離子液體單滴微萃取-高效液相色譜法測定水體中磺胺類藥物

摘 要 應(yīng)用離子液體單滴微萃取（SDME）技術(shù)，建立了水體中7種磺胺類藥物的高效液相色譜（HPLC）分析方法。考察了萃取劑種類與體積、萃取時(shí)間、攪拌速度、溶液pH值、鹽濃度及萃取溫度對萃取效率的影響。確定了最佳萃取條件為：利用9 SymbolmA@ L 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[C4MIM][PF6]）離子液體作為萃取液滴，在攪拌速度為300 r/min、萃取溫度為50 ℃的條件下，對pH 3，NaCl濃度為0.33 g/mL的10.0 mL水樣萃取35 min。在最佳條件下，7種磺胺在0.005～2.000 mg/L濃度范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)為09994～0.9998；檢出限為0.001～0.003 mg/L（S/N＝3）；[C4MIM][PF6]對7種磺胺的富集倍數(shù)在22～107之間；5次平行測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.1%～5.6%；對自來水、江水、湖水和廢水的加標(biāo)回收率為843%～106%。

關(guān)鍵詞 離子液體; 單滴微萃取; 磺胺類藥物; 高效液相色譜

1 引 言

磺胺類藥物是指含有對氨基苯磺酰胺結(jié)構(gòu)的一類藥物的總稱，具有抗菌譜廣、療效強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是目前水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中最常使用的抗生素之一，廣泛用于魚類的癤瘡病、細(xì)菌性敗血病、腸炎病、爛鰓病、弧菌病等的治療[1]。這類藥物大部分以原物或代謝物的形式隨糞便排出，最終污染水體，對生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅[2，3]。因此，發(fā)展一種更為靈敏、可靠且易于操作的分析方法用于檢測這類化合物顯得尤為重要。

目前，測定水中磺胺類藥物多采用固相萃取法對水中磺胺進(jìn)行濃縮萃取[4～7]。如唐才明等[4]建立了固相萃取-高效液相色譜-質(zhì)譜法測定水中5種磺胺及其它抗生素的分析方法；Xu等[5]也采用這種方法測定了維多利亞港和珠江某個(gè)河段的3種磺胺及其它抗生素。陳璇等[8]利用中空纖維模式的液相微萃取-反萃取技術(shù)高效液相色譜法測定動物組織中的5種磺胺。單滴微萃取（SDME） [9]是近年來發(fā)展起來的一種萃取裝置簡單、成本低、溶劑用量少、操作簡便快速的樣品前處理技術(shù)。但SDME也存在如萃取溶劑多為有機(jī)溶劑， 萃取液滴體積小， 易揮發(fā)， 不易高溫萃取， 萃取維持時(shí)間短等缺點(diǎn)[10]，使該方法的靈敏度和重現(xiàn)性都受到一定的影響。離子液體是一種新型綠色溶劑，具有非揮發(fā)性， 熱穩(wěn)定性強(qiáng)， 粘度和密度大等特點(diǎn)[11，12]，用作SDME的萃取劑，避免了傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的缺點(diǎn)。因此，本研究利用基于離子液體的單滴微萃取技術(shù)-高效液相色譜法測定水體中7種磺胺\\. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本方法簡單快速， 靈敏度高， 環(huán)境友好，對實(shí)際水樣的測定結(jié)果令人滿意。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

1200型高效液相色譜儀（美國Agilent公司）；SDME裝置：包括25 SymbolmA@ L微量進(jìn)樣器（瑞士Hamilton公司）、IKA-RCT basic 加熱磁力攪拌器（德國IKA集團(tuán)）、15 mL頂空萃取瓶，聚四氟乙烯管等；PHB-5 pH meter（上海偉業(yè)儀器廠）。

