固相萃取_气相色谱法检测8种有机磷农药的方法及条件优化.docx

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1、中国农学通报 2010,26(19):88-93Chinese Agricultural Science Bulletin固相萃取-气相色谱法检测 8 种有机磷农药的方法及条件优化李 博，张 莉，汪东风，吴 昊，孙继鹏（中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛 266003）摘 要：为建立一套针对性强、重复性好、操作简便的有机磷农药检测方法，通过固相萃取-气相色谱联用技术，利用正交试验对 8 种具有代表性结构的有机磷农药敌敌畏、氧化乐果、甲胺磷、乐果、马拉硫磷、毒死蜱、对硫磷、甲基对硫磷同时检测的气相色谱参数及固相萃取各个参数进行了全面探索和优化，全面分析了各个参数对回收率、色谱峰峰形以及灵敏

2、度的影响。与现有农药残留检测方法相比，该方法峰形较好，灵敏度较高，分析时间缩短。方法检测限为 1.12.5 g/L，线性范围为 0.14 mg/L，相对标准偏差为2.0%7.4%，回收率为 69.1%108.2%，完全满足农残检测要求。关键词：气相色谱法；固相萃取；有机磷农药；参数优化中图分类号：S-3 文献标志码：A 论文编号：2010-1384Method Optimization of Eight Organophosphorous Pesticides Detection bySolid Phase Extraction-Gas ChromatographyLi Bo, Zhang L

3、i, Wang Dongfeng, Wu Hao, Sun Jipeng(College of Food Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao Shandong 266003)Abstract: The condition of separating mixed dichlorvos, chlorpyrifos, parathion, parathion-methyl, dimethoate,omethoate, methamidophos, malathion methamidophos by solid ph

4、ase extraction (SPE) and gas chromatography(GC) was developed in this paper. The orthogonal experiment design was used to define the best operationparameter, the effects of sensitivity, recovery and peak shape to obtain the optimization resolution. Comparingwith methods reported, better sensitivity,

5、 peak shape and shorter analysis time were obtained. The detectionlimit was 1.1 g/L2.5 g/L. The linear range was 0.1 mg/L-4 mg/L. The relative standard deviation rangedfrom 2.0% to 7.4%. The average recovery was in the range of 69.1%-108.2%. The method discussed could beapplied for quick and accurat

6、e simultaneous determination for organophosphorous pesticides.Key words: gas chromatography; solid phase extraction; organophosphorous pesticides; parameter optimization0 引言需要用有机磷农药防治病虫害。但由于多方面原因，有机磷农药是当今农药的主要类别，一直在国内目前中国农药污染问题仍较突出，除了对环境造成严外大量生产和广泛使用。中国有机磷农药的产量约占重污染外，在食物中残留超标现象时有发生，给食品安全世界总量的 1/3，占全

7、国农药总量的 1/2 以上。由于全带来较大隐患1-2。农产品及食品中有机磷农药的检有机磷农药对于防治农业虫害具有经济、高效、方便等测所采用的分析方法对样品前处理要求严格，繁琐、费特点，现阶段为提高农作物的产量和质量，农业生产还时且设备昂贵3-4。众多检测方法中，气相色谱法(GC)基金项目：国家自然科学基金资助项目“壳聚糖金属配合物对有机磷农药磷酸酯键的水解作用及机理研究”(20807040)，山东省科技攻关计划项目“一种多功能果蔬保鲜剂的研究与应用”(2007GG10009005)。第一作者简介：李博，男，1984 年出生，湖北襄樊人，硕士，研究方向：食品安全与质量控制。通信地址：266003

8、 青岛市市南区鱼山路 5 号 中国海洋大学食品科学与工程学院，Tel：0532-82031871，E-mail：bibilibo。通讯作者：张莉，女，1979 年出生，山东青岛人，博士，讲师，研究方向：食品化学与营养。通信地址：266003 青岛市市南区鱼山路 5 号 中国海洋大学食品科学与工程学院 62 楼 105，Tel0532-82031575，E-mailqdzhangli。收稿日期：2010-05-04，修回日期：2010-06-04。李 博等：固相萃取-气相色谱法检测 8 种有机磷农药的方法及条件优化 89 是一种经典适用的分析方法，也是检测有机磷的国家置：分别取浓度为 100 m

