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    企業新聞

    今日分享農殘檢測的集中常見處理方式

           今日分享農殘檢測的集中常見處理方式,主要有以下方面:

      1.索氏提取法(自動索式提取)

      索氏提取法是一種經典萃取方法,在當前農藥殘留分析的樣品制備中仍有著廣泛的應用(圖1)。美國環保署(EPA)將其作為萃取有機物的標準方法之一(EPA3540C);國標方法中也用使用索式提取法作為提取方法。由于是經典的提取方法,其它樣品制備方法一般都與其對比,用于評估方法的提取效率。索氏提取方法的主要優點是不需要使用特殊的儀器設備、且操作方法簡單易行,很多實驗室都可以得以實現、使用成本較低。主要的缺點是溶劑消耗量大、耗時也較長、需冷凝水等。

      索氏提取中玻璃材質的脂肪提取器是比較容易損壞的玻璃器皿之一,尤其是提取器外壁的虹吸回流管很容易破損,在實驗操作中應小心謹慎一些;

      決定索氏提取效率的因素除了提取溶劑之外,還有就是提取溶劑的回流次數(在某種程度上可以說是提取時間),一般實驗室中使用的水浴鍋溫度分布不是很均勻、提取用的圓底燒瓶的瓶壁厚薄不一均會造成的回流速率的差異;一般在實驗中水浴的溫度不能過高以防止暴沸造成目標物的損失;

      在索氏提取中,裝樣品一般都是用濾紙筒,不宜使用金屬的篩筒(這會造成部分農藥目標物的分解,如Fe可能會造成某些有機氯農藥分解)。此外,應注意濾紙筒在裝樣之后與提取器的匹配,尤其須注意紙筒不能堵塞虹吸回流管。

      實驗中所使用的索氏提取器不宜過大,否則溶劑蒸氣到達提取器之前由于環境空氣的冷凝作用而減少(特別是冬天等環境溫度較低的時候),從而減緩了提取效率,使得提取耗時過長。

      由于索氏提取是一個相對開放的提取體系,因此在提取操作中還應注意防止產生污染;實驗操作中最好將冷凝管頂端進行覆蓋。索氏提取管的清洗,一般可以用鉻酸洗液進行清洗,去離子水(可以在使用前多準備一些用正己烷萃取一下備用)在清洗干凈、烘干或者風干。

      索氏提取中還有一種自動索氏提取法( Automated Soxhlet Extraction Method),EPA3541也有標準方法。相比與索氏提取,自動索氏提取法具有提取時間較快、操作自動化、溶劑可以回收等有點。由于該方法本人沒有使用過,因為只能根據資料簡單陳述這些。

      2.振蕩提取和組織搗碎法(勻漿法)

      振蕩提取和組織搗碎法(勻漿法),這兩種提取方法相對更為簡單,一般對植物樣品、食品,尤其是含水量較高的新鮮樣品,如蔬菜、水果等使用時較為方便簡單。這兩種方法也不需要特設的設備,普通的振蕩器,離心機、勻漿機等均可使用;

      這兩種在很多農藥殘留分析的標準方法中均有使用,如GB/T5009系列方法和日本的“JAP肯定列表檢測方法--食品中殘留農藥獸藥飼料添加劑檢測方法”。

      在這兩中方法中,一般使用的提取溶劑以極性溶劑居多,標準方法中以使用乙腈居多。由于這些樣品中含水量一般都較高的,如果使用單一的非極性溶劑提取,由于疏水性強,浸潤或滲透樣品的能力有限,會造成提取效果的降低。

      振蕩法和和組織搗碎法(勻漿法)以及后面提到的超聲提取、微波提取等方法中,還有一個重要前處理步驟,即固液分離。實現這個步驟可以用過濾(抽濾)和離心等操作進行。過濾可以用簡單的濾紙進行,也可以用助濾劑(如Celite 545)進行抽濾。如果使用離心分離時,應注意防止容器的破碎。

      在這兩種提取方法中,為了避免液體轉移產生的損失,一般都是直接從提取液中抽取部分液體用以后續的操作。

      3.超聲波提取法

      超聲波提取具有不需要加熱、操作簡單、節省時間和提取效率高等優點,目前在農藥殘留分析的樣品前處理中也有廣泛的應用,如EPA3550方法。

      超聲波提取一般有利用超聲波清洗器提取的(圖2),也有專門針式提取器(如超聲波細胞破碎儀,圖3)。無論是哪種提取設備,都是利用了超聲波的“空化”作用。超聲波提取的特點很明顯,不需要加熱,這個尤其適用于熱不穩定性目標物的提取。

