新型農藥殘留凈化材料的篩選研究

王正瑋 黎其萬 梅文泉 方海仙 耿慧春 汪祿祥

摘要?[目的]優選香蔥農殘凈化材料。[方法]采用QuEChERS法從PSA、硅酸鎂（弗洛里夕）、中性氧化鋁和石墨烯4種材料中優選出香蔥農藥殘留前處理凈化材料，并對實驗室偶有檢出的腐霉利做了4種材料的加標回收試驗。[結果] 4種凈化材料均能不同程度地凈化香蔥基質，其中最優的是弗洛里夕;4種凈化材料的回收率都比較滿意，分別為弗洛里夕94.0%、中性氧化鋁87.5%、PSA 103.0%、石墨烯87.5%。[結論]4種凈化材料均可作為香蔥農殘的備用材料，其中弗洛里夕較優。

關鍵詞?農藥殘留凈化材料;弗洛里夕;中性氧化鋁;PSA;石墨烯

中圖分類號?TS207.5+3文獻標識碼 A文章編號?0517-6611（2018）35-0165-04

農藥是當前世界農業生產活動中最重要的生產資料之一，然而它是一把雙刃劍，在保證農產品產量的同時也引入了農藥殘留對于人類的安全隱患[1]。農藥殘留的控制是長期以來世界的重要科學議題。農藥殘留的監測是指導科學合理用藥以達到減少其對環境、生態系統和人類產生不良影響的目的。農藥殘留的準確測定是農藥殘留監測的基本手段。農產品等樣品中含有大量油脂、蛋白質、色素、酚類、醚類、胺類、糖類、有機酸類等雜質會給農藥準確測定造成嚴重的干擾。樣品的前處理就是將農藥提取并將雜質盡量去除的步驟。

樣品前處理一般分為樣品提取、樣品凈化、樣品濃縮和樣品定容等幾個步驟，其中樣品凈化是除去雜質的過程。樣品凈化有多種方法，其中固相萃取法較常用。固相萃取又分為多種方法，但其原理都是通過應用固相萃取劑的選擇性吸附來實現農藥與雜質的分離。近10年發展起來的分散固相萃取法是一種新型樣品前處理方法，集萃取和凈化于一身，具有操作高效簡單、溶劑用量少、無需特殊設備等特點，分析結果與其他方法相當或更優越。目前最經典的分散固相萃取法是2003年美國科學家Anastassiades等[2]提出的QuEChERS（Quick，Easy，Cheap，Effective，Rugged，Safe）法，即快速、簡單、價格低廉、高效、安全、耐用，因此適用廣泛。QuEChERS法主要由乙腈提取目標物和凈化劑分散凈化提取液中的雜質兩部分組成。固相萃取劑即為農藥殘留前處理凈化材料。隨著科技的發展，多種農藥殘留前處理凈化材料大量涌現，常用的有N-丙二基乙二胺（primary secondary amine，PSA）[3-4]、C18鍵合硅膠[5]、硅酸鎂（slicon magnesium）即弗洛里夕（Florisil）[6]、氧化鋁[7]、石墨化炭黑（graphitized carbon blacks，GCB）[8]以及新型碳納米材料多壁碳納米管（multiwalled carbon nanotubes，MWCNTs）[9]和石墨烯（graphene）[10]等。

標準方法NY/T 761—2008蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農藥多殘留的測定因其簡易的特點是農產品農藥殘留檢測常用的方法，其中有機氯和菊酯類農藥檢測受到樣品基質的影響嚴重，尤其是大蒜、香蔥等基質比較復雜的樣品。香蔥在我國是一種很普遍且不可或缺的調味品、蔬菜，常做生吃。尤亞林等[11]研究認為細香蔥提取物對人胃癌細胞SGC7901有抑制作用。香蔥成分豐富，硫醚等揮發性成分含量大[12]，葉綠素含量也比較高，這給其農殘的測定造成了很大的干擾。然而蔥的生長過程需要用農藥，實驗室偶有腐霉利（procymidone）等農藥檢出。為促進香蔥中腐霉利的準確測定，做好香蔥前處理是很有必要的。筆者參考文獻[2，13-16]試圖采用QuEChERS法從PSA、弗洛里夕、中性氧化鋁和石墨烯4種材料中優選出香蔥農藥殘留前處理凈化材料。

1?材料與方法

1.1?儀器

GC-6890N氣相色譜（配有7683自動進樣器、63Ni 電子捕獲檢測器μECD，美國安捷倫公司）;TDL-40B低速大容量離心機（上海安亭科學儀器廠）;HY-5A 振蕩器（金壇市科析儀器有限公司）;Heidolph LR 旋轉蒸發儀（德國海道爾夫公司）; ESJ200-4 電子天平（沈陽龍騰電子有限公司）;N-EVAP 水浴氮吹儀（美國Organomation公司）;渦旋振蕩器（美國Thermo Scientific 公司）;聚四氟乙烯離心管2.0 mL。

1.2?試劑?腐霉利[1 000 μg/mL，GBW（E）081390，農業部環境質量監督檢驗測試中心（天津）];N-丙基乙二胺硅烷（PSA）固相分散凈化劑（40 μm，美國Varian 公司）;弗洛里夕固相分散凈化劑（美國Supelco公司）;中性氧化鋁（上海博勢生物科技有限公司）;石墨烯自制并表征[17];正己烷（色譜純，美國J.T.Baker 公司）;乙腈（分析純，國藥集團化學試劑有限公司），氯化鈉（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）。

