农药残留分析03

第三章样品制备原始土样、水样、动植物材料可供直接上机分析的样品样品制备样品制备的含义及其目的从样品中提取残留农药、浓缩提取液和除去干扰性杂质的分离净化等步骤，是将样品处理成适合测定的检测溶液的过程。使样品适合农药残留分析仪器测定的要求，提高分析的速度、效率、准确度和灵敏度。样品制备的意义直接影响方法的检测限和分析结果的准确性；直接影响分析仪器的工作寿命。样品制备的内容提取浓缩净化提取的要求：尽量彻底地把残留农药提取出来，尽可能少的把干扰性杂质提取出来。浓缩的要求：尽量把溶剂除去，尽可能少损失样品。净化的目的：尽量地把杂质除去，尽可能地少损失样品。3.1样品制备的原理利用残留农药与样品基质的理化特性差异，使其从对检测系统有干扰作用的样品基质中提取分离出来。化合物的极性和挥发性是指导样品制备最有用的性质。3.1.1分子的极性和水溶性农药的极性和水溶性是选择提取和净化条件的重要参考依据。选择残留农药提取溶剂的原则“相似相溶”。对水溶性化合物来说，温度、盐度、有机质以及酸度对溶解性均有一定影响。常用溶剂的极性农药的极性决定其在溶剂中的溶解性。根据相似相溶的原理，农药易溶于与其极性相近的溶剂中。3.1.2分配定律在一对互不相溶的二相溶剂体系中，由于物质在非极性相和极性相中的溶解度不同，当达到平衡时，物质在该二相中的浓度比在一定条件下为一常数。分配系数与溶质及溶剂的性质及平衡时的温度等有关系,而与相体积无关。应用：提取和分离净化中都要用到分配定律。应该熟悉的二相溶剂系统：有机溶剂—水：正辛醇-水，乙酸乙酯-水，氯仿-水，石油醚-水极性溶剂—非极性溶剂石油醚-丙酮，石油醚-乙腈，石油醚-DMF，石油醚-DMSO。3挥发性和蒸气压挥发性决定物质在气液或气固两相间的分布，描述挥发性的物理量有沸点和蒸气压。蒸气压是衡量农药由固态或液态转化为气态的趋向，即二相或三相共存时农药蒸气的压强，与体积无关，而与温度密切相关。应用（1）气相色谱、顶空提取、吹扫捕集提取；（2）确定蒸发浓缩方法。3.2提取提取是指通过溶解、吸着或挥发等方式将样品中的残留农药分离出来的步骤。提取方案的选择依据主要是待测农药的理化性质，其次是试样类型、样品的组分、农药在样品中存在的形式以及最终测定方法等。提取时要避免使用强酸、强碱、高温等剧烈条件。3.2.1溶剂提取法根据待测农药与杂质在不同溶剂中的溶解差异，选用适当的溶剂和方式，将待测农药从样本中提取出来。选择溶剂的四个原则（1）相似相溶。（2）溶剂的纯度。（浓缩效应）（3）溶剂的沸点（45~80℃）利于下一步浓缩。（4）对分析检测的影响。（卤素对ECD的影响）（1）液液提取根据分配定律，用与液体样品（一般是水）不混溶的溶剂与样品液体接触、分配、平衡，使溶于样品液体的化合物转入提取溶剂相的过程。提取效率决定于三个因素：a.化合物在提取溶剂中的溶解性；b.水相/油相的体积比；c.提取次数。液液提取的操作：分液漏斗。注意事项：（1）液液提取常用于水中弱极性或非极性农药的提取。（2）对于强极性和水溶性较大的农药，一般回收率较低。（3）对于酸性或碱性农药，pH值对于提取效果有很大影响。（2）固液提取固液提取是指通过溶解、扩散作用使固相物质中的化合物进入溶剂（包括水）中的过程。主要用于固体样品（如土样、动植物样品）残留农药的提取。对含水量大的样品，应采用与水互溶的溶剂或混合溶剂提取；对含脂肪多的样品应用非极性或弱极性溶剂提取；对土壤样品用含水溶剂或混合溶剂提取。①索氏提取法优点：提取率高。缺点：耗时长，不能提取热不稳定性成分。自动索氏提取器②振荡提取法适用于：蔬菜、水果、谷物、土样等。