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峡蒋
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1 第 40 卷 0 年月分析化学 (FENXI HUAXUE) 研究 Chinese Journal of Analytical Chemistry 第期 ~ DOI:0.374/SP.J 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 * 3 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 4008) ( 中国生物技术发展中心, 北京 00039) 3 ( 国家食品安全风险评估中心, 北京 0003) 摘要对 Fe 3 O 4 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 (Graphitic carbon, GCB) 无水 MgSO 4 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 (N- 丙基乙二胺 (N-propyl ethylene diamine,psa)+ 石墨化碳 + 无水 MgSO 4 ) 因 Fe 3 O 4 纳米粒子的成本远低于 PSA, 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 - 质谱联用 (GC-MS) 分析并进行了分析方法学的考察,6 种农药为 80% - 4%, 检出限低于 0.0 mg/kg, 精密度 (n= 6) 为.4% -.5% 证实 Fe 3 O 4 纳米粒子混合型固相萃取柱净化后的分析结果在检出限及精密度等方面不仅能与商品化 PSA 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 ;Fe 3 O 4 纳米粒子 ; 固相萃取 ;N- 丙基乙二胺分散萃取 ; 气相色谱 - 质谱联用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 003 年提出了 QuEChERS 法, 目前已成为政府农业化学家协会 (Association of Official Analytical Chemists,AOAC) 推荐方法 ; 其以基质固相分散萃取技术 (ḏ solid phase extraction,ḏ SPE) 为核心, 净化效果好, 操作简便 [3~ 5] 该法使用的关键净化材料为 N- 丙基乙二胺填料 (N-propyl ethylene diamine,psa), 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 Fe 3 O 4 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 Fe 3 O 4 纳米粒子中 Fe + Fe 3+ 的价电子结构分别为 3d 6, 3d 5, 3d, 轨道共可填充 0 个电子, 且 4s 和 4p 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 [6~ 0] [] 用于吸附目标物已有报道 009 年,Amstrad 等采用儿茶素对 Fe 3 O 4 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 ;0 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,p-p 共扼电子的离域性增加, 进一步了增强邻酚羟基与 Fe 3+ 离子的络合键强 [3] 度, 从而使得吸附更为紧密 ; 刘冰等对柠檬酸在 Fe 3 O 4 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 Fe 3 O 4 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 PSA 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,Fe 3 O 4 纳米粒子的选择性明显优于 PSA, 在样品净化中将更为有效本研究以 Fe 3 O 4 纳米粒子代替 PSA, 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 QuEChERS 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 6 种农药的影响小, 操作简单快速收稿 ; 接受本文系国家 863 课题 (No. 00AA0300), 国家自然科学基金课题 (Nos , 75049, 87478), 湖南省重点课题 (No.00TT00) 项目, 湖南省高校科技创新团队支持计划资助 * wuyncdc@ yahoo.com.cn,dṟ chenpo@ vip.sina.com

