——標準QuEChERS法和改良QuEChERS法對比
農產(chǎn)品的農藥殘留會(huì )對人類(lèi)健康造成巨大威脅,因而被廣泛關(guān)注。2003年,QuEChERS法被推薦為農殘測定的方法。QuEChERS是Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged和Safe的首字母縮寫(xiě),用于多農藥分析,比以往的方法更快更容易操作。
典型的操作過(guò)程為:將農產(chǎn)品磨碎并均質(zhì),取10-15g樣品放入50ml離心管,加入提取試劑,如乙腈、無(wú)水硫酸鎂、乙酸鈉或氯化鈉。將離心管帽蓋緊并手搖1分鐘使農藥進(jìn)入提取試劑。下面樣品清洗,濃縮并用液質(zhì)或氣質(zhì)聯(lián)用進(jìn)行分析。
現在我們將Geno/Grinder引入均質(zhì)步驟,以及加入試劑后的提取步驟。我們的實(shí)驗目的是確定Geno/Grinder加入提取步驟能否比傳統手動(dòng)QuEChERS法獲得更高的農藥的收率。
實(shí)驗過(guò)程:
選取三種不同密度和韌性的果蔬:1)草莓(軟);2)蘋(píng)果;3)芹菜(纖維)。草莓非常軟,初步實(shí)驗證實(shí)用Geno/Grinder非常容易研成液體糊狀(研磨方法下面介紹)。
蘋(píng)果的密度和韌性更高,因而需要更長(cháng)的研磨時(shí)間才能達到均質(zhì)水平。芹菜雖沒(méi)蘋(píng)果密度大,但纖維和韌性使得很難研磨。
取新鮮的草莓、蘋(píng)果和芹菜切成1/4-1/2英寸小塊(約0.6-1.2cm),稱(chēng)取15.1g置于50ml圓底LDPE離心管內。每個(gè)樣品中加入250ul濃度40ug/ul的13種農藥混合物的溶液。注意農藥混合物是用注射器加入的,小心控制注入時(shí)的速度。將離心管帽蓋上,手搖15秒使得農藥溶液均勻分布到整個(gè)樣品。將樣品置于4oC冰箱放置一夜。
傳統QuEChERS法:
收集4個(gè)離心管(每管15.1g)樣品轉移到單杯式粉碎機中進(jìn)行勻漿操作。再稱(chēng)取15.1g轉移回原來(lái)的離心管中。轉移時(shí)注意液體固體都要轉移。蘋(píng)果和芹菜樣品同樣方式操作。
在每個(gè)管中加入6.0g無(wú)水硫酸鎂,1.5g無(wú)水乙酸鈉和15ml含1%冰醋酸的乙腈溶液。將每管蓋好,并手搖1分鐘。草莓管中液體為粉色,蘋(píng)果管中為淡黃色,芹菜管中為深綠色。
下面將所有的離心管在3500rpm下離心3分鐘。移出上層液測量,并均分為兩份(這一步后每個(gè)樣品zui多含5ppm農藥)并轉移到15ml離心管中。
每個(gè)管中加入PSA(加入量為25mgx上清液ml數)和GCB(加入量為5mgx上清液ml數)。每個(gè)樣品管蓋好手搖30秒,然后3200rpm離心1分鐘。
使用Geno/Grinder改良QuEChERS
在加入農藥的樣品中加入3個(gè)陶瓷研磨柱和含1%冰醋酸的乙腈5ml。將各管放入管架,并通過(guò)夾具固定在Geno/Grinder,1500rpm條件下進(jìn)行研磨勻漿。2分鐘后,草莓樣品已經(jīng)有很好的均質(zhì)效果。蘋(píng)果和芹菜的硬度更高,需要在1500rpm下運行6分鐘,即可獲得不錯的均質(zhì)效果。
