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農藥殘留快速檢測樣品前處理(lǐ)技(jì)術(shù)彙總

時(shí)間(jiān):2015-04-13 09:31 來(lái)源:未知

食品中農藥殘留的分析是在複雜的基質中對低(dī)濃度待測組分進行(xíng)定性和(hé)定量分析,通(tōng)常需經過樣品制(zhì)備、純化富集、分離檢測和(hé)綜合分析等步驟。農藥殘留量測定中的樣品前處理(lǐ)主要包括萃取和(hé)淨化等步驟。提取是将樣品中的農藥溶解分離出來(lái)的操作(zuò)步驟,而由于某些(xiē)樣品組成複雜,提取後往往還(hái)需經過淨化步驟才能達到待測物與幹擾雜質分離。本文綜述了近年來(lái)食品中農藥殘留分析中的固相萃取、固相微萃取、微波輔助萃取和(hé)超臨界流體(tǐ)萃取等樣品前處理(lǐ)技(jì)術(shù)。這些(xiē)新技(jì)術(shù)的共同特點是:節省時(shí)間(jiān)、減輕勞動強度、節省溶劑、減少(shǎo)樣品用量、提高(gāo)提取或淨化效率和(hé)提高(gāo)自動化水(shuǐ)平。

樣品前處理(lǐ)技(jì)術(shù)

固相萃取

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固相萃取法主要用于液相色譜分析中樣品前處理(lǐ),其原理(lǐ)是利用固體(tǐ)吸附劑将液體(tǐ)樣品中的目标化合物吸附,與樣品的基體(tǐ)和(hé)幹擾化合物分離,然後再利用洗脫液洗脫或加熱解吸附,達到分離和(hé)富集目标化合物的目的。根據固相萃取柱中填料的不同, SPE主要可(kě)分為(wèi)以下幾種類型:

1)正相固相萃取:柱中填料都是極性的,如矽膠、氧化鋁和(hé)矽鎂吸附劑等,用來(lái)萃取(保留)極性物質。

2)反相固相萃取:柱中填料通(tōng)常是非極性的或是弱極性的,如C8、C18和(hé)苯基柱等,所萃取的目标化合物通(tōng)常是中等極性到非極性的化合物。

3)離子交換型固相萃取:柱中填料是帶電(diàn)荷的離子交換樹(shù)脂,如NH3所萃取的目标化合物是帶電(diàn)荷的化合物。此外,也可(kě)以利用抗原抗體(tǐ)反應或配體(tǐ),受體(tǐ)結合的原理(lǐ)制(zhì)備親和(hé)型固相萃取,可(kě)進行(xíng)選擇性洗脫。但(dàn)是抗體(tǐ)和(hé)受體(tǐ)的制(zhì)備比較困難,對有(yǒu)機溶劑敏感,所以在實際應用上(shàng)受到限制(zhì)。

固相萃取操作(zuò)步驟包括柱預處理(lǐ)、加樣、洗去幹擾組分和(hé)回收待測組分四個(gè)部分。其中加到萃取柱上(shàng)的樣品量取決于萃取柱的尺寸、類型、待測組分的保留性質以及待測組分與基質組分的濃度等因素。SPE的另一種分離情況是雜質被保留在柱上(shàng),待測組分通(tōng)過柱。樣品被淨化但(dàn)不能富集待測組分,也不能分離保留性質比待測組分更弱的雜質,即淨化不完全。與傳統的液液萃取法相比,固相萃取克服了液/液萃取技(jì)術(shù)及一般柱層析的缺點,具有(yǒu)待測組分的高(gāo)回收率,并能有(yǒu)效地将待測組分與幹擾組分分離,萃取過程簡單快速、溶劑省、重現性好,一般分析隻需5~10min,是液/液萃取法的1 /10,所需溶劑也隻有(yǒu)液液萃取法的10%,并減少(shǎo)了雜質的引入,減輕了有(yǒu)機溶劑對人(rén)身和(hé)環境的影(yǐng)響。

