在茶叶农药残留测定中用四氧化三铁纳米粒子去除样品中的色素.pdf

第 4 1卷 2 0 1 3年 1 月 分析化学 ( F E N X I H U A X UE ) 研究报告 C h i n e s e J o u r n a l o f An a l y t i c a l Ch e mi s t r y 第 1期 6 36 8 DOI ：1 0 3 7 2 4 S P J 1 0 9 6 2 01 3 2 0 5 6 0 在茶叶农药残 留测定 中用 四氧化 三铁纳米粒子去除样 品中的色素 李 媛 肖乐辉 周乃元 袁 平 吴永宁 陈 波 ( 湖南师范大学化学生物学及中药分析教育部重点实验室 ， 长沙 4 1 0 0 8 1 ) ( 中国生物技术发展中心， 北京 1 0 0 0 3 9 ) ( 国家食品安全风险评估中心， 北京 1 0 0 0 1 3 ) 摘要对 F e O 纳米粒子去除茶叶中的色素进行了研究。优化了净化吸附条件， 在此基础上研制了纳米粒 子与石墨化碳( G r a p h i t i c c a r b o n ， G C B ) 、 无水 Mg S O 混合装填的固相萃取柱。实验表明： 此柱对茶叶乙腈提 取液的净化效果明显优于商品化基质分散萃取剂( P S A) + 石墨化碳+ 无水 Mg S O ) 。因F e O 纳米粒子的成 本远低于P S A， 新研制的混合固相萃取柱亦能有效节约实验成本。本研究的样 品通过混合装填的固相萃取 小柱净化后 ， 用气相色谱一 质谱联用 ( GC MS ) 分析并进行 了分析方法学的考察， l 6种农药回收率为 8 0 1 1 4 ， 检出限低于 0 0 2 1 mg 慨 ， 精密度( n = 6 ) 为 1 4 1 1 5 。证实 F e 3 O 纳米粒子混合型固相萃取柱净 化后的分析结果在回收率、 检出限及精密度等方面不仅能与商品化 P S A混合基质净化法相媲美， 而且在色素 去除和成本控制方面明显优于商品化基质分散萃取法。 关键词茶叶； 农药残留；F e O 纳米粒子；固相萃取 ； N - 丙基乙二胺； 分散萃取； 气相色谱一 质谱联用 1 引 言 样品前处理是农药残留分析的关键步骤。目前国家标准方法中的样品净化方法采用的是单一填料 多柱分步固相萃取法 ， 其过程繁琐、 费时， 且易产生较大的实验误差。2 0 0 3年提出了Q u E C h E R S 法， 目前 已成为政府农业化学家协会 ( As s o c i a t i o n o f O ffic i a l A n a 1 ) r t i c a l C h e mi s t s ， AO AC) 推荐方法 ； 其 以基 质固相分散萃取技术( d S o l i d p h a s e e x t r a c t i o n ， d S P E) 为核心 ， 净化效果好 ， 操作简便 。 丙基 乙二 胺填料( N p r o p y l e t h y l e n e d i a mi n e ， P S A) 是该方法使用 的关键净化材料之一 ， 主要用 于去除脂肪酸、 有 机酸和极性色素等 ， 但其价格相对较高 ， 在大批量测定中 ， 分析成本偏高 。 F e 0 纳米粒子作为无机纳米材料 已在多个领域得到了广泛应用 ， 其拥有 比表面大 、 吸附位点多， 以及吸附特异性高等特点， 为农残测定的样品前处理提供了新的选择性净化策略。F e O 纳米粒子中 Fe n 、F e 的价 电子结构分别为 3 d 。 ， 3 ， 3 d ， 轨道共可填充 1 0个电子 ， 且 4 s 和 4 p轨道为空 ， 处于不饱和 状态， 易于和 N ， O ， s 等含有孤对电子的原子配位而形成特异性吸附。目前， 将纳米粒子修饰后或直接 用于吸附 目标物已有报道 1 1 4 。2 0 0 9年 ， Ams tr a d等 采用儿茶素对 F e O 纳米粒子进行吸附处理后 ， 得到了高稳定性 的纳米粒子分散液 ， 并研究 了其吸附机理 ； 2 0 1 1年 ， 该研究组 】 又发现用负电性基 团修 饰儿茶素分子的苯环后 ， 仃 一 7 r 共扼 电子的离域性增加 ， 进一步了增强邻酚羟基与 F e 的络合键强度 ， 从 而使得 吸附更为紧密 ； 刘冰等 对柠檬酸在 F e O 纳米粒子表面的吸附机理进行 了研究 ， 认为其吸附 存在 3种不 同的行为 ， 即静电、 氢键及络合共价吸附 ， 何种行为为主依赖于溶液环境。这些研究结果从 另一角度反映出F e O 纳米粒子对化合物具有高度选择性吸附特点， 且其吸附特性可通过溶液环境的 变化进行灵活的调整。