9、g/L 的农药标准品根据浓度需标准方法。但是在气相色谱的分析试验中，由于仪器要用丙酮稀释即得。3）农用农药的处理：用丙酮按升温程序、载气流速等各项参数设置不同，得到的测试12.5 万倍稀释5。图谱差别很大。因此，发展灵敏、可靠的有机磷快速检1.2.2 气相色谱参数的确定 在各参数的单因素试验基测方法越来越受到人们的重视。目前，尚未见直接对础上利用正交试验筛选主要影响因素，对筛选出的几多种有机磷农药进行同时检测的气相色谱分析条件的组较优的条件进行优化，所用试剂为 8 种农药的混合报道。该试验利用气相色谱技术，结合固相萃取技术标准品。进样量均为 1 L，峰面积外标法定量。对 8 种具有代表性结构的

10、有机磷农药进行同时测定，1.2.3 标准曲线的绘制 用丙酮将各农药标准品进行检测样品直接采用农药标准品。选取的 8 种有机磷农稀释，质量浓度分别为 0.1，0.25，0.5，1.0，1.5，2.0，3.0，药为敌敌畏(磷酸酯)，氧化乐果，甲胺磷(硫醇代磷酸4.0 mg/L。每份工作液平行测定 7 次。以浓度为横坐酯)，乐果，马拉硫磷(二硫(酮、醇)代磷酸酯)和毒死蜱，标，峰面积为纵坐标绘制标准曲线。对硫磷，甲基对硫磷(硫(酮)代磷酸酯)。笔者对 8 种有1.2.4 固相萃取条件的确定 分别用甲醇 35 mL 和超机磷农药同时检测方法的建立及优化进行了研究和探纯水 35 mL 对小柱进行活化，然

11、后上样，上样量为讨，以期为农产品及食品中有机磷农药检测技术的改200 L，调整流速，采用不同洗脱液洗脱，整个过程保进提供试验数据和技术资料。持小柱处于润湿状态 6。洗脱后溶液用氮气吹干，用1 试验部分丙酮复溶后上气相色谱仪检测。1.1 仪器与试剂2 结果与讨论HP6890 气相色谱仪（美国 Agilent Technologies，2.1 气相参数的确定配 FPD 检 测 器 ），DB-1701 毛 细 管 柱（30 m 2.1.1 载气流速的确定 理论上认为载气流速可按照比0.32 mm0.25 m，美国 Agilent 公司），固相萃取仪（美最佳流速高 10%来确定，该试验在最佳流速附近选

12、取国 Supelco公司），固相萃取小柱 C-18柱（200 mg/3 mL）了几个不同速率做比较7，结果表明，载气流速对结果的（中国 Agela Technologies 公司），敌敌畏、甲胺磷、氧化影响不大，最终选择的气体流量如下：氢气 75 mL/min，乐果、乐果、马拉硫磷、甲基对硫磷、毒死蜱、对硫磷标准空 气 100 mL/min，尾 吹 气 15 mL/min，总 载 气 流 量品（100 mg/L，农业部环境保护科研所），农用农药（敌敌64.5 mL/min。畏 80%乳油，山东大成农药有限公司；氧化乐果 40%乳2.1.2 进样口及检测器温度 进样口温度的底限是要能油，山东大成

13、农药有限公司；毒死蜱 480 g/L 乳油，美国陶氏益农药有限公司；乐果 40%乳油，山东大成农药有限公司）。甲醇（上海陆都有限公司）、乙腈（天津科密欧试剂有限公司）、丙酮（烟台三和试剂有限公司）、甲苯保证待测组分在瞬间不分流时汽化，上限不能使样品分解，根据参考文献选择 2208。柱温和检测器温度参考国标略加调整，为 2509。2.1.3 升温程序各参数的优化 气相色谱仪的参数很（天津博迪试剂有限公司）等所用试剂均为分析纯。多，有柱温，进样口温度，升温程序，载气流速等，在众1.2 试验方法多因素中，以柱温，升温程序的影响最大10。在参考文1.2.1 试剂的配置献及相关资料的基础上，采用正交试验

