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摘要 m s p d h p l c 测定食品中 痕量西维因和抗蚜威残留的研究 作者简介：白亚之，女，1 9 8 3 年0 7 月生，师从成都理工大学李崇瑛教授， 2 0 0 8 年0 6 月毕业于成都理工大学分析化学专业，获得理学硕士学位。 摘要 农药的发明和使用大大提高了农作物的产量，但随着农药的大量和不合理地 使用，食品中的农药残留不仅污染环境，对人类健康所造成的不利影响也日益显 露出来，其引起的食品安全问题受到了人们的广泛关注，因此发展快速、可靠、 灵敏的农药残留检测技术对改善环境污染、保证人类健康有着极其重要的意义。 本文建立了一种新型的基质固相分散( m s p d ) 的样品前处理方法，可以对 食品中的痕量西维因和抗蚜威残留实现快速，有效的萃取，并且与高效液相色谱 ( h p l c ) 联用测定了大米、四种水果、四种蔬菜的农药残留，效果十分明显。 该方法克服了传统固相萃取方法的目标化合物回收率和精密度低、有机溶剂用量 多、提取耗时长等缺点，方法简便快速、灵敏准确，具有广泛的应用前景。 本论文的研究主要分为四个部分： 1 、建立了用带有紫外检测器的高效液相色谱仪检测氨基甲酸酯类农药西维 因和抗蚜威的分析方法，优化了可以同时检测西维因和抗蚜威的色谱条件：o d s ( 4 6 n u ni d 1 5 0 瑚m ) 色谱柱；流动相配比为甲醇水= 6 0 4 0 ；紫外检测器，检测 波长为2 5 4 衄；流速，1 o m l 面n ；柱温，常温；进样量，2 0 此。 2 、采用大粒径无定形硅胶为载体，选择十八烷基三氯硅烷为硅烷化试剂， 完整地合成了一种大颗粒、高比表面积的o d s 键合相，合成的o d s 可作为基 质固相分散m s p d 的固相分散剂，用于样品的前处理。经红外检测，通过对硅 胶表面的化学修饰，表面的s i o h 和十八烷基三氯硅烷( o t s ) 发生了硅烷化 反应，在2 9 3 2 c m - 1 和2 8 5 7 c m 1 处出现一c h 2 一的不对称和对称伸缩振动吸收 峰，硅胶表面已键合上烷烃，合成工艺具有技术可行性。 3 、对现有的m s p d 方法进行了简单改进，优化后的基质固相分散方法的步 骤如下：称取l g0 d s 放入玻璃研钵中，加入0 2 5 9 的样品，滴加几滴乙酸乙酯， 将此混合物用研棒研磨5 m i n ，混合均匀后放置在2 0 的水域中o 5 h ；将1 0 n 也 的玻璃注射器作为m s p d 的小柱，在底部放一滤纸片防止混合物漏下，将混合 物装入顶部放另一滤纸片，用活塞压紧；先用1 0 m l 的环己烷淋洗杂质，待用空 成都理工大学硕士学位论文 气流吹干小柱后用6 m l 的乙酸乙酯洗脱目标物；洗脱液挥干溶剂后，用3 m l 的 丙酮溶解；离心后转移上清液体；吹干溶剂，加甲醇溶解、离心、过滤后进行高 效液相色谱检测。此过程加上检测用1 0 m i n 总共需用1 1 0 m i n ，方法经验证快速， 有效。 4 、采用基质固相分散一高效液相色谱联用的分析方法对八种市售的蔬菜水 果及大米中的西维因和抗蚜威进行检测。在样品的前处理方法中选用加以改进的 m s p d 方法、未经改进的m s p d 方法、国家标准g b t5 0 0 9 2 1 1 9 9 6 三种方法进 行比较。实验证明，经过改进的m s p d 方法快速、灵敏、干扰较少，完全适用 于蔬菜瓜果样品的农药多残留分析。 关键词：西维因抗蚜威m s p d 玎? l c 食品 i i a b s l m c t m s p d - h p l cd e t e r m i n a t i o no ft r a c ec a r b a r y la n d p i r i m i c a r bi nf o o d i m r o d u c t i o no ft h ea u t l l o r ：b a j 删，f e m a l e ，、a sb o mi nj u l y ，19 8 3w h o s et l l t o r w a sp r o f e s s o rl ic h o n g y i n g s h e 伊a d u a t e d 矗0 mc h e n g d uu 1 1 i v e r s 时o ft e c l l l l o l o g ) ， i l la n a l y s i sc h e m i s t r ym 勾o ra n dw a s 蓼锄【t e dt 1 心m a s t e rd e 伊e ei nj u n e ，2 0 0 8 a b s t r a c t t h e 印p l i c a t i o no fp e s t i c i d e s h a sp r o v i d e db e n e f i t si i l i n c r e 2 u s i n gc r o p p r o d l l c t i o n t h e r e b yt h e s ei i l s e c t i c i d e