固相微萃取

固相微萃取技(jì)術(shù)是在固相萃取技(jì)術(shù)基礎上(shàng)發展起來(lái)的一種萃取分離技(jì)術(shù),它克服固相萃取吸附劑孔道(dào)易堵塞的缺點,是一種無溶劑,集采樣、萃取、濃縮和(hé)進樣于一體(tǐ)的樣品前處理(lǐ)新技(jì)術(shù)。固相微萃取裝置類似普通(tōng)樣品注射器(qì),由手柄和(hé)萃取頭兩部分組成。萃取頭是一根塗有(yǒu)不同固定相或吸附劑的熔融石英纖維,石英纖維接不鏽鋼針,外套不鏽鋼管(用來(lái)保護石英纖維),纖維頭可(kě)在不鏽鋼管內(nèi)伸縮。

固相微萃取的萃取模式主要可(kě)分為(wèi)兩種:直接法,即将石英纖維暴露在樣品中,主要用于半揮發性的氣體(tǐ)、液體(tǐ)樣品萃取;頂空(kōng)法,将石英纖維放置在樣品頂空(kōng)中,主要用于揮發性固體(tǐ)或廢水(shuǐ)水(shuǐ)樣萃取。

固相微萃取包括吸附和(hé)解吸兩個(gè)過程,即樣品中待測物在石英纖維上(shàng)的塗層與樣品間(jiān)擴散、吸附、濃縮的過程和(hé)濃縮的待測物解吸附進入分析儀器(qì)完成分析的過程。吸附過程中待測物在塗層與樣品之間(jiān)遵循相似相溶原則,平衡分配。這一步主要是物理(lǐ)吸附過程。固相微萃取比其他任何提取技(jì)術(shù)都快,一般隻需15min(固相萃取需1h,而液/液萃取需4~8h),而且隻需少(shǎo)量樣品。目前固相微萃取主要與GC /MS聯用,用來(lái)分析環境、醫(yī)藥、食品和(hé)動植物樣品中揮發和(hé)半揮發性農藥殘留量。

微波輔助萃取

微波輔助萃取是1986年匈牙利學者Ganzler等人(rén)通(tōng)過利用微波能萃取土壤、食品、飼料等固體(tǐ)物中的有(yǒu)機物,提出了一種新的少(shǎo)溶劑樣品前處理(lǐ)方法。微波輔助萃取技(jì)術(shù)是對樣品進行(xíng)微波加熱,利用極性分子可(kě)迅速吸收微波能量的特性來(lái)加熱一些(xiē)具有(yǒu)極性的溶劑達到萃取樣品中目标化合物,分離雜質的目的。與傳統的振蕩提取法相比,微波輔助萃取具有(yǒu)高(gāo)效、安全快速、試劑用量小(xiǎo)和(hé)易于自動控制(zhì)等優點,适用于易揮發物質如農藥等的提取,并可(kě)同時(shí)進行(xíng)多(duō)個(gè)樣品的提取。微波輔助萃取中溶劑的選擇非常重要,直接影(yǐng)響到萃取結果。由于非極性溶劑介電(diàn)常數(shù)小(xiǎo),對微波透明(míng)或部分透明(míng)無法進行(xíng)萃取分離。

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因此在微波萃取時(shí),要求溶劑必須具有(yǒu)一定的極性,對待測組分有(yǒu)較強的溶解能力,對後續測定的幹擾較少(shǎo)。此外也應考慮溶劑沸點因素。常用的萃取劑有(yǒu):甲醇、乙醇、丙酮、乙酸甲苯、二氯乙烷和(hé)乙腈等有(yǒu)機溶劑。用苯、正己烷等非極性溶劑萃取時(shí)必須加入一定比例的極性有(yǒu)機溶劑。微波輔助萃取的最佳參數(shù)除了萃取溶劑外,還(hái)包括了萃取設備、萃取溫度及時(shí)間(jiān)的選擇。操作(zuò)中要求控制(zhì)溶劑溫度使其不沸騰,且在該溫度下待測物不分解。實驗結果表明(míng),由于萃取回收率随時(shí)間(jiān)的延長而增長的幅度不大(dà),可(kě)忽略不計(jì)。而萃取回收率在一定的溫度範圍內(nèi)随溫度增加而增加,且各物質的最佳萃取回收率溫度都不同。

