（有机化学专业论文）粮谷中三嗪除草剂多残留检测方法的研究.pdf

大连理工犬学硕士学位论文 摘要 三嗪类除草剂被广泛使用于粮谷和非农业用地杂草的控制，其中尤以玉米田的莠去 滓最为突出。但三嗪除草剂在使用后，会残留在作物中和土壤中，同时由于此类除草剂 具有一定的极性，使其很容易溶解于地表水中，并迅速扩散，导致周围环境的大面积污 染，进而对人类造成严重危害。过去对三嗪的检测多集中在环境样品和水果、蔬菜类食 品，对粮谷类食品中的三嗪类农药残留的检测方法研究较少。 本文建立了一种用选择性的氮磷检测器测定粮谷中三嗪除草剂多残留的气相色谱 方法。这些三嗪农药包括西玛通、莠去通、西玛津、莠灭津、扑灭津、特丁通、草达津、 特丁津、仲丁通、另丁滓、敌草净、环丙津、西草净、莠灭净、扑草净、特丁净、异丙 净、二甲丙乙净、环丙净、甲氧丙净和环嗪酮。选用d b 5 毛细管色谱柱在程序升温条 件下测定，首次一次性检测2 1 种三嗪农药。选用乙腈作为提取剂，不用分配直接固相 萃取净化，简化了粮谷类样品的预处理过程，节省了有机溶剂和操作时间。选用强阳离 子交换柱作为固相萃取柱，取得了良好的净化效果。固相萃取步骤在重力条件下进行， 无需特殊的设备，易于操作。 本文还研究了气相色谱一质谱联用作为独立的检测方法的可行性。在选择离子模式 下进行检测，不但提高了灵敏度，还可以消除杂质干扰。 两种方法均以二嗪磷为内标，内标法定量，保留时间定性。两种方法在o 0 1 0 5 m g 服g 四个水平的粮谷空白添加回收率和相对标准偏差均令人满意，同时方法的最低定量限达 0 0 1 m g k g 。不但可以用于粮谷类样品如玉米、小麦、大麦、高粱和大米，还可以用于 含油脂较多的样品如大豆中三嗪除草剂残留的检测。两种检测方法的建立填补了我国粮 谷中三嗪除草剂多残留检测方法的空白。此外，方法重现性好，灵敏度高，具有较强的 实用性，容易被采用和推广，具有良好的应用前景。 关键词：三嗪除草剂；气相色谱一氮磷检测器；气相色谱一质谱；固相萃取；粮谷：多残 留 粮谷中三嗪除草剂多残留检测方法的研究 m u l t i r e s i d u em e t h o df o rt h ed e t e r m i n a f i o no ft r i a z i n eh e r b i c i d e si n g r a i n s a b s t r a c t t r i a z i n ec o m p o u n d sa r ee m p l o y e da sp r e a n dp o s t - e m e r g e n c eh e r b i c i d e st oc o n t r o lm a n y g r a s sa n db r o a d l e a f w e e di nc r o p sa n dn o n a g r i c u l t u r a ll a n d ，e s p e c i a l l yi nm a i z ef i e l dw h e r e a t r a z i n ei sm o s to f t e nu s e d t h e yc a ne x i s tf o rm a n ym o t h si nt h ec r o p sa n ds o i l s i na d d i t i o n n m p r o p e r t i e so fl o wp o l a r i t ya n dc e r t a i nw a t e rs o l u b i l i t ym a k et h e s ec o m p o u n d se a s yt o s p r e a dr a p i d l yw i t ht h ef l o wo fs u r f a c e - w a t e ra n d1 e a d st oe n v i r o n m e n t a lc o n t a m i n a t i o na n d t h e nd oh a r mt oh u m a nh e a l t h i nt h ep a s t ，t h ed e t e r m i n a t i o nm e t h o d so ft r i a z i n e sm o s t l y f o c u s e do ne n v i r o n m e n t a lw a t e r ，s o i l ，f x u i t s ，v e g e t a b l ea n ds e l d o mo ng r a i n an e w g a sc h r o m a t o g r a p h i cm u l t i - r e s i d u em e t h o dw a sd e v e l o p p e dt od e t e r m i n e2 1t r i a z i n e h e r b i c i d e su s i n gc h r o m a t o g r a p h y - n i t r o g e np