1.3?試驗方法

1.3.1?標準儲備溶液的配制。

移取腐霉利1.0 mL，用正己烷定容至25.0 mL，配制成單一標準儲備液，貯存在-4.0 ℃冰箱中。

1.3.2?樣品的提取。秤取15.00 g（精確至0.01 g）磨碎的香蔥至50.0 mL 離心管中，加入30.0 mL乙腈、3 g 氯化鈉，振蕩提取30 min，5 000 r/min 離心5 min，得到提取液。

1.3.3?樣品的凈化。取1.0 mL 上清液于預先加入PSA、弗洛里夕、中性氧化鋁和石墨烯的離心管中，渦旋振蕩器渦旋30 s，離心取上清液過0.22 μm 濾膜，水浴加熱并通入氮氣吹干溶劑，加入1.0 mL 正己烷溶解，待分析。

1.3.4?氣相色譜條件。

色譜柱：DB-17 石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）;載氣：高純氮氣（99.999%），恒流模式，柱流速為1.0 mL/min;進樣量1.0 μL，不分流進樣，進樣口溫度230 ℃;尾吹氣流量60.0 mL/min;微電子捕獲檢測器（μECD）溫度：320 ℃;柱溫升溫程序：初始溫度150 ℃，保持2 min，以20 ℃/min 升至250 ℃，保持8 min，以10 ℃/min 升至270 ℃，保持20 min。

1.3.5?工作曲線繪制。

移取適量的腐霉利標準儲備液，用正己烷稀釋得到一系列工作使用溶液。按照“1.3.4” 條件進行分析，采用外標法定量。以標準溶液的峰面積（Y）為縱坐標、質量濃度（X，μg/mL）為橫坐標繪制工作曲線。

1.3.6?添加回收試驗。

對空白香蔥樣品添加不同水平的標準溶液，按照“1.3.2”“1.3.3”“1.3.4”方法進行前處理和分析測定，每個添加濃度重復測定10次，計算平均回收率和相對標準偏差。

2?結果與分析

2.1?提取溶劑的選擇

香蔥樣品為鮮樣，樣品含有蛋白質、膳食纖維、脂肪、色素、硫醚、礦物質等。蛋白質、色素、硫醚等為干擾農藥組分測定的雜質，乙腈作為溶解性好和通用性強的提取溶液，用其提取可避免基質中的脂肪和一些親脂性色素的干擾，還兼具分離蛋白質的作用，因此，該試驗選擇乙腈作為提取溶劑。

2.2?凈化方法的選擇

試驗參考文獻[2，13-16]，因為QuEChERS法快速、簡單、價格低廉、高效、安全、耐用，所以該試驗采用QuEChERS法篩選凈化材料PSA、硅酸鎂、中性氧化鋁和石墨烯。取100.0 mg Florisil、15.0 mg PSA、100.0 mg中性氧化鋁和5.0 mg石墨烯作為凈化材料。

2.3?色譜條件的優化

從不同程序升溫、進樣口溫度、流量、檢測器溫度、不同色譜柱等方面進行色譜條件考察，優選出進樣口溫度為200 ℃、壓力為1 100 hPa、氮氣總流量為62.9 mL/min、模式為部分流;色譜柱模式為恒定流量、壓力為1 100 hPa、流量為1.0 mL/min、平均流速為30 cm/s、后運行為1 mL/min;柱箱程序升溫初始值為150 ℃保持2 min運行2 min、階升速率15 ℃/min達270 ℃保持26 min運行36 min、后運行50 ℃。在分析中，分別選用了DB-1、DB-17同等規格不同極性的色譜柱，在其他分離條件一致的情況下，DB-17的響應值較高，峰形對稱，因此選擇DB-17作為分析色譜柱。

2.4?材料優選

通過4種材料凈化后的香蔥樣品進樣后的氣相色譜圖，在同樣比例的電信號范圍內，從全圖來看，4種不同材料凈化劑對香蔥樣品的凈化效果不同，弗洛里夕對整體的凈化效果比較好，能比較全面地減弱雜質峰;其次是中性氧化鋁，第三是PSA，較差的是石墨烯，但都無法對香蔥中的雜峰凈化完全。

由4種凈化劑重疊對比的細節圖可知，在保留時間9～11 min，石墨烯表現出了最好的凈化能力，其次是弗洛里夕，PSA在這段的凈化能力最差。然而在11～17 min弗洛里夕凈化能力最佳，其次是中性氧化鋁，石墨烯和PSA在保留時間14～16 min有明顯的雜質峰，而石墨烯表現出了更差的凈化能力，保留時間在13～16 min的雜質峰明顯高于PSA。整體來看，弗洛里夕的凈化能力最優。

從4種材料凈化作用對腐霉利（保留時間為10.4 min）測定的影響對比可以看出，香蔥的空白都有雜質峰未被凈化完全，均存在雜質峰的干擾，但加標的腐霉利峰特別明顯，且腐霉利通過4種凈化材料后的回收率都比較理想，分別為弗洛里夕94.0%、中性氧化鋁87.5%、PSA103.0%、石墨烯87.5%。

3?結論

4種不同材料凈化劑對香蔥樣品均有不同程度的凈化效果。其中弗洛里夕對整體的凈化效果比較好，能比較全面地減弱雜質峰。這與其結構及其極性有關，其具有兩性，且弗洛里夕又稱為“聚醚吸附劑”，能夠較大程度地吸附香蔥中的大量硫醚;其次是中性氧化鋁，與弗洛里夕一樣，氧化鋁也具有兩性，但其對香蔥的凈化能力不如弗洛里夕;第三是PSA，較差的是石墨烯。但4種材料都無法對香蔥中的雜峰凈化完全。根據以上譜圖的分析可以考慮通過材料的復合或串聯等形式來促進凈化效果。總之，4種不同材料對香蔥樣品均有不同程度的凈化效果，考慮弗洛里夕等材料資源的有限性，4種材料均可作為香蔥的備用凈化材料。

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