14、对升温程序进（1）混 合 农 药 标 准 品 的 配 置 ：分 别 取 浓 度 为行优化。首先进行了恒温条件试验，结果发现恒温条100 mg/L 的农药标准品敌敌畏 0.4 mL，毒死蜱 0.15件不适合 8 种有机磷农药混合样的分析，各组出峰时mL，对硫磷 0.4 mL，甲基对硫磷，乐果，氧乐果，甲胺磷间长，峰形差，且不能得到较好分离。采用一阶程序升和马拉硫磷各为 0.5 mL，于 25 mL 容量瓶，丙酮定容即温，峰形虽然得到改善但分离效果仍不理想，如图 1。得。混合农药标准品中各种农药的浓度(mg/L)如下：采用三阶程序升温，耗时过长，且分离效果未见明显改敌敌畏 Dichlorvos 1

15、.6，毒死蜱 Chlorpyrifos 0.6，对硫磷善，如图 2。故选用二阶程序升温进行条件优化，正交Parathion 1.6，甲 基 对 硫 磷 Parathion-methyl 2，乐 果试验表见表 1。Dimethoate 2，氧 乐 果 Omethoate 2，甲 胺 磷根据试验结果，进一步优化筛选，并结合载气流Methamidophos 2，马拉硫磷 Malathion 2。2）单标的配速，最后得到如下条件：75(1min) 25/min) 200(2min)4/min)240(2min)（ 90 中国农学通报 图中，8.395-敌敌畏；10.076-甲胺磷；15.36-乐果；1

16、6.132-毒死蜱；16.223-甲基对硫磷；16.503-马拉硫磷；16.963-对硫磷。图 1 一阶程序升温分离 8 种有机磷农药色谱图图中，6.833-敌敌畏；7.468-甲胺磷；12.395-乐果；14.022-毒死蜱；14.213-甲基对硫磷；15.032-马拉硫磷；16.063-对硫磷。图 2 三阶程序升温分离 8 种有机磷农药色谱图表 1 正交试验因素水平表水平1234起始温度/6080100120终止温度/220230240250因素中间温度/140160180200程序升温速率 1/241020程序升温速率 2/241020李 博等：固相萃取-气相色谱法检测 8 种有机磷农药

17、的方法及条件优化图 3 二阶程序升温分离 8 种有机磷农药色谱图表 2 8 种农药的保留时间，线性回归方程，相关系数及检出限 91 农药敌敌畏毒死蜱氧乐果乐果对硫磷甲基对硫磷甲胺磷马拉硫磷保留时间/min5.58911.8059.12010.66013.18711.9576.10212.436线性回归方程y=1792.6x55.584y=1948.5x+32.478y=299.79x+211.86y=2685.7x43.782y=1322x+98.647y=1388.7x+82.695y=4534.5x+121.65y=1220.9x+18.863相关系数0.99950.99550.99270

18、.99260.99370.99350.99340.9997检出限/(g/L)1.11.42.51.81.91.31.71.5整个过程耗时 20 min，此 8 种农药在 14 min 全部部分有机磷类和氨基甲酸酯类农药吸附效率较低，出峰且分离效果良好。如图 3 所示。洪蔚萍等报道，有机磷农药气相色谱法检测的起始温度为 15011，而敌畏和甲胺磷等低沸点农药的分离和检测效果明显好用较低的起始温度。各种农药的保留时间见表 2。2.2 线性范围与检出限分别准确吸取一定量的有机磷农药标准溶液，用丙酮配制成一系列标准混合溶液，浓度在 0.14 mg/L之间，以峰面积对浓度做线性回归分析，检出限的确定C-

19、18 小柱对有机磷类和氨基甲酸酯类农药吸附效率高，C-18 柱是较为常用的 SPE 小柱，故该试验选用C-18 柱13。2.4.2 洗脱液的选择 洗脱液是 SPE萃取过程的关键，选取的洗脱液不同，农药回收率的差别很大。目前常用的洗脱液有乙腈，乙酸乙酯，丙酮，正己烷，甲醇，二氯甲烷以及混合有机溶剂14。该研究发现，与混合溶剂相比，单一有机溶剂不能同时对这 8 种有机磷农药保持较高的回收率，单一溶剂的回收率如下：乙腈乙酸乙酯丙酮，而混合溶剂的不同配比直接影响到回收率，如表 3。则是以 3 倍噪声结合检测方法确定12，结果见表 2。6 种混合溶剂中，以乙腈+丙酮+甲苯（4:2:1）的回2.3 重复性