h o s p h o r u sd e t e c t o r , w h i c hi n c l u d em o s tt r i a z i n e s s u c ha ss i m e t o r t , s i m a z i n e ，a t r a z i n e ，p r o p a z i n e ，t e r b n m e t o n ，t e r b u t h y l a z i n e ，c y p r a z i n e ， s i m e t r y n ，p r o m e t r y n ，t e r b u t r y n ，m e t h o p r o t r y n ea n dh e x a z i n o n e ad b 一5c a p i l l a r yc o l u m n w a s u s e df o rt h et e m p e r a t u r e - p r o g r a m m e dc h r o m a t o g r a p h i cs i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o no ft h e s e h e r b i c i d e s s a m p l ew a se x t r a c t e db ya c e t o h i t r i l e ，t h e nc l e a n e du po nas c xs p ec o l u m n w i t h o u tl i q u i d - l i d u i dp a r t i t i o np r o c e d u r e ，b o t ho r g a n i cs o l v e n ta n do p e r a t i o nt i m ew e r es a v e d s c xc a r t r i d g ec a nc o m p l e t e l ys e p a r a t et r i a z i n e sf r o mc o e x t r a c t i v e s a ss o l v e n tp a s s i n g t h r o u g ht h et u b eb yg r a v i t y ，t h ec l e a n u pp r o c e d u r ew a se a s i l yc a r r i e do u tw i t h o u to t h e r s p e c i a le q u i p m e m m o r e o v e r , a n o t h e rm e t h o dt od e t e r m i n et r i a z i n e sb yg d m s dw a sd e s c r i b e d t h em e t h o d w a so p t i m i z e dw i t hh i g h e rs e n s i t i v i t yb yo p e r a t i n gi ns l e c t e di o nm o n i t o r i n gm o d e s o m e d i s t u r b a n c ec a r la l s ob ee l i m i n a t e di ns i mm o d e t r i a z i n e sw e r ei d e n t i f l e db yc o m p a r i n gr e t e n t i o nt i m e st os t a n d a r ds o l u t i o n sa n d q u a n t i f i e dw i t hi n t e m a ls t a l l d a r dm e t h o d d i a z i n o nw a sc h o o s e na si n t e m a ls t a n d a r di nb o t h m e t h o d s a v e r a g er e c o v e r i e sa n dt h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i 撕o i l so fs a m p l e sf o r t i f l e da t o 0 1 0 ，5 m g k gl e v e l sw e r es a t i s f y i n g t h el i m i t so fq u a n t i t a t i o no ft h em e t h o d sw e r e 0 0 1 m g k g t h e yc a nb ea p p l i e dt od e t e r m i n et r i a z i n e sn o to n l yi ng r a m ss u c ha sm a i z e ， w h e a t ，d u r r a ，b a r l ya n