吴雪梅 唐诗 杜恩仪 李飞颖 龙志新 刘俊

Abstract In order to efficiently and quantitatively analyze pesticide residues in leather solid waste, a gas chromatography-triple quadrupole tandem mass spectrometry (GC-MS/MS) method was established for the qualitative and quantitative analysis of metrafenone residues in leather solid waste. The samples were extracted with cyclohexane and ethyl acetate (1∶1) purified by acetonitrile. detected by GC-MS/MS under multi-reaction ion monitoring (MRM), and quantified by external standard method quantification. The results showed that metrafenone had a good linear relationship in the range of 0.2 μg/L to 20.0 μg/L, and the linear correlation coefficientswas greater than 0.9999; the limit of detection (LOD) was 0.08 μg/kg, and the limit of quantification (LOQ) was 0.2 μg/kg. At the addition levels of 0.2 μg/kg, 0.4 μg/kg and 0.8 μg/kg, the recoveries of the metrafenone ranged from 85.8% to 91.0%, and the relative standard deviations ranged from 0.3% to 3.4% (n = 6). The method is simple, sensitive and accurate, and is suitable for the determination of residues of metrafenone in leather solid waste.

Keywords gas chromatography-triple quadrupole tandem mass spectrometry (GC-MS/MS); metrafenone; leather solid waste

我国已逐步成为世界上皮革生产和消费大国，故而产生的固体废物也随之增加^[1]，因此皮革固废的再生利用成为热门话题。“变废为宝”的同时，其安全性也值得关注。对于皮革中有害物质的检测方法已有相关文献报道^[2-6]，但关于皮革中农残检测的很少。由我国主导制定的国际标准ISO 22517: 2019《皮革 化学试验 农药残留检测方法》于2021年7月已被采纳为欧盟标准，标准号为EN ISO 22517: 2021，该标准规定了皮革及其制品在生命周期内可能使用的24种农药残留的气相色谱-三重四级杆串联质谱（gas chromatography-triple quadrupole tandem mass spectrometry，GC-MS/MS）的检测方法，并且戴金兰等^[7]对该标准也进行了验证，但有关使用GC-MS/MS法检测皮革固体废物中农残的相关研究未见文献报道。

苯菌酮是一种二苯酮类杀菌剂，英文名：Metrafenone，分子式：C₁₉H₂₁BrO₅，分子量：409.270，熔点：99.2～100.8℃，沸点：（534.4±50.0）℃，CAS号：220899-03-6。其分子结构式如图1所示。

图1 苯菌酮的分子结构式

Fig.1 Molecular structural formula of metrafenone

苯菌酮在防治禾谷类作物、番茄、黄瓜和葡萄等的白粉病和眼点病等方面起到关键作用^[8]。由于每年需大量的大豆等作为原材料，加工成饲料喂饲动物，农药经食物链富集在动物各个组织中^[9]，而动物皮毛作为皮革的重要原材料，通过迁移残留在皮革中的农药，对环境和人体健康都是潜在威胁^[10]。基于ISO 22517: 2019中规定的24种农药，且不包括苯菌酮，本研究使用GC-MS/MS法测定皮革固体废物中苯菌酮的残留量，以优化简洁的前处理操作、良好的实验数据，证明该方法的可行性和可靠性。

1 实验部分

1.1 仪器与设备

GCMS-TQ8040 NX型气相色谱-三重四级杆串联质谱仪GC-MS/MS（日本岛津）；Turbovap LV型全自动浓缩工作站（美国Biotage）；高速研磨均质仪（深圳新锐科技）；3H2RI型台式冷冻离心机（德国SIGMA）；AE240 电子天平（瑞士梅特勒-托利多公司）；10 mL移液管；2 mL样品瓶。