甲醇（HPLC級，Merck公司）；1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[C4MIM][PF6]）、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[C8MIM][PF6]）、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[C6MIM][PF6]）（99%，上海成捷化學(xué)有限公司）；磺胺嘧啶（SD）、磺胺二甲基嘧啶（SM2）、磺胺甲氧噠嗪（SMP）、磺胺間甲氧嘧啶（SMM）、磺胺甲GFDA3唑（SMZ）、磺胺喹GFDA3啉（SQX）、磺胺吡啶（SP）（99.9%，Sigma公司）；其它試劑均為分析純。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確稱取適量磺胺標(biāo)準(zhǔn)品，用甲醇配制成100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，保存在－20 ℃冰箱中。使用時(shí)，以甲醇稀釋至所需濃度。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

在萃取瓶中加入10.0 mL水樣及磁攪拌子，用25

SymbolmA@ L微量進(jìn)樣器抽取9 SymbolmA@ L離子液體，將針尖浸沒于液面下，緩慢推出離子液體，使其成小液滴懸掛在針尖上。在進(jìn)樣器針尖處套小段特制的聚四氟乙烯管，以增加液滴與針尖的接觸面積，保證液滴的穩(wěn)定。設(shè)定攪拌速度和萃取溫度，萃取一定時(shí)間后，收回液滴，直接進(jìn)HPLC進(jìn)行分析。

2.4 色譜條件

Agilent Extend-C18色譜柱（250 mm × 4.6 mm i.d.， 5 SymbolmA@ m）。流動相A：甲醇，流動相B：0.5%冰乙酸。采用梯度洗脫： 0～15 min，10%～30% A；15～22 min，30%～50% A；22～23 min，50%～20% A；23～25 min，20%～10% A。流速為1.0 mL/min。檢測波長：272 nm；柱溫：室溫。

3 結(jié)果與討論

3.1 HPLC條件的優(yōu)化

分別對7種磺胺標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行紫外波長掃描，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，7種物質(zhì)在272 nm處都有較好的吸收。

考察了3種流動相體系（甲醇-水、甲醇-冰乙酸、甲醇-H3PO4）對7種磺胺的分離效果。結(jié)果表明，以甲醇-水、甲醇-H3PO4為流動相時(shí)，色譜峰都有不同程度的前延現(xiàn)象，而采用甲醇-0.5%冰乙酸溶液為流動相，色譜峰峰型對稱。在梯度洗脫的條件下對7種磺胺均能達(dá)到理想分離。

3.2 SDME 條件的優(yōu)化

3.2.1 萃取劑的種類與體積的選擇 與傳統(tǒng)的液液萃取一樣，合適的萃取劑是提高分析靈敏度的關(guān)鍵。本實(shí)驗(yàn)考察了3種離子液體（[C4MIM][PF6]、[C8MIM][PF6]、[C6MIM][PF6]）對磺胺的萃取效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)， [C4MIM][PF6]的萃取效率最高，且干擾最小。

當(dāng)萃取劑 [C4MIM][PF6]為6～9 SymbolmA@ L時(shí)，萃取效率隨著萃取劑體積的增加而增大; 而當(dāng)萃取劑大于9 SymbolmA@ L時(shí)，萃取效率反而下降，這是因?yàn)檩腿w積越大，穩(wěn)定性越差，萃取平衡所需的時(shí)間也越長。因此，本實(shí)驗(yàn)選擇萃取劑的體積為9 SymbolmA@ L。 圖1 萃取時(shí)間對萃取效率的影響

Fig．1 Effect of extraction time on extraction efficiency

萃取劑體積（Volume of extraction solvent），9 SymbolmA@ L；其它條件如圖1（Other conditions are the same as in Fig．1）。1. 10 min; 2. 20 min; 3. 25 min;4. 30 min; 5. 35 min; 6. 40 min。SD: sulfadiazine; SP: sulfapyridine; SM2: sulfamethazine; SMP: sulfamethoxypyridazine; SMZ: sulfamethoxazole; SMM: Sulfamonomethoxine; SQX: Sulfaguinoxaline\\.