dr i c eb u ta l s os a m p l e sc o n t a i n i n gm o r eo i la n df a ts u c ha ss o y f u r t h e r m o r e ，t h e t w om e t h o d ss h o w e d g o o dr e p r o d u c i b i l i t y ，h i g hs e n s i t i v i t ya n d c o m p r e h e n s i v ea p p l i c a t i o np r o s p e c t 大连理工大学硕士学位论文 k e yw o r d s ：t r i a z i n eh e r b i c i d e s ；g c n p d ；g c - m s ；s o l i d p h a s ee x t r a c t i o n ；g r a i n ； m u l t i - r e s i d u e 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，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的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名：盔兹落 导师签名曼起 量岂， a 剑年笸月“珀 大连理工大学硕士学位论文 引言 三嗪类除草剂是一种应用时间长，应用范围广的旱田除草剂，许多品种现在还在使 用。但此类化合物性质稳定，使用后会长期残留在环境和作物中，造成环境和食品的污 染，威胁人类健康。为了保证食品安全，世界许多发达国家对农产品中三嗪除草剂的残 留限量制定了严格标准。我国在这方面才刚刚起步，只对莠去津有限量标准。 目前对三嗪除草剂的检测方法的研究主要集中在环境样品，关于粮谷类样品中三嗪 检测的方法报道较少。国外关于粮谷中三嗪残留检测的报道一般只针对玉米样品，而且 一次检测的品种少，使用大量的有机溶剂，检验成本高，操作复杂，有的则使用大体积 进样的方法来提高灵敏度。国内还没有多残留检测的报道。因此，需要建立一种操作简 单，检测成本低，一次进样能检测大部分三嗪农药，适用范围覆盖主要粮谷品种，最低 定量限低于国外限量标准，可以在国内实验室被推广应用的粮谷类样品中三嗪除草剂的 多残留检测方法。 本文对粮谷类样品玉米、小麦、大麦、高粱和大米，以及大豆样品中三嗪除草剂的 多残留检测方法进行了研究，通过对分离、提取和净化等条件进行了探索建立了气相色 谱法和质谱法两种检测方法。方法灵敏度高，最低定量限都低于文献报道，能够满足国 际贸易中粮谷商品的检验需要，而且有机溶剂用量少，操作简单，覆盖三嗪类农药主要 品种，为从事食品卫生、农产品进出口检验工作和制定行业以及国家标准提供了参考。 粮谷中三嗪除草剂多残留检测方法的研究 1 文献综述 目前，从全球范围来看，除草剂在农药市场上占据着半壁江山，越是发达的国家， 除草剂的用量越大，仅美国2 0 0 0 年在化学农药的销售额中，除草剂所占比例就高达 7 0 4 ，而且各国对除草剂的使用有增加趋势。据有关文献报道，三嗪类除草剂在世 界范围内被广泛使用于粮谷和非农业用地杂草的控制【2 j ，但这类化合物比较稳定，能够 残存于环境和作物中，造成污染并损害人体健康。世界各国均对三嗪除草剂制定了最高 残留限量标准，并作为农产品进出口主要的技术壁垒之一。目前关于三嗪检测的方法主 要集中在环境样品，关于粮谷的检测方法较少。我国是一个农产品生产和进出口大国， 有效控制和检测进出口粮谷中的三嗪除草剂残留，对保证我国的食品安全有着更为突出 的重要意义。本章将对三嗪类除草剂的概况，检测方法研究现状等方面进行介绍。 1 1 三嗪类除草剂概况 1 1 1 性质与主要用途 均三嗪类除草剂是一类植物光合作用的强烈抑制剂。这类化合物是在1 9 5 2 年由瑞 士b a s e l 公司首先发现它们有除草活性的，1 9 5 6 年c i b a - - g e i g y 公司开发了西玛津，从 而以三嗪为骨架的化合物逐步引起了人们的关注。这类化合物至今仍为有价值的旱田除 草剂，在全世界广泛应用，其中尤其以玉米田的莠去津( 阿特拉津) 最为突出【3 1 。另据 农药网报道，2 0 0 2 年莠去津的销量在所有农药中排第1 8 位。 均三嗪类除草剂可以在玉米、高粱、棉花、甘蔗及其他作物地中选择性除草，在非 农用地中除草也有很高的价值，此类除草剂很多品种是由c i b a - - g e i g y 公司开发的。早 在八十年代，中国东北、云南就有了一定量的西玛津、莠去津、扑草净的生产，萁中以 莠去津的产量最大，主要用于玉米地的除草吼三嗪类除草剂的性质和用途见表1 1 。 表1l 部分三嗪类除草剂的一些性质、用途1 2 川 t a b 1 1s e l e c t e dc h a r a c t e r i s t i c so f s o m et r i a z i n eh e r b i c i d e s 除草剂 慧 溶解性能p k a l d 翥2 应用范围 莠灭净 8 4 8 6 1 8 5 p p m1 1 1 0 ( 大鼠) ( h 2 0 ，2 0 ) 4 09 6 5 ( 小鼠) 莠去通 9 6 机4 2 鬻探苗鼠， 莠去通 - 溶于丙酮醚、酯等有机 ”：_ ：”? z ? ” 溶剂 、。” 