2 分析化学第 40 卷实验部分. 仪器与试剂岛津 QP00 气相色谱 - 质谱仪 ( 日本岛津公司 );TG6G 台式高速离心机 ( 湖南凯达科学仪器有限公司 );WH- 微型旋涡混合仪 ( 沪西分析仪器有限公司 );Rtx -5MS 毛细管色谱柱 (30 m 0.5 mm 0.5 mm, 美国 Restek 公司 ); 高速万能粉碎机 ( 北京市永光明医疗仪器厂 ) 半自动 SPE 装配机 ( 深圳逗点生物技术有限公司 ), 配备 ml 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 (TPP,>98%, 上海晶纯有限公司 );Fe 3 O 4 纳米粒子 ( 粒径 00 nm, 杭州万景新材料有限公司 ); 乙二胺 -N- 丙基 (PSA,45 mm, 美国安捷伦公司 ); 石墨化炭 (Graphitic carbon, GCB, 35~0 mm,agela Technologies 公司 ); 无水 MgSO 4 ( 国药集团化学试剂有限公司 ), 用前置 500 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 ) 6 种农药标准品 : 敌敌畏 (Panaplate) 四氯硝基苯 (Tetrachloro-nitrobenzene) α- 六六六 (α-,,3,4,5,6- Hexachlorocyclohexane) 六氯苯 (hexachloro-benzene) γ- 六六六 (γ-,,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane) 百菌清 (Chlorothalonil) 甲基毒死蜱 (Chlorpyrifos-methyl) 马拉硫磷 (Malathion) p,p - 滴滴伊 (-bis-(4- chlorophenyl)-,-dichloroethene) 狄氏剂 (Di reagents) 异狄试剂 (Endrin reagent),p,p - 滴滴滴 (-chloro-4- [,-dichloro--(4-chlorophenyl)ethyl]benzene) p,p - 滴滴涕 (p,p -(,,-trichloroethane-,-diyl)bis(chlorobenzene)) 三唑磷 (Triazophos) o,p - 滴滴涕 (o,p -(,,-trichloroethane-,-diyl)bis(chlorobenzene)) 亚胺硫磷 (Phosmet), 购自中国农业部环境保护科研检测所. 实验方法.. 不同填料去除茶叶提取液色素在 5 个聚丙烯 (pp) 离心管 (A-E) 中各加入 ml 茶叶提取液 (.0 g/0 ml, 乙腈 ),B 管中加入 PSA,C 管中加入 Fe 3 O 4 纳米粒子,D 管中加入 GCB,E 管中加入 PSA, GCB 和无水 MgSO 4, 振荡 min, 静置 30 min,000 r/min, 离心 0 min, 取上清液 A 管中为茶叶提取液, F 管中为茶叶提取液的 Fe 3 O 4 纳米粒子混合固相萃取柱萃取液, 比较其色素净化效果.. 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 5 mg 磷酸三苯酯, 用乙腈溶解并定容至 5 ml, 配制成标准储备液移取适量磷酸三苯酯标准储备液于 00 ml 容量瓶中, 用乙腈定容, 配制成 30 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 0 ml 30 mg/l 内标溶液于绿茶空白样品提取液中, 最后体积为 00 ml, 混匀, 配成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,.0,.5 和.75 mg/l; 甲基毒死蜱的浓度为 0.05, 0., 0.5, 0.75 和 0. mg/l; 四氯硝基苯 α- 六六六六氯苯 γ- 六六六狄氏剂异狄试剂 p,p - 滴滴滴的浓度为 0.05, 0.03, 0.05, 和 0.09 mg/l;p,p - 滴滴涕 o,p - 滴滴涕百菌清的浓度为 0.05, 0., 0.5, 0. 和 0.4 mg/l; p,p - 滴滴伊的浓度为 0.0, 0.04, 0.08, 0.5 和 0. mg/l..3 样品溶液的制备 Fe 3 O 4 纳米粒子混合填装固相萃取柱净化 : 将样品茶叶于 35 干燥 h 后粉碎, 过孔径为 840 mm 筛后, 准确称取.0 g 于 5 ml PP 管中, 加入 0 ml 乙腈静置 30 min 后涡旋提取 5 min,4000 r/min 离心 0 min 后, 取 ml 乙腈层, 过自制的 Fe 3 O 4 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 PSA 基质固相分散萃取净化 : 将样品茶叶于 35 干燥 h 后, 粉碎, 过孔径为 840 mm 筛后, 准确称取.0 g 于 5 ml PP 管中, 加入 0 ml 乙腈, 静置 30 min 后涡旋提取 5 min,4000 r/min 离心 0 min 后, 取 ml 乙腈层, 转入装有分散固相萃取剂 (50 mg 无水 MgSO 4,50 mg PSA,30 mg GCB) 的 ml 离心管中, 涡旋 min 将 ml 离心管以 000 r/min 离心 0 min 取适量萃取液, 转移到进样瓶中, 待测..4 GC-MS 分析条件气相色谱条件 :RTX-5MS 石英毛细管色谱柱 (30 m 0.5 mm 0.5 mm); 进

本页已使用福昕阅读器进行编辑第期李媛等: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福昕软件Ｃ２００５２０１０版权所有仅供试用样口温度:50 ;柱温箱升温程序:60 保持 min,以 5 /min 升温至 80,再以 5 /min 升温至 70 ;载气:氦气(纯度 > 99.999% ),恒流模式,流速.

