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農藥殘留樣品的提取

更新更新時間:2021-08-09

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             農藥殘留樣品的提取

上海市

上海連橋生物科技有限公司

分析樣品的分類

由于樣品中的物質和結構的差異,使得樣品的提取,尤其是濃縮提取的凈化。

一般將樣品分為三類:

1.中等和高含水量的樣品:

根和鱗莖類蔬菜:胡蘿卜、洋蔥;

葉綠素含量zui低的蔬菜和水果:仁果、核果、漿果和柑橘;

葉綠素含量高的作物:葉菜和豆菜。

2.干燥品。

3.油脂類。

農藥殘留提取條件的選擇

提取就是將殘留在樣品中的多種農藥,采用合適的有機溶劑和方法,將其分離出來,以供凈化后測定,這是農藥分析非常關鍵的一步。提取效果的好壞,一方面決定于溶劑的選擇,另一方面和提取的方法也有密切的關系。在選擇提取溶劑時,既要注意到溶劑本身的性質,又要結合農藥的特性及樣品的狀況,在選用提取方法時也要考慮上述情況。

1.溶劑的選擇:在農藥分析中幾乎不單獨采用非極性溶劑,通常是與極性溶劑混合使用或只采用極性溶劑。

主要溶劑的極性強弱如下:

>乙腈>甲醇>醋酸>乙醇>乙丙醇>丙酮>二惡烷>四氫呋喃>甲基乙基甲酮>苯酚>正丁醇>乙酸乙酯>yi>硝基甲烷>二氯甲烷>氯仿>>甲苯>二甲苯>四氯化碳>二硫化碳>環己烷>正己烷>正庚烷>煤油

在農藥分析中應用*的溶劑為石油醚、丙酮、二氯甲烷和乙酸乙酯等。

2.農藥的極性:在提取樣品中的農藥殘留時,農藥本身的極性以及在提取溶劑中的溶解度,直接影響提取效果,一般采用和農藥極性相仿的提取溶劑,即相似相溶"原理,選擇具有廣泛覆蓋面的溶劑作為農殘提取溶劑。部分有機磷的極性強弱如下:

氧huale果>敵baichong>didi畏>馬拉流磷>beishu磷>甲基duiliu磷>對liulin>jiaban磷>溴硫磷>辛liulin

3.樣品的狀況:樣品的特點和狀態,在提取時也必須認真考慮。在AOAC 中將樣品分為脂肪性和非脂肪性兩大類。脂肪含量大于10%為脂肪樣品,小于則為非脂肪性樣品。脂肪性大的樣品,需要先提取脂肪,而后測定脂肪中的農藥殘留量。

非脂肪性的樣品又分為含水樣品和干品兩大類;前者的水分含量≥75%,后者為干的或低水分樣品。含水分樣品又分含糖多少分類:含糖5%以下,含糖15~30%等幾種。

不同現狀的樣品,必須采用不同的提取溶劑。在谷物、茶葉一類水分低的樣品中,不同提取溶劑的提取效率的差異最為突出,即便采樣極性溶劑也不能*提取,必須采用含水20~40%的溶劑或預先向試樣中加入等量的水之后再行提取。土壤是個比較特殊的樣品,是農藥污染最大的受害者,許多農藥較強的與土壤耦合,比動植物組織的提取更困難。土壤的水分、有機質、極性化合物以及其他因素的不同對農藥的結合也不同,一般粘土高沙土低。

農藥殘留的提取和純化(凈化)

在農藥殘留分析中,提取溶劑必須適用于具有不同含量的水分、油脂、糖分和物質的基質中,提取出具有各種極性的化合物。為了提供合適的條件,使殘留物從樣品中轉移到提取溶液中。例如土壤、糧食等干燥樣品一種或多種混合溶劑浸泡,經震蕩或索氏提??;中、高含水量的樣品,需在高速搗碎機中,在一種或混合溶劑的存在下加以粉碎。在通常情況下,蔬菜和水果用勻漿機或組織搗碎機提取。