香蕉等防除一年生杂 草，高剂量可防除多 年生杂草 玉米、甘蔗、菠萝、 棉花等苗后以及非耕 地用来防除一年生和 多年生杂草 大连理工大学硕士学位论文 续表 粮谷中三嗪除草剂多残留检测方法的研究 1 1 2 结构与代谢途径 三嗪类化合物是以三聚氯氰为原料合成的，三个氯原子可以被酚、醇、硫醇等取代， 从而生成一系列的三嗪类除草剂。均三氮苯类除草剂的命名有如下的规律：当环上2 位 c l 取代为津；s r 取代为净；o r 取代为通；本文涉及的三嗪结构和名称 见表1 2 。 表1 2 三嗪类除草剂的名称、登记号和结构 t a b 1 2n a m e s ，r e g i s t r a t i o nn u m b e r sa n ds t r u c t u r e so f t r i a z i n eh e r b i c i d e s 人连理工大学硕士学位论文 续表 中文名英文名c a s 号 分子式结构 仲丁通s e c b u m e t o n2 6 2 5 9 4 5 0 另丁津 s e b u t h y l a z i n e 7 2 8 6 6 9 3 敌草净 环丙津 西草净 莠灭净 扑草净 特丁净 异丙净d i p r o p e t r y n 4 1 4 7 5 1 7 二甲丙乙净d i m e t h a m e t r y n 2 2 9 3 6 7 5 0 环丙净 甲氧丙净m e t h o p r o t r y n e8 4 1 0 6 5 c 1 0 1 1 9 n 5 0 c 。h - e c ln 5 c 日i 1 5 n 5 s c 9 h “c 1 c 棚1 5 n 5 s c 目 1 1 7 n 5 s c 1 0 1 1 9 n 5 s c 1 0 i i l 。n 5 s c 1 l 1 2 i n 5 s c 】l h 2 1 n 5 s c 1 l h l g n 5 s c l ，h 2 。o s 。焉： c w 儿n 一苫? 一一 二。 c “一w j l u h c h h c 一一， s , c h ， n ( c k h n l n h c h 黑。 ( h | c k h c h n j l n a n h 刚d b 。j 茗3 c n 戈n 峨h 蔗 ( h # k h c h n j l n 鸭h 5 嚣 批h n 工一n h c h c 霹 c 2 h j h n 且n h c ( c h m 。j 警 m h “n j l 一c h f c w ： 威。c ， a “ h w c h 蔗 ( 。舻h n 上 n 崎州叩m 。鬈：3 h 4 c a w 儿矿l n h f 。叫，o c h 。 这类化合物的化学性质稳定，这是由于兀电子象苯环样分布在整个环上，但是它 与苯环存在着不同，因为氮原予的电负性大于碳原子，所以n 电子实际上局限在氮原子 附近，而不是均匀的分布在整个环上，从而均三嗪的芳香性显然要低于苯环，另外还受 到c 2 ，c 4 ，c 6 上取代基的诱导、共轭效应的影响。综合以上因素，决定了这类化合物的物 理、化学性质。 三嗪类除草剂易被紫外光照射而分解。西玛津在光照下( 甲醇溶液中) ，生成2 ， 2 一双( 乙胺基) 一6 - 甲氧基均三嗪。在醇或水溶液中卤素取代的均三嗪经光解可生成相 啪一 一 粮谷中三嗪除草剂多残留检测方法的研究 应的烷氧基或羟基化合物。此类化合物可干扰植物的光合作用。目前已明确的植物体内 代谢反应有：2 碳原子上取代基的水解，4 ，6 4 2 碳原子上胺基的n 脱烷基化和三嗪环的 裂解，所以在配制除草剂的过程中有时也加入代谢抑制剂以提高药效。无论是敏感的还 是抗性的植物均能从根部迅速吸收药剂，并分布到植物的各个部分，由此表明均三嗪类 除草剂的选择性与吸收无关。带甲氧基的三嗪衍生物选择性最小，只能用于非耕地防除 杂草 3 】。有人研究发现型除草剂在作物体内均是由谷胱甘肽一s 一转移( g s t s ) 催化与还 原性谷胱甘肽( g s h ) 或高谷胱甘肽( h g s h ) 进行不可逆的缀合作用进行代谢而导致 选择性的1 5 j 。在土壤和一些植物内，莠去津、扑灭津和西玛津分子中发生了n 一脱烷基化 反应后生成d e a 、d i a 等，有时氯原子也水解生成2 羟基衍生物，从而失去活性。微生 物可以氧化三嗪支链的烷基生成c 0 2 ，在有些情况下还伴随着脱烷基和水解【6 】。 1 1 3 食品中三嗪残留限量 三嗪的稳定性使其使用后能够长期存在于环境和作物中，为了维护本国消费者的利 益，食品安全问题已经越来越受到人们的重视，尤其是一些发达国家，都对植物性食品 商品中的三嗪残留制定了严格的限量标准，并将其作为农产品进出口的主要贸易壁垒之 一。