一 丙基乙二胺 ( N p r o p y l e t h y l e n e d i a r n i n e ， P S A) 主要 以氨基作为吸附功能基 ， 与 化合物之间的吸附主要为静电吸附。因此， 从吸附机理的角度看， F e O 纳米粒子的选择性明显优于 P S A， 在样品净化中将更为有效。 本研究以F e O 纳米粒子代替 P S A， 考察了其在农药残留分析过程中样品前处理的效果， 并成功应 用于固相萃取和 Q u E C h E R S 法中， 用纳米粒子混合型固相萃取柱萃取可以得到无色透明液体， 该柱对 2 0 1 2 - 0 5 - 2 8收稿 ； 2 0 1 2 -08 7接受 本文系 国家 “ 8 6 3” 课 题 ( No 2 0 1 0 AA 0 2 3 0 0 1 ) ， 国 家 自然 科 学 基 金 课 题 ( No s 2 0 9 2 7 0 0 5 ，2 1 2 7 5 0 4 9 ，8 1 2 7 4 1 7 8) ， 湖 南 省 重 点 课 题 ( N o 2 0 1 0 T T 1 0 0 1 ) 项 目， 湖南省高校科技创新团队支 持计划资助 E - ma i l ： w u y n c d c y a h o o t o m c n ， d r c h e n p o v ip s in a t o m 分 析 化 学 第 4 l 卷 1 6种农药的回收率影响小 ， 操作简单快速 。 2 实验部分 2 1 仪器与试剂 岛津 Q P 2 0 1 0气相色谱一 质谱仪( 日本岛津公司) ； T G1 6 G台式高速离心机 ( 湖南凯达科学仪器有限 公司) ；WH- 2微型旋涡混合仪( 沪西分析仪器有限公司) ； R t x一 5 MS毛细管色谱 柱( 3 0 mx 0 2 5 mn l x 0 2 5 g m， 美国 R e s t e k公司) ；高速万能粉碎机 ( 北京市永光明医疗仪器厂 ) 、 半 自动 S P E装配机 ( 深圳逗 点生物技术有限公司) ， 配备 1 m L空固相萃取管及筛板。 乙腈( 色谱纯， 湖南化工研究院精细化工研究所) ； 丙酮、 乙酸乙酯( 分析纯， 天津市恒兴化学试剂 制造有限公司) ；磷酸三苯酯( T P P ， 9 8 ， 上海晶纯有限公 司) ； F e ， O 纳米粒子 ( 粒径 1 0 0 n lT l ， 杭州万 景新材料有 限公 司 ) ；乙二胺 一 丙 基 ( P S A， 4 5 g m， 美 国安 捷伦公 司 ) ；石墨化 炭 ( G r a p h i t i c c a r b o n ， G C B， 3 51 2 0 g m， A g e l a T e c h n o l o g i e s 公司 ) ；无水 Mg S O ( 国药集团化学试剂有 限公司) ， 用前置 5 0 0 马弗炉中烘 5 h ， 置于干燥器中冷却备用 。实验用水为二次蒸水 ； 茶叶样品购 自超市 ( 长沙 ) 。 1 6种农药标准品： 敌敌畏( P a n a p l a t e ) 、 四氯硝基苯 ( T e t r a c h l o r o n i t r o b e n z e n e ) 、 一 六六六( O L 一 1 ， 2 ， 3 ，4 , 5 ， 6 - He x a c h l o r o c y c l o h e x a n e ) 、 六氯 苯 ( h e x a c h l o r o b e n z e n e ) 、 一 六六 六 ( 7 1 ， 2 ， 3 ， 4 ， 5 ， 6 一 H e x a c h l o r o c y c l o h e x a n e ) 、 百菌清( C h l o r o t h a l o n i l ) 、 甲基毒死蜱( C h l o r p y r i f o s me t h y 1 ) 、 马拉硫磷( Ma l a t h i o n ) 、 P， p 一 滴滴伊 ( 1 一 b i s 一 ( 4 一 c h l o r o p h e n y 1 ) 2 2一 d i c h l o r o e t h e n e ) 、 狄氏剂 ( Di r e a g e n t s ) 、 异狄试剂 ( E n d r i n r e a g e n t ) ， P ， p - 滴滴滴 ( 1 一 c h l o r o - 4 一 2 2 一 d i c h l o r o 一 1 一 ( 4 一 c h l o r o p h e n y 1 ) e t h y 1 b e n z e n