1.初步提取溶劑的體系

(1)丙酮提取法:用于含多糖類樣品中農藥的提取,再用二氯甲烷經液-液分配轉入二氯甲烷中。在有機磷和有機氮多殘留分析中已經廣泛使用。

(2)乙腈提取法:適用于一些農藥,但若是水溶的農藥時,采用二氯甲烷進行液-液分配。

(3)丙酮-正已烷混劑:用于非極性化合物,極性有機磷和有機氮農藥及其性代謝產物。此外,也有報道采用乙腈-二氯甲烷、乙腈-氯仿、丙酮-二氯甲烷、丙酮-石油醚。

對于谷物、秸秤、茶、土壤等干燥樣品,添加一倍水量后或用含水溶液提取,提取率比直接用極性溶劑要高得多。

2.初步提取液的純化(凈化)

(1)-液分配凈化法:液-液分配是一種常用的凈化方法,基本原理是分配規律,根據農藥與雜質在不同溶劑中溶解度的差別,常用一種非極性溶劑和極性溶劑對來進行分配,如:丙酮-已烷、乙腈-乙烷(石油醚)、丙酮-二氯甲烷、二甲基甲酰胺-已烷等。

農藥與脂肪、蠟質、色素等一起被正已烷提取后,再用一種極性溶劑,如乙腈與共同震搖,使農藥與脂肪、蠟質、色素*分開。這樣農藥大部分被乙腈所提取,經幾次提取,農藥幾乎可以*與脂肪等雜質分離,從而達到凈化的目的。

(  2 )弗羅里硅土柱層析方法:弗羅里硅土柱層析凈化方法在農藥殘留分析中已有廣泛應用,而在多殘留分析中常用極性不同的溶劑體系,把各種農藥淋洗入不同的洗提餾分中,使農藥得到分組分離。

MILLS 等提出的淋洗體系為A、B、C3 種極性依次增大的體系:A液:二氯甲烷:正已烷(1:4) B液:二氯甲烷:乙腈:正已烷(50:0.3549.65)、C液:二氯甲烷:乙腈:正已烷(501.548.5)。

THEIR 的用石油醚:二氯甲烷(4:1);石油醚:二氯甲烷(3:3);二氯甲烷:甲醇(191)的淋洗體系,分離水果和蔬菜中的一些磷酸酯、有機氯、甲基氨基甲酸酯、苯基氨基甲酸酯和脲類農藥。

黃士忠等研究采用二氯甲烷:石油醚:丙酮(6:3:1)預淋及二氯甲烷:石油醚:丙酮(6:3.5:0.5)淋洗,分離了土壤和糧食中10 種有機氮,回收率81~103%。

農藥殘留的提取

盡管農藥殘留的種類很多,各種農藥殘留的性質也不盡相同,但是一些基本的提取方法是一致的。目前,農藥殘留的提取方法大致有以下幾種:對于固體或半固體樣品,常采用索氏提取法(Soxhlet extraction,SE)、超聲波提取法(ultrasonic wave extraction,UE)、加速溶劑提取法(accelerated solvent extraction,ASE)、超臨界流體萃取法(supercritical fluid extration,SFE)、微波輔助提取法(microwave—assisted extraction,MAE)和基質固相分散法(matrix solid—phasedispersion,MSPD)等;對于液體樣品,提取的方法包括液液萃取法(1iquid-liquid extraction,LLE)、固相萃取法(solid—phase extraction,SPE)和固相微萃取法(solid—phase microextraction,SPME)等,其中SPME也可以處理固體或半固體樣品。

索氏提取法(SE)是一種經典萃取方法,它利用溶劑回流及虹吸原理,使固體物質連續不斷地被溶劑提取。該法的特點是提取效率高,操作簡便,但提取時間長,需消耗大量的溶劑。在有機氯農藥殘留的提取中常用SE。