目前我国只对玉米中的莠去津规定了残留限量( o 0 5 m g k g ) ，还远不能满足国际 农产品贸易的要求，容易在贸易战中处于不利地位。以下将分别列出一些农业大国和我 国主要贸易伙伴对三嗪除草剂残留限量的标准【7 】。 表1 3 德国部分植物食品中三嗪类除草剂最高残留限量 t a b 1 3m a x i m u mr e s i d u e l e v e l s o f s o m e p l a n t f o o do f g e r m a n y 序号除草剂名称 限量( m e g k g ) 商品名称 l蔫灭净02 玉米菜玉米 0 1 柑桔类水果 9 1 o 。 莠去津05 氰草津 环丙津 敌草净 嗪草酮 甲氧丙净 扑草净 西玛滓 玉米笋 玉米 其它植物性食品 豌豆粮谷马铃薯水果 其它植物性食品 玉米玉米笋 甘蓝 其它植物性食品 所有植物性食品 所有植物性食品 蔬菜水果 其它植物性食品 芦笋 l l踮l l踮1 1 5 1 o o o 吼0 o m 0 o o o 3 4 5 6 7 8 9 大连理工大学硕士学位论文 续表 宝量堕望型鱼整堕量l 里g 坐g ! 堕曼鱼整 1 0 l l 1 2 1 3 特丁通 特丁津 特丁净 草达津 o 1 0 1 0 1 0 0 5 0 0 5 o 1 其它植物性食品 梨果葡萄 鲜菜豆鲜豌豆粮谷 其它植物性食品 所有植物性食品 马铃薯 表1 4 加拿大部分植物食品中三嗪类除草剂最高残留限量 t a b 1 4m a x i m u mr e s i d u el e v e l so f s o m ep l a n tf o o do f c a n a d i a n 序号除草剂名称 限量( m g l ( g ) 雨丽歪磊一 l扑草诤0 1 玉米豌豆马铃薯胡萝h 芹菜 2莠去津0 1 草莓玉米 3蕈洚津 o 1 i , m 。 ”0 0 5 大麦兵豆小扁豆羽扁豆豌豆大豆小麦 4 嗪草酮 0 1 棚葵饲等鬟飘筝嚣果树类水果 西玛津 特丁净 特丁津 环嗪酮 0 1 0 1 0 1 0 1 玉米苹果苜蓿黑莓紫黑浆果水果树园( 水果) 芦笋葡萄罗甘莓树莓草莓车轴草 玉米兵豆豌豆马铃薯 大麦小麦兵豆燕麦豌豆马铃薯 紫黑浆果 表1 5 美国部分植物食品中三嗪类除草剂最高残留限量 t a b 1 5 m a x i m u mr e s i d u e l e v e l so f s o m e p l a n t f o o do f a m e r i c a n 壁兰 堕茔型墨整堡量塑璺堡呈!塑曼垄整二 1 西玛津o 2 5 玉米苹果梨磊嚣嚣榄柚子柠檬 9 l o 1 l 1 2 扑草净 莠去津 扑灭津 莠灭净 特丁净 环丙津 草净津 嗪草酮 特丁津 异丙净 西草净 0 2 5 o 2 5 0 2 5 0 2 5 0 1 0 1 o 1 0 0 5 0 7 5 0 0 5 0 1 0 1 o 0 5 玉米棉花籽 菠萝 高粱 玉米香蕉菠萝柚子香橙 玉米高粱 玉米 小麦 玉米高粱棉籽 大麦小麦 玉米 玉米高粱 棉籽 高粱玉米大豆黄豆 粮谷中三嗪除草剂多残留检测方法的研究 表1 6 其他一些国家部分植物食品中三嗪类除草剂最高残留限量 t a b 1 6 m “i m u mr e s i d u e l e v e l so f s o m ep l a n t f o o do fo t h e rc o u l l n e s 鱼整! 垦量f 翌g 坚g !塑曼鱼签里塞壁垒丛 莠去津0 1玉米水果蔬菜 敌草净 o 1甘蓝 嗪草酮 扑草净 西玛津 特丁津 特丁通 莠去津 扑草净 嗪草酮 0 1 0 5 0 2 o 1 o 1 0 1 0 1 o 1 0 0 5 0 7 5 0 1 0 5 番茄 草莓 蔬菜 法国 仁果甜玉米 葡萄 葡萄 豆类油籽( 大豆，花生，芝麻等) 马铃薯蔬菜胡萝b ( 不得检出) 欧盟 俄国 大米黑麦荞麦豌豆其它谷物 辇堡 日本 大豆( 干) 一 蔬菜 1 2 三嗪类农药残留的检测方法研究现状 农药是现代农业生产中不可缺少的生产资料，三嗪类除草剂作为除草剂的一大类， 其广泛应用大大提高了农作物的产量，但对生态环境、人类生命安全也造成了威胁。尤 其是近几十年来，新型复配除草剂不断出现，所使用的农药剂量也在增加，使农药的环 境影响及残留农药的检测方法发生了新的变化。对于低浓度( u g l 、p g l ) 、难挥发、 稳定和极性农药的分析方法，随着检测技术的发展，在朝着高灵敏度的多残留分析方向 发展。 现代农药残留分析方法通常包括样品制各、提取、净化和测定四部分。经典的痕量 农残分析步骤通常是水溶性溶剂提取一非水溶性溶剂再分配一浓缩一净化气相色谱 测定。提取指使用适当溶剂将待测物连同样品基质从固态样品中转移至易于净化和分析 的液态；浓缩是指将得到的溶液蒸发溶剂，使被测物的浓度提高；净化指将待测物与提 取液中的干扰物质分离。 样品的提取和净化方法有液液萃取( l l e ) 、固相萃取( s p e ) 、液固萃取( l s e ) 等， 近年来又有超临界流体萃取( s f e ) 、微波辅助萃取( m a e ) 、固相微萃取( s p m e ) 、凝胶 渗透色谱( g p c ) 等方法应用于痕量分析的样品净化。 