③组织捣碎法适用于：动植物样品。④消煮法用消化液把试样消煮分解以后，再用溶剂提取的一种方法。适于动物组织样品及其它以轭合形式存在的残留农药的提取。⑤微波辅助提取法原理利用微波能强化溶剂提取效率，使被分析物从固体或半固体的样品基体中被分离出来。内源式加热，介质与样品的吸热能力存在差异。优点：节省时间节省溶剂提取效率高⑥超声波辅助提取法原理：（1）加速介质质点运动；（2）空化作用。优点：（1）常温操作；（2）常压操作；（3）提取效率高；（4）节省时间。⑦加速溶剂提取法原理：通过加温加压提高提取效率。优点：节省时间，节省溶剂。BenefitsAutomaticallyextractupto24samples(1–100gramseach).FasterthanSoxhlet,sonication,andotherextractionmethods.Requireslesssolventandlabor.Accommodates1,5,10,22,33,66and100-mLcellsizes⑧超临界流体提取法超临界流体的性质介于气体和液体之间的流体。具有气体和液体的双重特性。密度和液体相近，粘度与气体相近，但扩散系数约比液体大100倍。对许多物质有很强的溶解能力。可作为SF的物质很多，其中多选用CO2。3.2.2固相提取法（1）SPE液体样品中的分析物通过吸着作用被保留在吸着剂上，然后用一定的溶剂洗脱的过程。固相提取的优点：提取、浓缩、净化一步完成；快速、省溶剂、重现性好。固定相类型（1）正相：硅胶，氧化铝，弗罗里硅土，正相键合相等；（2）反相：C18,C8,C4,苯基等；（3）离子交换：强酸，强碱，弱酸，弱碱吸附容量单位质量吸附剂能吸附有机化合物的总量。穿透体积化合物随样品的加入而不被自行洗脱下来所能流过的最大体积。(2)固相微萃取（SPME）固定相涂渍于纤维素载体，农药分子通过扩散进入固定相，达到平衡状态后，通过溶解或气化实现解吸，然后经色谱测定。直接固相提取顶空固相提取（3）基质固相分散萃取(matrixsolid-phasedispersion,MSPD)将试样直接与适量反相填料研磨、混匀得到半干状态的混合物并将其作为填料装柱，然后用不同的溶剂淋洗柱子，将各种待测物洗脱下来。MSPDE浓缩了传统的样品前处理中所需的样品提取、净化等过程，是简单高效的提取净化方法。3.2.3强制挥发提取法适用于挥发性农药成分提取的方法，包括两种具体操作方法：吹扫捕集法：水样中挥发性有机物的提取。顶空进样：适用于各种固态、液态样品中挥发性有机物的提取。（1）吹扫捕集法（2）顶空进样法3.2.4不同样品中残留农药的提取（1）水样：液液提取，SPE,SPME（2）气体样品：强制挥发提取（3）动植物样品：振荡法，组织捣碎法（4）土壤样品：提取方法同其它固体样品，但提取溶剂中通常要含有适量水。3.3浓缩1.减压旋转蒸发法适用范围：大体积（＞50ml)溶液的浓缩。特点：需要二次转移定容，易导致样品损失。2.K-D浓缩法适用范围：减小体积（＜50ml)溶液的浓缩。特点：不需要再次转移，样品损失小。3.吹氮法适用于小体积（＜10ml)样品的浓缩。3.4净化通过物理的或化学的方法除去提取物中对测定有干扰作用的杂质的过程。净化的意义在于消除背景噪音，降低检测限。净化的原理：利用分析物与基体中干扰物质的理化特性的差异，将干扰物质减少到能正常检测目标残留农药的水平。