黄芪及其种植土壤中毒杀芬残留量的测定方法

徐宜宏, 黄莹滢, 郭 松, 毕孝瑞, 张 敏, 付海滨, 陈富于, 陈丽静

(1. 沈阳农业大学 工程学院, 沈阳 110866; 2. 沈阳出入境检验检疫局, 沈阳 110016)

0 引 言

中国传统中药黄芪为豆科植物,是蒙古黄芪或膜荚黄芪植株的干燥根[1]。黄芪的治疗与滋补作用已广泛被国内外认可,制药企业黄芪药剂的生产量也日益加大。据近年统计,国内黄芪年需求量已达7.21万吨,每年出口韩国、日本、香港等国家和地区的数量在9 000吨以上。由于黄芪在种植、生产和运输过程都会造成农药污染,黄芪及其制剂的农残超标问题已成为制约中国黄芪出口的一个重要因素,因此对黄芪的农残的检测,已经被人们逐渐重视。其中,有机氯农药毒杀芬(toxaphene)曾被广泛施用,由于其持久性及生物蓄积性等特点,使其累积在土壤中,进而存在于植物体,成为国际公认的有机氯污染物之一[2]。许多国家和组织对其在食品中的最大残留量做了严格规定,而我国还没有毒杀芬在黄芪及其种植土壤中的残留检测标准方法和限量要求。本文旨在研究适合中药及其种植环境中毒杀芬残留的快速、简便、环保的检测技术。

本实验采用了当前农药残留分析领域中的一种简便、快速的样品前处理方法----基质分散固相萃取法[3-4],并且参考中药和土壤中毒杀芬等有机氯农药检测的前处理方法[5-8],对其进行改良,同时选用检出毒杀芬残留的黄芪和黄芪种植土壤为研究对象,建立改良基质分散固相萃取方法测定黄芪以及其种植土壤中的毒杀芬含量,该方法可有效去除黄芪及土壤中的多种杂质,快速、准确、安全且定量限低,可以满足日常检测需求。

1 实 验

1.1 仪器与试剂

仪器:气相色谱仪(Agilent 7890A-ECD);中药粉碎机;分析天平;超声机;真空快速浓缩系统;氮吹仪和离心机。

试剂:固相萃取填料(石墨化炭黑,PSA);无水硫酸镁(分析纯);正己烷(色谱纯)。

标准品:毒杀芬(天津环保所,100 μg/mL)。

1.2 仪器工作条件

色谱柱:DB-5毛细管柱(30 m×0.32 mm×0.25m);载气:高纯氮气;流速:恒流1.1 mL/min;进样口温度:250 ℃;检测器温度:300 ℃;进样量:1.0 μL;进样方式:不分流进样;柱温:90 ℃保持1.0 min,以15 ℃每分钟的速率升温至290 ℃,保持16 min。

1.3 标准溶液配制

标准储备液:将100 μg/mL的毒杀芬农药标准物质,用正己烷稀释成适合浓度的标准储备液,0～4 ℃冰箱冷藏保存。

标准工作液:将毒杀芬标准储备液,用正己烷稀释成适合浓度的标准工作液。

1.4 分析步骤

1.4.1 样品制备

1.4.1.1 黄芪:抽取黄芪样品约500 g,放置阴凉通风处自然风干后,选取250 g左右,用中药粉碎机粉碎,0～4 ℃保存,备用。

1.4.1.2 土壤:抽取一定数量的土壤样品,先去除石块、动植物残体等杂物,采用四分法缩分、过20目筛,放置阴凉通风处自然风干后,选取250 g左右0～4 ℃保存,备用。

1.4.2 前处理

图1 毒杀芬标准品色谱图Fig.1 Toxaphene standard chromatogram

称取15 g已粉碎并混匀的样品(精确至0.01 g),置于80 mL离心管中,加入30 mL正己烷,涡混5 min,超声提取30 min,向离心管中加入无水硫酸镁2.0 g,涡混1 min,超声提取15 min,5 000 r/min离心3 min,取上清液10 mL于另一50 mL离心管,加入石墨化炭黑0.2 g,PSA 0.3 g,涡混3 min,5 000 r/min离心3 min;上清液转入快速浓缩管中,于真空快速浓缩系统浓缩至近干,用1.0 mL正己烷定容,过0.45m滤膜,待测。