e ) 、 P， p 一 滴滴涕 ( P ， P ， _ ( 2 , 2 ， 2 一 t r i c h l o r o e t h a n e 一 1 ， 1 一 d i y 1 ) b i s ( c h l o r o b e n z e n e ) ) 、 三 唑磷 ( T r i a z o p h o s ) 、 0 ， P 滴 滴涕 ( 0 ， P 一 ( 2 ， 2 ， 2 一 t r i c h l o r o e t h a n e 一 1 ， l - d i y 1 ) b i s ( c h l o r o b e n z e n e ) ) 、 亚胺硫磷( P h o s me t ) ， 购 自中国农业部环境保护科研检测所 。 2 2 实验 方 法 2 2 1 不同填料去除茶叶提取液色素在 5个聚丙烯 ( P P ) 离心管( A E ) 中各加入 1 mL茶叶提取液 ( 2 0 g 1 0 mL， 乙腈 ) ， B管中加入 P S A， C管 中加入 F e O 纳米粒子 ， D管 中加入 G C B， E管中加入 P S A， G C B和无水 Mg S O ， 振荡 2 mi n ， 静置 3 0 mi n ， 1 1 0 0 0 r mi n ， 离心 1 0 m i n ， 取上清液。A管中为茶叶提取 液， F管中为茶叶提取液的F e 0 纳米粒子混合固相萃取柱萃取液， 比较其色素净化效果。 2 2 2 标准溶液的配制准确移取适量的单个农药标准储备溶液 ， 用丙酮稀释定容， 配制成混合标准 工作溶液 ， - 4避光保存， 备用。 内标溶液的制备 ： 准确称取 2 5 mg磷酸三苯酯 ， 用乙腈溶解并定容至 2 5 m L， 配制成标准储备液。 移取适量磷酸三苯酯标准储备液于 1 0 0 m L容量瓶 中， 用 乙腈定容 ， 配制成 3 0 mg L的内标溶液， _ 4 储存备用。 基质空白标曲溶液制备 ： 准确吸取系列不同体积的混合标准工作溶液和 2 0 3 0 mg L内标溶液 于绿茶空 白样品提取液中， 最后体积为 2 0 0 g L， 混匀 ， 配成 5个不 同浓度 的基质空 白标准溶液。其 中敌 敌畏 、 马拉硫磷 、 三唑磷 、 亚胺硫磷 的浓度分别为 0 4 ， 0 6 ， 1 0 ， 1 5和 1 7 5 mg L；甲基毒死蜱 的浓度为 0 0 5 ， 0 1 ， 0 1 5 ， 0 1 7 5和 0 2 mg L ；四氯硝基苯 、 O L 六六六 、 六氯苯 、 ， ， 一 六六六 、 狄氏剂 、 异狄试剂 、 P ， P 一 滴 滴滴的浓度为 0 0 1 5 ， 0 0 3 ， 0 0 5 ， 0 0 7 5和 0 0 9 mg L； P ， 一 滴滴涕 、 O ， P 一 滴滴涕 、 百菌清的浓度为 0 0 5 ， 0 1 ， 0 1 5 ， 0 2和 0 4 mg L； P， p - 滴滴伊的浓度为 0 0 2 ， 0 O 4 ， 0 0 8 ， O 1 5和 0 2 mg L 。 2 2 3 样品溶液的制备F e O 纳米粒子混合填装固相萃取柱净化： 将样品茶叶于3 5干燥2 h 后粉 碎 ， 过孔径为 8 4 0岬 筛后 ， 准确称取 2 0 g于 1 5 mL P P管中， 加入 1 0 mL乙腈静置 3 0 mi n后涡旋提取 5 min ， 4 0 0 0 r m i n 离心 1 0 m in 后， 取 1 m L乙腈层， 过自制的F e O 纳米粒子混合型固相萃取柱， 得到无 色透明萃取液。将适量萃取液转移到进样瓶中， 待测。 P S A基质固相分散萃取净化 ： 将样品茶叶于 3 5干燥 2 h后 ， 粉碎 ， 过孔径为 8 4 0 p m筛后 ， 准确称 取 2 0 g于 1 5 mL P P管 中， 加入 1 0 mL乙腈 ， 静置 3 0 mi n后涡旋提取 5 mi n ， 4 0 0 0 r mi n离心 1 0 mi n后 ， 取 1 m L乙腈层， 转入装有分散固相萃取剂( 1 5 0 m g 无水 Mg S O ， 5 0 m g P S A， 3 0 m g G C B ) 的2 m L离心 管中， 涡旋2 m in 。将2 m L离心管以1 1 0 0 0 r m i n 离心 1 0 m i n 。取适量萃取液， 转移到进样瓶中， 待测。 