3 本页已使用福昕阅读器进行编辑第期李媛等: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福昕软件Ｃ２００５２０１０版权所有仅供试用样口温度:50 ;柱温箱升温程序:60 保持 min,以 5 /min 升温至 80,再以 5 /min 升温至 70 ;载气:氦气(纯度 > % ),恒流模式,流速.0 ml /min;进样量: ml;进样方式:无分流进样, min 后打开分流阀质谱条件:电子轰击电离源 70 ev;离子源温度 30 ;GC/MS 接口温度 60 ;Nist05 和 Wiley7 质谱数据库;质谱扫描范围 50~ 400 amu;溶剂延迟时间 4.5 min.. 5 检出限和的测定用..3 节的样品净化方法进行前处理,分别得到空白基质,配成基质混标溶液,在干净的进样瓶中添加基质混标溶液,每个水平平行测定 3 次准确称取 g 空白绿茶样品份,分别添加 00 和 600 ml 混合标准溶液,静置 h,使农药被样品充分吸收按照..3 节的方法分别进行前处理,供 GC-MS 检测 3 结果与讨论 3. 不同吸附剂净化效果比较分别用 PSA, Fe3 O4 纳米粒子 GCB PSA + GCB + 无水 MgSO4 以及本实验室自制的混合型固相萃取小柱(Fe3 O4 纳米粒子 + GCB + 无水 MgSO4 )对茶叶进行净化处理,结果如图可以看出,PSA 和 Fe3 O4 纳米粒子对色素都有一定的吸附作用通过比较基质固相分散萃取 (d-spe)技术 D 和自制混合型固相萃取柱 F 对茶叶色素的净化效果,得出自制混合型固相萃取柱的净化效果明显优于基质固相分散萃取,可以得到无色透明的溶液,过程更加简便快速,且 Fe3 O4 纳米粒子的价格相对便宜图不同吸附剂吸附后的茶叶提取液净化效果(A: 茶叶提取液,B: PSA 萃取液,C: Fe3 O4 纳米粒子萃取液,D: GCB(Graphitic carbon) 萃取液,E: PSA,GCB 和无水 MgSO4 混合萃取液, F: Fe3 O4 纳米粒子混合固相萃取柱萃取液) Fig. Tea extract purification effect of different adsorbents (A: Tea extracts, B: extraction of PSA, C: extraction of iron oxide nano-particles, D: extraction of GCB, E: extraction of PSA(N-propyl ethylene diamine), GCB and Anhydrous magnesium sulfate, F: extraction of hybrid solid phase extraction cartridge) 3. 线性关系检出限和加标回收实验按..5 节的方法进行检出限和的测定图为 Fe3 O4 纳米粒子混合型固相萃取柱净化后的基质混标色谱图,表为 Fe3 O4 纳米粒子混合型固相萃取柱净化后的各农药的线性方程和相关系数同步比较了 Fe3 O4 纳米粒子混合型固相萃取柱净化和 PSA 分散基质固相萃取净化后准确度和精密度,结果见表结果表明,在表中所示的浓度范围内 6 种农药在各自的线性范围内,均具有良好的线性关系由表可见,混合型固相萃取柱净化可以得到相当高的回收率,而且与 PSA 分散固相萃取净化的相当 3. 3 样品分析分别选取 6 种茶叶(包括针形苦丁茶梅山云茶祁红茶乌龙茶黑茶绿茶和采用本方法进行检测,均未检出 6 种农药

4 分析化学第 40 卷图混合标准溶液的气相 - 质谱联用的选择离子流图 ( 各编号所代表的物质如表 ) Fig. Chromatogram of GC/MS-SIM of standard pesticides mixture(the substances represented by each number such as Table ) 表 6 种农药的线性范围和检出限 Table Calibration curves and detection limits for 6 pesticides 编号 Serial numbr 农药名称 Name of the pesticide 线性范围 Liner range (mg/l) 线性方程 Regression equation 相关系数 Correlation coeficiants 检出限 LOD (mg/l) 敌敌畏 Panaplate y=.0436x 四氯硝基苯 Tetrachloro-nitrobenzene α- 六六六 α-,,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane,α-bhc y= x y=3.3x 六氯苯 Hexachloro-benzene y=4.6695x γ- 六六六 γ-,,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane,γ-bhc y=.43x 百菌清 Chlorothalonil y=0.46x 甲基毒死蜱 Chlorpyrifos-methyl y=.603x 马拉硫磷 Malathion y= x p,p - 滴滴伊 9 -bis-(4-chlorophenyl)-, -dichloroethene,p, y=.356x