20、实验收率最高。其中敌敌畏的回收率在 6 种洗脱方法中均连续 7 次进样，保留时间的相对标准偏差在 0.02%比较低，原因可能与洗脱液的选择及操作过程中的损0.16%，峰面积的相对标准偏差在 2.0%7.4%，完全满失(如氮气吹干)有关 15。对单一农药来说，例如甲胺足农残分析需要。磷，在洗脱液中加入二氯甲烷得到的回收率较高，但综2.4 固相萃取条件的优化合各种农药的回收率，以乙腈+丙酮+甲苯（4:2:1）回收2.4.1 小柱的选择 根据文献报道，弗罗里硅小柱对大率较高。另有文献报道 16，丙酮，乙酸乙酯按 1:1 混合该试验结果表明，起始温度较低时（60和 80），敌于起始温度较高时（100和

21、 120）。因此，该试验选 92 中国农学通报 表 3 不同洗脱液的回收率回收率/%农药敌敌畏毒死蜱乐果氧化乐果甲基对硫磷对硫磷甲胺磷马拉硫磷乙腈+乙酸乙酯(1:1)14.531.381.399.550.150.586.452.3甲醇+丙酮（7:3）3.242.385.3101.561.367.985.448.1乙腈+丙酮（4:1）23.329.58499.863.758.287.167.9二氯甲烷+异丙醇(4:1)18.354.581.294.550.455.391.464.1乙腈+丙酮+甲苯+二氯甲烷(4:2:1:1)1.771.4104.7109.570.772.592.598.1乙腈+

22、丙酮+甲苯（4:2:1）15.190.193.3102.289.594.289.796.9丙酮+乙酸乙酯（1:1）95.663.2106.29466.6表 4 8 种农药的回收率及相对标准偏差农药敌敌畏毒死蜱乐果氧乐果甲基对硫磷对硫磷甲胺磷马拉硫磷加入量/(mg/L)1.60.62.02.02.01.62.02.0测定值/(mg/L)1.1060.5831.932.0581.751.7311.8362.002回收率/%69.197.296.5102.987.5108.291.8100.1RSD/%4.643.52.07.412.624.074.912.64对甲基对硫磷有较好的提取效果，该试验中

23、乙腈+丙酮+甲苯对甲基对硫磷同样有较好的回收率且对其他乐果 毒死蜱敌敌畏 氧乐果农药也有较好的回收率。故该试验选用采用乙腈+丙甲基对硫磷 对硫磷酮+甲苯（4:2:1）作为洗脱液，在此基础上经过改进，得甲胺磷 马拉硫磷到的回收率见表 4。2.4.3 流速的选择 在试验中，以 8 种农药的混合标准品过 C-18 柱，混合农药标准品的浓度如表 4，采用乙腈 +丙酮 +甲苯（4:2:1）作为洗脱液。根据文献报道流 速 通 常 在 24 mL/min17，该 试 验 设 定 流 速 为 15mL/min 之间，洗脱曲线如图 4。通过试验比较证明，流速大于 1.5 mL/min 时回收率有小幅下降，大于

24、3 mL/min 时开始大幅下降，大于流速5 mL/min 时回收率显著降低，小于 3 mL/min 回收率随图 4 不同流速与回收率之间的关系着流速的下降而有所提高，而小于 1 mL/min 回收率未用量进行试验，结果如图 5。见明显提高，考虑到时间因素，该试验选择流速为图 5 表明洗脱液用量小于 3 mL 时，回收率显著下1.5 mL/min。降，而大于 3.5 mL 时变化不大，故选用 3.5 mL 为洗脱2.4.4 洗脱液用量的选择 在保证较高回收率的前提液用量。下，为了尽量减少有机溶剂的使用，并防止大量的杂质2.4.5 添加回收率试验 该试验选用大田里农用农药作也被洗脱出来，因此有必