6 6 分 析 化 学 第 4 1卷 量 O 图2 混合标准溶液的气相一 质谱联用的选择离子流图( 各编号所代表的物质如表 1 ) F i g 2 C h r o ma t o g r a m o f G C MS S I M o f s t a n d a r d p e s t i c i d e s mi x t u r e ( t h e s u b s t a n c e s r e p r e s e n t e d b y e a c h n u mb e r s u c h a s T a b l e 1 ) 表 1 1 6种农药的线性范围和检出限 T a b l e l Ca l i b r a t i o n c u r v e s a n d d e t e c ti o n l i mi t s f o r 1 6 p e s t i c i d e s a l 猫 o ft h 徘 e e 缆 e 程 q uS e r i a n u mb r Na me o ft h e p e s t i c i d e Re g r e s s i o n e q u a t i o n 缝 I “ ： f； i r m 、 第 1 期 李 媛等：在茶叶农药残留测定中用四氧化三铁纳米粒子去除样品中的色素 6 7 续表 2 ( C o n t i n u e d t o T a b l e 2 ) M e t h o d I ： 混合型固相萃取柱净化( H y b r i d s o l i d p h a s e e x t r a c t i o n c a r t r i d g e s p u ri fi c a t i o n ) ； Me t h o d 1I ： 基质固相分散萃取净化( MS P D e x tr a c t i o n p u ri fi c a t i o n ) 。 4 结 论 实验结果表明， F e ， O 纳米粒子混合型固相萃取柱的净化效果明显优于P S A混合基质分散萃取剂， 可以得到无色透明溶液， 而且 F e O 纳米粒子混合型固相萃取柱对 1 6种农药的回收率影响很小， 与 P S A分散基质固相萃取相 当， 所以此柱能很好地应用于植物源样品的色素净化过程 ， 并且价格便宜 ， 操 作简单快速。 Re f e r e nc e s 1 D e t e r m i n a t i o n o f5 0 0 P e s t i c i d e s i n F r u i t s a n d V e g e t a b l e s a n d R e l a t e d C h e mi c a l s R e s i d u e s b y G C MS N a t i o n a l S t a n d a r d s o f t h e P e o p l e s Re p u b l i c o f Ch i n a G B T 1 9 6 4 8 - 2 0 0 6 水果和蔬 菜中 5 0 0种农 药及 相 关化 学品 残 留的测 定 气相 色谱一 质 谱 法 中华 人 民共 和 国 国家标 准G B T 1 9 6 4 8 2 00 6 2 D e t e r ru i n a t i o n of4 0 5 P e s t i c i d e s i n F r u i t s a n d V e g e t a b l e s a n d R e l a t e d C h e m i c a l s R e s i d u e s b y L C MS MS N a t i o n a l S t a n d a r d s o f t h e P e o p l e S Re p u b l i c o f C h i n a GB T 2 0 7 6 9 - 2 0 0 6 水果和蔬菜中4 0 5种农药及相关化学品残留量的测定 液相 色谱一 串联质谱 法中华人民共和国国家标准G B T 2 0 7 6 9 ， 2 O 0 6 3 A n a s t a s s i a d e s M， L e h o t a y S J ，S t a j n b a h e r D，S c h e n c k F J 1， A O A C I n t ， 2 0 0 3 ， 8 6 ( 2 )： 4 1 2 4 1 8 4 Z H A N G Y a o H a i J I A O B i N i n g ， Z HO U Z h i Q i n C h i n e s e ， A n a 1 C h e m ， 2 0 1 2 ， 4 0 ( 1 O ) ： 1 5 3 6 1 5 4 2 张耀海，焦必宁， 周志钦分析化学， 2 0 1 2， 4 0 ( 1 0 ) ：1 5 3 6 1 5 4 2 5 Z HANG