大连理工大学硕士学位论文 目前用于农残检验的方法有很多，如：气相色谱( g c ) ，液相色谱( l c ) ，薄层色谱 ( t l c ) ，毛细管电泳( c e ) ，免疫化学法( i m ) 等。气相色谱法由于具有分离效率高， 选择性、灵敏度高，分析速度快，直接进样样品用量少，一次进样可以同时分析多种组 分等优点，是现在农残分析最常用的方法。三嗪类化合物大部分热稳定，极性不太强， 所以对它们的残留分析气相色谱法是首选。在气相色谱的众多检测器中，质谱检测器对 所有的化合物都有响应，而且能够给出被分析物的分子结构信息，但是由于价格问题现 在应用还不是很普遍，随着生产成本的降低，在不久的将来气相色谱一质谱法将成为农 残分析的主流方法。 1 2 1 样品的制备 样品的制备主要目的是为了获得能够准确代表原样品的有代表性的小样。为达到此 目的，除液体样品外，其它样品必须从大量待测物中抽出足够数量进行混匀并粉碎制得， 此样品必须是均匀的、有代表性的样品。例如：水果、蔬菜等水分多的样品。使用铰肉 机或食品切碎机，待测样品经浸软、混合切碎制得小样，然后进行提取；谷物类等低水 分样品一般使用研磨机磨碎。 1 2 2 样品的提取 多残留分析中，提取液必须满足在不同含水、油、糖量的情况下能萃取不同极性化 合物的要求。通常将被测样品与萃取溶剂置于组织粉碎机中高速搅拌达到充分萃取的目 的。也可在检测时先将样品磨碎然后萃取而且在萃取时就加入干燥剂。常见的萃取剂有 丙酮、乙腈、正己烷、苯、二氯甲烷等，还有一些混合溶剂。丙酮因其既能萃取极性物 质也能萃取非极性物质，水溶性油溶性兼具，还有低毒、易提取和过滤，价格较低等优 点，所以被广泛用作植物样品萃取剂【8 1 。 对于水果汁等液体样品，常采用有机溶剂液一液分配或固相萃取( s p e ) 技术来提取； 对于固体样品，提取方式取决于农药的极性和样品基体，如果除草剂是离子型或强极性 化合物，通常使用己调好p h 值的水浸泡、振荡、搅拌或超声提取，也有的可能必须用 有机溶剂与调好p h 值的水混合提取。对较低极性农药，用有机溶剂提取样品。如从粮 食中提取农药残留，丙酮、乙腈、乙酸乙酯、甲醇是最常用的溶剂。近几年，有许多文 章报道了新的农药提取技术，例如超临界流体提取( s f e ) 、微波提取、固相微萃取 ( s p m e ) 、基质固相分配( m r p d ) 等，丰富了提取的手段，提高了工作效率。 粮谷中三嗪除草剂多残留检测方法的研究 1 2 3 净化 1 2 3 1 液一液萃取( l l e ) 液- 液萃取不需要特殊的仪器和原料，是最古老的提取方法，应用也最多，尤其在 环境水的分析时。有的官方公布的检测方法就采用液液萃取方法 9 1 。液液萃取最大的 优点是通过改变操作条件，人们可以改变萃取效率和选择性，但是它也存在缺点，g f o n t 等i 1 0 1 总结如下： 1 萃取收率经常偏低而且在分析前的操作过程中经常要需添加一个浓缩步骤。 2 由于有乳化现象是相分离过程操作复杂化。 3 耗费大量的有机溶剂。 4 萃取过程很慢，不易于自动化。 5 对单种残留物的萃取效率存在差异而使定量复杂化。 二氯甲烷经常被用来做萃取剂，如h b l e e 等【1 l l 在检测水中三嗪除草剂时就曾经 用过。后来又有人【1 2 】用乙酸乙酯一环己烷( 1 ：1 ) 代替有毒的二氯甲烷来测定植物样品中 的西玛津、莠去津和特丁津，它们的回收率为8 8 1 0 5 。s c h a e h t e r l e 掣”】在检测水果、 蔬菜等食品中的三种三嚷和其他类农药残留时将浆状样品直接用氯仿萃取，蒸干后用正 己烷定容，其回收率介于5 0 1 8 0 。液一液萃取后通常还要有一个净化步骤。根据分子 的极性可以用硅胶和氧化铝柱或凝胶渗透柱对溶质分子进行分配。t e m e s 掣1 4 】在测定鱼 中的三嗉类等农药残留时使用的是石油醚一乙酸乙酯( 1 ：1 ) ，萃取后又经过了净化。萃 取三嗪化合物的降解产物可以用酸性介质，因为它们的降解产物大部分属于碱性物质。 尽管许多液一液萃取过程是离线操作，已经出现了在线用膜分离技术从食用油中分 离三嗪类化合物的报道【l ”。 1 2 3 2 固相萃取( s p e ) 固相萃取法是一种重要的替代液一液萃取从液态样品中提取农药残留的方法【l6 】。其 基本原理和液相色谱分离相似，系根据被萃取组分与样品基质及其它成分在萃取柱或萃 取盘固定相填料上的作用力的强弱的不同而使它们彼此分离。样品随萃取溶剂一起进入 固定相内，并在固定相和萃取溶剂之间进行分配，分配系数小的组分较早流出，分配系 数大的组分被滞留在固定相，需要更多或极性更强的萃取剂才能将其洗脱。 固相萃取又分为正相萃取和反相萃取，前者使用的固相萃取剂为极性固定相，淋洗 剂为非( 弱) 极性溶剂，后者相反。常见的正相萃取剂有：硅胶、石墨化碳黑、氧化铝、 硅镁吸附剂等，反相萃取剂有：c 1 8 、c 8 、c n 柱、免疫亲和柱等。固相萃取的优点是： 设备简单，操作方便，使用溶剂少；能从很大体积很稀的溶液中富集痕量待测物；萃取 查垄墨三查堂堕主兰堡堡苎 过程易于实现自动化。