sm a yr e m 血i nv e g e t a b l e sa n df i m i t s 也a t t l l r e a t e nh l l m a nh e a l t h t h e r e f o r ear 印i dc o n v e l l i e ma c c u r a t ea i l ds e l l s i t i v em e t l l o di s r e q u i r e dt od e t e m l i n em ep e s t i c i d er e s i d u e smv e g e t a _ b l e sa n df m i t s t i l i sa r t i c l ei l a se s t a b l i s h e dan e ws a i n p l ep r e t r e a n n e n tm e t h o d m a t r i xs o l i d p h a s ed i s p e r s i o n ( m s p d ) t h a tc a ne x 也屺tm e 协a c ec a r b a 巧l 髓dp i r i i i l i c a r bi 1 1f o o d 凤ta 1 1 de 位c t i v e l y ni sa s s o c i a t e d 诵m 恤m 曲p e 渤m a l l c el i q u i dc m a t o 掣a p h y t od e t e 衄i n et l l ep e s t i c i d er e s i d u ei 1 1t h er i c e 、f o u r 加i t sa n df o u rv e g e 协b l e s t h e m e m o dh a sv e 巧o b v i o u s l ye f f e c t i v e i th a so v e r c o m em es h o r t c o i l l i n g so fl o w r e c o v e r ya i l da c c u r a c y 、m 弱s i v eo r g 砌cs o l v e m 、也e1 0 n ge x t r a c t i o nt i m e - c o n s u m i n g i i l 也e 台a d i t i o i l a ls o l i dp h a s ee x t r 2 眦m e 也o d ni ss i i i l p l e ，f a s t ，a c c u r 酏e ，s e m ea n d h a s l e 丽d e s p r e a d 印p l i c a t i o np r o s p e c t t h es t u d yi n c l u d e sf o u rp a r t s 1 、n ea 1 1 a l y s i sm 砒o di se s 协b i i s h e dt 0d e t e 肌i n ec 曲a i y la i l dp i r i i i l i c 抽b y l l i 曲p e r f 0 吼a i l c e1 i q u i dc h r o m a c o 卿h y 、) ，i t hu v1 h ec o n d i t i o n so f s i l n u l 伽e o u s l y t 0d e t e 珊血e c a r b a r y l a i l dp i r i m i c 抽a r e 0 p t i m i z e d ： 雠 c 1 1 r o m a t o 铲印l l i cc o l u 眦i so d s ( 4 6 m mi d 15 0 m m ) ；t h e m o b i l ep h a s ei s m e t h 戤l o l & w a t e r ( v v = 6 0 4 0 ) ；t h eu l 仃a v i o l e td e t e c t i o nw a v e l e n g mi s2 5 4 姗；t h e s p e e do f m o b i l ep h a s ei s1 o m i ，m i n ；n l ec o l u i n ni sn o m a lt e i i l p e r a t l l r e ；t h el 啪d m g q u a n t i 锣i s2 0 p l 2 、i ti sas i m p l em e t h o df o r t h ep r 印a r a t i o no fab o n d e do c t a i d e c y lp h a s ew h i c h h a sl 鹕ep a r t i c l e 甜l dl l i g he x t e n to fc o v e r a g eo ft h eb o n d e dp h a s e a f t e re m b e l l i s h e d c h e m i c a l l yt ot h es u r f a