超聲波提取法(UE)Johnson等于1967年提出的?,F在普遍認為UE的三大理論依據是空化效應(cavitation effect)、熱效應(thermal effect)和機械作用(mechanical effect)。所謂空化效應是指存在于液體中的微小氣泡(空化核)在超聲波的作用下振動、生長并聚集聲場能量,當能量達到某個閾值時,空化氣泡急劇崩潰的過程。氣泡崩潰時可釋放出巨大能量,產生速度約為11Oms、具有強烈沖擊力的微射流,并在崩潰的瞬間產生局部高溫高壓(5000K,1800atm),從而使非均相物質間均勻混合,加速物質的擴散。熱效應是指超聲波在介質的傳播過程中,其聲能不斷被介質中的質點吸收,并轉化為熱能的現象。熱能可促進介質中質點的運動,增加物質的溶解性。機械效應是超聲波在傳播中使質點產生振動,從而增強介質的擴散與傳質能力,促成液體乳化、凝膠液化和固體分散的過程??傊?,超聲波通過加速分子運動,從而促進樣品中各組分脫附與溶解,提高提取效率。

加速溶劑提取法(ASE)是在高溫(50~200℃)及加壓(102~136atm)條件下的溶劑提取方法。高溫可以加快待分析物從基體中解吸出來而進入溶劑中;加壓能使溶劑保持液態,從而用少量的溶劑就可快速提取固體分析物。該方法的優點是有機溶劑用量少(1g樣品僅需1.5mL溶劑)、快速(一般為15min)、基質影響小、回收率高、重現性好,是目前樣品前處理的最佳方式之一。本方法已經廣泛用于環境、藥物、食品和高聚物等樣品的前處理,特別是在有機氯農藥殘留量分析中應用較多。

超臨界流體萃取法(SFE)是利用超臨界流體具有較高的擴散系數,較低的黏度,與液體密度相似的性質,以及在不同壓力的超I臨界流體中被萃取物質的化學親和力和溶解性的差異,通過控制超臨界流體的條件,進行組分分離純化的方法。SFE的特點是樣品用量少,樣品提取在低溫下進行,避免了分析目標物的損失及降解,大大提高了分析方法的可靠性。

微波輔助提取法(MAE)1986年匈牙利學者Ganzler等首先發現的。他們利用微波作為提取過程的輔助手段,成功地萃取了土壤、食品、飼料等固體物中的有機物。對樣品進行微波加熱,利用極性分子可迅速吸收微波能量的特性,加熱一些具有極性的溶劑與樣品,達到萃取樣品中目標化合物的目的。與傳統的振蕩提取法相比,MAE具有高效、安全、快速、試劑用量小和易于自動化控制等優點,適用于熱不穩定性物質如農藥等的提取,并可同時進行多個樣品的同時提取。

基質固相分散法(MSPD)是將試樣直接與適量填料[一般是C18、Al20O3、Florisil(弗羅里硅土)和硅膠等固相萃取填料]研磨、混勻制成半固態物質,然后裝柱、淋洗分離的技術。MSPD濃縮了傳統的樣品前處理過程中所需要的樣品均化、組織-N~g4、提取、凈化等過程,避免了樣品均化、轉溶、乳化、濃縮等造成的待測物的損失。MSPD1989年提出之后,已在蔬菜、水果的農藥殘留分析中得到廣泛的應用。    

液液萃取法(LLE)是利用樣品中一些農藥殘留(如有機氯農藥殘留)在互不相溶的兩種溶劑中分配系數的差異而進行分離,從而達到純化被測物質并消除基質干擾的方法。

固相萃取法(SPE)足基于液相色譜理論的一種分離、純化方法。它利用固體吸附劑將液體樣品中的目標化合物吸附,與樣品的基體和干擾物分離,然后再以洗脫液或加熱的方式解吸附,從而達到分離和富集目標化合物的目的。與LLE相比,SPE的優點是它不需要大量使用溶劑,處理過程不會發生乳化現象,同時所需費用也有所減少。一般來說,SPE所需的萃取時間為LLE12,而費用只為LLE15。其缺點是日標化合物的回收率和精密度低于LLE。

固相微萃取法(SPME)是在SPE的基礎上發展起來的一種嶄新的萃取分離技術。SPME是指在微量進樣器的針頭部分涂一層相當于GC固定液的物質或鍵合一層固定相,然后直接將其插入液體樣品中或樣品的頂空,萃取、濃縮有機化合物,最后將進樣器直接插入GC等進樣口加熱,使被測物進入檢測器從而進行分析測定。目前sPME已經廣泛用于食品中殘留農藥的提取。

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