【资料】－微波化学在农业领域中的最新应用

２　　微波消解技术在农业中的应用
目前，在我国农业领域测定元素除了常见的有毒元素Ａｓ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｒ 之外，还有如Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｅ、Ｇｅ 等几十多种元素，测定的主要仪器是 ＡＡ和ＡＦＳ，条件好的实验室还引进了ＩＣＰ-ＡＥＳ，甚至ＩＣＰ-Ｍ Ｓ 。这些仪器都要求把样品消解为无机盐的溶液后才能上机测定，而农业领域样品的基体往往是Ｃ、Ｈ 化合物，需要用强氧化性的浓 ＨＮＯ３ 来消解，反应式如下：　（ＣＨ２）Ｘ　＋　２ＨＮＯ３　＞　ＣＯ２（ｇ）　＋　２ＮＯ　＋　２Ｈ２Ｏ。而且消解温度最好能达到１６０-２００℃，但浓ＨＮＯ３ 的沸点为１２０℃，因此在通常的消解过程中，大部分 ＨＮＯ３ 没有起到消解的作用而挥发掉，这一方面影响样品消解的时间，另一方面由于用酸量较大而引起元素的沾污。微波消 解是利用微波能直接作用于反应物分子，使反应物分子间急剧摩擦而迅速产生热量，由于微波消解通常为密闭的高压消解方式，在微波消解过程中，压力可达几十个ｂａｒ，在２５ｂａｒ 的压力时，ＨＮＯ３ 的沸点将升高至２２５℃，从而大大提高了消解速度和效率。应用示例：
１）　奶粉
    称样１．５ｇ，加１２ｍL　６５％的ＨＮＯ３，消解程序为：１０分钟升温至１８０℃，１８０℃ 恒温１０ 分钟。
２）　金枪鱼
称样１．５ｇ，加２０mL６５％ 的ＨＮＯ３，消解程序为：５分钟升温至２００℃，２００℃ 恒温５ 分钟，５ 分钟升温至２２０℃，２２０℃恒温５ 分钟。
３）　茶叶
称样０．５ｇ，加９ｍL　６５％ 的ＨＮＯ３、１ｍｌ　３０％ 的Ｈ２Ｏ２，消解程序为：５ 分钟升温至１８０℃，１８０℃ 恒温５ 分钟。

需要指出的是
    １）　微波消解后的样品往往酸度较大，对于后续的ＧＦ-ＡＡＳ 或ICP-MS 分析，可能需要赶酸；同时对于痕量元素分析可能还存在需要进一步浓缩的问题。因此现代的微波消解一般有赶酸/浓缩的附件可供选择，不过该附件的价格不菲。采用电加热赶酸/浓缩装置是一种非常实用和有效的方法。
    ２）　随着检测标准的不断提高，要求检测的元素含量越来越低，为了获得足够的检测灵敏度，对于许多农业样品（如：食用油的 Ａｓ、Ｃｄ），我们必须增加取样量（如：３-１０ｇ），而前面谈到的密闭微波消解所能承受的最大消解量只能在１ｇ左右（纯有机物）。一种“开放式”的微波消解技术就能满足大取样量的要求，最新的微波消解技术把高压密闭消解和开放式消解相结合，通过增加开放式消解转子和自动酸回收及添加装置即可实现在同一台微波消解仪上完成高压密闭消解和大取样量的开放式消解。
    开放式消解的应用示例：称样５ｇ木头样品，加８ｍｌ９６％ 的Ｈ２ＳＯ４，在消解过程中分序自动添加 ２０　ｍｌ　６５％的ＨＮＯ３ 和２０　ｍｌ　３０％ 的Ｈ２Ｏ２：程序控温９０℃　-１８０℃，消解时间为３５ 分钟，５ 分钟的赶酸/ 浓缩。

３　　微波灰化技术在农业中的应用
灰化是农业领域元素和灰份检测中另一常用的样品前处理方法，传统的灰化装置采用电加热的马弗炉，灰化时间需要几个小时，甚至一整天，同时由于马弗炉控温精度较差，没有排风送氧技术，灰化效果和重复性也不易控制。微波灰化技术是利用微波所产生的高效热能结合排风送氧的方法，使灰化时间由传统的“小时”变为“分钟”来记时，同时由于微波灰化具有很高的控温精度（±２℃）和非常洁净的灰化环境，因此微波灰化在农业领域有着广阔的应用前景。


