气相色谱-质谱法测定涉案奶粉中辛硫磷的含量

黄玉敏，潘彤，刘清波，孙茂，孙鹏飞，吴元明

（空军军医大学基础医学院生物化学与分子生物学教研室，陕西西安 710032）

辛硫磷（phoxim）又名倍腈松，是一种广谱有机磷杀虫剂，最早于1965 年由德国拜耳公司研发而得，因其广谱性、高效性和低残留等特点，深受国内外市场欢迎，并广泛应用于果蔬、茶叶和小麦等农作物的害虫防治[1]。 辛硫磷作为世界上生产和销售量最大的杀虫剂之一，各个国家对其使用、经营都有严格的管理规定，但因其价格低廉且在获取上相对容易。 近年来，使用辛硫磷自杀、投毒、误服等各类复杂中毒案件频发，给法医毒物检验工作带来一定的难度。 辛硫磷进入人体后，主要通过抑制胆碱酯酶活性，使乙酰胆碱在体内大量积累，从而引起神经冲动传导障碍，导致神经系统功能紊乱，出现乏力、头晕、多汗、恶心和食欲缺乏等症状，严重者甚至死亡[2]。

目前，国内外对辛硫磷的关注重点主要集中在环境及食品安全领域，如采用气相色谱-串联质谱、高效液相色谱-串联质谱、薄层色谱扫描、电化学传感器及凝胶渗透色谱等[3]分析方法来检测不同农作物、水产品、水果、土壤等样本中辛硫磷的残留[4]。 而在法医毒物领域的研究则相对较少，杨玉梅等[5]、李石友等[6]提供了小麦粉、牛奶中辛硫磷检测的方法和思路，但因投毒案件复杂、检材多样（如饮用水、食品、食物器皿等），不同形态的食品或添加剂对法医毒物检验工作都是一次重大挑战。 为此，基于真实奶粉投毒案件，本文建立一种奶粉中辛硫磷的检测方法，以期对同类案件提供有益借鉴。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

7890A-5975A型气相色谱-质谱联用仪（美国Aglient公司），配有电子轰击离子源；TDL-40B型离心机（上海安亭电子仪器有限公司）；QL-861型旋涡混合器（海门市其林贝尔仪器制造有限公司）；ND200-1型氮吹仪（杭州瑞诚仪器有限公司）；Florisil固相萃取柱（粒径150～250 μm，德国Simon Aldrich公司）。

辛硫磷标准品（100 mg/L，农业部环境保护科研检测所）；乙腈、甲醇均为色谱纯；丙酮、乙酸乙酯、正己烷均为分析纯；实验用水为超纯水。

标准曲线工作溶液系列：先将辛硫磷标准品配制成质量浓度为10 mg/L 的辛硫磷标准溶液，再用空白奶粉溶液将标准溶液稀释为质量浓度分别为0.10、0.25、0.50、2.50、5.00 mg/L 的辛硫磷标准曲线工作溶液系列。

1.2 方法

1.2.1 仪器条件

色谱条件 DB-5MS 毛细管柱（30 m × 0.25 mm，0.25μm）；进样口温度200℃。 色谱柱升温程序：初始温度100℃，保持1.5min，以20 ℃/min 的速率升温至180 ℃，保持15 min。 载气为氦气（纯度≥99.999%）；流速为1 mL/min；进样量为1 μL。

质谱条件 电子轰击离子源，电子轰击能量70 eV；离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，接口温度200 ℃；采用全扫描模式，扫描质量范围m/z50～500。

1.2.2 提取溶剂比较

称取涉案奶粉5.028 5 g 溶于25 mL 超纯水中，分别加入10 mL 不同有机溶剂（乙腈、丙酮、甲醇、乙酸乙酯）提取，旋涡振荡混匀，提取2 次，提取液经滤纸过滤后合并两次滤液。 参照杨玉梅等[5]的报道，用Florisil 固相萃取柱对滤液进行萃取，分别经与其对应的有机溶剂-正己烷（体积比为1 ∶4）溶液淋洗，以6 000 r/min 的转速离心甩干萃取柱，分别用相应的提取溶剂进行洗脱并收集洗脱液，于40 ℃下氮吹至近干，加入100 μL 提取溶剂复溶，以供气相色谱-质谱仪分析。

1.3 方法学验证

1.3.1 工作曲线与检出限

按照实验方法对标准曲线工作溶液系列进行测定，以辛硫磷的质量浓度为横坐标，辛硫磷的峰面积为纵坐标绘制工作曲线。以3 倍信噪比计算检出限。

1.3.2 回收率实验

对市售不含辛硫磷成分的奶粉（空白奶粉）样品进行3 个质量浓度（0.1、0.5、2.5 mg/L）的添加辛硫磷标准品回收实验，分别以乙腈、丙酮、甲醇、乙酸乙酯作为提取试剂对样品进行前处理，计算各处理条件下辛硫磷的回收率和相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）。辛硫磷的回收率计算方法如式（1）所示：