      目前實驗室使用較多的還是超聲波清洗器作為提取儀器。一般在超聲波提取之前應該將待提取樣品用提取溶劑浸泡一段時間,使之相互充分的接觸、滲透。在超聲波提取中,最好都是使用混合提取溶劑,分步驟提取,以提高目標物的提取效率。超聲波提取法對玻璃容器也有一定的要求,如果玻璃容器的質地不好,有裂隙等,在提取過程中很容易破裂,因此在選擇玻璃器皿時應特別注意。

      有機溶劑在使用超聲波提取時,揮發性會增強,所以要注意提取容器不能密閉,應有一定的空間。

      使用超聲波清洗器進行提取,需注意在整個超聲容器中超聲波場的分布是不均勻的,類似在波場的分布中有死角,這會使得部分樣品的提取效率顯著下降,從而導致重現性較差。

      超聲波提取所需要的溶劑量較大,一般都是分步提取、過濾。雖然操作簡單但是操作的勞動強度較大,而且需要進行過濾等步驟將提取溶劑與樣品分離。

      4.超臨界流體萃取法

      超臨界流體萃取具有耗時短、消耗有機溶劑少等優點,所以在農藥殘留分析樣品前處理中,特別在食品及中草藥有效成分等天然藥物成分的提取中有較多的應用;早期超臨界流體萃取色譜儀(如吉爾森的,如果操作的時候沒有說明書是不行的)用于萃取時所需要設置的條件等都較多。如需要二氧化碳、低溫冷卻設備(乙二醇冷卻劑)、加入改性劑(提高極性化合物的溶解度)、壓力設置、收集溶劑等等。

      現在的超臨界流體萃取儀器(如美國ASI)有了很大的改進,儀器的性能、功能、體積等都有了較大的改進。由于需要使用特殊的設備和耗材,目前國內用SFE分析農藥殘留的文獻還是相對其他方法較少。

      超臨界流體萃取最大的優點是有機溶劑的使用(基本不用或者極少使用),而且很容易實現對一些大分子化合物、熱敏性和化學不穩定性物質的提取。當然設備成本是很多實驗室必須考慮的問題。

      5.加速溶劑提取法

      加速溶劑提取法被美國環保署選定為標準方法(EPA3545)。加速溶劑提取很容易實現自動化(順序提取),目前,在對土壤和生物樣品中農藥殘留分析的前處理上都有應用(圖4)。

      雖然加速溶劑提取相比索氏提取和超聲波提取等方法,消耗溶劑較少、自動化程度高、操作相對簡便,但加速溶劑萃取最大的問題就是分析成本,即儀器和耗材相對較貴(特別是濾膜,一次性的),一般的實驗室難以承受。

      加速溶劑提取的效率較高,但是一般的共提物也相對較多,這樣會影響后續的凈化操作。目前,已經有在線凈化的報道(如在戴安公司的網站上就有相關的凈化資料),即在樣品的下面裝入凈化所需的吸附劑,達到提取-凈化的目的。但是,對不同的樣品和農殘目標物的檢測,具體的方法需有多次實驗確定。

      ASE 自動化程度高、操作簡單,參數的設置也較為容易,而且在后續操作中自動過濾,這大大減輕了實驗者的勞動強度,也避免了目標物的損失。ASE在提取水分含量較高的樣品時,不能用無水硫酸鈉脫水(主要是防止結塊,堵塞管路)。對于樣品量的要求,應該結合各個體積大小的萃取池裝填樣品,不能裝填過多或者過于緊密,否則會影響萃取的效率。同樣,由于是高溫提取,對于一些容易熱解的目標物是不太適宜的。

      此外,加速溶劑提取裝置還是很好的研究亞臨界水萃取的儀器。

      6 微波萃取法

      微波萃取就是通過分子極化和離子導電兩個效應對物質直接加熱,且加熱均勻(目前的理論有微波熱效應和非熱效應的,具體就不在此討論了)。根據微波的作用原理,微波萃取需要極性溶劑,但是一般都是混合溶劑提取。國內微波萃取的文獻也相對較多一些,也能從某種程度上說明這種方法的適用性。微波萃取主要有兩種方式:敞開式(圖5)和密閉式。(關于更多的微波原理可以參考本論壇中微波萃取/消解版面)

