传统的样品前处理技术包括一系列操作步骤,如均质化、提取、过滤或离心、柱层析净化、浓缩和溶剂转换等。这不仅导致整个方法比较复杂、费时,而且易造成系统误差和偶然误差。因此,很长时间以来,样品前处理占用农药残留分析工作的大部分时间。随着技术的进步,未来样品前处理将向高度先进和自动化、环境友好化方向发展。
一、样品提取
样品提取是用溶剂将农药从样品中提取出来的步骤,样品的提取过程实际上也达到了样品净化的目的。在农药残留分析时样品中农药残留量极低,而各种样品中的干扰物质多而复杂。因此,为满足可靠的定性、定量分析需要,首先应将农药从试样中提取出来,然后再使用一种或几种净化步骤,经提取净化后,使样品提取液达到可以进行仪器测定的要求。
(一)提取溶剂
提取溶剂的选择原则:目标物溶解度大,基质干扰物溶解度小,溶剂纯度高(杂质干扰小)。目前常用的提取溶剂主要有丙酮、乙腈、乙酸乙酯、石油醚、正己烷、甲醇和二氯甲烷等。
农产品中残留农药的种类很多,相对分子质量大多在150~450(较大相对分子质量的农药如阿维菌素等除外),绝大多数农药物理和化学性质接近,多含有Cl、P、N等元素。各种农药的极性是有区别的,但是根据农药lgKow可以看出,农药偏极性的较多。Kow是指正辛醇一水分配系数(或称辛醇-水分配系数),即某一有机物在某一温度下,在正辛醇相和水相达到分配平衡之后,在两相中浓度的比值。目前已发现有机化合物的K。m值最低为10-3,最高可达107。一般用lgKow表示,故其范围为-3~7。lgKow值小于1,表示在水中存在的浓度高,具有亲水性,容易被生物利用;lgKow值大于4,表示在水中存在的浓度低,具有疏水性,不容易被生物利用,容易与环境中的有机质部分相结合。
各种不同的有机溶剂或其不同的组合都可用来从样品中提取具有不同理化性质的农药,其中丙酮、乙腈和乙酸乙酯是在农药多残留测定中使用最多的三种溶剂。但它们的性质各异,如使用丙酮会含大量水分,在进入色谱系统测定前,必须除去水分;乙酸乙酯与水的可混溶性较差。至今,还很难决定哪个是最合适的溶剂。以下分别介绍在农药多残留分析中最常用的几种溶剂。
1.乙腈乙腈的沸点为80.1℃,是常用的液相色谱流动相,作为提取溶剂在美国和加拿大等国使用普遍。乙腈可以溶解并提取各种极性与非极性农药,能与水混溶。与果蔬样品混合匀浆后,提取液中含有水分,但比较容易用盐析出。离心或过分液漏斗可与水分离,定量取出乙腈提取液。乙腈极性较大,不易与非极性溶剂混匀,一些非极性的杂质如油脂、蜡质和叶绿素等不会与农药一起被提取出来,提取出的样品杂质较丙酮和乙酸乙酯少,在固相萃取和反相液相色谱上用得较多。其缺点是比较贵,毒性比其他两种溶剂大。在气相色谱测定时,液气的转换膨胀体积较大,应限制进样体积。
2.丙酮丙酮的沸点为56.2℃,是最常用的易挥发溶剂。可以溶解并提取极性和非极性农药,能与水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿等混溶,但不易与水分开,不易用盐析出其中的水分,是液液分配萃取中最常用的与水相溶的有机溶剂之一。提出的杂质较乙腈多,相比于乙腈和乙酸乙酯,其价格便宜、毒性小。20世纪中后期,我国在单个农药残留及多残留分析方法中广泛应用丙酮。
3.乙酸乙酯乙酸乙酯的沸点为77.1℃,有强烈类似醚的气味,具有清灵、微带果香的酒香,易扩散。作为提取溶剂,在欧盟国家、联合国粮农组织(FAO)、国际原子能机构(IAEA)等使用很多。乙酸乙酯可以溶解并提取各种极性与非极性农药,微溶于水。其主要特点是,与果蔬样品混合匀浆后,在提取液中添加无机盐类,可以盐析出乙酸乙酯,很容易除去提取液中的微量水分,不需进行液液分配萃取。有时与水完全分离需离心,可取出定量提取液。与丙酮、乙腈相比,其极性小,因此在提取油性样品时,可将一些非极性、亲脂性干扰物质提取出来。其缺点是,提取出的样品杂质较乙腈多,且有怪异香味、不好闻。
4.其他溶剂石油醚或正己烷的分配有利于非极性残留的分析(如有机氯、多氯代聚苯、一些低极性的杀菌剂和除草剂)。只有低极性的辅提取物才会同农药一起转移到石油醚中。
二氯甲烷的分配对于净化无效,但是对于那些不溶于石油醚的极性残留物来说可提高回收率。注意:所有的含氯溶剂,如果对检测器有严重损害,必须在进样以前去除干净。
乙腈提取加少量石油醚的液液分配萃取对脂肪及其他影响ECD的杂质去除非常有效。当样本用非极性溶剂如正己烷进行提取,农药会与那些辅提取物相分离,并优先进入极性稍大的相如乙腈中。1963年Mills、Olney、Gaither建立的农药残留检测方法(MOG方法)就是建立在这个基础上的。
用丙酮或乙腈作为提取剂,样本中的水分和其他残留物会一起提取出来。检测前,这些水分一定要除去,否则会严重损坏分析仪器。提取物不能直接蒸发至干,考虑到水是高沸点的(虽然在低温下水也可以作为共沸物与有机溶剂一起蒸发出来),与水一起蒸馏会使农药残留部分丢失。无论先前有没有用水稀释粗提取物,低极性的石油醚或正已烷,或中极性的二氯甲烷都可以除去水分,以防止损失部分农药。
文章来源:《无机化学核心教程(第二版)》
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