我們注意到,在這個(gè)前處理中我們加入了少量(5ml)溶劑來(lái)幫助研磨過(guò)程。如果不加溶劑,較硬的水果蔬菜會(huì )在管中沉底,這會(huì )降低研磨效率。不過(guò)如果將15ml溶劑都在這時(shí)候加入也不行,因為溶劑過(guò)多會(huì )使研磨珠柱與樣品的接觸不夠充分,同樣降低研磨效率。我們通過(guò)實(shí)驗發(fā)現5ml溶劑對于15g樣品來(lái)說(shuō)是*的量。
在每管中加入6g無(wú)水硫酸鎂,1.5g無(wú)水乙酸鈉和剩下的10ml乙腈(1%冰醋酸)。將管帽改進(jìn),在Geno/Grinder中1500rpm下運行1分鐘。同樣的,草莓管中液體為粉色,蘋(píng)果管中為淡黃色,芹菜管中為深綠色。
下面將每管樣品在3500rpm下離心3分鐘。和傳統方法一樣將每管上清液移出平分成兩份移到15ml離心管中。加PSA和GCB的量也和上面一樣。將每管蓋緊,在Geno/Grinder中1500rpm下運行30秒,然后在3200rpm下離心1分鐘。
使用Geno/Grinder改良QuEChERS——一步法
由于草莓很軟,我們嘗試另一種方式進(jìn)行處理,看看對于軟質(zhì)水果是否可以省略預勻漿的步驟。直接在含15.1g塊狀草莓的管中加入6g無(wú)水硫酸鎂,1.5g無(wú)水乙酸鈉,15ml乙腈(含1%冰醋酸)。將管帽蓋緊放入Geno/Grinder中1500rpm下運行2分鐘,草莓研磨效果不錯,但是很是能看到有成塊的樣品。下面再多研磨2分鐘(總共4分鐘),這樣草莓獲得了很好的均質(zhì)效果,并且與溶液充分混合了。將每個(gè)樣品進(jìn)行離心,取上清液等等步驟與改良法一樣。
由于蘋(píng)果和芹菜硬度大,這種方式處理基本不會(huì )成功。因為塊狀的樣品很多,研磨介質(zhì)的移動(dòng)受限,不會(huì )獲得良好的均質(zhì)效果。
樣品制備
下面樣品清洗離心,取上清液移到15ml管中,通過(guò)氮吹對樣品進(jìn)行濃縮到半干(約100ul)。將每管中加入甲苯到1ml。很多情況下,加入甲苯后會(huì )有粘性液體沉入離心管底部。它們溶于水,但是不溶于非極性溶劑,從而擁有糖漿狀粘度。
用注射器吸取甲苯溶液并注入GC樣品管中,殘渣將會(huì )在試管中。對于草莓來(lái)說(shuō),用Geno/Grinder的樣品殘渣是紅色的,不用Geno/Grinder的殘渣是黃色的;對于蘋(píng)果來(lái)說(shuō),分別是金色的和棕色的;對于芹菜來(lái)說(shuō),分別是黃色和淡黃色。
樣品分析
用HP5890-GC分析,用的是CV-5填充柱和5972-MSD檢測器。掃描范圍是35-450m/z,信噪比是3:1。注入樣品為1ul
結果與討論
在實(shí)驗之初,每個(gè)樣品都加入了250ul的13種農藥混合液,每個(gè)成分濃度均為40ppm/ml。于是每個(gè)樣品中都加入了10ppm的各種農藥。在提取離心后,取上清液并等分兩份進(jìn)行后續實(shí)驗。因此,每個(gè)樣品中每種農藥的量zui多是5ppm。
3種樣品的回收效果在表一中呈現,數據為3種樣品的各種農藥濃度(單位ppm)。圖一中呈現了草莓的結果。藍色柱代表手動(dòng)勻漿的結果。紅色柱代表加入溶劑前用Geno/Grinder勻漿的結果。綠色柱代表一步法的結果(省略預先勻漿過(guò)程)。
農藥的檢測結果體現出,凡是用Geno/Grinder的樣品回收率都比手搖的樣品要高。有趣的是,一步法所獲得的回收率和改良法一樣好,有時(shí)候還更好。這說(shuō)明這種方法對于軟質(zhì)的樣品是可行的。