3.2.2 萃取時(shí)間的影響

萃取時(shí)間對萃取效率的影響如圖1。在35 min前，萃取效率隨萃取時(shí)間的延長而增大，而35 min后，萃取效率反而有所下降，這主要是由于萃取時(shí)間過長會加大[C4MIM][PF6]在水樣中的溶解。本實(shí)驗(yàn)選擇萃取時(shí)間為35 min。

3.2.3 攪拌速度的影響 攪拌加速了分析物向溶劑的擴(kuò)散速率，提高萃取效率，但同時(shí)也會破壞懸掛液滴的穩(wěn)定性。對比了不同攪拌速度對萃取效率的影響（圖2）發(fā)現(xiàn)，攪拌速度在200～400 r/min時(shí)，萃取效率高且變化的幅度較小，因此本實(shí)驗(yàn)選取攪拌速度為300 r/min。

3.2.4 樣品溶液pH值的影響 在pH 1～6范圍內(nèi)考察了樣品溶液pH值對萃取效率的影響（圖3），結(jié)果表明，

pH 3時(shí)，[C4MIM][PF6]對磺胺的萃取效果最好。這可能是因?yàn)閜H 3時(shí)，磺胺大部分以分子形態(tài)存在，有利于它們進(jìn)入[C4MIM][PF6]。 圖2 攪拌速度對萃取效率的影響

Fig．2 Effect of stirring speed on extraction efficiency

萃取時(shí)間（Extraction time）， 35 min；其它條件如圖2（Other conditions same to Fig．2）。

圖3 溶液pH值對萃取效率的影響

Fig．3 Effect of pH value of solution on extraction efficiency

攪拌速度（Stirring speed），300 r/min；其它條件如圖2（Other conditions same to Fig．2）。

3.2.5 鹽效應(yīng)的影響 以NaCl為例，研究了水樣中鹽的濃度對萃取效率的影響（表1）。由表1可知，[C4MIM][PF6]對磺胺的萃取效率隨NaCl濃度的增加而增大。這可能是由于加入NaCl阻礙[C4MIM][PF6]的溶解；同時(shí)，NaCl的強(qiáng)烈水合作用，導(dǎo)致水溶液中自由水分子的濃度顯著降低，從而磺胺在水相中的濃度相對增加，更易進(jìn)入[C4MIM][PF6]。因此，本實(shí)驗(yàn)選用水樣中含0.33 g/mL NaCl作為最佳實(shí)驗(yàn)條件。

3.2.6 萃取溫度的影響 在萃取過程中，升高溫度能增大目標(biāo)物的擴(kuò)散速度，提高萃取效率；但是，升溫會使目標(biāo)物揮發(fā)，而且溫度高，萃取劑也易溶解，導(dǎo)致抽回的液滴易含有水。實(shí)驗(yàn)考察了萃取溫度在35～55 ℃時(shí)，[C4MIM][PF6]對磺胺的萃取效果（表2）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著萃取溫度的升高，萃取效率增大，50 ℃時(shí)，萃取效率最高；繼續(xù)升高溫度，萃取效率有所下降。因此，本實(shí)驗(yàn)選取萃取溫度為50 ℃。

108.5 NaCl濃度，0.33 g/mL；其它條件如表1（Conditions: NaCl concentration， 0.33 g/mL; other conditions are sameas in Table 1）。

3.3 方法的線性范圍、檢出限、精密度及富集倍數(shù)

在優(yōu)化的萃取條件下，對7種磺胺的線性范圍、線性方程、方法檢出限（S/N＝3）、精密度和富集倍數(shù)（富集倍數(shù)為目標(biāo)物在萃取劑中的濃度與在樣品中的最初濃度之比）進(jìn)行了考察，結(jié)果見表3。圖4為磺胺標(biāo)準(zhǔn)色譜圖。

表3 方法的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限、精密度及富集倍數(shù)

Table 3 Linear ranges， linear regression equation， correlation coefficients， detection limits， precisions （RSDs） and enrichment factors of the method

磺胺類物質(zhì)

Sulfonamides

線性范圍

Linear range

（mg/L）

線性關(guān)系

Linear

equation相關(guān)系數(shù)

r檢出限

Detection

limit

（mg/L）精密度

RSD（%， n＝5）富集倍數(shù)