p -DDE 0 狄试剂 Di reagents y=3.9746x 异狄试剂 Endrin reagent y=.9864x p,p - 滴滴滴 -chloro-4-[, -dichloro--( 4-chlorophenyl ) ethyl]benzene,p,p -DDD 3 p,p - 滴滴涕 p,p -(,,-trichloroethane-, -diyl)bis(chlorobenzene),p,p -DDT y=.367x y=.559x 三唑磷 Triazophos y=.587x o,p - 滴滴涕 o,p -(,,-trichloroethane-,- diyl)bis(chlorobenzene),o,p -DDT y=0.9605x 亚胺硫磷 Phosmet y= x 表两种净化方法的加标结果对比 (n=6) Table Comtrast the recovery results of the two purification methods (n=6) 农药名称 Name of the pesticide 净化方法 Ⅰ Purification method Ⅰ 加标 Standard product 加标 Standard product 净化方法 Ⅱ Purification method Ⅱ 加标 Standard product 加标 Standard product 敌敌畏 Panaplate 四氯硝基苯 Tetrachloro-nitrobenzene α- 六六六 α-bhc 六氯苯 Hexachloro-benzene γ- 六六六 γ-bhc 百菌清 Chlorothalonil

5 第期李媛等 : 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续表 (Continued to Table ) 农药名称 Name of the pesticide 甲基毒死蜱 Chlorpyrifos-methyl 净化方法 Ⅰ Purification method Ⅰ 加标 Standard product 加标 Standard product 净化方法 Ⅱ Purification method Ⅱ 加标 Standard product 加标 Standard product 马拉硫磷 Malathion p,p - 滴滴伊 p,p -DDE 狄试剂 Di reagents 异狄试剂 Endrin reagent p,p - 滴滴滴 p,p -DDD p,p - 滴滴涕 p,p -DDT 三唑磷 Triazophos o,p - 滴滴涕 o,p -DDT 亚胺硫磷 Phosmet Method Ⅰ: 混合型固相萃取柱净化 (Hybrid solid phase extraction cartridges purification);method Ⅱ: 基质固相分散萃取净化 (MSPD extraction purification) 4 结论实验结果表明,Fe 3 O 4 纳米粒子混合型固相萃取柱的净化效果明显优于 PSA 混合基质分散萃取剂, 可以得到无色透明溶液, 而且 Fe 3 O 4 纳米粒子混合型固相萃取柱对 6 种农药的影响很小, 与 PSA 分散基质固相萃取相当, 所以该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 References Determinationof 500PesticidesinFruitsand Vegetablesand Related ChemicalsResiduesby GC-MS.National StandardsofthePeople srepublicofchina.gb/t 水果和蔬菜中 500 种农药及相关化学品残留的测定气相色谱 - 质谱法. 中华人民共和国国家标准.GB/T Determinationof405PesticidesinFruitsandVegetablesandRelatedChemicalsResiduesbyLC-MS/MS.National StandardsofthePeople srepublicofchina.gb/t 水果和蔬菜中 405 种农药及相关化学品残留量的测定液相色谱 - 串联质谱法. 中华人民共和国国家标准.GB/T AnastassiadesM,LehotaySJ,StajnbaherD,etal.J.AOACInt.,003,86( ): LehotaySJ.J.AOACInt.,007,90(): LehotaySJ,MastovskaK,LightfieldA R.J.AOACInt.,005,88(): Khajeh M,SanchooliE.Biol.TraceElem Res.,0,: ZouXJ,CuiY M,ZhuXB,HuZ,ChangXJ.J.Sol-GelSci.Technol.,009,50: ZhaiY H,DuanSE,HeQ,YangX H,HanQ.Microchim.Acta.,00,69: ZhangL N,ChangXJ,HuZ,ZhangLJ,ShiJP,GaoR.MicrochimActa,00,68: MIAO Shui,WANG Ke,JIShen,LÜ Ji-Wei,LI WeṉTing,YuJian.Journalof Health Laboratory,00, (0): 苗水, 王柯, 季申, 陆继伟, 李雯婷, 于建. 中国卫生检验杂志,00,(0): AmstadE,GilichT,BileckaI,TextorM,ReimhultE.NanoLeter.,009,(9): AmstadE,GehringA U,FischerH,NagaiyanalurV V,HahnerG,TextorM,ReimhultE.JPCC.,0,5: LIU Bing,WANGDei-Ping,HUANG WeṉChan.FunctionalMaterials.,007,38(7): 刘冰, 王德平, 黄文旵. 功能材料,007,38(7):

