氣相色譜-質譜法測定涉案奶粉中辛硫磷的含量

黃玉敏，潘彤，劉清波，孫茂，孫鵬飛，吳元明

（空軍軍醫大學基礎醫學院生物化學與分子生物學教研室，陜西西安 710032）

辛硫磷（phoxim）又名倍腈松，是一種廣譜有機磷殺蟲劑，最早于1965 年由德國拜耳公司研發而得，因其廣譜性、高效性和低殘留等特點，深受國內外市場歡迎，并廣泛應用于果蔬、茶葉和小麥等農作物的害蟲防治[1]。 辛硫磷作為世界上生產和銷售量最大的殺蟲劑之一，各個國家對其使用、經營都有嚴格的管理規定，但因其價格低廉且在獲取上相對容易。 近年來，使用辛硫磷自殺、投毒、誤服等各類復雜中毒案件頻發，給法醫毒物檢驗工作帶來一定的難度。 辛硫磷進入人體后，主要通過抑制膽堿酯酶活性，使乙酰膽堿在體內大量積累，從而引起神經沖動傳導障礙，導致神經系統功能紊亂，出現乏力、頭暈、多汗、惡心和食欲缺乏等癥狀，嚴重者甚至死亡[2]。

目前，國內外對辛硫磷的關注重點主要集中在環境及食品安全領域，如采用氣相色譜-串聯質譜、高效液相色譜-串聯質譜、薄層色譜掃描、電化學傳感器及凝膠滲透色譜等[3]分析方法來檢測不同農作物、水產品、水果、土壤等樣本中辛硫磷的殘留[4]。 而在法醫毒物領域的研究則相對較少，楊玉梅等[5]、李石友等[6]提供了小麥粉、牛奶中辛硫磷檢測的方法和思路，但因投毒案件復雜、檢材多樣（如飲用水、食品、食物器皿等），不同形態的食品或添加劑對法醫毒物檢驗工作都是一次重大挑戰。 為此，基于真實奶粉投毒案件，本文建立一種奶粉中辛硫磷的檢測方法，以期對同類案件提供有益借鑒。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

7890A-5975A型氣相色譜-質譜聯用儀（美國Aglient公司），配有電子轟擊離子源；TDL-40B型離心機（上海安亭電子儀器有限公司）；QL-861型旋渦混合器（海門市其林貝爾儀器制造有限公司）；ND200-1型氮吹儀（杭州瑞誠儀器有限公司）；Florisil固相萃取柱（粒徑150～250 μm，德國Simon Aldrich公司）。

辛硫磷標準品（100 mg/L，農業部環境保護科研檢測所）；乙腈、甲醇均為色譜純；丙酮、乙酸乙酯、正己烷均為分析純；實驗用水為超純水。

標準曲線工作溶液系列：先將辛硫磷標準品配制成質量濃度為10 mg/L 的辛硫磷標準溶液，再用空白奶粉溶液將標準溶液稀釋為質量濃度分別為0.10、0.25、0.50、2.50、5.00 mg/L 的辛硫磷標準曲線工作溶液系列。

1.2 方法

1.2.1 儀器條件

色譜條件 DB-5MS 毛細管柱（30 m × 0.25 mm，0.25μm）；進樣口溫度200℃。 色譜柱升溫程序：初始溫度100℃，保持1.5min，以20 ℃/min 的速率升溫至180 ℃，保持15 min。 載氣為氦氣（純度≥99.999%）；流速為1 mL/min；進樣量為1 μL。

質譜條件 電子轟擊離子源，電子轟擊能量70 eV；離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，接口溫度200 ℃；采用全掃描模式，掃描質量范圍m/z50～500。

1.2.2 提取溶劑比較

稱取涉案奶粉5.028 5 g 溶于25 mL 超純水中，分別加入10 mL 不同有機溶劑（乙腈、丙酮、甲醇、乙酸乙酯）提取，旋渦振蕩混勻，提取2 次，提取液經濾紙過濾后合并兩次濾液。 參照楊玉梅等[5]的報道，用Florisil 固相萃取柱對濾液進行萃取，分別經與其對應的有機溶劑-正己烷（體積比為1 ∶4）溶液淋洗，以6 000 r/min 的轉速離心甩干萃取柱，分別用相應的提取溶劑進行洗脫并收集洗脫液，于40 ℃下氮吹至近干，加入100 μL 提取溶劑復溶，以供氣相色譜-質譜儀分析。

1.3 方法學驗證

1.3.1 工作曲線與檢出限

按照實驗方法對標準曲線工作溶液系列進行測定，以辛硫磷的質量濃度為橫坐標，辛硫磷的峰面積為縱坐標繪制工作曲線。以3 倍信噪比計算檢出限。

1.3.2 回收率實驗

對市售不含辛硫磷成分的奶粉（空白奶粉）樣品進行3 個質量濃度（0.1、0.5、2.5 mg/L）的添加辛硫磷標準品回收實驗，分別以乙腈、丙酮、甲醇、乙酸乙酯作為提取試劑對樣品進行前處理，計算各處理條件下辛硫磷的回收率和相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）。辛硫磷的回收率計算方法如式（1）所示：

