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果蔬中4种有机磷类农药的残留量的测定

嘉峪检测网 2024-08-26 17:07

导读:本工作提出了分子印迹固相萃取-高效液相色谱法同时测定果蔬样品中丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷等4种OPs的残留量。

     有机磷类农药(OPs)是一类广泛使用的农药,能抑制害虫体内乙酰胆碱酯酶AChE活性,害虫的中枢和外周胆碱能神经受到过分刺激,从而产生痉挛、瘫痪等机体中毒症状,甚至死亡。OPs会通过食物链或接触等途径进入人体,产生慢性神经毒性,因此该类农药是人们高度关注的环境污染物。

 

     在甲胺磷、对硫磷等OPs被禁止使用之后,丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷作为高效OPs,能与大多数有机溶剂互溶,其使用量大大增加,常用于控制蔬菜、水果、棉花及其他农作物害虫。鉴于这些农药的安全风险,我国已规定丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷在食品中的最大残留限量(MRLs)。然而,在国家市场监督管理总局的常规食品安全抽查中,这些农药屡次被检出超标,部分农药超标量高达9倍,说明加强丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷残留量的监管对于保障食品安全非常必要。果蔬作为日常饮食必不可少的食物,其安全问题不容小觑,但是果蔬样品种类繁多、基质复杂,需进行适当前处理后再进行仪器检测。目前,比较常见的前处理方法有液液微萃取、固相萃取、微波辅助提取等,但是这些传统萃取方法样品基质干扰大,目标物的萃取率不高。

 

     分子印迹聚合物(MIPs)作为一种新型的人工亲和介质,可从复杂基质中特异选择性识别吸附目标分子,从而实现目标物的分离富集,已在分子识别、固相萃取、色谱分离、传感器等方面得到广泛应用。基于此,本工作提出了分子印迹固相萃取-高效液相色谱法同时测定果蔬样品中丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷等4种OPs的残留量。

 

1、 试验方法

 

1. 1 MIPs的制备

 

     采用水热聚合法制备MIPs。在锥形瓶中加入20mL甲苯,模板分子丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷,再加入MAA(功能单体)、EGDMA(交联剂)和AIBN(引发剂),超声使其混合均匀。向混合溶液通氮,去除溶解氧气,然后在水浴中热聚合。室温冷却后离心。取下层沉淀,置于冷凝搅拌装置中,加入体积比9∶1的甲醇-乙酸混合溶液,搅拌后弃去洗涤液,用于去除模板分子。将沉淀真空干燥即得到MIPs。不加入模板分子,其他步骤同 MIPs,制备非印迹聚合物(NIPs)。

 

1.2 (非)分子印迹固相萃取柱的制备

 

     将MIPs和NIPs粉末分别装入两个聚丙烯空柱中,压实后制成分子印迹固相萃取(MIPs-SPE)柱或非分子印迹固相萃取(NIPs-SPE)柱。

 

1.3 样品的前处理

 

     将果蔬(青菜、甘蓝、草莓、柑橘)样品洗净、晾干,用粉碎机粗略粉碎。分取少量置于研钵中,加入无水硫酸钠,研磨均匀后将混合物转移至锥形瓶中。加入乙腈,超声后离心,取上清液备用。取少量乙腈活化制备好的SPE柱,分取上清液过活化好的SPE柱,用正己烷淋洗,体积比9∶1的甲醇-乙酸混合溶液洗脱。收集洗脱液,于氮气吹干,用乙腈定容,用高效液相色谱法分析。

 

2、 结果与讨论

 

2.1 MIPs的形貌表征

 

     采用SEM对制备的MIPs和NIPs进行形貌表征,如图1所示。

 

     由图1可知,MIPs表面疏松,NIPs表面致密,推断MIPs疏松的表面由MIPs的制备留下的丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷模板分子印迹孔穴引起,可以用来吸附富集模板分子。

 

2.2 聚合物的吸附特性

 

2.2.1 静态和动态吸附曲线

 

     25℃条件下,取MIPs和NIPs各100mg,参考文献进行等温吸附试验。MIPs和NIPs对丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷的静态(饱和吸附时间下)和动态吸附(饱和吸附量下)等温曲线见图2。

     由图 2(a)可知:MIPs和NIPs的吸附量随着丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷的质量浓度的增加而增大,MIPs的吸附量显著高于NIPs,说明MIPs和NIPs均可吸附丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷模板分子,MIPs通过含有的孔穴结构特异性吸附丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷,而MIPs主要通过物理作用吸附;丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷的质量浓度分别在0.9,0.7,0.5,0.8g·L−1时,MIPs 的表面吸附达到饱和,继续增大目标物的质量浓度,吸附量不再增加。由图2(b)可知:在吸附初期,MIPs的吸附速率显著大于NIPs的,吸附量也大于NIPs的;MIPs对丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷的吸附时间在不小于80,90,110,120min时,吸附量增加缓慢且逐渐趋于稳定。推测吸附初期主要依靠MIPs表面的分子印迹孔穴,吸附速率较快;当吸附达到饱和时,转向MIPs内部孔穴吸附,吸附速率变缓,并逐渐达到吸附平衡。