Yi ，YUE Z h e n F e n g，L A N F a n g ，Z HAO F e n g J u a n ，XI AO C h e n Gu i ，OU YANG S h a n，WU W e i Do n g ，WU Y o n g N i n g L I L i S u C h i n e s e A n a 1 C h e m ， 2 0 1 2 ， 4 0 ( 5 ) ： 7 2 4 7 2 9 张 毅，岳振峰， 蓝 芳 ， 赵凤娟，肖陈贵，欧阳姗 ， 吴卫东 ， 吴永宁，李丽苏分析化学， 2 0 1 2， 4 0 ( 5 ) ： 7 2 4 7 2 9 6 L e h o t a y S J ， A O A C I n t ， 2 0 0 7 ， 9 0 ( 2 )： 4 8 5 - 4 9 1 7 S HI Ya Me i ，X U Du n Mi n g ，Z HOU Yu，Z HOU S h u a n g ，F ANG En Hu a ，YAN L i J u a n，L I W e n B i n，KONG F a n Xi a J o u r n a l o fI n s t r u m e n t a l A n a l y s i s ， 2 0 1 1 ， 3 0 ( 1 2 ) ：1 3 7 2 - 1 3 7 6 施雅梅 ， 徐敦明， 周 昱 ， 周 爽 ， 方恩华， 严丽娟， 李文斌 ， 孔凡霞分析测试学报， 2 0 1 1 ， 3 0 ( 1 2 ) ： 1 3 7 2 1 3 7 6 8 S O N G Y i n g ，Z H A N G Y a o H a i ，H U A N G X i a ，P A N J i a R o n g ，J I AO B i N i n g C h i n e s e A n a 1 C h e m ， 2 0 1 1 ，3 9 ( 8 ) ： 1 2 70-1 27 3 宋 莹，张耀海， 黄 霞 ， 潘家荣，焦必宁分析化学， 2 0 1 1 ， 3 9 ( 8 ) ：1 2 7 0 - 1 2 7 3 9 L e h o t a y S J ， Ma s t o v s k a K， L i g h t fi e l d A R A O A C I n t ， 2 0 0 5 ， 8 8 ( 2 )： 6 1 5 - 6 2 2 1 0 K h a j e h M S a n c h o o l i E B i o 1 T r a c e E l e mR e s ， 2 0 1 1 ，1 1 ： 9 0 1 3 9 0 2 0 6 8 分 析 化 学 第 4 1卷 11 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 Z o u X J ，C u i Y M，Z h u X B，Hu Z，C h a n g X J J S o l G e Z S c i T e c h n o 1 ， 2 0 0 9， 5 0：3 5 - 4 3 Z h a i Y H，D u a n S E， H e Q，Y a n g X H， Ha n Q Mi c r o c h i mA c t a ， 2 0 1 0， 1 6 9 ： 3 5 3 3 6 0 Z h a n g L N ，C h a n g X J ，Hu Z，Z h a n g L J ，S h i J P，Ga o RMi c r o c h i m A e t a， 2 0 1 0，1 6 8：7 9 8 5 MI A O S h u i ，WA N G K e ，J I S h e n ，L U J i We i ，L I We n T i n g ，Y u J i a n J o u r n a l o f H e a l t h L a b o r a t o r y ，2 0 1 0 ， 1 2 ( 2 0 ) ： 3 1 0 6 3 1 1 4 苗 水， 王 柯，季 申， 陆继伟， 李雯婷，于 建中国卫生检验杂志， 2 0 1 0 ，1 2 ( 2 0 ) ： 3 1 0 6 - 3 1 1 4 A ms t a d E， G i l l i c h T ， B i l e c k a I ， T e x t o r M， R e i mh u h E N a n o L e t t e r ， 2 0 0 9， 1 2 ( 9 ) ： 4 0 4 2 4 0 4 8 Ams t a d E，G e h r i n g A U，F i