它的缺点是每次分析完样品后吸附剂管的处理费用高，批与批的 效率不同会影响分析的重复性，有时会发生不可逆的吸附而导致样品组分丢失，吸附孔 易堵塞。 影响固相萃取的性能的因素1 1 唧主要有： 1 样品类型( 固体样品要转化成溶液，基体的复杂性和种类，溶液中存在的有机物 的浓度如腐殖酸等) ； 2 样品的体积( 不能大于穿透体积) ； 3 样品的酸碱度，它既影响溶质分子的存在形式，也影响用质分子与固相的作用； 4 固相的预处理( 预处理不好会降低萃取效率) ； 现在s p e 在农残检验中应用非常广泛，有的环境监测标准方法中已经开始使用【l ”。 如果用有机溶剂洗脱三嗪，应该避免用塑料柱，因为会有增塑剂浸出而污染样品，m o l t 6 等人为这些增塑剂会损害探测器( e c d ) b 8 在食品分析中用各种材料作固相萃取剂的文献都有，所用的洗液种类也很多。许多 种溶剂和它们的混合物被用来从c 1 8 固定相中洗脱三嗪，如：e i c h e l b e r g e r 等人l l7 j 用乙 酸乙酯，正己烷和石油醚作洗脱液；m a n g a n i 1 9 】等用石油醚甲苯作洗脱液( 2 ：1 ) ，后 来改为用1 ：1 f 2 0 】；a d ic o r e i a 等牡1 1 用二氯甲烷一甲醇( 6 ：4 ) 。b a l d w i n i 等1 2 2 悃石墨化碳 黑净化牛奶样品中的三嗪，用去离子水淋洗，二氯甲烷甲醇( 8 0 ：2 0 ) 洗脱。氧化铝柱 也能够用来净化土壤，水和农作物中的三嗪1 9 - 3 5 引，也有人用阳离子交换树脂 2 5 1 。 也有人用两根柱子净化，如：b a t t i s t a 等p 6 在研究水和蔬菜中的三嗪类除草剂残留 时先用氯仿乙腈( 6 0 ：4 0 ) 从石墨碳黑柱洗脱三嗪，后用含有氯化钾的甲醇水( 9 0 ： 1 0 ) 从磺酸型硅基离子交换柱( s c x ) 中洗脱三嗪；r o s e b o o m 等人【2 7 l 在测定粮谷和卷 心菜中的三嗪时用硅胶柱净化，用含丙酮5 的二氯甲烷淋洗，用含1 5 丙酮的二氯甲 烷洗脱；l a w r e n c e 等【2 8 在检测玉米、苹果和豌豆等样品中的7 种三嗪时用s p e s a x 净 化，在净化前先用甲醇、水、磷酸盐缓冲溶液老化，萃取液加入后先用水洗，在用含7 5 甲醇的水洗脱，洗脱液再用免疫亲和柱净化，p h = 6 的缓冲液淋洗，含7 0 甲醇的水洗 脱；有人在检测鲜水果中的农药残留时交联p s - d v b 柱和二乙基氨基丙基( d e a ) 改性 的硅胶柱净化萃取液，前者用去离子水、丙酮淋洗，含1 - - - 乙胺的乙酸乙酯和乙酸乙 酯。丙酮( 9 ：1 ) 洗脱，d e a 柱用乙酸乙酯淋洗，含1 三乙胺的乙酸乙酯洗脱 2 9 】；c a c h o 等f 3 0 1 在测蔬菜中的三嗪类残留时用m i s p e ( 在扑灭津存在下甲基丙烯酸聚合，然后索 氏提取除去扑灭津) 作固相萃取材料，样品用乙腈提取后溶剂换成甲苯，过m i s p e 柱 后用乙腈甲苯淋洗，乙腈，甲醇洗脱。f i l l i o n 等p l j 检测水果蔬菜样品中多残留检测时 用乙腈提取，活性炭一硅藻土( 1 ：1 ) 净化，乙腈一甲苯( 3 ：1 ) 洗脱。此外，f l o r i s i l 柱在 粮谷中三嗪除草荆多残留检测方法的研究 检验西红柿和土豆时也有入用过 3 2 j 。最近又有人研究了用碳纳米管作为固相萃取的吸附 剂 3 3 1 。 1 2 3 3 液固萃取( l s e ) 所谓的液固萃取一般是指索氏提取，它是一个经典的方法，用于固体样品中热稳定 的化合物的提取它的优点是：操作简单，提取效率高，无需专用设备缺点是：溶剂消耗 量大，提取时间长自固相萃取技术出现以后就很少见它的报道了r a m s t e i n e r 等【2 4 j 在检 测农作物，水和土壤中的三嗪类残留时曾把甲醇萃取和索氏提取做了比较，结果用甲醇 提取的提取率能达到索氏提取的8 4 2 9 3 6 ，却能节省时间，提高分析效率。 1 2 3 4 固相微萃取( s p m e ) 固相微萃取是基于待测分析物在萃取介质( 涂层) 和样品基质间的分配系数其装置 实际上是一支微量注射器，萃取头是涂有不同色谱固定相或吸附剂的熔融石英纤维，它 接不锈钢丝，外套不锈钢管或针管( 保护石英纤维不被折断) 。萃取时可将纤维头直接插 入液体样品中，萃取完成后可直接插入分析仪器的进样室如气相色谱的气化室，热脱附 挥发，被载气导入色谱柱完成分离分析这项技术将采样，萃取，浓缩和进样几个环节融 为一体，大大缩短了分析时间。 固相微萃取保留了固相萃取的全部优点，如操作简单，成本低廉，可现场分析等，同 时还消除了固相萃取的缺点，如容易堵塞，使用有机溶剂等但是它也有缺点，如回收率 低，不同批号萃取头重复性差等。 影响s p m e 效率和精确性的因素有： 1 石英纤维萃取头涂层的选择，选择的基本原理是“相似相容”原理，较长的纤维头 和较厚的涂层可以富集更多样品 2 温度升高萃取温度可以提高分子扩散速度，从而缩短萃取时间；但吸附是放热反 应，升温会使涂层吸附能力下降。 