25、要对洗脱剂的用量进行确为测试样品。由于甲胺磷，对硫磷，甲基对硫磷，马拉定。该试验在流速为 1.5 mL/min 的条件下，选取不同硫磷的禁用，故选用其余四种有机磷农药作为研究对回收率李 博等：固相萃取-气相色谱法检测 8 种有机磷农药的方法及条件优化 93 象。按照 1.2.1 对农用农药进行处理然后分别添加高、乐果 毒死蜱敌敌畏 氧乐果甲基对硫磷 对硫磷低两种水平的标准品，利用建立的 SPE 前处理方法处理后上气相色谱仪检测。表 5 是四种有机磷农药的添甲胺磷 马拉硫磷加回收率试验结果。3 结论目前有机磷农药检测的报道很多，大多以检验有机磷农药残留为目的，关于分析方法的报道很少 18。该试验

26、在查阅、总结现有方法及标准的基础上，通过正交试验对各条件参数做了比较全面的分析摸索及优化，对 8 种具有代表性结构的有机磷农药的同时检测方法进行了探索和优化。确定出固相萃取-气相色谱洗脱液用量图 5 不同洗脱液用量与回收率的关系检测农药这项技术中各个参数的最佳设置，并对各参数对检测结果的影响做出较为全面的分析，通过考察表 5 四种有机磷农药的添加回收率试验农药敌敌畏氧乐果乐果毒死蜱敌敌畏氧乐果乐果毒死蜱加入量/(mg/L)0.20.20.20.22.02.02.02.0测定值/(mg/L) n=70.1290.1780.1650.1501.3621.9821.8021.868回收率/%64.5

27、8982.57568.199.190.193.4RSD/%6.57.32.43.14.92.11.72.4回收率、检测限、线性范围和变异系数对方法进行了验种残留的测定S.证，得到了满意的结果。运用该方法进行检测分析，耗10 刘虎威.气相色谱方法及应用 M.北京:化学工业出版社,2000:时短，回收率高，检测限低，针对性强，适于推广，对今后同类研究具有一定的借鉴作用。24-28.11 洪蔚萍,陈枝华,杨忠强.气相色谱法同时检测蔬菜中多种有机磷、拟除虫菊酯类农药残留J.色谱,2004(3):289.12 USEPA Method 16571993, The Determination of参考文献

28、OrganoPhosphorus Pesticides in Municipal and Industrial1 朱之鑫.中国统计年鉴M.中国统计出版社,2002:478.WastewaterS.2 苏建峰.猪肉中 63 种有机磷农药的气相色谱筛选与气质联用确证13 Karamfilov V K, Fileman T W, Evans K M, et al. Determination of方法J.分析测试学报,2008,27(12):1298-1302.dimethoate and fenitrothion in estuarine samples by C-183 郭岚,谢明勇,鄢爱平,等

29、.GPC-GC-MS 对食用植物油中多种类型solid-phase extraction and high-resolution gas-chromatography农药残留的同步测定J.分析测试学报,2009,28(1):67-71.with nitrogen-phosphorus detectionJ. Analytica Chimica Acta,4 吴岩,康庆贺,高凯扬,等.固相萃取-在线凝胶渗透色谱-气相色谱/1996, 335: 51-61.质谱法测定板栗中 44 种有机磷农药残留J.分析化学,2009,37(5):753-757.14 杨元,高玲,景露,等.SPE-GC/MS 法

30、测定水中有机磷和氨基甲酸酯农药J.中国测试,2009,35(2):86-89.5 杨丽莉,张平奇,纪英.稀释介质对测定有机磷农药的影响J.环境15 苏建峰.猪肉中 63 种有机磷农药的气相色谱筛选与气质联用确证监测管理与技术,2005,17(2):39.方法J.分析测试学报,2008,12(27):1298-1302.6 高巍,武中平,许春祥,等.固相萃取技术研究J.调研综述,2006(3):16 陈浩,柳训才,李胜清,等.蔬菜中高毒有机磷农药多残留的检测方17-21.法研究J.食品科学,2005,3(26):204-208.7 张祥民.现代色谱分析M.上海:复旦大学出版社,2004:16-17.17 马妍,李薇,赵建庄,等.现代农药残留检测技术与发展动向J.北京8 熊小青,黄卓焕,张富生等.毛细管气相色谱法测定茶叶中 16 种有农学院学报,2007,23(S2):119-123.机磷农药残留J.食品研究与开发,2009,30(4):119-122.18 夏广济,刘富强,卜林刚.用正交实验法选择气相色谱的最佳条件9 GB5009-1452003.植物性食品中有机磷和氨基甲酸酯类农药多J.中国测试技术,2008,(34):96-98.回收率