其中：W表示辛硫磷的回收率；A表示奶粉添加樣的測定值；B表示辛硫磷加標量的值。

1.3.3 精密度實驗

對建立的辛硫磷檢測方法進行精密度實驗，主要對日間RSD 和日內RSD 進行比較，以作方法精密度評價。

1.4 案例應用

涉案樣品檢測實驗設置了空白對照、檢材樣品、添加辛硫磷標準品陽性對照樣品。 其中，空白對照使用空白奶粉，陽性對照樣品為空白奶粉添加辛硫磷對照品。

2 結果與討論

2.1 實驗條件的優化

2.1.1 提取試劑

辛硫磷不溶于水，易溶于有機溶劑，實驗考察了乙腈、丙酮、甲醇、乙酸乙酯這4種有機溶劑對辛硫磷提取效果的影響。 4種有機溶劑對空白奶粉中添加辛硫磷標準品回收率的比較結果見表1。 由表1可知，丙酮、乙酸乙酯對于添加低、中、高質量濃度的辛硫磷奶粉提取效果較好，回收率為98.2%～104%，RSD為2.1%～8.3%，乙腈的提取效果次之，甲醇的提取效果相對較差。 而丙酮毒性較大，容易對人體造成傷害，不宜大量使用，故實驗采用乙酸乙酯作為提取試劑。

2.1.2 色譜條件

辛硫磷在高溫條件下較易分解，使用氣相色譜儀檢測時，進樣口溫度的高低對辛硫磷熱分解產物出峰直接產生影響，鑒于此特性，實驗設置進樣口溫度分別為180、200、250 ℃，并添加質量濃度為5.00 mg/L 的辛硫磷標準溶液進行分析，測得各溫度下辛硫磷的色譜峰面積如圖1 所示。 從圖1 可以看出：辛硫磷的色譜峰面積隨著進樣口溫度的升高呈現先增加再減小的趨勢，當進樣口溫度為200 ℃時，色譜峰面積最大，為保證辛硫磷的穩定性和獲得更好的實驗數據，實驗確定進樣口溫度為200 ℃。

圖1 進樣口溫度對辛硫磷色譜峰面積的影響

2.2 工作曲線與檢出限

質量濃度為5.00 mg/L的辛硫磷標準溶液的色譜圖如圖2 所示，其相對保留時間為8.377 min，在進樣口溫度為200 ℃的色譜條件下，辛硫磷在0.10～5.00 mg/L 內與其色譜峰面積呈線性關系，線性回歸方程為y=（19.28x-31.12）×104。 添加低質量濃度的辛硫磷標準溶液，以樣品基線的3 倍信噪比計算檢出限為0.05 mg/L。

圖2 辛硫磷的色譜圖（質量濃度5.00 mg/L）

2.3 涉案檢材中辛硫磷的檢測

采用最優樣本前處理方法與儀器工作條件，對涉案奶粉中的辛硫磷進行檢測。 空白奶粉中未檢出辛硫磷或其他物質，空白對照無干擾。 如圖3（a）和圖3（b）所示，檢材樣品的主要色譜峰保留時間為8.377min，該色譜峰所對應的質譜圖碎片離子為：m/z109（基峰）、m/z135、m/z298，對比空白奶粉添加辛硫磷標準品色譜圖，發現色譜峰保留時間與辛硫磷標準品保留時間相同， 且質譜特征峰及其豐度比與空白奶粉添加辛硫磷標準物質相似。

圖3 檢材樣品的色譜圖和質譜圖

2020年9月，某公安局接到報警，報警人稱其家中飲水機、奶粉等多處異常，懷疑被投毒，警方向某鑒定所提供奶粉盒、奶粉、調料盒、飲水機桶檢材，經過初步篩查，懷疑奶粉中含有辛硫磷，采用本文方法對涉案奶粉進行檢測，結果顯示檢出辛硫磷。 由工作曲線計算出涉案奶粉中辛硫磷的質量分數為2.17mg/kg。

2.4 精密度實驗

分別取添加0.1、0.5、2.5 mg/L 辛硫磷標準溶液的奶粉溶液，按實驗方法進行測定，連續進樣5 次，計算樣品的日內RSD，結果見表2。同樣，取添加0.1、0.5、2.5 mg/L 辛硫磷標準溶液的奶粉溶液，按實驗方法進行測定，連續測定5d，計算樣品的日間RSD，結果見表2。 結果表明：日內精密度實驗保留時間的RSD為0.26%～0.48%，含量RSD 為4.0 %～5.5%；日間精密度實驗保留時間的RSD 為0.28%～0.67%，含量RSD 為5.8%～7.8%，這說明方法穩定性良好。

表2 日內精密度和日內精密度實驗結果（n=5）

3 討論

目前，已報道的關于在食品中檢測辛硫磷的方法以高效液相色譜法居多，例如王勇等[7]、李欣等[8]、劉飛翔等[9]分別使用該方法檢測了濃縮胡蘿卜汁、番茄醬、小麥和大米中的辛硫磷殘留。 雖然高效液相色譜法檢測靈敏度高、用時少，但存在設備價格昂貴、體積較大、可行性不高等缺陷，不利于在司法鑒定領域推廣。 在司法鑒定領域，王龍志等[2]使用GC-MS 檢測涉案水樣中辛硫磷殘留。 GC-MS 與LC-MS 相較設備價格較低、較易推廣，但檢出限較高與常規應用中進樣口溫度在250 ℃以上的限制，不利于辛硫磷的檢測。

本實驗采用乙酸乙酯萃取，雜質較少，效果較佳；設置適當的進樣口溫度，避免了檢出限高、辛硫磷高溫易分解的問題；采用GC-MS 對涉案奶粉中辛硫磷進行檢測，方法操作簡單、可行性強，可為其他復雜案件檢材中辛硫磷成分的檢測提供參考。 辛硫磷作為廣譜殺蟲劑在現實生活中較為常見，中毒案件也較為頻發，建立一種快速、高效、便捷的檢測方法（如試紙、檢測板等），避免意外中毒是進一步探討和研究的重要方向。