s c h e r H，Na g a i y a n a l l u r V V， Ha h n e r G，T e x t o r M，R e i mh u h EJ PCC ， 2 0 1 1， 1 1 5： 6 8 3 6 9 1 L I U B i n g ， WA N G D e i P i n g ，H U A N G We n C h a n F u n c t i o n a l Ma t e r i a l s ， 2 0 0 7 ， 3 8 ( 7 ) ：1 0 7 4 1 0 7 7 刘 冰， 王德平 ， 黄文品功能材料， 2 0 0 7 ， 3 8 ( 7 ) ： 1 0 7 4 1 0 7 7 Pur i fic a t i o n o f Pi g m e n t s b y I r o n Ox i de Na no pa r t i c l e s f o r Ana l y s i s o f Pe s t i c i de Re s i d ue s i n Te a L I Yu a n ，Xi a o L e Hu i ， Z HOU Na i Yu a n ，YUAN P i n g ，W U Yo n g Ni n g ，C HEN B e ( K e y Lab o r a t o r y of C h e mi c a l B i o l o g y T r a d i t i o n a l C h i n e s e Me d i c i n e R e s e a r c h ， n t of E d u c a t i o n ， H u n a n N o r m a l U n i v e r s i t y ， C h a n g s h a 4 1 0 0 8 1 ， C h i n a ) ( C h i n a B i o t e c h n o l o g y D e v e l o p m e n t C e n t e r ， B e ij i n g 1 0 0 0 3 9 ， C h i n a ) ( N a t i o n a l F o o d S a f e t y R i s k A s s e s s m e n t C e n t e r ， B e i n g 1 0 0 0 3 9 ，C h i n a ) Ab s t r a c t T h e i n v e s t i g a t i o n s a n d o p t i mi z a t i o n s o f r e mo v i n g p i g me n t s f r o m t e a e x t r a c t we r e a c c o mp l i s h e d b y u s i n g i r o n o x i d e n a n o p a r t i c l e s( MN P s )f o r t h e p e s t i c i d e r e s i d u e s a n a l y s i s A n o v e l t y p e o f h y b r i d s o l i d p h a s e e x t r a c t i o n c a r t rid g e， wh i c h c o n t a i ns MNPs， a n h y d r o u s ma g n e s i u m s u l f a t e a nd GCB， wa s de v e l o p e d Th e a n a l y t i c a l r e s u l t s d e m o n s t r a t e d t h a t t h e n o v e l s o l i d p h a s e e x t r a c t i o n ( S P E) c a rt r i d g e w a s b e t t e r t h a n c o m me r c i a l Q u E C h E R S o n t h e p u r i fi c a t i o n e ffic i e n c y B e c a u s e t h e c o s t o f MN P s w a s mu c h l o w e r t h a n t h a t o f N- p r o p y l e t h y l e n e d i a mi n e( P S A) ，t h e e x p e ri m e n t c o s t s a v i