磁性氧化石墨烯納米復合材料固相萃取-高效液相色譜法測定水果、蔬菜和水樣中農藥利谷隆

◎ 陳松慶，陳思伊，朱霞石,

（1.揚州大學化學化工學院，江蘇 揚州 225002；2.揚州大學廣陵學院，江蘇 揚州 225128）

利谷隆是一種合成苯基脲除草劑，具有良好的觸殺活性，在農業生產中得到廣泛應用[1]。利谷隆對雜草有一定的殺滅作用，但能長期穩定地存在于環境中，污染土壤和地表水，嚴重破壞地下水和生物[2]。毒理學研究表明，這類除草劑對人體有不同程度的毒性，甚至具有致癌作用[3]。因此，準確、靈敏、快速地檢測果蔬中利谷隆殘留量具有十分重要的意義[4]。

本文建立以磁性氧化石墨烯納米復合材料（Fe3O4@SiO2-GO）為萃取劑，聯合高效液相色譜法分離分析農藥利谷隆的新方法。用掃描電鏡、透射電鏡和紅外光譜等對制備的Fe3O4@SiO2-GO進行表征，研究影響利谷隆萃取和洗脫的各種因素。

1 材料與方法

1.1 儀器和設備

DK-S22電熱恒溫水浴鍋（常州國華電器有限公司）、ZK-82B真空干燥箱（上海試驗儀器廠）、SH-C恒溫振蕩器（常州國華電器有限公司）、Agilent 1220高效液相色譜儀（安捷倫科技有限公司）、Bruker tensor 27傅里葉變換紅外光譜儀（德國Bruker公司）、S-4800Ⅱ掃描電鏡（日本日立公司）、Tecnai-12透射電鏡（荷蘭Philips公司）、A300-10/12電子順磁共振波譜儀（德國Bruker公司）。

1.2 藥品和試劑

六水硫酸亞鐵氨、十二水硫酸鐵氨、氫氧化銨、無水乙醇、正硅酸四乙酯、異丙醇、丙酮、乙腈、正己烷、N-羥基丁二酰亞胺、1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亞胺、精對苯二甲酸、氫氧化鈉、氯化鈉、N，N-二甲基甲酰胺、（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷、甲醇、聚乙二醇、高錳酸鉀、石墨粉和利谷隆。藥品和試劑是分析純，來自國藥集團化學試劑有限公司。

1.3 Fe3O4@SiO2-GO制備

根據已報道的方法制備Fe3O4@SiO2-GO[5]；0.2 g氧化石墨烯在超聲作用下分散在50.0 mL N，N-二甲基甲酰胺中。在上述溶液中加入0.1 g NHS和0.2 g EDC，室溫下攪拌2 h。將0.5 g Fe3O4@SiO2-NH2加入到上述混合物中攪拌12 h，洗滌后用水分散即可得到產品。最終產物Fe3O4@SiO2-GO經多次水洗，在80 ℃真空干燥。

1.4 樣品處理

新鮮蘋果和馬鈴薯樣品來自揚州當地菜市場。水樣取自揚州西湖。將樣品剝皮并研磨均勻，取10.0 g樣品于燒杯中，加20 mL去離子，超聲15 min，過濾，并將濾液稀釋至50.0 mL。用0.45 μm的膜過濾樣品溶液，在4 ℃下儲存備用。

1.5 色譜條件

色譜柱：Shin-pack VP-ODS C18（250 mm×4.6 mm，5 μm），流動相：乙腈:水（30:70，V/V），流速：0.8 mL min-1，柱溫：25 ℃，檢測波長：248 nm，保留時間：9.20 min。

1.6 實驗過程

優化萃取條件和洗脫條件，MSPE在優化的實驗條件下進行。

MSPE過程如圖1所示。①將適量的利谷隆溶液和pH=7.0緩沖溶液加入到50.0 mL離心管中，定容至刻度線。②將12.0 mg Fe3O4@SiO2-GO納米復合材料加入燒杯中，室溫下振蕩10 min。③在離心管底部放置一個磁鐵，將上層溶液倒出。④加入3.5 mL丙酮洗脫，室溫下振蕩5 min。通過磁分離，收集上層清液。⑤將20.0 μL洗脫液注入高效液相色譜儀進行測定（λ=254 nm）。