 

2.2.2 选择性试验

 

     在25℃条件下,取MIPs和NIPs各 100mg,参考文献分别对丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷、对硫磷、马拉硫磷、甲拌磷、甲基毒死蜱进行等温吸附试验,所得结果见图3。

      由图3可知,MIPs对丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷的吸附量均高于对硫磷、马拉硫磷、甲拌磷、甲基毒死蜱的,而NIPs对各农药的吸附量均较低且基本相同。推断MIPs中孔穴结构与模板分子丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷相匹配,能特异性吸附这些农药分子;而NIPs中没有相匹配的孔穴结构,对8种农药的吸附量基本一致。

 

2.3 淋洗剂和洗脱剂的种类及用量的选择

 

     合适的淋洗剂可以去除MIPs-SPE柱的非特异性作用和样品基质的干扰,增加 MIPs-SPE柱的结合位点和提高柱子对模板分子的选择性作用。试验先考察了分别以乙腈、甲醇、正己烷作淋洗剂时对加标样品中4种目标物洗脱率的影响。结果显示:正己烷较其他淋洗剂所得淋洗液中的目标物洗脱率较低,说明正己烷对目标物的保留效果较好,因此试验选择的淋洗剂为正己烷。以上述加标样品为待测对象,试验进一步优化了正己烷的用量,结果见图4。

     由图4可知,正己烷用量不小于4mL时,丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷洗脱率基本不变,说明淋洗较充分。在保证淋洗效果的基础上应尽可能减少淋洗剂的用量,因此试验选择的正己烷用量为4mL。

 

     试验还考察了洗脱剂及其用量对丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷回收率的影响。甲醇与目标物间会形成强氢键作用,有利于高效洗脱,加入乙酸后,与目标物形成的氢键作用更强,本试验选择体积比9∶1的甲醇 -乙酸混合溶液作洗脱剂,并优化了洗脱剂的用量,结果见图5。

     由图5可知,目标物的回收率随着洗脱剂用量的增加而增大,当洗脱液用量为 6mL时,回收率最大因此,试验选择洗脱剂用量为6mL。

 

     在优化的试验条件下,4种目标物的色谱图见图6。

 

2.4 标准曲线和检出限

 

     用甲醇逐级稀释目标物的单标准储备溶液,配制成不同浓度的混合标准溶液系列,分别取1mL,按照仪器工作条件测定,以各目标物的质量浓度为横坐标,其对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线,所得线性范围为0.005~2.0μmol·L−1,其他线性参数见表1。

 

表1 线性参数和检出限

     以3倍信噪比(S/N)计算检出限(3S/N),所得结果见表1。

 

   由表1可知,4种目标物的检出限为0.0015~ 0.0040μmol·L−1,低于国家标准规定的最高残留限量。将本方法所得线性范围以及检出限较文献报道的相关方法,如磁固相萃取-气相色谱法、安培传感器法、荧光光谱法、分散液相微萃取-高效液相色谱法的更低,如表2所示。

 

表2 不同方法线性范围和检出限的比较

 

2.5 精密度和回收试验

 

     取阴性果蔬(青菜、甘蓝、草莓、柑橘)样品,按照试验方法进行4个浓度水平的加标回收试验,每个浓度水平平行测定5次,计算回收率和测定值的相对标准偏差(RSD),结果见表3。

 

表3 精密度和回收试验结果(n=5)

     由表3可知,4个加标浓度水平下4种目标物的回收率为85.9%~102%,测定值的RSD为3.0%~7.1%。

 

2.6 样品分析

 

     按照上述方法分析于扬州市广陵区汤汪乡某地带回的果蔬(青菜、甘蓝、草莓、柑橘)样品,每种样品平行测定 3 份,结果显示:在草莓样品中检出了丙溴磷,检出量为0.07mg·kg−1;在甘蓝样品中检出了辛硫磷,检出量为0.05mg·kg− 1;在其他样品中均未检出这4种目标物。其中,经MIPs-SPE柱净化前后,草莓样品的色谱图见图7。

 

     由图7可知:MIPs-SPE柱净化前,基质成分较多,且对丙溴磷测定造成了干扰;经MIPs-SPE柱净化后,基质成分基本被去除,丙溴磷测定无干扰。

3、 试验结论

 

     研究人员以丙溴磷、毒死蜱、二嗪磷、辛硫磷为模板分子制备了MIPs,并将 MIPs作为固相萃取填料制备MIPs-SPE柱;以乙腈提取目标物,提取液过MIPs-SPE柱,用4mL正己烷淋洗,6mL体积比 9∶1的甲醇 -乙酸混合溶液洗脱,所得洗脱液用高效液相色谱法测定。方法灵敏度高,准确度、精密度好,能够满足果蔬中有机磷类农药残留分析要求。

 

作者:金党琴,龚爱琴,肖伽励,周慧,林佳琪

 

单位:扬州工业职业技术学院 化学工程学院

 

来源:《理化检验-化学分册》2024年第6期

来源:理化检验化学分册

关键词: 有机磷类农药

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