QuEChERS-毛細管電泳法測定紫薯中的農藥殘留

張丹華，陳芳，王垚垚，蔣海珠，郝遠強，韋秀華，張銀堂*，徐茂田,*

(1.鄭州大學 化學與分子工程學院，河南 鄭州450052;2.商丘師范學院 化學化工學院，河南 商丘476000)

QuEChERS-毛細管電泳法測定紫薯中的農藥殘留

張丹華1，陳芳2，王垚垚2，蔣海珠2，郝遠強2，韋秀華2，張銀堂2*，徐茂田1,2*

(1.鄭州大學 化學與分子工程學院，河南 鄭州450052;2.商丘師范學院 化學化工學院，河南 商丘476000)

將QuEChERS與毛細管膠束電動色譜法相結合，建立了一種快速、高效檢測紫薯中三嗪類農藥殘留含量的方法.在QuEChERS處理樣品過程中，乙腈作為萃取劑，伯仲胺和石墨化碳黑作為樣品凈化的吸附劑.毛細管電泳的分離緩沖液為30 mmol/L Tris-HCl-40 mmol/L SDS-10%甲醇(V/V)，pH= 7.77，分離電壓15 kV，進樣時間7 s.在最佳條件下，嗪草酮、環嗪酮和氰草津的檢出限分別為60 ng/mL、60 ng/mL、20 ng/mL，實際樣品檢測的加標回收率在82.1%～110.0%之間.

毛細管電泳;QuEChERS;紫薯;農藥殘留

0 引 言

三嗪類除草劑是一種在農作物種植過程中廣泛應用的農藥[1-3]，長期使用該類農藥使其在土壤和農作物中的殘留量增加，對人們的生活環境帶來很大威脅.據研究長期接觸三嗪類除草劑可能會誘導癌癥，造成出生缺陷和荷爾蒙的功能中斷，甚至可能導致癡呆癥[4].目前，三嗪類除草劑殘留的檢測大多以氣相色譜或高效液相色譜以及與質譜的聯用等技術為主[5-9]，但是傳統氣相色譜和液相色譜的分離效率有待進一步提高，同時質譜儀的價格比較昂貴，因此開發高靈敏、高分離度、簡單有效的農藥殘留檢測方法仍然具有十分重要的意義.

毛細管電泳(CE)是以電場為驅動力的色譜分離技術，其強大的分離能力尤其適合復雜體系的分離與分析，在無機離子、有機小分子、生物大分子等領域得到了廣泛的應用.雖然采用紫外檢測器使CE的檢測靈敏度受到一定限制，但各種在線富集技術的不斷出現和趨于成熟化已經逐漸彌補其不足.已有研究者采用膠束電動色譜或與一些前處理技術相結合，用于農藥殘留的測定，效果令人滿意[10].

QuEChERS(quick, easy, cheap, effective, rugged and safe)是近年來發展起來的一種新型樣品處理技術，具有操作簡單、方便、迅速、污染小、萃取效率高等優點，成為農藥殘留檢測領域最具潛力的樣品前處理方法[11-14].本文采用膠束毛細管電動色譜法，結合QuEChERS技術用于紫薯中嗪草酮、環嗪酮、氰草津等三嗪類除草劑(結構式見圖1)的分離檢測.

圖1 嗪草酮、環嗪酮、氰草津的結構示意圖Fig.1 Schematic diagrams of metribuzin, hexazinoe and cyanazine

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

7100型毛細管電泳儀(美國安捷倫公司)，MOTICE-36T純水儀(上海保爾水處理有限公司)，ULTRASONS MEDI-II型超聲波清洗儀(西班牙J.P.SELECTA公司)，CENTRNIC-BL II型高速離心機(西班牙J.P.SELECTA公司).

嗪草酮、環嗪酮、氰草津(標準品，百靈威科技有限公司)，十六烷基硫酸鈉(SDS，電子級，香港迪韶科技有限公司)，甲醇、乙腈(色譜純，天津四友精細化學品有限公司)，硼酸、四硼酸鈉、三羥甲基氨基甲烷(Tris)、氫氧化鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、無水乙醇、鹽酸(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)，紫薯購于商丘市某超市，實驗用水為二次去離子水.

1.2 標準溶液制備

準確稱量一定量的環嗪酮、氰草津、嗪草酮標準品，用甲醇溶解并定容至10 mL，配成濃度為864 μg/mL、603 μg/mL、548 μg/mL的儲備液，4 ℃避光保存備用.