1.2 试剂与材料

环己烷（色谱纯）；乙酸乙酯 （色谱纯）；乙腈（色谱纯）；正己烷（色谱纯）；微孔过滤膜（尼龙）：0.22 μm。

1.3 标准溶液的配制

标准储备液：购买于Be Pure有证标准溶液：苯菌酮（metrafenone，CAS号：220899-03-6，浓度为100 μg/mL）。

标准中间液的配制：准确移取苯菌酮标准储备液1.0 mL，置于10 mL棕色容量瓶，用正己烷稀释至刻度，混匀，浓度为10 μg/mL。

标准使用液的配制（该溶液用时现配）：准确移取标准中间液1.0 mL，置于10 mL棕色容量瓶，用正己烷稀释至刻度，混匀，浓度为1 μg/mL。

标准曲线：用正己烷稀释标准使用液并定容至1.0 mL，混匀，配成标准曲线0.2 μg/L、0.5 μg/L、1.0 μg/L、2.0 μg/L、5.0 μg/L、10.0 μg/L、20.0 μg/L。

1.4 样品前处理

1.4.1 制备

取代表性样品，将其剪成2 mm×2 mm^[7]大小，充分混匀后装入清洁密封袋，明确标记信息，作为试样。

1.4.2 提取

称取5 g试样（精确至0.01 g），放入50 mL离心管中，加入10 mL环己烷+乙酸乙酯（1︰1）混合溶剂，向离心管里加一个转子，在均质仪中以15000 r/mim提取1.5 min后，再以10000 r/min离心5 min。吸取上清液于15 mL玻璃试管中，在40℃水浴中氮吹至近干，残渣再用10 mL环己烷+乙酸乙酯（1︰1）混合溶剂重复提取一次，经离心后，取上清液于上述15 mL玻璃试管中继续氮吹至近干，待净化。

1.4.3 净化

于上述玻璃试管中加入2.0 mL乙腈溶解残渣，混匀离心（乙腈将与油脂等一些杂质分层)，准确移取1 mL乙腈层于全自动浓缩工作站（40℃水浴）中氮吹至近干，准确吸取1 mL正己烷溶解残渣，混匀后过滤（0.22 μm有机滤膜），供GC-MS/MS检测。

1.5 实验条件

色谱柱：SH-I-5Sil MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）石英毛细管柱；升温程序：50℃保持1 min，25℃/min升温至125℃，10℃/min升温至300℃，保持5 min；载气：氦气，纯度≥99.999%，流速：1.2 mL/min；进样量：1 μL；进样方式：不分流进样；溶剂延迟时间：14 min；电子轰击源：70 eV；进样口温度：250℃；离子源温度：200℃；GC-MS接口温度：250℃；扫描方式：多反应离子监测（MRM）。苯菌酮的名称、保留时间及质谱参数见表1。

2 结果与讨论

2.1 仪器条件的优化

首先，确定苯菌酮适合的母离子，对浓度为10 μg/mL的苯菌酮标准溶液在m/z 50～500之间进行全扫描，得到其保留时间和一级质谱图。再从一级质谱图中，选择高灵敏度、质荷比较大（m/z＞100）的离子定为母离子。然后，对选定的母离子进行子离子扫描，得到二级质谱图，从中选择信号较高的离子作为子离子。最后，对每一组母离子/子离子，选择碰撞能量为3 eV、6 eV、9 eV、12 eV、15 eV、18 eV、21 eV、24 eV、27 eV、30 eV、33 eV、36 eV、39 eV、42 eV、45 eV分别进行扫描，得到最优的碰撞能量。苯菌酮标准品的母离子/子离子及碰撞能量见表1；色谱图如图2所示。

2.2 前处理条件的优化

2.2.1 提取溶剂的选择

本研究选择乙腈和乙酸乙酯/环己烷（1︰1）两种溶剂作为提取剂进行比较，对于大多数农药，乙酸乙酯/环己烷（1︰1）和乙腈的提取效果差不多，但本研究的实验结果显示，用乙腈作为提取溶剂时回收率均只有18.9%～27.7%，而用乙酸乙酯/环己烷（1︰1）作为提取溶剂时回收率有所提高，达到72.0%～88.7%。因此，选择乙酸乙酯/环己烷（1︰1）作为本研究的提取溶剂，降低杂质干扰的同时，也能取得较理想的回收率。