Enrichment

factor

磺胺嘧啶 SD0.005～2.000Y＝184.39X＋0.98160.9997

0.0034.822

磺胺吡啶 SP0.005～2.000Y＝349.08X－0.13740.9997

0.002

5.4

39

磺胺二甲基嘧啶 SM20.005～2.000

Y＝411.64X－1.4159

0.9998

0.002

5.0

46

磺胺甲氧噠嗪 SMP0.005～2.000

Y＝461.75X－1.8257

0.9997

0.002

5.1

67

磺胺甲GFDA3唑 SMZ

0.002～2.000

Y＝778.39X＋1.5096

0.9996

0.001

4.9

92

磺胺間甲氧嘧啶 SMM

0.005～2.000

Y＝396.38X＋0.8046

0.9994

0.002

3.1

48

磺胺喹GFDA3啉 SQX

0.002～2.000

Y＝721.60X－1.3522

0.9997

0.001

5.6

107

圖4 磺胺標(biāo)準(zhǔn)色譜圖

Fig．4 Typical chromatograms of sulfonamides

a. 在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，加標(biāo)水樣（0.1 mg/L）的萃取譜圖（Chromatogram obtained after [C4MIN][PF6] extraction of sample solution contained 0.1 mg/L mixed standard under the optimized conditions）; b. 加標(biāo)水樣（0.1 mg/L）未萃取前的譜圖（chromatogram of initial solution contained 0.1 mg/L mixed standard）。 1. 磺胺嘧啶（SD）；2. 磺胺吡啶（SP）；3. 磺胺二甲基嘧啶（SM2）；4. 磺胺甲氧噠嗪（SMP）；5. 磺胺甲GFDA3唑（SMZ）；6. 磺胺間甲氧嘧啶（SMM）；7. 磺胺喹GFDA3啉（SQX）。

3.4 樣品分析及加標(biāo)回收率

對本地區(qū)的自來水、江水、湖水及廢水用0.45

SymbolmA@ m的濾膜過濾后，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行測定， 4個(gè)水樣中的磺胺濃度均低于本方法的檢出限，可能與豐水期取樣及水樣的周邊沒有養(yǎng)殖廠不使用磺胺類藥物有關(guān)。7種磺胺的加標(biāo)回收率為84.3%～106.0%（表4）。

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Determination of Sulfonamides in Water Sample Using Ionic

Liquid-based Single Drop Microextraction Coupled

with High Performance Liquid Chromatography

WU Cui-Qin1， CHEN Di-Yun1， ZHOU Ai-Ju2， DENG Hong-Mei1， LIU Yong-Hui1

1（School of Environmental Science and Engineering， Guangzhou University， Guangzhou 510006）

2（School of Chemistry and Chemical Engineering， Guangzhou University， Guangzhou 510006）

Abstract A novel method was developed for the determination of seven sulfonamides in water samples using ionic liquid-based single drop microextraction coupled with high performance liquid chromatography. The influence of extraction parameters including extraction solvent， volume of extraction solvent， extraction time， stirring speed， pH value， NaCl concentration of sample solution and extraction temperature were investigated. Using 9

SymbolmA@ L 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate （[C4MIM][PF6]）as extraction drop， 10.0 mL aqueous sample with 0.33 g/mL NaCl（pH 3） was extracted for 35 min with stirring at 300 r/min at 50 ℃. Under the optimal conditions， good linear relationships were obtained in the sulfonamides concentrations of 0.005－2.000 mg/L with the correlation coefficients of 0.9994－0.9998; the detection limits were 0.001－0.003 mg/L（S/N＝3）; the enrichment factors of [C4MIM][PF6] for the seven sulfonamides were from 22 to 107; the RSD of matrix spiked samples were 3.1%－5.6%（n＝5）. The proposed method was applied to the determination of the seven sulfonamides in tap， river， lake and waste water with recoveries of the seven sulfonamides in the range of 84.3%－106.0%.

Keywords Ionic liquid; Single drop microextraction; Sulfonamides; High performance liquid chromatography

（Received 12 April 2010; accepted 2 August 2010）