c eo fs i l i c ag e l ，t h es i - o h i i li t ss u r f a c eh a sr e a c t e dw i t l lo t s ， a i l da l k a n eh a sb e e nb o n d e dt oi t ss 耐砬e c o m l ) a r e d 、) i ，i mt l l ec o 伽n e r c i a lm a t e r i a l ， t l l eh o m e m a d em 觚e r i a la 拼) r o x i r n a ：t e si i li t sc h r o m a t o 鲫k cp r o p e r t i e sa 而d e l y i 成都理工大学硕士学位论文 a v a i l a b l ec o n m e r c i a l 3 、t h en o 珊a lm s p dm e t h o di si m p r o v e ds i m p l y ，t h es 白印so fo p t i m i z e dma _ t r i x s o l i dp h a s ed i s p e r s i o nm e t h o dh a v eb e e n 硒f o l l o w s ：p u t1go d sa n d0 2 5 9m e s 锄p l ei nt h eg l a s sm o r t a r b o a r d ，a d ds e v e r a ld r o p so f “h y la c e t a t e ，t h e n 枷t et h e m i x t u r e5 m i nb y 面n d ，p l a c et h em i x t l l r eo 5 hi nw a t e rw i l i c ht h et e m p e r a t u r ei s 2 0 ；t 1 1 es ) ，r i n g eb a r r e l ( 1o m l ) i su s e d 嬲t h em s p dc o l l l i 】 1 i l ，t 1 1 em i x t u r ei s i n t r o d u c e di n t ot h ec o l u r 皿；a r e rt h ed i s p e r s i o nw a s h e dw i t h10 m lc y c l o h e x a n e ， c a r b a 巧la i l dp i r i m i c a r ba r ee l u t e d 谢t h6 m l 酬晦la c e t a t e ； t h ee l u a t ei se v 印o r a t e d t o ( 1 唧e s s ；n l e nd i s s o l u t ei t 诵m3 m la c e t o n e ；f i l 仃a t e “a i l ds m r t t l ec i e a rl i q u i d ； d r yn l er e s o l v e ra n da d d1 r n lm e c l l a n 0 1 2 0 此a r ei n j e c t e di n t ot h e1 1 i g hp e r f o m a l l c e l i q u i dc l 哟m a t o g r a p h y ，i h sp r o c e s sn e e d s1 10 m 沁t h em e t l l o di sf a s t 趾de 舵c t i v e u n d e rt h ec o n f i m a t i o n 4 、t h ec 孙哪l 觚dp i r i m i c 曲i ne i 咖l ( i n d so ff o o d 锄dr i c es o l d a r e d e t e m i n e db ym eo p t i i n i z e dm e t h o d ( m s p d - h p l c ) 1 1 l r e em e t h o d so ft h ei m p r o v e d m s p d ，m en o 肌a 1m s p da i l dg b t5 0 0 9 2 1 1 9 9 6a r eu s e d 嬲t l l ep r e - 仃e a t m e m p r o c e s st od e t e m i i i l et l l er e s i d u e 1 1 l er e s u l t sp r o v et l l a tm ei r n p r 0 v e dm s p dm e m o d i sf a s t ，s e n s i t i v e ，s m a l ld i s m r b a l l c e ，w m c hi sc o i i l p l e t e l ys u i t a b l ef o rt l l ea n m y s i so f v e g e t a b l e sa