图2 苯菌酮的色谱图

Fig.2 Chromatograms of metrafenone

另外，在实验过程中发现，用10 mL或者20 mL环己烷+乙酸乙酯（1︰1）混合溶剂提取1次时，回收率均不能达到80.0%，因此改为每次使用10 mL提取溶剂分2次和3次充分提取，实验结果表明，提取2次时能达到最优回收率（91.0%）。在考虑节约试剂和简化操作过程的前提下，选择提取2次为最佳，且使得最终回收率能达到85.8%～91.0%。

2.2.2 净化溶剂和定溶液的选择

样品经提取、氮吹至近干之后仍残留有油脂、染料、蛋白质等杂质^[3]，为减少干扰，选择乙腈饱和正己烷和乙腈作为净化溶剂。结果表明，在1.4.2节所述中得到的残渣中加入1 mL乙腈溶解，再加入2 mL乙腈饱和正己烷，混匀离心，弃正己烷层，将剩下的1 mL乙腈于40℃水浴中氮吹至近干，残渣再用1 mL正己烷溶解，过滤待测，回收率仅有39.6%～55.9%；但在1.4.2节所述中得到的残渣中加入2 mL乙腈，混匀离心，取其中1 mL乙腈于40℃水浴中氮吹至近干，残渣用1 mL正己烷溶解，过滤待测，回收率较好，为85.8%～91.0%。

2.3 基质效应研究

实验过程中，配置溶剂标准曲线和空白基质标准曲线，分别对皮革固体废物中苯菌酮的残留量进行定量分析，结果显示，前者所得的回收率为85.8%～91.0%，后者所得的回收率为84.0%～89.2%。因此，本研究选择溶剂标曲进行定量，省去了使用空白基质溶液的繁琐操作，使得实验过程更加简洁省时，且回收率更好。

2.4 线性关系、检出限和定量限

在最优实验条件下，测定苯菌酮的标液。以苯菌酮的质量浓度（μg/kg）为横坐标（X），对应的峰面积为纵坐标（Y），绘制标准工作曲线，并得到线性范围、线性方程和相关系数（表2）。以3倍信噪比估算得到方法检出限（limits of detection，LOD），为0.08 μg/kg；以10倍信噪比估算得到方法定量限（limits of quantitation，LOQ），为0.2 μg/kg。

2.5 加标回收率和精密度

在空白皮革固体废物样品中添加0.2 μg/kg、0.4 μg/kg、0.8 μg/kg 3个浓度做加标试验。苯菌酮平均回收率为85.8%～91.0%。将3个加标浓度分别进行6次平行测定，计算得到相对标准偏差为0.3%～3.4%（表3）。

2.6 实际样品分析

按照本研究建立的分析方法，对市场随机采样的皮革固体废物样品共10份进行检测，使用加标回收、溶剂标准曲线进行观察，实验结果显示，10份样品中均未检出苯菌酮的残留，且回收率均在2.5节所述范围内，线性相关系数也均大于0.9999。

表3 苯菌酮的平均回收率和相对标准偏差（n = 6）

Table 3 Average recoveries and relative standard deviations of metrafenone (n = 6)

3 结论

本研究采用了优化的前处理方法，结合GC-MS/MS多反应离子监测（MRM）模式进行检测，外标法定量，建立了皮革固体废物中苯菌酮残留量的分析方法。相比于使用较多的QuEChERS、凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography，GPC）或者固相萃取(Solid-Phase Extraction，SPE）法等方式处理样品，本研究中的前处理操作简便省时，抗干扰效果不错，准确度、精密度和灵敏度均良好，适用于对皮革产品和皮革固体废物中苯菌酮残留的监控和检测。

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表1 苯菌酮优化的GC-MS /MS参数

Table 1 Optimized GC-MS /MS parameters of metrafenone

表2 苯菌酮的线性方程、线性范围、相关系数、检出限和定量限

Table 2 Linear equation, linear range, correlation coefficient, LOD and LOQ of metrafenone

第一作者：李美玲（1997—），女，汉族，重庆人，本科，助理工程师，主要从事化工品、药品等质量检验分析工作，E-mail: 2963839687@qq.com

通信作者：陈江（1986—），男，汉族，四川广元人，硕士，副高级工程师，主要从事化工品、药品等质量检验分析工作，E-mail: 156773605@qq.com

1. 重庆海关技术中心 重庆 400020

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