1.3 QuEChERS處理樣品的過程

紫薯切片晾干后粉碎，過0.45 mm粒徑篩，避光儲存待用.提取過程：稱取1.0 g紫薯樣品置于離心管中，加5 mL去離子水使樣品充分浸濕，然后加入10 mL的乙腈作萃取劑，劇烈震蕩1 min，迅速加入4.0 g無水MgSO4、1.0 g NaCl，渦旋1 min，4500 rpm離心10 min.凈化過程：移取2 mL上述萃取液，加入0.3 g無水MgSO4、0.1 g PSA和0.1 g GCB，渦旋1 min，4500 rpm離心10 min.處理過后的樣品溶液離心濃縮除去其中的乙腈后，甲醇溶解.

1.4 毛細管電泳分離

采用未涂層熔融石英毛細管，內徑75 μm，總柱長49 cm，有效柱長40 cm.緩沖液體系為30 mmol/L Tris-40 mmol/L SDS-10%甲醇(V/V)，pH=7.77；50 mbar壓力下進樣7 s；分離電壓：15 kV；柱溫：25 ℃；嗪草酮、環嗪酮、氰草津的最大吸收波長分別為210 nm、248 nm、220 nm，選擇檢測波長為220 nm.

2 結果與討論

2.1 實驗條件的優化

2.1.1 緩沖液pH

嗪草酮、環嗪酮、氰草津在水溶液中為近中性，因此改變緩沖液的pH對它們在毛細管內的直接電泳行為影響很小.但SDS膠束作為分離中性物質的關鍵因素，其電泳行為和與被分析物的作用力都受緩沖液pH的影響，因此選擇合適的pH是決定分離成敗的重要因素.保持Tris的濃度為20 mmol /L不變，本實驗考察了pH 為7.36、7.77、8.36、8.67、8.92對分析物分離效果的影響(見圖2).結果顯示，隨著pH值的增加，分析物遷移時間變短，分離度變差.pH>7.77時前伸峰嚴重，分離度減小，基線變差.當pH<7.77時遷移時間增加.最終選擇7.77為最佳的pH.

圖 2 不同pH對電泳圖譜的影響 圖3 不同緩沖液濃度對電泳圖譜的影響 按出峰順序依次為標記物、嗪草酮、環嗪酮、氰草津 電泳條件：緩沖液含有40 mmol/L的SDS，進樣10 s，電壓15 kV Fig.2 Effect of pH values on electropherograms Fig.3 Effect of different buffer concentrations on electropherograms The elution peaks are in sequence of marker, metribuzin, hexazinoe and cyanazine. Separation conditions: Buffer containing 40 mmol/L SDS, injection time 10 s, and separation voltage 15 kV.

2.1.2 緩沖液的種類和濃度

確定pH值后對這一pH值下的硼酸鹽緩、Tris-HCl、磷酸鹽緩沖溶液進行考察，發現Tris-HCl的分離效果最好，基線最平穩，因此選擇Tris-HCl緩沖溶液為最佳緩沖溶液.另外還考察了緩沖溶液濃度對分離效果的影響，如圖3所示，3種分析物的遷移時間隨著緩沖液的濃度增加而增加，分離度也相應增加，但當濃度超過30 mmol/L后，峰形反而變差，考慮到分析效率，最后選用Tris-HCl濃度為30 mmol/L.

2.1.3 SDS濃度的選擇

中性物質得以分離的原因是分析物在膠束與水相中作用力的不同，因此表面活性劑種類和用量的選擇是成功分離中性物質的關鍵.SDS作為最常用的陰離子表面活性劑，已被廣泛用于中性物質的分離中，所以本實驗將SDS作為首選的表面活性劑.考察了SDS濃度在20～60 mmol/L范圍內對分離效果的影響(如圖4所示).由圖4可知，當SDS濃度為20 mmol/L時分離度不好，隨著SDS濃度的增加，峰形不斷改善，分離度逐漸提高.當SDS濃度為40 mmol/L時，分離完全.繼續增加SDS的濃度，分析時間增加.最終選擇40 mmol/L為SDS的最佳濃度.

圖4 不同SDS濃度對電泳圖譜的影響 圖5 不同進樣時間對電泳圖譜的影響 緩沖液30 mmol/L Tris-HCl，進樣10 s，電壓15 kV Fig.5 Effect of injection time on electropherogramsFig.4 Effect of SDS concentrations on electropherograms Separation conditions: 30 mmol/L Tris-HCl buffer, injection time 10 s, and separation voltage 15 kV.

