離子液體溶劑浮選蕎麥汁中的4種三嗪除草劑

張 悅，周 萌，王 楮，劉嬌嬌，張晨曦，張 雪，張麗媛

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶 163319）

0 引言

三嗪除草劑是目前很多國家廣泛使用的除草劑，在全世界范圍內(nèi)應(yīng)用越來越多[1-2]，很多研究者針對三嗪除草劑的毒性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)并證明他們對環(huán)境和人類具有很大的危害[3-5]，這類除草劑會危害人體、動植物和水生生物的健康，造成免疫系統(tǒng)的破壞，甚至致癌。很多國家已經(jīng)將三嗪除草劑列入內(nèi)分泌干擾化合物名單。因此，三嗪類除草劑對人類和環(huán)境的潛在危害不容忽視[6-7]。很多國家已經(jīng)制定了最大殘留限量，在歐盟，玉米、蔬菜，以及農(nóng)作物上的殺蟲劑最大殘留限量有明確的法律規(guī)定（歐盟指令2002/32/EC，法規(guī) （EC） 396號 /2005，2008/149/EC委員會指令和委員會法規(guī)（歐盟）212號/2013），除草劑的最大殘留限量為0.05～0.10 mg/kg。環(huán)境保護(hù)署規(guī)定，大多數(shù)農(nóng)產(chǎn)品的除草劑最大殘留限量為0.25 mg/kg。最大殘留限量是進(jìn)出口農(nóng)產(chǎn)品檢測的重要指標(biāo)[8]。因此，有效的控制和檢測三嗪類除草劑殘留量是非常重要的。

采用離子液體[9-10]泡沫浮選技術(shù)有機(jī)溶劑萃取蕎麥汁樣品中的4種除草劑，包括草凈津、敵草凈、密草通、特丁津。目前，對除草劑的提取和研究主要集中于環(huán)境樣品，而對蕎麥汁樣品的研究很少。高效液相色譜法用于測定4種三嗪除草劑，離子液體作為提取溶劑和發(fā)泡劑，研究和優(yōu)化各種試驗(yàn)影響因素。

1 材料與儀器

1.1 材料與試劑

草凈津（Cyanazine）、敵草凈（Metribuzin）、密草通（Secbumeton）、特丁津（Terbuthylazine），中國藥品生物制品檢定所（北京） 提供；[C2MIM][BF4]（純度 ＞98.0%）、[C4MIM][BF4]（純度 ＞99.0%）、[C6MIM][BF4]（純度 ＞98.0%）、[C8MIM][BF4]（純度＞99.0%）、[C2MIM][PF6]（純度 ＞98.0%）、[C4MIM][PF6]（純度 ＞98.0%）、[C6MIM][PF6]（純度 ＞98.0%）、[C8MIM][PF6]（純度 ＞97.0%）、[C6MIM]Cl（純度為98.0%） 上海成杰化工有限公司（上海） 提供；乙腈、甲醇（色譜純），Dikma科技有限公司（美國）提供；其他所有分析純試劑均由北京化工廠提供；試驗(yàn)用水為Milli-Q高純水。

用甲醇配制除草劑的標(biāo)準(zhǔn)溶液為500 μg/mL，試驗(yàn)過程中根據(jù)需要用甲醇稀釋來改變標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度，即配即用。所有的標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液避光保存在溫度為4℃的環(huán)境中。

1.2 儀器與設(shè)備

1200型高效液相色譜儀、XDB-C18型色譜柱（150 mm×4.6 mm id，3.5 μm），美國 Agilent公司產(chǎn)品。柱溫控制在30℃，樣品進(jìn)樣量為20 μL，流動相：乙腈∶水=80∶20，檢測波長為228 nm，參考波長和帶寬分別為360 nm和4 nm。氮?dú)獯蹈蓛x。

離子液體溶劑浮選原理圖見圖1。

圖1 離子液體溶劑浮選原理圖

1.3 離子液體溶劑浮選

將燕麥充分研磨，過80目篩，加水混勻，在50 mL燒杯中加入10 mL蕎麥汁樣品，隨后再加入30 μL離子液體，劇烈陣搖，得到混合液，隨后將混合液轉(zhuǎn)移到浮選瓶內(nèi)，加入5 mL有機(jī)溶劑，打開載氣，設(shè)定流量200 mL/min，浮選時間10 min，隨著浮選繼續(xù)，目標(biāo)分析物會隨泡沫轉(zhuǎn)移到有機(jī)相中。浮選完畢后，用注射器抽取出余下的有機(jī)溶劑，用氮?dú)獯蹈蓛x將其吹干，用乙腈溶解、過膜，用高效液相色譜儀測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 優(yōu)化試驗(yàn)條件