      一般的家用微波爐,其微波的發生都是脈沖形式的,如果從實驗現象來看的話,就是在微波斷開時的瞬間溶劑會有強烈的暴沸現象產生。家用微波爐的爐腔中微波場的分布是不均勻的(通過轉動盤來克服這個問題)。

      關于能否用改裝的家用微波爐進行微波萃取實驗,這個問題也是討論較多的。個人認為可行性可以暫且不討論,可以先從敞開微波萃取實驗本身來看:首先,在使用微波萃取時,應該有攪拌裝置,最好是使用磁力攪拌器,一則使得提取溶劑在最快的時間內達到溫度平衡,避免由于微波場分布不均勻帶來的弊端;二則攪拌對提取的效率也有一定的提高。其次,對于實驗來說,需要較為精確的溫度控制系統,這是一個難點,因為目前的測溫方法(熱電偶、熱電阻、光纖、紅外等)在這種微波萃取方式中的應用都有其局限性;就是說,提取器中溶劑的實際溫度很難及時的表觀和控制。從這兩點來看,如果要改裝的話,還是很麻煩的。

      在使用非脈沖微波萃取時,暴沸現象就可以避免了,主要是微波的連續供給,不會形成一個極大脈沖。

      微波萃取還有一個問題就是微波分解,因為微波不僅對溶劑而且對目標物本身也有作用;但是在實際使用中,只要微波的功率設置合理,其分解目標物的影響是在可接受范圍內的。微波提取的效率需通過微波的功率、萃取的溶劑比例、萃取時間、萃取溫度等來進行優化。

      由于是高壓、高溫條件,密閉微波萃取裝置在萃取效率,萃取時間、消耗溶劑等方面比常壓微波萃取更勝一籌,由于萃取的環境是高壓、溫度也是較高的,有點類似加速溶劑萃取的作用;故此,提取的效率、提取的時間和消耗的溶劑都由于常壓萃取。但是,密閉微波萃取的令人困擾的問題就是控溫的問題,也引出了安全問題。由于不是每個萃取罐都是有溫度或壓力控制的(不知道目前有沒有產品有相關的功能),當每個萃取罐中的樣品組分有所差異時,可能對溫度或壓力產生一定的變化。

      由于是微波萃取的溫度相對較高,所以對目標物而言,熱不穩定性農藥是不適用的;敞開式微波萃取實驗的操作有些類似超聲波萃取,可以分步萃取,也需要借助過濾等方式實現液固分離;微波萃取的提取效率較高,而且對樣品,如植物中色素的共提現象要小一些,這樣能使凈化稍微容易一些。

      相對而言,敞開式微波萃取在處理樣品量的方面比密閉萃取要稍遜一些。一般常壓微波萃取一次只能萃取一個樣品,并需要冷凝水冷卻提取溶劑,而密閉微波萃取可以多個樣品同時萃取。目前國內的微波儀器就有微波消解、萃取一體的產品。

      7 基質固相分散技術

      基質固相分散技術:MATRIX SOLID-PHASE DISPERSION(MSPD)是將樣品(固態或者液態)直接與適合反相鍵合硅膠(如C18、C8等)一起混合和研磨(現在已經擴大到其他材料了,如硅藻土等),使樣品本均勻分數于固體相顆粒表面制成半固體裝柱,然后采用類似SPE的操作進行洗滌和洗脫。

      其優點如下:

      依靠填料顆粒的機械剪切力和C18等填料的去雜作用,是樣品勻漿和提取在同一過程中完成,不需要溶劑和除雜步驟;

      C18等能夠破壞脂質的細胞膜,使細胞成分釋放并在填料中重新分布;樣品基質和待測組分均勻分布在填料中,樣品的各種成分按照相似相溶規律在填料表面的鍵合相中依極性高低進行溶解和分布;

      組分的保留與填料、樣品基質和溶劑有關。

      MSPD樣品處理速度快,溶劑用量少,同時樣品量也少,因此要求檢測方法(儀器)具有較高的靈敏度。

      常用的檢測方法有:醬油中氯丙醇的測定、蘋果汁中農藥多組分測定、持久性化合物(多氯聯苯)等的提取測定等等。

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    標簽:  農殘檢測
    閱讀:  2017-06-27 10:00:28  
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