固相萃取—气相色谱—串联质谱法同时测定人体尿液中4种有机磷农药代谢物

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  摘要:建立了同时测定尿液中4种有机磷类农药代谢物的气相色谱/串联质谱分析方法。尿液样品以WCX固相萃取柱富集提取,乙酸乙酯乙腈(70∶30, V/V)再萃取,浓缩干燥,甲苯溶解,N叔丁基二甲基甲硅烷基N甲基三氟乙酰胺衍生化。采用HP5MS色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)程序升温分离,串联质谱多反应检测,内标法定量。通过比较尿样中代谢物在不同萃取溶剂、固相萃取柱及pH值洗脱液等条件下的回收率,优化了前处理方法。在0.2~200 μg/L范围内,4种代谢物峰面积与内标峰面积的比值与质量浓度的线性关系良好(R2≥0.992),方法检出限为0.083~0.667 μg/L,定量限为0.2~2.0 μg/L,平均回收率为54.1%~68.6%,相对标准偏差均小于8.5% (n=6)。本方法稳定、可靠,分析时间短,不需要使用大量有机溶剂,可同时处理大批量样品,适用于人群有机磷类农药暴露情况的评估。
  关键词 :固相萃取; 气相色谱串联质谱; 有机磷农药代谢物; 尿液
  1 引 言
  继有机氯农药被全面禁用后,有机磷类农药(Organophosphorus pesticides,OPs)成为国内目前农业生产上应用最广泛、使用量最大的农药[1]。OPs具有易降解、杀虫效果好、抗性不显著、残效期较短的特点,除广泛应用于农业生产中[2],还常作为除草剂应用于公园、绿地等公共场所。
  OPs进入人体后代谢迅速,蓄积现象不明显。OPs由于其结构的相似性,进入体内后一般都能代谢成为6种二烷基磷酸酯(DialkylPhosphates,DAP)代谢产物中的1种或几种,在较短的时间内随尿排出[3],主要有机磷农药代谢产物见表1。除6种二烷基磷酸酯外,OPs还会产生特殊代谢产物,每种特殊代谢产物通常只由特定的1种或几种OPs代谢产生,如毒死蜱、甲基毒死蜱的特殊代谢产物为3,5,6三氯2吡啶醇(3,5,6TCP),对硫磷、甲基对硫磷的特殊代谢产物为对硝基酚,马拉硫磷的特殊代谢产物为马拉硫磷二羟基酸[4]。
  近年来,农药暴露对人体健康的影响受到广泛关注[6~9]。根据OPs代谢较快的特点,检测人群尿液样品中OPs非特异性及特异性代谢物含量可有效评估人体的OPs暴露水平。检测尿液中OPs代谢物的方法主要有气相色谱质谱联用法[10~12]、气相色谱串联质谱法[13~15]、液相色谱串联质谱法[16~18]。液相色谱串联质谱法前处理较为简单,但实际应用中灵敏度不高,且基质效应造成的离子抑制比较普遍[19]。提取尿液中DAPs的方法主要有液/液萃取[10~12,15~17]、固相萃取[13,20]、冻干法[14]。本研究采用固相萃取液/液萃取气相色谱串联质谱技术建立了人体尿液中3种OPs非特异性代谢产物及1种特殊代谢产物的高灵敏检测方法,避免了液/液萃取使用乙醚对实验室造成的安全隐患,实验时间大幅缩短,净化效率优于冻干法。本方法为有机磷农药的人体内暴露研究提供了良好的技术支撑。
  2 实验部分
  2.1 仪器与试剂
  Quattra micro GCMS/MS(美国Waters公司);AG285电子天平(瑞士Mettler公司); MG2200氮吹仪(日本EYELA公司);R210旋转蒸发器(瑞士Buchi公司);WH3微型旋涡混合仪(上海楚定分析仪器有限公司,中国);Centrifuge C5804离心机、恒温混匀仪(德国 Eppendorf公司);MilliQ超纯水器(美国Mimpore公司)。
  乙腈、乙酸乙酯、甲苯(分析纯,南京化学试剂有限公司);甲醇、甲酸(色谱纯,德国Merck公司);N叔丁基二甲基甲硅烷基N甲基三氟乙酰胺(MTBSTFA,>97.0%,美国Aldrich公司)。 其它试剂均为国产分析纯。
  Waters Oasis WCX固相萃取柱(150 mg,6 mL)、Waters Oasis HLB固相萃取柱(200 mg,6 mL)、Waters Oasis WAX固相萃取柱(60 mg,3 mL),均购自美国Waters公司。
  固相萃取DAPs:准确吸取尿液10.0 mL于100 mL具塞塑料离心管中,加入100 μL浓HCl,涡旋1 min,上样于Waters Oasis WCX固相萃取柱(柱子提前用6 mL甲醇、6 mL水活化),通过固相萃取小柱的尿液样品收集于100 mL塑料离心管中。上样后,干燥,用8 mL 10%甲酸甲醇溶液洗脱,洗脱液置于10 mL具塞比色管中。
  液/液萃取TCP:通过固相萃取小柱的尿液样品中加入适量NaOH,使样品pH≈7.0,加入2 g NaCl,涡旋至溶解,加入20 mL乙酸乙酯乙腈(70∶30, V/V),涡旋3 min,6000 r/min离心5 min。上清液经过含适量无水Na2SO4的漏斗转移至鸡心瓶中,旋蒸浓缩至2 mL左右。
  用移液器将萃取浓缩液移出至含洗脱液的比色管中,40℃水浴中氮吹至完全干燥,比色管中加入0.5 mL甲苯,涡旋1 min,转移至1.5 mL玻璃小管中,加入10 μL 0.2 mg/L内标DBP,20 μL MTBSTFA,置于90℃恒温混匀仪中衍生化30 min。
  衍生化后的溶液冷却至室温,过0.22 μm有机相滤膜,供GCMS/MS分析。
  2.3 气相色谱条件
  DB5MS色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);程序升温:60℃保持2 min,以5℃/min升至90℃,以12℃/min升至160℃,再以10℃/min升至280℃,保持2 min;进样量1.0 μL;不分流进样,载气:氦气(99.999%),流量:1.0 mL/min,进样器温度: 250℃。
  2.4 质谱条件

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