2.1.1 離子液體類型的影響

離子液體作為提取劑和發(fā)泡劑，起到非常重要的作用。在準(zhǔn)備試驗(yàn)中，選擇了[C2MIM][BF4]，[C4MIM][BF4]， [C6MIM][BF4]， [C8MIM][BF4]， [C2MIM][PF6]， [C4MIM][PF6]， [C6MIM][PF6]， [C8MIM][PF6]和[C6MIM]Cl共9種離子液體。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，[C2MIM][BF4]， [C4MIM][BF4]， [C2MIM][PF6]和 [C4MIM][PF6]這4種離子液體發(fā)泡能力較低，因?yàn)殡x子液體的發(fā)泡能力取決于陽離子位上烷基鏈的長度。因此，試驗(yàn)主要 測 定 [C6MIM][BF4]， [C8MIM][BF4]， [C6MIM][PF6]，[C8MIM][PF6]和[C6MIM]Cl對回收率的影響。選擇[C8MIM][BF4]做離子液體時，回收率最高。因此，選擇[C8MIM][BF4]做離子液體提取和發(fā)泡劑。

離子液體類型對試驗(yàn)的影響見圖2。

圖2 離子液體類型對試驗(yàn)的影響

[C8MIM][BF4]體積的影響見圖3。

圖3 [C8MIM][BF4]體積的影響

對[C8MIM][BF4]體積也進(jìn)行了研究，在 10～30 μL，回收率隨體積的增長逐漸上升；在30～50 μL，回收率基本不變。因此，離子液體的最佳體積為30 μL。

2.1.2 載氣流量的影響

載氣流量的影響見圖4。

圖4 載氣流量的影響

當(dāng)載氣流量很低時，幾乎沒有氣泡形成，導(dǎo)致低的回收率；隨著氮?dú)饬髁康脑黾?，氣泡的?shù)量和回收率也隨之增加；然而，當(dāng)流量太高時，溶液中會形成渦流，使溶劑表面的氣泡回到溶液中，導(dǎo)致低的回收率。試驗(yàn)中設(shè)置的氮?dú)饬髁繛?00 mL/min。

2.1.3 浮選時間的影響

浮選時間的影響見圖5。

圖5 浮選時間的影響

當(dāng)浮選時間太短時，三嗪除草劑不能完全從混合樣品中提取出；當(dāng)浮選時間達(dá)到10 min時，分析物的回收率達(dá)到最大值。因此，浮選時間設(shè)定為10 min。

2.1.4 有機(jī)溶劑類型的影響

有機(jī)溶劑類型的影響見圖6。

圖6 有機(jī)溶劑類型的影響

試驗(yàn)中分別采用正丁醇、環(huán)己烷、乙酸乙酯、石油醚作為有機(jī)溶劑。由圖6可知，乙酸乙酯作為有機(jī)溶劑時，回收率最高。因此，選擇乙酸乙酯作為有機(jī)溶劑進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2 評估方法

2.2.1 線性關(guān)系

以混合標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度為橫縱標(biāo)，以得到的色譜圖對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)品的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

線性關(guān)系見表1。

表1 線性關(guān)系

由表1可知，4種除草劑在0.100～2.00 mg/L內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)大于0.999 2。

2.2.2 檢出限和定量限

檢出限與定量限見表2。

檢出限和定量限計算方程為：

s通過分析空白樣品時所獲得的標(biāo)準(zhǔn)偏差，k為標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率。

2.2.3 精密度和加標(biāo)回收試驗(yàn)

在蕎麥汁空白樣品中添加3個質(zhì)量濃度水平的4種除草劑的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行回收率試驗(yàn)。

蕎麥汁樣品分析結(jié)果見表3。

表3 蕎麥汁樣品分析結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)溶液、加標(biāo)樣品和空白樣品的典型色譜圖見圖7。

3 結(jié)論

試驗(yàn)通過對離子液體溶劑浮選蕎麥汁樣品中的4種除草劑的提取條件進(jìn)行優(yōu)化，得出蕎麥汁樣品最佳浮選條件：選用[C8MIM][BF4]作為離子液體，體積為30 μL；有機(jī)溶劑為乙酸乙酯，體積5 mL；載氣流量200 mL/min；浮選時間10 min。蕎麥汁樣品加標(biāo)試驗(yàn)回收率良好、精密度較高、方法檢出限較低。該試驗(yàn)方法適用于浮選蕎麥汁中的三嗪除草劑。

圖7 標(biāo)準(zhǔn)溶液、加標(biāo)樣品和空白樣品的典型色譜圖