n df m i t ss 锄p l e k e y w o r d s ：c a r b a r y l p i r i m i c a r bm s p dh p l cf o o d 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盛整理王太堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：佃亚 甜年彳月， 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盛壑堡王盍堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛嫠堡王盍堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：囱亚乞 学位论文作者导师签名： 蟠年厂 月宝 日 第一章引言 第一章引言 据估计，全世界农业由于病虫害每年粮食损失占总产量的一半左右，使用农 药大概可以夺回其中的3 0 ，农药所带来的收益大体上为农药费用的4 倍i 卜3 1 。 但是，随着农药使用范围的逐渐扩大和使用量的不断增加，逐渐暴露了其作为污 染物的一面及其由此造成的众多食物安全问题【4 矧。近年来因食用受到农药严重 污染的蔬菜而造成的急性中毒事件更是屡屡发生【7 1 。氨基甲酸类农药和有机磷农 药的使用占到了全部农药使用的5 0 以上，这些农药直接或间接残存于谷物、蔬 菜、果品、畜禽产品、水产品中以及土壤和水体中，严重危害了人体健康和生命 安全。林立等【8 】报道：中枢胆碱能神经系统是构成学习记忆的主要通路，氨基甲 酸酯类农药可以破坏其正常功能。长时间食用被农药污染的食品或是暴露在其环 境中会对人的身体造成很大的危害。并且由于农药残留问题引发的各国之间的贸 易纠纷时有发生【9 】。 一般情况下，农药残留主要是指农药母体的残留量和具有比母体毒性更高或 者相当于母体毒性的降解物残留量，例如涕灭威亚砜( 涕灭威的代谢产物) 与涕灭 威相比，具有更强的抗胆碱酯酶能力【l0 1 1 】。因此坝4 定时必须连它们的母体和代谢 产物考虑在内。农药残留量大小与该农药所具有的光稳定性、化学稳定性、微生 物降解稳定性等因素有判1 2 】。 近年来，农药残留分析特别是许多高灵敏度的检测技术以及快速的检测方法 得到了很大的发展【1 3 1 4 】，人们对一些不同的介质( 如环境水、土壤、水果、蔬 菜、谷物等) 中的此类农药及其代谢产物的测定方法进行了相关研究。由于这些 物质的基质复杂，加之农药大多有同系物、异构体、降解物和代谢物等，不同农 药的物理化学性质差别很大，从而增加了农药残留分析的难度。测定样品中的残 留农药需经过提取净化浓缩等诸多步骤，以获得较少组分量，使检测容易进行。 开发简单快速有效的、具有高灵敏度和高选择性的多残留检测方法是农药残留检 测技术的发展趋势。 1 1 氨基甲酸酯类农药概述 氨基甲酸酯类农药是目前我国使用量较大的杀虫剂之一，主要应用于谷物、 蔬菜和水果上。该农药由一类以甲酸酯为前体化合物发展而来，具有分解快、残 留期短、低毒、高效、选择性强等特点，代表品种有西维因、涕灭威、呋喃丹( 克 百威) 、叶蝉散、巴沙等。2 0 世纪7 0 年代以来，由于有机氯农药品种相继被不 同国家禁用或者限制使用，以及抗有机磷农药的昆虫品种的日益增多，氨基甲酸酯 类农药的使用量逐年增加。随着生活水平和健康意识的提高，人们越来越重视 成都理工大学硕士学位论文 农药残留问题。对氨基甲酸酯类农药残留的测定也给予了越来越多的关注。 氨基甲酸酯【1 0 】( c a r b 撇a t e ) 的结构特性是分子中含有一个n 甲基基团，多 数此类农药的纯品为白色结晶，难溶于水，易溶于丙酮、二氯甲烷、氯仿、乙腈等 有机溶剂，在碱性和高温条件下容易分解。它们在植物中只短暂停留，大多数氨基 甲酸酯类农药的半衰期为l 4 周【1 5 】。有鉴于此，各国对氨基甲酸酯类农药在植物 产品中的残留监控也愈来愈严，一些国家制定了严格的限量标准，如日本和韩国 等国家对进口大米都要求检验氨基甲酸酯类农药残留量。国际组织规定单种氨基 甲酸酯农药在谷物中的最高残留量在0 0 2 7 0 0 m 埏的范围内，在饮用水中的最 高残留量是0 1 g l ，而总的最高残留量是o 5 “g l 【l 引。 1 2 西维因和抗蚜威的理化性质、毒性及限量 1 2 1 西维因( c a r b 叫1 ) 西维因：氨基甲酸酯类农药，又名甲萘威、胺甲萘。1 9 5 7 年进入市场，是 有机磷农药之后防治害虫的第二主力。据称，西维因可用于1 4 1 种作物，防治 5 6 5 种害虫，可能是目前注册范围最广的杀虫剂。几十年后的今天，西维因仍被 大量应用。西维因具广谱性，作用方式是触杀、胃毒，抑制害虫体内的乙酰胆碱 酯酶，如在农产品中超标，将对人体造成致癌、致畸、致突变。 理化性质：无色到浅褐色结晶，熔点：1 4 2 ，密度：1 2 3 ( 2 0 ) ，溶解度： 2 0 水中为1 2 0m g l 。