４　　微波萃取技术在农业中的应用
    自１９８６年Ｇａｎｚｌｅｒ等人发表了第一篇《微波萃取-色谱分析中新的样品准备方法》的文章以来，微波萃 取法由于萃取时间短（约５-２０分钟）、选择性好、回收率高、试剂用量少、污染低、可用水作萃取剂的优点以及萃取条件可自动精密控制等而得到了快速的发展，微波萃取已有标准方法ＥＰＡ３５４６、ＡＳＴＭ　Ｄ　５７６５-９５、ＡＳＴＭ　Ｄ　６０１０-９６，微波萃取法已逐步成为一个分析样品制备的常规方法。粮食、蔬菜、水果、茶叶、咖啡豆、中药、化妆品和乳制品是日常生活中的必需品，这些商品的品质和有害物质检验，样品数量多，要求快速测定，这是微波萃取技术最常应用的领域。微波萃取技术在农业中的应用示例：
１）　ＵＳ　ＥＰＡ　３５４６方法：从土壤、粘土、沉淀物、淤 泥和固体废物中萃取不溶于水或轻微水溶性的有机化 合物；
２）　ＡＳＴＭ　Ｄ　５７６５-９５方法　：使用密闭微波加热萃取罐，从土壤和沉积物中萃取全部碳氢石油化合物；
３）　ＡＳＴＭ　Ｄ　６０１０-９６方法　：使用密闭微波加热萃取罐，从土壤基体中萃取有机化合物；
４） 从沉淀物、淤泥中萃取碳氢多核芳香烃（ＰＡＨｓ）；
５）　从土壤中萃取含氯杀虫剂，比如六氯苯、林丹、艾氏剂（也叫氯甲桥萘，爱耳德林）、狄氏剂（也叫氧桥氯甲桥萘）、异狄氏剂、ｏｐ＇-ＤＤＴ　和　ｐｐ＇-ＤＤＴ　；
６）　蔬菜中萃取１２ 种农残（艾氏剂、α- 六六六， β-六六六、４，４＇-ＤＤＴ，狄氏剂，硫丹Ｉ、硫丹ＩＩ、异狄 氏剂、七氯、环氧七氯、七氯苯、七氯环戊二烯）；
７）　从土壤、沙地中萃取除草剂；
８）　从土壤、粘土、沙地、海洋沉积物和腐殖质中萃取氯联苯基化合物　（ＰＣＢｓ）　；
９）　从土壤、沙地中萃取杀虫剂Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ　（Ｌｉｎｄａｎｅ ａｎｄ　Ａｌｄｒｉｎ）　；
１０）　从碳灰中萃取双氧化合物（Ｄｉｏｘｉｎｅ）；
１１）　从黄豆、面粉、大豆种子、油菜籽中萃取全脂肪；
１２）　从棕榈纤维中萃取全油。

近几年，微波萃取在设备研究、应用开发等方面又有可喜的进展，例如：Ｍｉｌｅｓｔｏｎｅ 公司的ＷＥＲＴＥ 系统实现了无需样品转移完成萃取＋ 过滤＋ 蒸发/ 浓缩的整个萃取过程，从而进一步提高了萃取的自动化和效率Ｍｉｌｅｓｔｏｎｅ公司最新推出的ＤｒｙＤＩＳＴ无溶剂微波萃取系统（ＳＦＭＥ），实现了对天然产物中有效成分（香精油）的“绿色”萃取，变传统的水蒸馏法（ＨＤ）的数小时为 ＳＦＭＥ 数分钟，而且产率得到很大。


５　　微波蛋白质水解技术在农业中的应用
蛋白质水解的质量决定氨基酸分析的结果，传统的使用方法是１９５０年由Ｓｔｅｉｎ和Ｍｏｏｒｅ创建的，需要用６　ｍｏｌ　ＨＣｌ在１１０℃下处理２４小时或更长时间。该方法不仅费时费力，而且难于控制转换过程中的污染和水解环境，以至于无法得到精确的结果。

微波水解技术不但水解时间短（数分钟），而且是在惰性厌氧的环境下，精密控制水解的温度，不存在氨基酸氧化降解问题，从而保证精确的结果和高的重复性。

Ｍｉｌｅｓｔｏｎｅ公司的Ｅｔｈｏｓ　ＭＨＰ微波蛋白质水解系统一次可同时处理８ 个样品，样品可在ＨＰＬＣ 自动进样器瓶中进行，不需要样品的转移，无任何污染。


目前，微波化学技术已广泛应用于地质、冶金、生物、食品医药、农业等领域的分析测试，取得了很好的效果。国际先进的分析实验室基本上都已经淘汰了传统处理方法，而采用微波制样作为新的处理技术。这一 ２０ 世纪 ７０ 年代末迅速崛起的技术改变了传统的制样模式，促使样品制备发生了质的飞跃，使样品前处理领域焕然一新。可以说，微波化学技术是近２０ 年来样品前处理方面最令人振奋的发展成果。

辛苦啦.看过了.谢谢.

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