超臨界流體(tǐ)萃取

所謂超臨界流體(tǐ)是指處于臨界溫度和(hé)臨界壓力的高(gāo)密度流體(tǐ)。這種流體(tǐ)介于氣體(tǐ)和(hé)液體(tǐ)之間(jiān),兼具二者的優點。超臨界流體(tǐ)萃取是指利用處于超臨界狀态的流體(tǐ)作(zuò)為(wèi)溶劑對樣品中待測組分的萃取方法。在選用超臨界流體(tǐ)萃取萃取劑時(shí)應考慮:臨界條件是否容易達到、溶解能力的大(dà)小(xiǎo)、萃取劑的毒性和(hé)腐蝕性對裝置是否有(yǒu)影(yǐng)響、價格等因素。最常用的超臨界流體(tǐ)為(wèi)CO2,它具有(yǒu)無毒、無臭、化學惰性、不污染樣品、易于提純、超臨界條件溫和(hé)等特點,是萃取熱不穩定的非極性物質的良好溶劑。但(dàn)CO2屬非極性溶劑,在萃取極性化合物時(shí)具有(yǒu)一定的局限性;實際應用時(shí),通(tōng)過加入少(shǎo)量的改進劑如NH3、MeOH、NO3、CCLF3,等極性化合物來(lái)改善萃取效果。

超臨界流體(tǐ)萃取的流程由萃取與分離兩過程組成,影(yǐng)響超臨界流體(tǐ)萃取效率的因素,除了萃取劑的選擇外,主要還(hái)有(yǒu):

1)壓力的影(yǐng)響。當流體(tǐ)處于超臨界狀态且溫度一定的條件下,密度的變化将引起溶質溶解度的同步變化從而改變萃取的效果。因為(wèi)萃取壓力為(wèi)密度的重要參數(shù)之一可(kě)通(tōng)過調壓途徑提高(gāo)萃取效率。并可(kě)根據待測組分在流體(tǐ)中的溶解度大(dà)小(xiǎo),使其先後在不同的壓力範圍內(nèi)被萃取。

2)溫度影(yǐng)響。溫度對萃取效果的影(yǐng)響較為(wèi)複雜,由于溫度的變化将影(yǐng)響流體(tǐ)密度和(hé)待測物的蒸氣壓的變化。在臨界點附近低(dī)壓範圍區(qū),升溫雖使待測物蒸氣壓略微升高(gāo),但(dàn)由于流體(tǐ)密度的急劇(jù)下降,導緻萃取劑溶劑化能力的減弱。相反,在高(gāo)壓範圍區(qū),升高(gāo)溫度使待測組分蒸氣壓迅速增加,改善了萃取效率。

3)改性劑的影(yǐng)響。選擇良好的溶劑不僅有(yǒu)利于提高(gāo)待測物的溶解度,而且有(yǒu)利于提高(gāo)分離的選擇性。用CO2為(wèi)萃取劑制(zhì)樣分析新鮮蔬菜試樣時(shí)發現,不用改性劑時(shí)甲胺磷農藥的回收率範圍僅為(wèi)45% ~82%,加入甲醇為(wèi)改性劑則回收率提高(gāo)到90% ~114%。常用的改性劑有(yǒu)NH3、NO2和(hé)CCLF3等。

凝膠滲透色譜技(jì)術(shù)