易溶于极性有机溶剂：二甲基甲酰胺、二甲基亚砜4 0 0 4 5 0 、 丙酮2 0 0 3 0 0 、环己酮2 0 0 2 5 0 、异丙醇1 0 0 、二甲苯1 0 0 ( 全为g 瓜g ，2 5 ) 。在 中性和弱酸性环境中稳定，在碱性介质中水解形成1 一萘酚，光和热条件下稳定。 最大吸收波长为2 2 0 衄。化学名称：1 - n a p h t h y lm e t h y l c a r b 锄a ：t e1 萘基甲基氨基 甲酸酯，相对分子质量：2 0 1 。图1 1 为西维因的结构式。 1 2 2 抗蚜威( p i r i m i c m ) 抗蚜威：氨基甲酸酯类农药，又名辟蚜雾。是英国i c i 公司1 9 6 5 年开发的 一种高效选择性杀蚜虫剂。具触杀、熏蒸、内吸作用，对叶面有渗透性，能防治 对有机磷杀虫剂产生抗性的，除棉蚜外的所有蚜虫。该药剂杀虫迅速，施药后数 分钟即可迅速杀死蚜虫，因而对预防蚜虫传播的病毒病有较好的作用。可以用于 防治粮食、果树、蔬菜、花卉上的蚜虫。 理化性质：白色无臭结晶体。熔点9 0 5 ，蒸气压4 1 0 刁p “3 0 ) 。能溶于 醇、酮、酯、芳烃、氯化烃等多种有机溶剂：甲醇2 3 1 0 0 m l ，乙醇2 5 1 0 0 m l ， 丙酮4 0 1 0 0 m l ；难溶于水( o 2 7 1 0 0 m l ) 。遇强酸、强碱或紫外光照射易分解。 在一般条件下贮存较稳定，对一般金属设备不腐蚀。最大吸收波长为2 4 5r 吼。 2 第一章引言 相对分子质量：2 3 8 ，化学名称：5 ，6 一二甲基- 2 二甲胺基4 嘧啶基n ，n 二甲基氨 基甲酸酯( 5 ，6 - d h e t h y l - 2 一d i i l l e 衄1 锄i i l o - 4 p 蛐m i d 埘l - n ，n - d h e t h y lc a r b 锄a t e ) 结构式见图1 2 。 删雾 图1 1 西维因的结构式圈l - 2 抗蚜威的结构式 1 2 3 西维因和抗蚜威的毒性及中毒症状 西维因和抗蚜威都是中等毒性，中毒症状出现快，一般几分钟至1 小时即表 现出来。人体中毒之后的症状表现为头昏、头痛、乏力、面色苍白、呕吐、多汗、 流涎、瞳孔缩小、视力模糊。严重者出现血压下降、意识不清，皮肤出现接触性 皮炎如风疹，局部红肿痛痒，眼结膜充血、流泪、胸闷、呼吸困难等。人体接触 此类农药会造成极大的伤害。 1 2 4 西维因和抗蚜威的限量标准 由于氨基甲酸酯类农药对人体的毒害作用很明显，致使其在食品中残留的监 控也愈来愈严，一些国家制定了严格的限量标准，日本政府和韩国政府都规定进 口大米中氨基甲酸酯类农药最高残留限量( m i u ) 为：抗蚜威0 0 5m g k g ，西维因 1 0m g 瓜g 。由于西维因为中等毒性的氨基甲酸酯类农药，f a o 瓜啊o 规定牛肉和 鸡蛋中西维因最大残留限量m ) 分别为0 2m g k g 。 我国卫生部对西维因和抗蚜威的最大残留限量( m g 埏) 也做了相应规定( 如 表1 1 ) 。 衰1 1 卫生部规定的西维因和抗蚜威的最大残留限量 农药粮食蔬菜水果食用油烟草 西维因 5 02 o 2 5o 51 o 抗蚜威 0 0 52 o 5 0 1 3 西维因和抗蚜威检测的前处理技术研究进展 西维因和抗蚜威属于氨基甲酸酯类农药，在使用色谱法测定农药残留量的过 成都理工大学硕士学位论文 程中通常需要经过样品制备、净化、分离等前处理过程，步骤繁琐，操作耗时， 再加上样品基体复杂等因素，给方便准确地分析带来一定的难度。可以说，样品 前处理方法和技术已经成为农药痕量分析进一步发展的瓶颈，寻找准确高效的前 处理方法一直是国际农产品和食品安全研究领域的一个重要热点i l7 。憎j 。 农残测定中的样品前处理主要包括提取、净化和浓缩等步骤。提取的目的是 将样品中的农药溶解出来，而由于某些样品组成复杂，提取后往往还需要经过净 化步骤才能达到待测物与干扰杂质分离【2 叩1 1 。过去常用的提取净化方法有索氏提 取、振荡提取、液液分配【2 2 】等技术，尽管这些技术不需要昂贵的设备和特殊仪 器，但却是整个分析过程中最费时费力、最容易引入误差的环节，且大量有机溶 剂的使用，也对环境造成极大的污染【2 3 】。高效、快速的无溶剂或少溶剂的样品前 处理技术的研究越来越受到分析工作者的关注和欢迎。国内外分析工作者开发了 多种用于农残分析的样品前处理技术。诸如：固相萃取技术、固相微萃取技术、 基质固相分散技术、超临界萃取技术等。这些新技术的共同特点是：高效、快速、 预处理简单、节省甚至不用溶剂、样品用量少、易于推广等。 1 3 1 固相萃取 固相萃取方法洲( s p e ) 起源于7 0 年代后期，是一种基于液相色谱分离机制的 样品制备方法，已广泛应用于农残检测工作。它根据液相分离、解析、浓缩等原 理实现分离、净化的目的。现在可采用s p e 和g c 、h p l c 等方法联用进行分离和 检测氨基甲酸酯农药。 常用的固相萃取法的一般过程为：活化吸附剂、除去活化溶剂、加入试样、 除去干扰、洗脱，浓缩提纯。根据柱中填料大体可分为吸附型( 如硅胶、大孔吸 附树脂等) 、分配型( c 8 、c 1 8 、苯基柱等) 和离子交换型。