1.4.3 定性与定量

在上述气相色谱条件下对样品进行测定,根据标准品的保留时间定性,根据毒杀芬多个异构体混合物色谱峰峰面积的总和定量。毒杀芬标准品色谱图如图1,黄芪空白样品添加毒杀芬回收色谱图见图2,土壤空白样品添加回收色谱图见图3。

图2 空白黄芪样品添加回收色谱图

图3 空白土壤样品添加回收色谱图

2 结果与讨论

2.1 提取溶剂的选择

以黄芪和土壤为考察对象,根据其特性及文献报道,分别考察了使用乙腈、丙酮和正己烷3种有机溶剂对样品进行提取对回收率的影响。结果表明,正己烷的提取效果明显好于乙腈和丙酮,这是因为毒杀芬本身属于偏弱极性物质,在同样是弱极性的正己烷中溶解性最好,故本实验选用正己烷作为提取溶剂。

在确定了提取溶剂种类的基础上, 对提取溶剂的用量进行了比较, 分别用10、30和60 mL的正己烷对样品进行提取。结果显示,当溶剂用量从10 mL增加到30 mL时,毒杀芬的回收率逐渐提高,而继续增加溶剂用量,毒杀芬的回收率并无明显变化。因此,本试验最终确定正己烷的用量为30 mL。

2.2 除水剂用量的选择

中草药样品和土壤样品中都含有一定的水分,只是量要少于蔬菜水果,因此本实验考察了除水剂无水硫酸镁的用量,最终确定无水硫酸镁的用量为2.0 g。

2.3 净化方法的选择

中草药样品和土壤样品中各种杂质含量较多,如色素、有机酸类、糖类等。实验在传统基质分散固相萃取法基础上,对该方法的净化步骤进行了适当的优化,使其更符合黄芪和土壤样品的净化要求。分别选用PSA、Carb(石墨化炭黑)、C183种分散固体净化填料进行净化,对净化效果及回收率进行考察,结果发现选用PSA和Carb填料对黄芪和土壤样品的净化效果接近,C18的净化效果次于前两者,故而不考虑C18进行净化。进一步试验发现,选用PSA和Carb填料组合时,净化效果要好于2种填料单独使用的效果,且回收率并无明显降低,分析认为PSA主要有效去除样品基质中的有机酸和糖类杂质,Carb对样品基质中的色素去除效果最好,2种填料在净化过程中,存在互补性,因此,本试验选用PSA和Carb填料组合净化。

在此基础上,对PSA和Carb(石墨化炭黑)的加入量进行了考察,实验发现,在加入0.2 g石墨化炭黑和0.3 g PSA粉末时,可以达到净化效果和回收率的同时最佳状态。

2.4 方法学数据考察

同时参考毒杀芬限量标准以及仪器的灵敏度,在0.1～2.0 μg/mL线性范围内配制6个不同浓度的毒杀芬标准溶液,得到毒杀芬质量浓度(x)与其峰面积(y)的线性关系,其线性回归方程为y=376 654x-57 689,相关系数为0.996。结果表明,毒杀芬在0.1～2.0 μg/mL范围内,峰面积与浓度具有良好的线性关系。

选取空白黄芪和土壤样品,分别设高(0.10 mg/kg)、中(0.02 mg/kg)、低(0.01 mg/kg)3个水平,每个水平平行测定6次,进行加标回收实验,按上述实验方法操作,同时做空白对照。所得到的毒杀芬的添加回收率、相对标准偏差见表1,以3倍信噪比确定毒杀芬检出限(MDL)为0.005 mg/kg,10倍信噪比确定定量限(LOD)为0.01 mg/kg。

实验结果表明,在所考察的范围内,毒杀芬的相对标准偏差均小于5.3%,回收率为81%～98%,则该方法的精密度和准确度均可满足分析要求。

表1 回收率与精密度试验结果Tab.1 Recovery and precision test results

3 结 论

利用改良的基质分散固相萃取法作为前处理方法,建立了黄芪及其种植土壤样品中毒杀芬残留量的快速测定方法,具有定量准确、灵敏度高、简单易行等特点,且对设备和试剂等要求低,可满足黄芪及其种植土壤中毒杀芬农药残留的快速检测需求。

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