回收zui差的是氯硝銨(Dichloran)和百菌清(Chorothalonil),對于各種樣品都是如此。實(shí)際上,對于芹菜來(lái)說(shuō),百菌清就沒(méi)檢測到,即使使用Geno/Grinder也不行。這是因為在我們的這個(gè)試驗中并沒(méi)有根據農藥類(lèi)型進(jìn)行優(yōu)化,所以在實(shí)驗條件下有些農藥穩定性差也就不足為奇了。
ND=Not Detected
圖2顯示了蘋(píng)果的回收數據。使用Geno/Grinder的方法再次比標準手動(dòng)方法結果更好。使用Geno/Grinder用于蘋(píng)果研磨和與溶劑進(jìn)行混合的步驟,都獲得了更高的回收率。*例外的是谷硫磷(Azinphos-Methyl),二者回收率相同。對大部分農藥來(lái)說(shuō),回收率都和草莓樣品的數據近似。然而,二苯胺(Diphenlyamine)用Geno/Grinder處理后居然得到了6.2ppm的回收數據,這個(gè)數據比加入樣品的5ppm還要大。手動(dòng)方法得出的數據是3.8ppm,比其他農藥含量都大。二苯胺是常用的農藥用來(lái)保護蘋(píng)果,這個(gè)數據偏高意味著(zhù)我們在加入農藥之前,水果樣品上就有這個(gè)農藥成分。即使如此,用Geno/Grinder處理的樣品數據比標準QuEChERS法的仍然更高。
芹菜的數據在圖3中顯示。和草莓和蘋(píng)果相比,Geno/Grinder的使用與否對回收率的影響大了很多。對于所有的3種樣品,用Geno/Grinder能提取出用手動(dòng)方法提取不到的一些農藥。尤其值得注意的是,使用Geno/Grinder的情況下,農利靈(Vinclozolin)獲得了與甲霜靈(Metalxyl)和腈菌唑(Systhane)相同的回收量,但如果用手動(dòng)方法,農利靈根本檢測不到。
前面的數據圖表非常清楚的證明了,使用Geno/Grinder能有效的增加農藥的回收率。這主要是因為Geno/Grinder振動(dòng)樣品比手動(dòng)更快,更有效,當然提取就更有效。在1分鐘里,機器運行速度是1500rpm,每個(gè)管被上下振動(dòng)了1500次;如果用手搖,1分鐘估計能搖200次。而且,管中還加了3個(gè)研磨柱,這能幫助樣品和溶劑的充分混合,而且促進(jìn)研磨效果,保證農藥的提取效果。因此,對于軟樣品而言,省略預勻漿步驟成為可能,進(jìn)一步簡(jiǎn)化樣品準備時(shí)間。
不僅如此,使用Geno/Grinder能大幅度增加樣品通量,能夠一次實(shí)驗對大量樣品進(jìn)行勻漿和提取。在本試驗中,12個(gè)50ml罐同時(shí)實(shí)驗,如果手動(dòng)實(shí)驗,一次zui多同時(shí)做4個(gè)。
結論
1. 對于各種不同密度硬度的樣品,使用Geno/Grinder能比手動(dòng)獲得更高的農藥回收率。
2. 而且,既然運行時(shí)間和運行速度都能在機器上自動(dòng)控制,那么所有樣品在運行中和兩次運行的間隔都保持了*一致的狀態(tài),消除了任何不均勻因素。
3. Geno/Grinder能一次運行處理16支50ml離心管,從而增加了樣品通量。這不僅減少了樣品準備的時(shí)間,也將實(shí)驗人員從繁重工作中解放。
4. zui后,使用Geno/Grinder還能省略某些預勻漿實(shí)驗程序。軟樣品,如草莓,能在提取溶劑中進(jìn)行研磨,對農藥提取沒(méi)有任何負面影響。
電話(huà)
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