影响固相萃取回收率的 因素有：样品溶液通过的流速、柱温、洗脱溶剂以及选择的吸附剂等，其中最关 键的影响因素是洗脱溶剂和选择的吸附剂。据待测农药性质、样品种类等选用合 适的微型柱和淋洗剂及其它优化条件后，可使净化浓缩一步完成。近年来此技术 用于西维因和抗蚜威残留的应用见表1 2 ： 表l - 2 固相萃取技术于西维因和抗蚜威残留中的应用 萃取小柱农药种类检测方法检出限m 弘g回收率文献 氨基s p e 小柱西维因h p l c 0 0 0 68 8 7 一1 0 3 5 2 5 】 c 1 8 小柱西维因h p l co 0 0 0 57 3 7 【2 6 】 氨基s p e 小柱 西维因、抗蚜威h p l c0 0 0 1 、o 0 0 1 57 5 1 0 2 3 【2 7 】 氨基s p e 小柱 抗蚜威h p l c 0 0 1 9 8 5 1 0 5 4 【2 8 】 f l o r i s i l 柱 西维因 g c1 1 1 6 2 9 】 4 第一章引言 从上表中我们可以得知使用固相萃取技术的检出限都很低，回收率也比较 高，目前使用固相萃取技术进行样品的前处理很多；但是，固相萃取中加入的试 样在此步骤之前要先经过液液萃取，在萃取的过程中消耗了大量的有机溶剂，对 环境和实验人员的健康都很大。 1 3 2 固相微萃取 固相微萃取( s p m e ) 的机制是吸附和热解吸，提取、浓缩、进样一步完成，全 过程不需要溶剂，可重复使用多次，十分经济，是19 9 0 年首先由p a w l i s z y n 等开发成 功的。固相微萃取实际上是固相萃取的微型化，常用的固定相为聚二甲基硅氧烷 q o l y d i l i l e t h y l s i l o x a n e ) 和聚丙烯酸酯( p o l y a c y l a t e ) ，前者用于提取非极性有机物，后 者用于提取极性有机物。胡玉玲等【3 0 】建立了s p m e h p l c 联用同时测定环境水样 中西维因、速灭威和呋喃丹的分析方法。目前s p m e 主要用于水或比较纯净的水 溶液样品，如果食品中的农药残留可以经过处理达到比较纯净的程度，同样也适 合于食品中氨基甲酸酯类农药的检测分析。 1 3 3 超临界流体萃取 超临界流体萃取( s f e ) 可以对被分析样品进行连续提取，效果较好；还可以通 过调节温度、压力和添加适当极性调节剂( 如甲醇) 来选择性地提取某种目标分析 物。此外，超临界流体提取的样品可直接用于分析，样本提取物可在室温、常压 下自然挥发去溶剂( 如c 0 2 ) ，免去样品浓缩过程和对随后分析的干扰。 s f e 主要用于固体干样品中分析物的萃取，由于水会影响萃取效果，因此，含水 量高的样品在萃取前必须进行干燥处理。l e h o t a y 【3 l 3 2 】等报道了在水果和蔬菜中 提取西维因、呋喃丹约4 0 种农药残留分析的s f e 方法。温可可等【3 3 】应用s f e 技术 对大米、小米、玉米、豆类等粮食作物及其制品中部分有机磷、有机氯、除虫菊 酯、氨基甲酸酯类农药进行分析，回收率8 0 1 2 0 ，精密度1 2 一9 o ，效果很 好。超临界流体萃取技术是当前发展最快的分析技术之一，但实验条件的选择和 优化比较困难，可选萃取体系有限，仪器价格昂贵。 1 3 4 其他前处理技术 除了前面所介绍的样品处理技术之外，还有很多的技术如：微波萃取( 眦) 、 凝胶萃取( g p c ) 、快速溶剂萃取( a s e ) 、分子印迹合成受体技术( m i s r ) 等，这些 技术都有各自的优越性，但也有各自的局限性。 农药残留检测的前处理过程将不断的简化，针对不同地区用药历史和习惯，或 者不同的农产品种类的用药要求，结合新的前处理方法，可以制定出新的检测标准 方法，新方法将更有针对性，从而提高检测速度和质量【3 4 1 。 5 成都理工大学硕士学位论文 1 3 5 基质固相分散 前面简单介绍了一下其他的样品前处理技术，它们都有各自的优缺点；下面 重点对一种新型的固相萃取方法基质固相分散( ma _ t r i xs o l i d p h a u s ed i s p e r s i o n ) 进行阐述。m s p d 方法是19 8 9 年由美国的l o u i s i a i l a 州立大学的b a r k e r 教授【3 5 】首次 提出了一项新的样品前处理技术，用于动物组织样品中抗生素等药物的提取和净 化。其基本操作是将试样直接与适量的固体基质( 硅胶、n o r i s i l 、c 1 8 、c 8 等) 研磨， 混匀制成半固态装柱，选择合适的溶剂淋洗。b a k e r 【3 6 、3 7 1 2 0 0 0 年对基质固相分散 及其在食品分析中的应用进行了综述。 ( 1 ) m s p d 的原理 其依据是采用脂溶性材料c 1 8 破坏细胞膜并将组织分散，c 1 8 充当分散剂。 在硅胶固相萃取材料表面键合有机相，与传统方法使用砂子做吸附剂类似，在样 品与固体材料搅拌的过程中，利用剪切力作用将组织分散。键合的有机相犹如溶 剂或洗涤剂一样，将样品组分溶解和分散在支持物表面。这大大增加了萃取样品 的表面积，样品按各自极性分布在有机相中，如非极性组分分散在非极性有机相 中，这受此过程的动力变化影响。