3 搅拌。增强搅拌会缩短萃取时间。 4 萃取时间。萃取时间的长短与以上各因素都有关，通常在确定了其他试验条件后 根据吸附平衡曲线选择萃取量较大而时间较短为实际操作时间。 5 样品溶液的离子强度和p h 值，提高离子强度可以降低水溶液中有机物的溶解度， 从而提高萃取效率。 这种方法经常被用于检测水中的农药残留。如b a n a b a s 等【圳用该方法提取水样中的 莠去滓、西玛津等并直接进样，g c - n p d 检测，但是其检出限高于饮用水规定，他们对 操作过程又做了改进如果样品是比较复杂的基质，还可以在萃取时用保护膜包覆，如 大连理工大学硕士学位论文 b a s h e e r 等1 3 5 1 在测牛奶中的西玛津等十种三嗪的残留时用聚丙烯纤维膜包覆s p m e 的不 锈钢保护管，用6 5 u m 厚的p d m s - - d v b 涂层，测得萃出物较纯净，用g c m s 检测， 回收率介于5 6 9 1 0 7 2 。f r i a s 等【3 6 】在检测水中的十种三嗪时采用s p m e ，分别对五种 纤维头的效果进行了考察，他们还研究了水中盐度和p h 值对萃取的影响。 1 2 3 5 超临界流体萃取( s f e ) 超临界流体有类似于气体的较强穿透能力和类似于液体的较大密度和溶解度。利用 超临界流体的这种特性，用它来作溶剂进行萃取的方法称为超临界萃取法。它是八十年 代后才用于分析领域的，既可以成为单独的样品前处理技术，又可以与气相色谱仪组成 一个完整的分析系统。 超临界流体的密度较大，与液体相近，所以它与溶质的作用力很强，象液体一样， 很容易溶解其他物质。但它的粘度较小，接近于气体，所以传质效率很高；加之表面张 力小，很容易渗透固体颗粒，使萃取过程加快。另外，压力的变化会引起临界流体对物 质溶解能力的变化，因此可以通过改变压力的办法控制萃取过程。s f e 具有无可比拟的 优点1 1 0 l ： 1 萃取时间短。由于超临界流体的强穿透能力，它能够很快的将提取物从母体中移 出，另外，s f e 免去了复杂的富集和浓缩步骤，节省了操作时间。 2 萃取效率高。由于超临界流体的强萃取能力，使萃取结果更接近于实际情况，同 时萃取步骤少，降低了损失和误差。 3 基本解决了溶剂对环境的污染问题。大多数s f e 使用的溶剂是无毒的二氧化碳， 避免了有机溶剂的使用对环境的污染。 4 可以对热敏样品进行萃取，通用性强。通过改变温度、压力和改性剂可以改变溶 剂的极性和强度，拓宽其使用范围。 p e n s a b e n e 等d t 用二氧化碳作萃取剂萃取鸡蛋中的十二种三嗪和降解产物时得到的 平均回收率大于7 3 ；c h u a n g 等【3 8 】在研究婴儿食品等中的三嗪含量测定时使用了二氧 化碳和含有5 乙腈的二氧化碳作萃取剂，发现回收率都不高，认为s f e 不适合含脂肪高 的食物，他们还对c 1 8 、氧化铝、石墨化碳黑等作固相萃取剂和加速溶剂萃取( a s e ) 做 了比较，并用g c m s ，e l i s a 做检验手段。 1 2 3 6 凝胶渗透色谱( g p c ) 它是利用渗透原理将多孔凝胶填入柱内再用溶剂淋洗，以凝胶树脂网眼j l 隙大小来 筛分分子量不同的化合物，逐个渗透达到分离目的。它的优点是重复性好，自动化程度 高。 粮谷中三嗪除草剂多残留检测方法的研究 该技术虽然效果较好，但是仪器过于昂贵，而且耗费大量溶剂，国外研究较多，国 内实验室还没有普及。j o h n s o n 等【3 9 检测植被中的三嗪时在完成丙酮萃取后，液一液分 配，然后用凝胶渗透色谱净化，几种三嗪的回收率均大于9 0 。g a r d y a n 等人1 4 0 】在研究 水果和蔬菜中的三嗪和有机磷等农药检测时也用g p c 净化，正己烷乙酸乙酯作流动相； t u i n s t r a 等1 4 l j 在测定苹果和西红柿等中的赛克嗪等含氮农药残留时先用丙酮萃取，正己 烷分配后浓缩，再加入环己烷一丙酮( 1 ：1 ) ，然后过g p c 柱净化，用环己烷丙酮( 1 ：1 ) 洗脱； b a r d a l a y e 等【4 2 】在检测薯蓠、木薯等中的莠灭净和其降解产物时也用g p c 净化，用乙酸 乙酯甲苯( 3 ：1 ) 作流动相。 1 2 3 7 其他方法 除了上面所介绍的测定三嗪时用到的净化方法外，s h e n 等【4 3 】还用过以甲苯作浸渍 剂的液相微萃取( l p m e ) 从水中萃取三嗪。a l b e r o 等【4 4 1 用过基质固相分散法o 讧s d ) ，他 们的做法是：将汁状样品分散在吸附剂上，如弗罗里硅土，氧化铝等，然后进行一步萃 取。k a d e n c z k i 等在测水份较多的水果蔬菜时也用这种方法，他们把样品制成浆状吸附 在去活的f l o r i s i l 上，然后用氯仿丙酮( 9 ：1 ) 洗脱，蒸干后检测【4 5 1 。l e n t z a - r i z o s 等人在 检测橄榄油中的三嗪等残留时用超声波辅助萃取【4 6 】，即将样品放于超声浴中萃取；在检 测环