物理方法：分配，沉淀，挥发，层析化学方法：分配（酸-碱性），浓酸碱，氧化，衍生化最常用方法：液液分配，吸附层析农残中常见杂质的类型：（1）脂类：蜡质、脂肪、油脂（2）色素：叶绿素、叶黄素、花青素（3）氨基酸衍生物：蛋白、多肽、生物碱、氨基酸（4）碳水化合物：单糖、多糖、淀粉、多元醇（5）木质素：酚类及其衍生物（6）萜类：单萜、倍半萜、二萜（7）环境污染物：其它非农药有机污染物3.4.2常用净化方法1.液液分配法利用待测农药与杂质在两种互不相溶的溶剂中溶解度的差异而达到分离的目的。常用的溶剂组合有：乙腈/正己烷（石油醚）二甲基甲酰胺（DMF）/正己烷（石油醚）二甲基亚砜（DMSO）/正己烷（石油醚）丙酮/正己烷（石油醚、二氯甲烷）2.沉淀法沉淀是通过改变条件或加入某种试剂，使溶液中部分溶质由液相转变成固相析出的过程。依生成沉淀的不同机理，可分为以下几种：盐析法、有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法、絮凝剂沉淀法、电解质沉淀法、热变性或酸碱变性沉淀法等。盐析法在植物水提液中,加入无机盐至一定浓度,或达饱和状态,可使某些成分在水中溶解度降低,从而与水溶性大的杂质分离。常作盐析的无机盐有氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵等。有机溶剂沉淀法有机溶剂沉淀法中有多种有机溶剂可供选择，其原则是所选择的溶剂必须能与水互溶。常用的是乙醇和丙酮，其中丙酮最好，乙醇次之，甲醇再次之。多数天然产物在有机溶剂与水的混合液中溶解度是随温度的降低而降低的，因此降低体系的温度有利于沉淀的生成。等电点沉淀法调节两性生化物质（如氨基酸、多肽、蛋白质、核酸等）溶液的pH，以达到某一物质的等电点，两性物质在等电点时溶解度最低，从而沉淀析出。为了达到充分沉淀，等电点沉淀法往往与盐析法或有机溶剂沉淀法并用。3.化学法（磺化法）浓硫酸与脂肪、蜡质等杂质起磺化作用,生成极性很大的物质,而与农药分离。适用于不被浓硫酸分解的农药；不适用于有机磷、氨基甲酸酯类农药。此法在有机氯农药分析中多被采用.但不能用于狄氏剂。4.吹扫共馏法从水样或不易挥发的基体中提取挥发性农药，而将挥发性较低的杂质除去，要求农药有一定的挥发性和热稳定性。5.固相萃取法层析技术是利用混合物中各组分的物理化学性质(分子的形状和大小、分子极性、吸附力、分子亲和力、分配系数等)的不同，使各组分以不同程度分布在固定相和流动相中，当流动相流过固定相时，各组分以不同的速度移动，而达到分离的技术。6层析法常用层析介质（1）弗罗里硅土（2）硅胶（3）氧化铝（4）活性炭（5）凝胶（6）离子交换树脂弗罗里硅土，硅镁吸附剂，由硫酸镁与硅酸钠作用生成的沉淀物，经过过滤、干燥制得。农残中最为常用的吸附剂。活化：650℃，1-3h氧化铝，根据制作工艺的差异，可分为酸性、中性和碱性三种，需根据农药性质选择。有机氯、有机磷用中性或酸性氧化铝；均三氮苯类使用碱性氧化铝。活化：130℃，4h。活性调节：先活化，再加水调节活性。硅胶，由硅酸钠溶液中加入盐酸而制得的溶胶沉淀物，经部分脱水而得无定形的多孔固体。适于除去大极性的杂质，对氨基甲酸酯类农药稳定性不好，不能用于强极性农药的前处理。活化：110℃，1.5-2h活性炭，用于植物脱色。较少单独使用，通常与氧化铝、助滤剂等混合使用。凝胶渗透，分子筛作用。可用于除去大分子化合物。离子交换，用于除去水溶性离子性化合物或富集水溶性离子化农药。强酸、强碱、弱酸、弱碱。3.5样品制备效果的确认反映制备效果的指标：添加回收率回收率=加标试样测定量/加标量×100%测定方法（1）选择空白样品；（2）加入已知量的标样，设高中低三个浓度。（3）回收率80～110%。