凝膠滲透色譜技(jì)術(shù)是根據溶質(被分離物質)分子量的不同,通(tōng)過具有(yǒu)分子篩性質的固定相(凝膠),使物質達到分離。凝膠滲透色譜法最初主要用來(lái)分離蛋白質,但(dàn)随着适用于非水(shuǐ)溶劑分離的凝膠類型的增加,凝膠滲透技(jì)術(shù)應用于農藥殘留量淨化得(de)以發展。凝膠滲透色譜的最佳參數(shù)主要決定于載體(tǐ)、溶劑的選擇。載體(tǐ)凝膠滲透色譜是具有(yǒu)分離作(zuò)用的關鍵,其結構直接影(yǐng)響儀器(qì)性能及分離效果。因此,要求載體(tǐ)具有(yǒu)良好的化學惰性、熱穩定性、一定的機械強度、不易變形、流動阻力小(xiǎo)、不吸附待測物質、分離範圍廣(取決于載體(tǐ)的孔徑分布)等性質。

同時(shí)分離效果還(hái)與載體(tǐ)的粒度大(dà)小(xiǎo)和(hé)填充密度有(yǒu)關。為(wèi)了擴大(dà)分離範圍和(hé)分離容量,一般選擇幾種不同孔徑的載體(tǐ)混合裝柱,或串聯裝有(yǒu)不同載體(tǐ)的色譜柱,其中載體(tǐ)的粒度越小(xiǎo)、越均勻、填充得(de)越緊密越好。良好的溶劑有(yǒu)利于提高(gāo)待測物質的溶解度,避免操作(zuò)時(shí)因分析對象的改變而更換溶劑。由于凝膠滲透色譜為(wèi)液體(tǐ)色譜,則要求溶劑的熔點在室以下,而沸點應高(gāo)于實驗溫度,且溶劑的粘度小(xiǎo),以減小(xiǎo)流動阻力。另外溶劑還(hái)必須具備毒性低(dī)、易于純化、化學性質穩定及不腐蝕色譜設備的特點。此外,分離效率除了載體(tǐ)、溶劑的選擇以外,還(hái)包括合适的溫度和(hé)溶質的化學性質的影(yǐng)響。與吸附柱色譜等淨化技(jì)術(shù)相比,凝膠滲透色譜技(jì)術(shù)具有(yǒu)淨化容量大(dà)、可(kě)重複使用、适用範圍廣、使用自動化裝置後淨化時(shí)間(jiān)縮短(duǎn)、簡便、準确等優點。

食品中農藥殘留前處理(lǐ)技(jì)術(shù)的發展前景

樣品的前處理(lǐ)是農藥殘留量檢測過程中重要的步驟之一,它對保證測定結果的準确性和(hé)可(kě)靠性,減少(shǎo)對色譜柱和(hé)檢測儀器(qì)的污染,提高(gāo)檢測效率都具有(yǒu)重要的影(yǐng)響。食品中農藥的殘留量一般在10-6~10-9(W/W)或更低(dī)的水(shuǐ)平,除了要求檢測方法具有(yǒu)相當高(gāo)的靈敏度和(hé)選擇性外,也對樣品的前處理(lǐ)技(jì)術(shù)提出了更高(gāo)的要求。不同的前處理(lǐ)技(jì)術(shù)有(yǒu)其各自的優缺點和(hé)适用範圍,在實際工作(zuò)中,應根據待測樣品種類和(hé)基質、測定結果要求和(hé)檢測儀器(qì)的不同,并結合實際條件選用合适的樣品前處理(lǐ)方法。未來(lái)農藥殘留量檢測的樣品前處理(lǐ)技(jì)術(shù)的發展方向應該是盡可(kě)能的快速、精确、環保和(hé)高(gāo)度自動化,以盡可(kě)能的避免樣品轉移的損失,減少(shǎo)各種人(rén)為(wèi)因素的偶然誤差。

討(tǎo)論

不同的前處理(lǐ)技(jì)術(shù)有(yǒu)其各自的優缺點和(hé)适用範圍,我們在實際工作(zuò)中,應根據待測樣品種類和(hé)基質、測定結果要求和(hé)檢測儀器(qì)的不同,并結合實際條件選用合适的樣品前處理(lǐ)方法。

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