6 分析化学第 40 卷 PurificationofPigmentsbyIronOxideNanoparticlesfor AnalysisofPesticideResiduesinTea LIYuan,XiaoLe-Hui, ZHOU Nai-Yuan,YUANPing,WU Yong-Ning *3,CHENBo * (KeyLaboratoryofChemicalBiology & TraditionalChineseMedicineResearch,MinistryofEducation, HunanNormalUniversity,Changsha4008,China) (ChinaBiotechnologyDevelopmentCenter,Beijing00039,China) 3 (NationalFoodSafetyRiskAsesmentCenter,Beijing00039,China) Abstract Theinvestigationsandoptimizationsofremovingpigmentsfromteaextractwereaccomplishedbyusingironoxidenano-particles(MNPs)forthepesticideresiduesanalysis.Anoveltypeof hybridsolidphaseextractioncartridge,whichcontains MNPs,anhydrous magnesium sulfateand GCB,wasdeveloped.Theanalyticalresultsdemonstratedthatthenovelsolidphaseextraction(SPE) cartridgewasbeterthancommercialquechersonthepurificationeficiency.becausethecostof MNPswasmuchlowerthanthatofN-propylethylenediamine(PSA),theexperimentcostsavingsof thenewlydevelopedhybridsolidphaseextractioncolumnwerealsoefective.thesampleswereanalyzedbygc-msafterhybridsolidphaseextractioncartridgepurify,thevalidationresultrevealedthat therecoveriesof6kindsofpesticideswerebetween80%-4%,thelimitsofdetectionwerebelow 0.030mg/kg,andtheswerebetween.4% and.5%.therecoveryprovedthatthehybrid solidphaseextractionmethodwasasgoodascommercialquechers method.inaddition,thespe methodshowedbeterpigmentsremovingablilitythanquechersandcosṯsaving. Keywords Tea;Pesticideresidues;Ironoxidenanoparticles;Hybridsolidphaseextractioncolumn; N-propyl ethylene diamine dispersion extraction; Gas chromatography/mass spectrometry (Received 8 May 0; accepted 7 August 0)

g ml 10% ph 色谱条件 kinetex C μm 100 A 4. 6 mm 150 mm 25 5 μl A B 10 mmol /L ml /min

g ml 10% ph 色谱条件 kinetex C μm 100 A 4. 6 mm 150 mm 25 5 μl A B 10 mmol /L ml /min 25 4 2013 8 监测技术 5 1 2 1 ( 1. 江苏省疾病预防控制中心, 江苏南京 210009; 2. 南京医科大学第二附属医院, 江苏南京 210029) 5 Phenomenex kinetex C 18 2. 6 μm 4. 6 mm 150 mm 10 mmol /L ph 2. 5 + 60 40 DAD 280 nm 5 20. 0 mg /L ~ 100 mg /L 0.