高效分析草甘膦除草剂

含草甘膦的广谱除草剂因其效果显著，在全球农业生产中使用最为广泛，其除草作用是基于对转5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶（EPSPS酶）的阻滞作用：阻断了高等植物体中经莽草酸途径合成芳香族氨基酸-苯丙氨酸和酪氨酸为苯丙烷类化合物生物合成的途径。草甘膦有类似于EPSPS酶的化学作用，不同的是，含草甘膦的广谱除草剂具有毒性，含草甘膦的广谱除草剂在农田和家庭院落等使用较为广泛，因此对农产品中农药残留的监控非常必要。通常情况下，对草甘膦及其重要代谢物、氨甲基膦酸（AMPA）的分析往往应用HPLC高效液相色谱-质谱联用进行。

图1. 含草甘膦的广谱除草剂是农业生产中常用的除草剂之一。

HPLC-MS/MS分析草甘膦

本文介绍的是根据现行的直接注射技术以高效液相色谱-质谱微量元素分析法为主的草甘膦和氨甲基膦酸AMPA分析方法，不是“复制”现有的检测方法，而是开发提高检测系统的检测过程效率、灵敏度和检测精度的自动化检测技术，且要通过浓缩提高检测精度。草甘膦化合物及其重要的代谢物、氨甲基膦酸AMPA的分子极性很高，因此上述物质及其通过氯甲酸-9-芴基甲酯反应生成的衍生物（DIN/DIS 214587标准）只能有条件地进行LC分析。

图2. 用于分析草甘膦和氨甲膦酸AMPA的MPS-Spexos萃取设备和HPLC-MS/MS系统。

LC-MS/MS方法步骤

样品制备过程利用GERSTEL多用途采样器（MPS）确定标准溶液和衍生试剂的和剂量。为了能够提纯样本、提高检测的灵敏度，采用SPE固相萃取技术。萃取时，在自动进样器和HPLC系统间使用的是特殊的萃取装置——安捷伦UHPLC 1290系统。与传统的SPE萃取技术不同，Spexos萃取设备的喷射量较小：单次萃取相只有50mg，而非是传统SPE萃取设备100~1000mg的量。另外，Spexos萃取设备的最高工作压力可达200bar，可以对普通大小的样本进行净化、提纯。该洗脱过程中使用的稀释剂量非常小，且是在线洗脱，即在HPLC系统之间进行净化和提纯的。

取样、纯化和洗脱可完全自动化。只需点击鼠标即可完成，就像整个样品制备过程一样方便。该过程能够像“实时供货”的生产方式般准时完成检测样本的准备，保证了前后检测的连续性（Prepahead功能）。应用安捷伦公司的Triple-Quadrupol 6460质谱仪检测草甘膦和氨甲基膦酸AMPA，草甘膦和氨甲膦酸AMPA的FMOC衍生物在负离子模式检测。

图3. 小麦样本洗脱后检测到的残留草甘膦（左）和氨甲膦酸AMPA（右）检测的色谱图（0.01mg/kg和0.1mg/kg）。

固相萃取和在线样本检测

Spexos设备的各个样本制备都是由MPS自动进样器自动完成的；系统使用的控制软件是Gerstel公司集成了安捷伦化学工作站Chemstation的Maestro控制系统。

加载Spexos喷射剂；甲醇的调节量为1ml；用2ml清水冲洗喷射罐；完成1000μl样本的萃取任务；用1100μl清水清洗柱床；Spexos萃取设备转换到MPS模式：即从样本制备和提取模式转换到HPLC高效液相色谱分析系统的洗脱模式；对随后的样本和衍生物进行洗脱。

以上所有步骤均为自动完成，25min后样本制备工作全部完成，HPLC-MS/MS法所需的检测时间不超过20min。

图4. 草甘膦及其衍生物氨甲膦酸AMPA的FMOC-CL检测技术能够提高检测精度和检测灵敏度，极大地提高了整个检测过程的速度和效率。

小结

应用MPS-Spexos萃取设备和HPLC-MS/MS法，能够准确检测不同水质样本中草甘膦和重要的草甘膦衍生物氨甲膦酸AMPA。对一系列不同稀释程度的样本检测线性良好，高达0.999，同时检测限低至10ng/L（LoQ）。在少量经萃取的不同水样中都检测到了基质效应，复查和重现性数据良好。由此获得了一种灵敏度高、重现性好且非常可靠的草甘膦和草甘膦衍生物氨甲膦酸AMPA的检测方法，并已通过实验室证实，该方法不仅适合于水质样本、食品和环境样本、还同样适用于检测茶、亚麻和玉米等样本中残留的草甘膦和氨甲膦酸AMPA。

从应用的角度来看，MPS-Spexos萃取设备和HPLC-MS/MS法检测分析系统也广受认可，不仅能够实现样本浓缩、洗脱和在线检测分析任务，其SPE柱容积很小，可节约大量稀释剂。此外，MPS自动萃取设备可配套范围宽泛，可根据需要附加配备过滤器、离心机和浓缩设备，这些操作均只需在HPLC系统中输入相关的指令即可自动执行。

检测草甘膦的建议

通常情况，采用高效液相色谱-质谱微量元素分析法LC-MS/MS检测草甘膦和草甘膦的重要衍生物氨甲膦酸AMPA。两种检测方法的相互结合是因为：草甘膦的化合物及其重要的代谢物、氨甲基膦酸AMPA的分子结构来讲都有着很高的极化性；它们，包括其按照DIN /DIS 214587标准中通过氯甲酸-9-芴基甲酯（FMOC-CL）的反应制成的衍生物只能有条件的进行液化色谱分析。通过衍生物备制取样的自动化和专用固体萃取方法以及与传统的SPE模式不同有着很小喷射罐和小剂量喷射以及在很高压力和很小洗脱容积下工作样本洗脱装置和整个过程的自动化，可明显提高检测草甘膦残留的效率和灵敏度。