主题:【分享】液相微萃取——高效液相色谱法 测定水稻中的吡虫啉

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液相微萃取——高效液相色谱法 测定水稻中的吡虫啉

                            孙玉珍,罗明标,李建强,郭国龙,徐晶晶

                          (东华理工大学应用化学系,江西抚州344000)

摘要:研究了基于中空纤维的动态三相液相微萃取(LPME),并首次将其应用到稻谷、稻叶、 田水和土壤中吡虫啉农药残留的快速分离富集。实验采用磷酸二氢钾作接受液,以高效液相色谱 (HPLC)为检测手段,系统地优化了LPME技术的有机溶剂、搅拌速率和萃取时间等条件。最佳 色谱条件为:SB-Phenyl C18(250 mm×4.6 mm,5μm)液相色谱柱,以甲醇–水–三乙胺 (80∶20∶1,v/v)为流动相,流速0.8 mL/min,270 nm波长下检测。得到方法的线性范围0.001~ 10μg/mL,最低检出限为1 ng/mL,加标回收率92.50%~110%,富集倍数19.2倍。结果表明该 方法是一种简单、快速、准确、环境友好的农药残留检测方法。

关键词:吡虫啉;农药残留;中空纤维;前处理;液相微萃取

中图分类号:TQ 450.2+63文献标识码:A文章编号:1671-5284(2008)06-0043-04

吡虫啉(Imidacloprid)又名脒蚜胺,化学名称 1-(6-氯-3-吡啶基甲基)-N-硝基亚咪唑烷-2-基胺,系 具内吸、触杀、胃毒作用的硝基亚甲基类内吸杀虫 剂,是烟酸乙酰胆碱酯酶受体的作用体,干扰害虫 运动神经系统,使化学信号传递失灵,无交互抗性 问题,用于防治刺吸式口器害虫如蚜虫、飞虱、蓟 马、粉虱等 [1] 。吡虫啉的推荐用药量(有效成分)为 60~120 g/hm 2 ,易溶于乙腈和二氯甲烷中,化学结 构较稳定 [2] 。该农药会对人类和哺乳动物产生慢性 毒理效应 [3] 。本文采用三相液相微萃取技术,将水稻中吡虫啉的萃取、浓缩、净化简化于一步,极大 地缩短了吡虫啉测定的前处理步骤,并结合高效液 相色谱法检测了稻谷、稻叶、水和土壤中吡虫啉的 含量,方法简便、快速,净化效果很好。

1实验部分
1.1仪器设备
Shimadzu LC–20AT岛津高效液相色谱仪,配 Shimadzu SPD–20A UV–VIS检测器和N2000色 谱工作站,SB–Phenyl C18(250 mm×4.6 mm,5μm) 安捷伦科技公司,Accurel Q 3/2聚丙烯中空纤维 (Membrana,Wuppertal,Germany;壁厚200μm, 孔径0.2μm,内径600μm)。
抽滤器(津腾GM–0.33),配真空泵;紫外可 见分光光度计(UV–260);超声波清洗器(KQ 3200);电子分析天平(BS124S);离心机。

1.2试剂
三乙胺,分析纯,由上海国药集团化学试剂有 限公司生产;磷酸,分析纯;水,重蒸馏水;甲醇, 色谱纯,天津大茂化学试剂厂;0.05 mol/L氢氧化 钾溶液。
吡虫啉标准溶液:准确称取吡虫啉标准品 0.050 0 g(纯度≥99%,德国拜耳公司),用甲醇 溶解定容至100 mL,得到吡虫啉0.50 g/L的标准 储备液。
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1.3实验步骤

1.3.1样品的制备

从稻田取喷洒农药20 d后的稻谷、稻叶、土 壤和田水样各一份。稻谷经风干、粉碎后过6号 筛分为稻米和稻壳,用二次水浸泡超声0.5 h作为 待测试样;稻叶剪细用二次水浸泡超声0.5 h;土 壤用二次水溶解,在离心机上离心0.5 h(转速为 3 000 r/min)。

1.3.2样品的提取与萃取步骤

本实验采用的是一种动态三相中空纤维式萃 取模型。具体操作步骤如下:首先将中空纤维切成 2.3~2.5 cm的小段,放入丙酮中超声清洗15 s除去 杂质;晾干后取一段放入有机萃取剂(正辛醇)中 超声浸泡10 s以使中空纤维壁孔内注满有机溶剂, 再将其套在25μL微量进样器(已吸入20μL接收 相)针尖,推出接受相,两端分别用热钳子封住, 使中空纤维的有效长度保持2 cm(约盛5μL接收 相);放入小S型号磁子,按图1将中空纤维置于玻璃皿中,在78HW–1型恒温磁力搅拌器上搅拌一 定时间后取出,剪开封住的一端,套在25μL微量 进样器针尖上,再剪开另一端,抽回接收相,取5μL 直接进行高效液相色谱测定 [4] 。

1.3.3色谱条件

SB–Phenyl C18(250 mm×4.6 mm,5μm)液 相色谱柱,测定波长270 nm,柱温为室温,甲醇– 水–三乙胺(80∶20∶1,v/v)为流动相,流速0.8 mL/min,进样量5μL。