小的、极性分子( 如水) 与硅胶粒子上的硅烷醇 结合，也可与基质组分形成氢键；大的、弱极性分子则分散在多相物质表面。显 微扫描电镜观察可证明m s p d 方法对样品基质分离分散效果明显【3 3 】。 ( 2 ) m s p d 的萃取过程 m s p d 所需装置非常简单，粘性、半固体或固体样品与固体吸附材料在研钵 中充分的搅拌，达到完全分离分散。因为硅胶吸水，所以样品不会很稀，将混合 样品转移到层析柱或注射器中，进行层析洗脱，以分离目标分析物或其它样品成 分。这个基本方法已被证明可以在大范围的食品基质和不同类型分析物中广泛应 用【3 7 】。 m s p d 采用小样品容量( 大约o 5 9 ) 与2 9 固相吸附剂( 支持物：样品的比 例为4 ：1 ) 一同放入研钵中研磨，通常使用c 8 或c 1 8 材料，研钵与研棒应该用玻 璃的，因为瓷的或其它多孔渗水材料会使被分析物或样品损失。象牛奶或血等粘 稠样品，应放在试管中搅拌，用平勺或其它类似物将样品与支持物混合。固体样 品先匀浆均质后用类似方法处理。一旦m s p d 混合过程完成后，混合物装入柱 中，柱子由注射器或其它类似装置改装而成，柱底放一滤纸片，以免样品损失。 在样品上方放另一滤纸片，用注射器活塞将样品压紧。层析过程中经典的理论仍 适合于m s p d ，一是装柱时要防止起泡和缝隙的产生，二是避免过分挤压柱中的 材料。 m s p d 就其根源来说是色谱的一种形式，符合其一般原则。但m s p d 与其 它色谱形式如s p e 又有所不同，它独特之处在于将样品中的成分分离分散在固 6 第一章引言 体表面键合的有机相中，随后作为填料装柱，目标分析物被溶剂洗脱。不像s p e 或其它层析形式，m s p d 的样品彻底分散在柱中，变成整个层析系统的一部分， 本质上m s p d 利用样品充分的分离分散过程，创造了独一无二的层析技术。 ( 3 ) m s p d 的优点 m s p d 是在常规s p e 基础上发展起来的，并很快实现了商品化，可以不用 萃取溶剂，是真正意义上的固相萃取。m s p d 依靠机械剪切力、c 1 8 键合相的去 垢效应和巨大的表面积使样品结构破碎并且在填料表面均匀分散，浓缩了传统的 样品前处理中所需的样品匀化、组织细胞裂解、提取、净化等过程，避免了样品 匀化、沉淀、离心、转溶、乳化、浓缩等造成的被测物损失，而且固定相处理样 品的比容量大，提取净化的效率较高。 m s p d 适用于农药的多残留分析，特别适合于进行一类化合物或单个化合物 的分离，内源物或外源物均可。除动物组织外，还适合于植物样品。m s p d 首先 提高了分析速度，使现场监测成为可能，其次m s p d 更适用于自动化分析。 ( 4 ) 影响m s p d 的因素 影响m s p d 的因素与s p e 相似，都是基于色谱原理分离和提取目标化合物， 但m s p d 较s p e 复杂，它将样品分散到整个柱中，并与固定相、担体、淋洗剂都 发生动态反应。因此，影响m s p d 的因素有基质种类、固定相的性质、担体的性 质、洗脱剂的性质等【3 9 】。 基质种类的影响 m s p d 主要用于固体、半固体或粘性液体样品中农药残留的分析。m s p d 中 基质作为柱子的一部分，因此基质对目标化合物的测定结果和回收率会产生很大 的影响。同一目标化合物在不同的基质中，会因为基质脂类、蛋白质含量及其分 布的不同而结果不同。另外，目标化合物流出的同时，基质组分也会与洗脱剂、 固定相发生动态反应，有些组分会被洗脱。但由于目标化合物和共萃取物的相对 极性不同，用不同溶剂淋洗，可以将其分离，并除去这些潜在干扰因素。 固定相的性质 固定相种类和性质在m s p d 中具有很重要的作用。与s p e 类似，正相m s p d 所使用的吸附剂都是极性的，如键合硅胶、氧化铝、硅镁吸附剂等，用来萃取极 性物质；反相m s p d 所用的吸附剂通常是非极性的或弱极性的，如c 8 、c 1 8 、苯基 柱等，所萃取的目标化合物是中等极性到非极性的化合物。在保证回收率的前提 下尽量使用能够使提取液尽量干净的固定相。 担体的性质 目前所有的报道中，m s p d 都采用硅胶键合担体，其中有机相发挥了作用。 担体的孔径对m s p d 效果没有明显影响，然而其粒径相对来说影响较大。粒径太 小会使流速很慢，甚至滞留；粒径太大会使表面积太小，吸附能力减弱。通常使 7 成都理工大学硕士学位论文 用4 0 m 加粒径的硅胶，4 0 1 0 0 i m 混合粒径的硅胶效果较好，而且价格也比较合适 【3 7 】 o 洗脱剂的性质 与s p e 和液相色谱分离机理相同，洗脱剂与固定相的相对极性的强弱决定组 分流出的先后顺序。在m s p d 中，选择洗脱剂必须同时考虑到样品基质成分的保 留和洗脱，最佳的洗脱剂设计是使更多的基质留在柱中，而使尽量多的目标化合 物流出，从而达到分离、净化的目的。一般先用极性较小的溶剂，如正己烷淋洗， 再慢慢增加溶剂的极性。据报道，大多数m s p d 洗脱剂依靠重力流动，也可以用 橡皮球在柱顶加压或使用真空减压装置控制流速。 ( 5 ) m s p d 的应用 近年来，m s p d 在农药残留分析中应用报道逐渐增多，被用来检测果蔬、牛 奶、谷物等的农药残留，主要分析的农药种类有氨基甲酸酯、有机磷、有机氯杀 虫剂以及多种除草剂、杀菌剂等。m s p d 也被证明可在单一样品中分离一类或几 类药物多残留。下面重点介绍m s p d 在农药残留分析中的应用进展。众所周知， 样品制备是农药残留分析方法的重要组成部分，一般包括从样品中提取残留农 药、浓缩提取液和去除提取液中干扰杂质的分离、净化等步骤，是将检测样品处 理成适合测定的检测溶液的过程。其目的是使样品经处理后更适合仪器测定的要 求，以提高分析的速率、效率、准确度、灵敏度和精密度。目前国内外m s p d 在 农药残留分析中的应用研究方面取得了较大进展。表1 3 为m s p d 近几年来作为样 品前处理方法中的应用。 表l - 3近年来m s p d 的应用 被分析物基质分散剂洗脱剂检测方法 检出限文 ( 陷依g 或 献 嵋几) 农药桔子c 1 8 乙酸乙酯g c e c d2 1 7 0 【4 0 】 杀菌剂、杀水果、 c 1 8 乙酸乙酯g c e c d m s5 5 0 【4 l 】 虫剂蔬菜 有机磷农水果c 8乙酸乙酯 g c m s4 9 0 4 2 】 药 抗组胺药老鼠c 1 8甲醇 l c f l d1 0 【4 3 】 b i l a s t i n e 粪便 磺胺药物 鸡肉氧化铝乙醇水( 7 3 )l c - u v 3 1 6 【4 4 】 阿伏霉素 肾 h y d r o m a t r i x e t o h _ 2 1 5m m 磷 h p l c u v 【4 5 】 硅藻土 酸三乙基胺( 3 ：7 ) ， x a d 7 树脂7 5 ，5 m p a 8 第一章引言 农药桔子c 8二氯甲烷 l c m s 3 1 0 0 【4 6 】 酚酸类化 香脂 c 】8 甲醇水( 8 2 ) p h l c u v 【4 7 】 合物 草2 ，5 黄曲霉素花生 c 1 8 乙腈l c f l d4 0 1 5 0 4 8 黄酮类化紫云 c 1 8 甲醇水( 9 1 ) l c - u v m s 4 9 】 合物英根 黄烷酮、氧柘橙砂土二氯甲烷 l c u v2 9 0 0 5 0 】 杂蒽酮根皮 农药苹果硅藻土正己烷二氯甲烷g c m s2 1 8 【5 1 汁 ( 1 门) 1 4 食品中西维因和抗蚜威残留检测的研究进展 现在我国对氨基甲酸酯类农药残留检测的方法分为化学法和生物法两大类。 化学法多采用传统的液一液萃取和柱色谱净化前处理技术，用气相色谱法( g c ) 、 气相色谱质谱联用技术( g c m s ) 、高效液相色谱法( 玎? l c ) 、液相色谱质谱 联用法( l c m s ) 、超临界流体色谱法( s f c ) 等来测定。生物法有免疫分析法 ( i a ) 、生物传感器法( b s ) 等。 1 4 1 气相色谱法 气相色谱法因其具有高选择性、高效能、高灵敏度、能同时分离分析多组份 等特点，使其在农药残留分析中占有重要的地位。气相色谱法是目前常用的农残 检测方法，氨基甲酸酯农药在高温中不稳定，需将其完全水解，测定其中的甲胺或 酚部分，或通过热稳定衍生，对不发生分解的氨基甲酸酯农药直接进行测定【5 2 】。本 方法适用于粮食、蔬菜中抗蚜威和西维因的残留分析，其最低检出浓度分别为 0 0 2m g 瓜g ，0 1 0m g 瓜g 。 由于近年来各种高性能检测器的出现，低至p p b 级农药残留很容易被测定出 来，杂质干扰问题也大大减少或消除。气相色谱仪的检测器具有各种不同的灵敏 度和选择性种类，通过灵活应用这些检测器，可以用于各种试样的高效分析。在 农药残留分析中，一般以电子俘获检测器( e c d ) 、火焰光度检测( f p d ) 、氮磷检 测器( n p d ) ，氢火焰检测器( f i d ) 和电化学检测器( e c ) 等较为普遍。在气相色谱中， 气质联用因兼备气相色谱的高分离性能和质谱的高鉴别高灵敏能力，抗干扰性 强，定性准确可靠，在农残检测中应用最广。 在现有的文献里还没有看到用气相色谱检测西维因的报道。毕刚等【5 3 】采用气 相红外光谱【i r 】建立了两农药的光谱数据库，用这种库存的图谱可以检测抗蚜威 和甲胺磷。何燕等【5 4 j 提出了一种高效提取烟叶中呋喃丹、抗蚜威、甲霜灵的样品 9 成都理工大学硕士学位论文 前处理技术以及用氮磷检测的气相色谱方法。方法的最低检测量为1 6 1 0 “1 4 3 1 0 “1g ，抗蚜威的加标回收在9 7 3 1 0 2 之间。张美珠1 5 5 j 用o v 1 7 为固 定液，邻苯二甲酸二丙烯酯为内标物进行气相色谱检测抗蚜威和三唑酮。抗蚜威 的方法相关系数为0 9 9 9 ，变异系数小于o 5 ，平均回收率为9 9 6 。王兴林【5 引、 李丹等【5 7 1 也用气相色谱法对抗蚜威原药和制剂进行了分析。 由于西维因和抗蚜威是不易挥发和热不稳定的农药，已经成熟的气相色谱不 能对其做出灵敏的检测。近年来，液相色谱法在有机分析领域中显示了越来越大 的潜力和优势，尤其是对不挥发、受热易分解、强极性的物质的分离检测显示出 了明显的优越性。因此，