2.1.4 有機添加劑

有機添加劑加入到緩沖液中會改變目標分析物和膠束間的相互作用，從而改變分析物的分離度.實驗討論了不同有機溶劑甲醇、乙腈、丙酮、異丙醇、四氫呋喃對分離結果的影響，結果顯示甲醇和乙腈的效果最好，從經濟方面考慮，選擇甲醇作添加劑.考察了不同體積分數的甲醇(5%、7.5%、10%、12.5%、15%)對分離效果的影響，結果表明，當甲醇用量超過10%時樣品出峰時間明顯增長，綜合考慮遷移時間、峰面積、峰高等因素，選擇10%為甲醇最佳用量.

2.1.5 進樣時間和分離電壓

保持50 mbar的進樣壓力不變，考察進樣時間為3～15 s對分離效果的影響，見圖5.結果表明，峰面積和峰寬都隨著進樣時間的增加而增加，最后選擇7 s作為較理想的進樣時間.

對于分離電壓的影響也做了相應的考察，結果發現，電壓的改變對3種分析物的分離效果、峰面積有一定的影響，但電壓太高會造成基線不穩定，所以選擇分離電壓為15 kV.

2.2 方法性能分析

配制一系列濃度的嗪草酮、環嗪酮、氰草津的混合標準溶液，在最優條件下，對每個濃度進行進樣分析，平行測定5次，得到這3種分析物的標準曲線.結果如表1所示，標準曲線線性關系良好，線性相關系數r均大于0.995.檢出限在20.0～60.0 ng/mL之間，RSD在6.6%～10.1%之間.

表1 毛細管電泳的分析性能

2.3 實際樣品檢測

采用 QuEChERS方法對紫薯樣品進行前處理，并進行毛細管電泳分離檢測.實際樣品中未檢測到嗪草酮、環嗪酮、氰草津.加標實驗的結果見表2，加標回收率在82.1%～110.0%之間.

表2 實際樣品的加標回收率

3 小 結

本研究將QuEChERS技術與膠束毛細管電動色譜相結合，建立了一種同時檢測紫薯中三嗪類除草劑的方法.QuEChERS不僅具有富集的效果，而且有一定的凈化樣品的作用，消除樣品中一些基質對檢測的干擾.嗪草酮、環嗪酮、氰草津的檢出限在20～60 ng/mL之間.本方法操作簡單，靈敏度高，為天然產物中農藥殘留的檢測提供參考.

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[責任編輯：徐明忠]

Determination of pesticides in purple potato using QuEChERS combined with capillary electrophoresis

ZHANG Danhua1, CHEN Fang2, WANG Yaoyao2, JIANG Haizhu2,HAO Yuanqiang2, WEI Xiuhua2, ZHANG Yintang2*, XU maotian1,2*

(1.College of Chemistry and Molecular Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450052,China;2. Collage of Chemistry and Chemical Engineering, Shangqiu Normal University, Shangqiu 476000,China)

A rapid and highly efficient method was developed to determine triazine herbicides in purple potato combined with QuEChERS and micellar electrokinetic capillary chromatography (MEKC).In the process of QuEChERS, acetonitrile was used as extraction agent, and primary secondary amine (PSA) and graphitized carbon black (GCB) were used as sample purification adsorbent.The optimum separation conditions are running buffer 30 mmol/L Tris-HCl-40 mmol/L SDS-10% methanol(V/V), pH 7.77, 15 kV of separation voltage, 7 s of injection time and DMSO as the electroosmosis marker.The detection limits of three model herbicides, metribuzin, hexazinoe and cyanazine are 60 ng/mL, 60 ng/mL and 20 ng/mL, respectively.The recovery rate was between 82.2% and 110.0%.

capillary electrophoresis; QuEChERS; purple potato; pesticides

2015-05-15;

2015-06-08

國家自然科學基金 (No.20905045，21175091，21475084，U1404215);河南省科技廳項目(No.102102310385, 112102310217)和河南省高校青年骨干教師資助計劃(2012GGJS-168)項目資助

徐茂田(1962-)，男，河南夏邑人，商丘師范學院教授，博士，碩士生導師，主要從事分析化學方面的教學與科研工作.

O657.8

A

1672-3600(2015)09-0046-05