2结果与讨论

2.1检测波长的确定

通过二极管阵列检测器的波长扫描,吡虫啉在 270 nm处有最大吸收,因此选择270 nm作为检测 波长,如图2所示。

2.2有机溶剂的选择

三相液相微萃取所用的有机溶剂除了要求对 目标分析物有合适的萃取率外,还要求其能与聚丙 烯中空纤维有良好的兼容性,在水中溶解度低且不 易挥发 [4] 。综合以上因素,本实验对比了正辛醇、 磷酸三丁酯、三正辛醇和乙酸乙酯4种有机溶剂 [5] 对吡虫啉的萃取效率(图3),结果表明正辛醇作为 有机萃取剂对吡虫啉的萃取效果最好。

2.3给出相和接收相组成

吡虫啉是尼古丁乙酰胆碱受体的效应体,是 一种二元弱碱物质 [6] ,其在碱性溶液中以分子形 式存在,溶解度相对较小,更利于被有机溶剂萃 取。因而我们选择2 mL 0.05 M KOH和2 mL 20 μg/mL吡虫啉标准溶液作为给出相,采用pH=3 的10 mM KH2PO4缓冲液作为接收相,因为pH= 3既能完全质子化吡虫啉又不会对有机萃取剂产 生影响 [4] 。

2.4搅拌速率的选择

增加搅拌速率可提高目标分析物在给出相中 传质速率,但速率太大会加速有机萃取剂溶解至 给出相中,而且在萃取过程中容易产生气泡附着 在中空纤维外壁,影响传质。本实验所选速率为 1 000 r/min。

2.5萃取时间的选择

液相微萃取是基于传质和萃取平衡两方面因 素的一种萃取过程,萃取时间一定时萃取可达到平 衡,但随着时间的无限延长,有机溶剂的溶解和挥 发又会对萃取产生负效应。实验结果表明,萃取时 间为17 min时效率最高。

2.6实验中三相中空纤维液相微萃取(TP- HF-LPME)条件

有机溶剂:正辛醇;

给出相:2 mL 0.05 M KOH+2 mL吡虫啉溶液 (根据实验需要将0.50 g/L的母液稀释成1,5,10, 50,100,200μg/mL浓度的标准溶液);

接收相:10 mM KH2PO4(约5μL),pH=3;

搅拌速度:1000 r/min;

萃取时间:17 min。
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3结果与分析

3.1精密度

在优化的TP-HF-LPME条件下,以2 mL 10 μg/mL吡虫啉标准溶液和2 mL 0.05 M KOH溶液作 为给出相,平行萃取5次进样分析,得相对标准偏 差(RSD)为1.9%。

3.2标准曲线线性范围及相关系数

分别取已过0.45μm滤膜的1,5,10,50,100, 200μg/mL浓度的吡虫啉标准溶液5μL进样测定, 得标准曲线线性范围1~200μg/mL,相关系数 0.999 6。

3.3工作曲线线性范围及相关系数

分别以0.001,0.01,0.1,1,10μg/mL浓度的 吡虫啉标准样品2 mL与2 mL 0.05 M KOH溶液混 合作为给出相,按优化的LPME条件微萃取后取5 μL接收相进样测定,得工作曲线线性范围0.001~ 10μg/mL,相关系数0.999 7,见图4。

3.4富集倍数

将各浓度吡虫啉标液按优化条件TP-HF-LPME 后,接收相中吡虫啉浓度相比于原始浓度,即得富 集倍数。在优化的TP-HF-LPME条件下,富集倍数 为19.2倍。

3.5样品的测定

先解冻稻谷、稻叶、田水和土壤样品,分别取 样品各2 mL于样品瓶,分别加入含0.01,0.05,0.5 μg/mL吡虫啉标样的0.05 mol/L KOH溶液2 mL, 在优化的TP-HF-LPME条件下萃取后进样测定。用 标准加入法计算田水、稻叶和稻谷样品中吡虫啉, 结果见表1、图5和图6;其中,由于土壤中吡虫 啉含量低于检测限未检出。

把样品色谱图得到的峰高代入工作曲线计算 得到田水、稻叶和稻谷样品的吡虫啉含量,具体结 果见表1,其中田水中的吡虫啉含量为0.0188 μg/mL,稻叶中含量为0.017 7μg/mL,稻谷中吡虫 啉含量为0.0110μg/mL。

4结论

本文将TP-HF-LPME样品前处理方法应用于 水稻中吡虫啉含量的测定,该方法与文献[1,2]比 较:①得到了更好的重现性(测定的标准偏差小于 7%)和更低的检测限(1 ng/mL)。②操作简单快 速,大大缩短样品处理时间,可用于环境样品中吡 虫啉的简单、快速、准确测定。同时测定结果表明, 吡虫啉在夏天高温多雨作用下降解速度快,植株上喷洒的农药吡虫啉基本被迁移到田水中和被稻叶 吸收,而稻谷上未检测出吡虫啉,这一结果与文献 [2]基本一致。

参考文献

[1]张红,张丽华,毛江胜,等.土壤中吡虫啉残留量HPLC测定方法 的研究[J].山东农业科学,2004,(6):56–57.

[2]毛江胜,张红,孟静静.吡虫啉在水稻中的残留动态研究[J].现代 农药,2006,(2):27–29.

[3]谷勋刚,刘晓松.液相色谱法分析烟草中吡虫啉[J].安徽农业科 学,2006,34(4):713–714.

[4]杨新磊,罗明标,唐毓萍.三相中空纤维式液相微萃取快速富集血 浆中尼古丁的研究[J].色谱,2006,24(6):555–559.

[5]刘丽丽,李吉海.新烟碱类杀虫剂的进展与合成[J].山东化工, 2003,1(32):11–16
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