其中：W表示辛硫磷的回收率；A表示奶粉添加样的测定值；B表示辛硫磷加标量的值。

1.3.3 精密度实验

对建立的辛硫磷检测方法进行精密度实验，主要对日间RSD 和日内RSD 进行比较，以作方法精密度评价。

1.4 案例应用

涉案样品检测实验设置了空白对照、检材样品、添加辛硫磷标准品阳性对照样品。 其中，空白对照使用空白奶粉，阳性对照样品为空白奶粉添加辛硫磷对照品。

2 结果与讨论

2.1 实验条件的优化

2.1.1 提取试剂

辛硫磷不溶于水，易溶于有机溶剂，实验考察了乙腈、丙酮、甲醇、乙酸乙酯这4种有机溶剂对辛硫磷提取效果的影响。 4种有机溶剂对空白奶粉中添加辛硫磷标准品回收率的比较结果见表1。 由表1可知，丙酮、乙酸乙酯对于添加低、中、高质量浓度的辛硫磷奶粉提取效果较好，回收率为98.2%～104%，RSD为2.1%～8.3%，乙腈的提取效果次之，甲醇的提取效果相对较差。 而丙酮毒性较大，容易对人体造成伤害，不宜大量使用，故实验采用乙酸乙酯作为提取试剂。

2.1.2 色谱条件

辛硫磷在高温条件下较易分解，使用气相色谱仪检测时，进样口温度的高低对辛硫磷热分解产物出峰直接产生影响，鉴于此特性，实验设置进样口温度分别为180、200、250 ℃，并添加质量浓度为5.00 mg/L 的辛硫磷标准溶液进行分析，测得各温度下辛硫磷的色谱峰面积如图1 所示。 从图1 可以看出：辛硫磷的色谱峰面积随着进样口温度的升高呈现先增加再减小的趋势，当进样口温度为200 ℃时，色谱峰面积最大，为保证辛硫磷的稳定性和获得更好的实验数据，实验确定进样口温度为200 ℃。

图1 进样口温度对辛硫磷色谱峰面积的影响

2.2 工作曲线与检出限

质量浓度为5.00 mg/L的辛硫磷标准溶液的色谱图如图2 所示，其相对保留时间为8.377 min，在进样口温度为200 ℃的色谱条件下，辛硫磷在0.10～5.00 mg/L 内与其色谱峰面积呈线性关系，线性回归方程为y=（19.28x-31.12）×104。 添加低质量浓度的辛硫磷标准溶液，以样品基线的3 倍信噪比计算检出限为0.05 mg/L。

图2 辛硫磷的色谱图（质量浓度5.00 mg/L）

2.3 涉案检材中辛硫磷的检测

采用最优样本前处理方法与仪器工作条件，对涉案奶粉中的辛硫磷进行检测。 空白奶粉中未检出辛硫磷或其他物质，空白对照无干扰。 如图3（a）和图3（b）所示，检材样品的主要色谱峰保留时间为8.377min，该色谱峰所对应的质谱图碎片离子为：m/z109（基峰）、m/z135、m/z298，对比空白奶粉添加辛硫磷标准品色谱图，发现色谱峰保留时间与辛硫磷标准品保留时间相同， 且质谱特征峰及其丰度比与空白奶粉添加辛硫磷标准物质相似。

图3 检材样品的色谱图和质谱图

2020年9月，某公安局接到报警，报警人称其家中饮水机、奶粉等多处异常，怀疑被投毒，警方向某鉴定所提供奶粉盒、奶粉、调料盒、饮水机桶检材，经过初步筛查，怀疑奶粉中含有辛硫磷，采用本文方法对涉案奶粉进行检测，结果显示检出辛硫磷。 由工作曲线计算出涉案奶粉中辛硫磷的质量分数为2.17mg/kg。

2.4 精密度实验

分别取添加0.1、0.5、2.5 mg/L 辛硫磷标准溶液的奶粉溶液，按实验方法进行测定，连续进样5 次，计算样品的日内RSD，结果见表2。同样，取添加0.1、0.5、2.5 mg/L 辛硫磷标准溶液的奶粉溶液，按实验方法进行测定，连续测定5d，计算样品的日间RSD，结果见表2。 结果表明：日内精密度实验保留时间的RSD为0.26%～0.48%，含量RSD 为4.0 %～5.5%；日间精密度实验保留时间的RSD 为0.28%～0.67%，含量RSD 为5.8%～7.8%，这说明方法稳定性良好。

表2 日内精密度和日内精密度实验结果（n=5）

3 讨论

目前，已报道的关于在食品中检测辛硫磷的方法以高效液相色谱法居多，例如王勇等[7]、李欣等[8]、刘飞翔等[9]分别使用该方法检测了浓缩胡萝卜汁、番茄酱、小麦和大米中的辛硫磷残留。 虽然高效液相色谱法检测灵敏度高、用时少，但存在设备价格昂贵、体积较大、可行性不高等缺陷，不利于在司法鉴定领域推广。 在司法鉴定领域，王龙志等[2]使用GC-MS 检测涉案水样中辛硫磷残留。 GC-MS 与LC-MS 相较设备价格较低、较易推广，但检出限较高与常规应用中进样口温度在250 ℃以上的限制，不利于辛硫磷的检测。

本实验采用乙酸乙酯萃取，杂质较少，效果较佳；设置适当的进样口温度，避免了检出限高、辛硫磷高温易分解的问题；采用GC-MS 对涉案奶粉中辛硫磷进行检测，方法操作简单、可行性强，可为其他复杂案件检材中辛硫磷成分的检测提供参考。 辛硫磷作为广谱杀虫剂在现实生活中较为常见，中毒案件也较为频发，建立一种快速、高效、便捷的检测方法（如试纸、检测板等），避免意外中毒是进一步探讨和研究的重要方向。