响。甲醇与目标物间会形成强氢键作用，有利于高效洗脱，加入乙酸后，与目标物形成的氢键作用更强，本试验选择体积比9∶1的甲醇 -乙酸混合溶液作洗脱剂，并优化了洗脱剂的用量，结果见图5。

     由图5可知，目标物的回收率随着洗脱剂用量的增加而增大，当洗脱液用量为 6mL时，回收率最大因此，试验选择洗脱剂用量为6mL。

 

     在优化的试验条件下，4种目标物的色谱图见图6。

 

2.4 标准曲线和检出限

 

     用甲醇逐级稀释目标物的单标准储备溶液，配制成不同浓度的混合标准溶液系列，分别取1mL，按照仪器工作条件测定，以各目标物的质量浓度为横坐标，其对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线，所得线性范围为0.005~2.0μmol·L−1，其他线性参数见表1。

 

表1 线性参数和检出限

     以3倍信噪比（S/N）计算检出限（3S/N），所得结果见表1。

 

   由表1可知，4种目标物的检出限为0.0015~ 0.0040μmol·L−1，低于国家标准规定的最高残留限量。将本方法所得线性范围以及检出限较文献报道的相关方法，如磁固相萃取-气相色谱法、安培传感器法、荧光光谱法、分散液相微萃取-高效液相色谱法的更低，如表2所示。

 

表2 不同方法线性范围和检出限的比较

 

2.5 精密度和回收试验

 

     取阴性果蔬（青菜、甘蓝、草莓、柑橘）样品，按照试验方法进行4个浓度水平的加标回收试验，每个浓度水平平行测定5次，计算回收率和测定值的相对标准偏差（RSD），结果见表3。

 

表3 精密度和回收试验结果（n=5）

     由表3可知，4个加标浓度水平下4种目标物的回收率为85.9%~102%，测定值的RSD为3.0%~7.1%。

 

2.6 样品分析

 

     按照上述方法分析于扬州市广陵区汤汪乡某地带回的果蔬（青菜、甘蓝、草莓、柑橘）样品，每种样品平行测定 3 份，结果显示：在草莓样品中检出了丙溴磷，检出量为0.07mg·kg−1；在甘蓝样品中检出了辛硫磷，检出量为0.05mg·kg− 1；在其他样品中均未检出这4种目标物。其中，经MIPs-SPE柱净化前后，草莓样品的色谱图见图7。

 

     由图7可知：MIPs-SPE柱净化前，基质成分较多，且对丙溴磷测定造成了干扰；经MIPs-SPE柱净化后，基质成分基本被去除，丙溴磷测定无干扰。

3、 试验结论

 

     研究人员以丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷为模板分子制备了MIPs，并将 MIPs作为固相萃取填料制备MIPs-SPE柱；以乙腈提取目标物，提取液过MIPs-SPE柱，用4mL正己烷淋洗，6mL体积比 9∶1的甲醇 -乙酸混合溶液洗脱，所得洗脱液用高效液相色谱法测定。方法灵敏度高，准确度、精密度好，能够满足果蔬中有机磷类农药残留分析要求。

 

作者：金党琴，龚爱琴，肖伽励，周慧，林佳琪

 

单位：扬州工业职业技术学院 化学工程学院

 

来源：《理化检验-化学分册》2024年第6期

来源：理化检验化学分册

关键词： 有机磷类农药