农药残留检验方法系列讲座(36)-柱后光化学反应-HPLC-茶叶中农药 柱后光化学反应荧光检测高效
液相色谱法测定
茶叶中的五种菊酯类农药残留
摘 要 建立了柱后光化学反应荧光检测高效
液相色谱法测定茶叶中菊酯类农药残留的方法。采用Hypersil ODS 色谱柱,以乙腈/ 水为流动相、梯度洗脱进行分离。用自制的光化学反应器作为荧光衍生装置,优化了柱后光化学反应的实验条件,并用于茶叶样品中菊酯类农药残留的测定。方法的检出限为0.012 ~0.048 μg/g (干重);线性范围0.040 ~8.0 μg/g; 相对标准偏差3.4% ~6.4%(0.1mg /L,n =8)
本文是福建省自然科学基金重点项目( No. B0220001),由温裕云1 弓振斌1、2 和姚剑敏1 (1厦门大学海洋学系;2厦门大学海洋环境科学教育部重点实验室)等研究人员共同完成,他们通过用自制的光化学反应器作为荧光衍生装置,优化了柱后光化学反应的实验条件,这种克服困难自己动手不是躺在国外仪器上完成分析的精神值得大家学习,现全文介绍如下:
1 引言
茶叶是我国重要出口农产品,为了提高我国茶叶产品在国际上的竞争力,应依据不同国家和地区对茶叶农药残留限量标准[1]的规定,尽快建立和完善茶叶制品中农药残留检测技术和安全卫生保证体系。
拟除虫菊酯类农药残留量测定方法主要有
气相色谱法(GC )和高效
液相色谱法( HPLC)。GC 测定菊酯类农药残留具有分离效果好、快速、灵敏度高的优点[2,3],但拟除虫菊酯具有热不稳定性,用GC 测定时需要较高的气化温度,且对实际样品的净化过程要求严格;近年来用HPLC 法测定拟除虫菊酯的报道逐渐增多[4~6],但紫外-可见检测器灵敏度低、选择性差,难以满足实际样品分析的需要;高效
液相色谱-质谱(HPLC-MS),设备昂贵,操作复杂,一般实验室无法实现。
光化学荧光法(PCF)是建立在光化学反应基础上的荧光分析技术[7]。它以光子为衍生试剂,实验装置简单、灵活,方法灵敏度和选择性较紫外-可见检测器有较大的改善。近年来PCF 和流动注射分析(FIA)[8-10]、HPLC[5,11-14]等技术相结合,应用于药物分析[9,10]、环境污染物分析[11]、农药残留分析[5,8,14]等领域,已逐渐显示其独特的优点。本实验在前期工作[15,16]的基础上,系统研究了光化学衍生的各种主要影响因素,优化了光化学衍生的实验条件,以光化学衍生荧光检测技术实现了茶叶中菊酯类农药残留的高灵敏检测,建立了简便、可靠、灵敏的菊酯类农药残留检测方法。
2 实验部分
2. 1 仪器与试剂
HP1100 高效
液相色谱仪(美国Hewlett-Packard 公司)。系统配置:HP G1312A 二元泵;HP G1315A 二极管阵列检测器( DAD);HP G1321A 荧光检测器( FLD);Rheodyne 7725i 进样器;20μL 定量环;HP ChemStation 色谱工作站;Hypersil ODS 色谱柱(5 μm,250 mm×4.0 mm i.d. ,Germany)。光化学反应器(自制)如图1 所示。反应器包括紫外衍生光源(15 W 低压汞灯,螺旋形),流路( PTFE 反应管,美国Zeus Industrial Products 公司),光化学反应的温度控制模块(恒温箱,实验室自制),接口( PEEK 头),光反射壁(铝箔)。正庚烷、乙腈为色谱纯( 美国Tedia 公司)。实验用水为超纯水。甲氰菊酯、氯氰菊酯(96. 8% )标准品购于德国Sigma 公司;氰戊菊酯(99. 9% )标准品购于RdH 公司;联苯菊酯和氟胺氰菊酯购于农业部环境保护科研监测所。上述农药标准品均用正庚烷配制成一定浓度的标准混合物。
2. 2 实验方法
色谱分离条件是在前期工作[15]的基础上进一步优化确定的。进行色谱分离条件优化时检测器仍然用DAD,待分离条件确定后用自制的光化学荧光衍生装置在DAD 检测器后进行光化学衍生反应,然后用FLD 进行检测,从而进行光化学反应条件的优化。实际样品的测定按文献[15 ]的预处理方法进行,最后以本工作优化后的实验条件进行测定。
3. 结果与讨论
3. 1 流动相及其配比、流速
以前的实验采用乙腈/ 水为流动相[15],在乙腈: 水= 74:26 且流速为1.2 mL /min 时,5 种菊酯类农药能完全分开,但联苯菊酯的保留时间较长且谱峰较宽。因此,本实验采用了梯度洗脱程序,以缩短联苯菊酯的保留时间并改善其峰形。实验结果表明,以下的梯度洗脱程序能使各组分得到良好的分离且分析时间较短:0~8.7 min,MeCN:H2O =74:26;8.7~11.0 min,MeCN: H2O 从74: 26 变为85: 15;11~20 min, MeCN:H2O =85:15 。流速均为1.0 mL /min 。采用梯度洗脱后荧光检测器基线比二极管阵列检测器基线稳定,并在15 min 内能分析完毕。
流动相组成会影响柱后光化学反应速度、产物以及产物的荧光发射强度。在实验条件下,选定的流动相配比可以得到满意的荧光信号强度。
3. 2 荧光检测器激发、发射波长的选择
5 种菊酯类农药除联苯菊酯外,其它各组分在没有经过紫外光照射时均没有荧光发射;而经紫外光照后,各组分均有较强的荧光( 如图2 所示)。甲氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、氟胺氰菊酯光化学反应产物的激发光谱曲线均有两个峰值,波长分别为279nm 和221 nm;但各组分在279 nm 时荧光信号的基线较高且不稳定,因而适宜选择221 nm 为激发波长。联苯菊酯光化学反应产物的激发光谱曲线也有两个峰值,波长分别为258 和206 nm,综合考虑其它组分在这两个激发波长下均不能得到最强的荧光信号,且联苯菊酯的产物在221 nm 波长下其荧光信号仍然较强,因此选择λem 为221 nm 。
甲氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、氟胺氰菊酯光化学反应产物的最大发射波长为320 nm,联苯菊酯为340 nm 。为了使甲氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、氟胺氰菊酯有最大的荧光信号,选择λem 为320 nm 。
3. 3 PTFE 管内径的选择
实验中采用了3 种不同内径(分别为0. 46mm 、0. 38mm 和0.30 mm )的PTFE 管进行实验。对PTFE 管内径的选择要考虑以下因素:
(1)应该与色谱分离系统采用的连接管线内径尽量一致,以减少色谱分离效率的损失;
(2)PTFE 管较小的内径容易使紫外光充分照射管内的流体;
(3)流动相流速相同时,较小的PTFE 管内径使流动相的线速度加快,减少了紫外光照射的时间。实验结果表明,采用内径为0.30 mm 的PTFE 管,色谱分离效率的损失最小,同时使紫外光的照射较充分,获得较强的荧光信号。