圖1 實驗流程圖

2 結果與分析

2.1 Fe3O4@SiO2-GO表征

通過掃描電鏡、透射電鏡、紅外光譜和振動樣品磁強計對制備的材料進行表征，結果表明Fe3O4@SiO2-GO制備成功。

2.2 萃取條件優化

優化萃取劑種類和用量、溶液pH、萃取時間和萃取溫度對萃取率的影響。

2.2.1 萃取劑的選擇

本 實 驗 選 擇 Fe3O4、Fe3O4@SiO2、Fe3O4@SiO2-GO 3種材料分別萃取利谷隆，萃取率分別為35.1%、54.8%和95.1%，結果顯示Fe3O4@SiO2-GO的萃取率最高，見圖2。

圖2 萃取劑的選擇圖

2.2.2 萃取劑用量對萃取率的影響

當萃取劑用量從2.0 mg增加到12.0 mg時，萃取率隨萃取劑用量的增加而增加，從12.0 mg到14.0 mg萃取率基本保持不變，見圖3。因此，選擇萃取劑用量為12.0 mg。

圖3 萃取劑用量對萃取率的影響圖

2.2.3 pH對萃取率的影響

研究了pH在3.0～12.0范圍內對利谷隆吸附性能的影響，萃取率隨pH的增大呈現先上升后下降的趨勢，見圖4，在pH為7.0時萃取率達到最大值，故選擇pH=7.0。

圖4 pH對萃取率的影響圖

2.2.4 萃取時間對萃取率的影響

對萃取時間在1～30 min范圍內的影響進行研究，萃取率隨著時間的增加而增加，在10 min后趨于穩定，見圖5。因此，萃取時間選擇10 min。

圖5 萃取時間對萃取率的影響圖

2.2.5 溫度對萃取率的影響

研究5～50 ℃范圍內溫度對萃取率的影響，萃取率隨著溫度的升高而增加，在25 ℃時達到最大值，隨后基本保持不變，見圖6。因此，選擇在25 ℃下進行萃取。

圖6 萃取溫度對萃取率的影響圖

2.3 洗脫條件優化

研究甲醇、乙醇、乙腈和丙酮作為洗脫劑對洗脫率的影響，結果表明，甲醇洗脫率為68.0%，乙醇為71.3%，乙腈為93.0%，丙酮為100.0%，見圖7。丙酮的洗脫率最高，因此選擇丙酮作為洗脫液。

圖7 洗脫劑對洗脫率的影響圖

在0.5～4.0 mL范圍內考察洗脫劑體積對洗脫率的影響，丙酮的最佳用量在3.5 mL，見圖8。因此，選用丙酮體積為3.5 mL。

圖8 洗脫劑體積對洗脫率的影響圖

2.4 性能分析

在最優條件下，方法的線性范圍為0.008～0.120 μg mL-1，線性回歸方程為y=259.064c+342.16，相關系數為0.999 3，檢測限（LOD）為0.001 μg mL-1。相對標準偏差（RSD）為 1.9%（c=0.020 μg mL-1，n=3）。富集因子（EF）定義為萃取前后體積比，本實驗的富集因子為14。萃取劑可重復使用11次。

2.5 樣品分析

應用本方法測定蘋果、馬鈴薯和河水樣品中的利谷隆，結果如表1所示。實際樣品中未檢測到利谷隆殘留，回收率在92.5%～105.0%，結果令人滿意。

表1 水果、蔬和水樣中利谷隆的測定比表

3 結論

本文建立以磁性氧化石墨烯納米復合材料（Fe3O4@SiO2-GO）為萃取劑，聯合高效液相色譜法分離分析利谷隆的新方法。該方法用于測定水果、蔬菜和水樣中的利谷隆，回收率在92.5%～105.0%，結果令人滿意。