“一鍋法”制備氨基碳納米管功能化磁性納米粒子及其在谷物和蔬菜中苯氧羧酸類除草劑測定中的應(yīng)用

黃幼芳, 劉 珺, 黃曉佳

(廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院, 福建 廈門 361000)

苯氧羧酸類除草劑(phenoxyacetic acid herbicides, PAs)是一類開發(fā)較早的農(nóng)藥,由于具有除草效率高、用量小、價(jià)格低等特點(diǎn),目前在水稻、小麥和玉米等農(nóng)作物耕地中廣泛使用[1,2]。因其具有強(qiáng)的水溶性、極性和穩(wěn)定性,可以進(jìn)入植物體循環(huán)系統(tǒng)內(nèi),參與生態(tài)循環(huán),最終通過食物鏈進(jìn)入人體[3]。研究表明,PAs及其代謝產(chǎn)物具有潛在毒性和致癌性,因此,PAs已被列入歐洲優(yōu)先控制污染物名錄中[4]。目前許多國家和地區(qū)規(guī)定了農(nóng)作物中PAs的最高殘留量(MRLs),例如歐盟((EC)No 396/2005)規(guī)定谷類和蔬菜中2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid, 2,4-D)和2-甲基-4-氯苯氧乙酸(2-methyl-4-chlorophenoxyacetic acid, MCPA)的MRLs為0.05 mg/kg[5]。我國農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》(GB 2763-2021)規(guī)定2,4-D和MCPA在谷物和蔬菜中的MRLs分別為0.01～2 mg/kg和0.05～0.2 mg/kg[6]?；趯?shí)際需求,發(fā)展可用于谷物和蔬菜中PAs含量測定的有效、靈敏和可靠的檢測方法顯得尤為重要。

目前,用于PAs檢測的技術(shù)主要為氣相色譜(GC)[7]、毛細(xì)管電泳(CE)[8]和高效液相色譜(HPLC)[9,10]。其中,利用GC測定PAs時(shí),需要復(fù)雜的衍生化過程[7]。HPLC相較于GC不需要進(jìn)行衍生化處理,并且比CE具有更高的靈敏度和靈活性,因此HPLC被廣泛地應(yīng)用于PAs的分析測定。由于谷物和蔬菜中PAs的含量低,且基底干擾大,難以直接進(jìn)行HPLC測定,分析檢測前需進(jìn)行必要的樣品前處理。迄今為止,已有諸多樣品前處理方法用于富集復(fù)雜基底中的PAs,如固相萃取(SPE)[10,11]、分散固相微萃取(D-μ-SPE)[12]、針尖固相萃取(PT-SPE)[13]、纖維束固相微萃取(FB-SPME)[2,9]、分散液-液微萃取(DLLME)[7]、混合基質(zhì)膜萃取(MMM)[14]和磁固相萃取(MSPE)[4,15]。其中MSPE由于具有萃取速度快、操作簡便、易回收、低成本和有機(jī)溶劑使用量少等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的青睞[16]。在MSPE中,具有高萃取性能的磁性吸附材料是核心,目前雖已有例如碳質(zhì)材料[3,4,15]、金屬有機(jī)骨架[11,13,14]、離子液體[17]、有機(jī)硅材料[8]、分子印跡聚合物[18,19]等功能化的磁性納米材料報(bào)道,但其制備過程需要多步的合成步驟,且對PAs的萃取性能有待于提高。因此發(fā)展基于快速、簡便的“一鍋法”水熱技術(shù)制備對PAs具有良好萃取性能的功能化磁性納米粒子對于復(fù)雜基底中PAs殘留檢測具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

碳納米管(CNTs)是由石墨烯片卷成的單層或多層的管狀結(jié)構(gòu)材料,作為吸附劑已成功地應(yīng)用于各種有機(jī)污染物的萃取[19]。碳納米管因其具有親脂性以及非極性共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)而呈現(xiàn)疏水性,在水中的分散性較差,易于聚集,因此需在其表面引入親水性官能團(tuán),改善其分散性的同時(shí)還可以提高對有機(jī)物的萃取性能[20],如引入親水官能團(tuán)(-COOH、-OH等)的CNTs可以通過氫鍵、π-π和靜電相互作用等提高對具有極性基團(tuán)的有機(jī)物的吸附性能[21]?；诠δ芑疌NTs的優(yōu)點(diǎn),本實(shí)驗(yàn)通過“一鍋法”水熱制備技術(shù)快速合成了氨基碳納米管功能化的磁性納米粒子(NH2-CNTs@M),利用掃描電鏡、透射電鏡、紅外光譜等手段對制備的納米粒子形貌進(jìn)行表征,并對吸附劑用量、吸附解吸時(shí)間、解吸溶劑、樣品pH等萃取條件進(jìn)行優(yōu)化。在最佳萃取條件下與HPLC聯(lián)用,建立對谷物和蔬菜中5種PAs的高靈敏檢測方法并用于實(shí)際樣品分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

高效液相色譜儀(日本Shimadzu公司):配備LC-20AB二元輸液泵,SPD-M20A型DAD檢測器和SIL-20A自動(dòng)進(jìn)樣器;IEISS SUPRA 55型掃描電子顯微鏡(SEM,德國); JEM-1400型透射電子顯微鏡(TEM,日本); Avatar-360型傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR,日本Shimadzu公司); PPMS-9型振動(dòng)樣品磁力計(jì)(VSM,美國Quantom公司); PE 2400型元素分析儀(VSN,美國); SHZ-82型恒溫振蕩器(常州國華儀器有限公司)。

PAs標(biāo)準(zhǔn)品:苯氧乙酸(phenoxyacetic acid, POA,純度大于98%)、4-氯-苯氧乙酸(4-chlorophenoxyacetic acid, CPOA,純度大于98%)、2,4-D(純度大于97%)、2-硝基苯氧基乙酸(2-nitrophenoxyacetic acid, NPOA,純度大于98%)、MCPA(純度99.7%)均購自梯希愛(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司;FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O、異丙醇、乙二胺、甲酸(formic acid, FA)和NaCl均購自廣州西隴化工有限公司;氨基化碳納米管(NH2-CNTs)購自南京先豐材料科技有限公司;乙腈(acetonitrile, ACN)、乙醇(ethanol, EtOH)和甲醇(methanol, MeOH)均為色譜純(美國Fisher公司);超純水由Milli-Q純水系統(tǒng)(美國Millipore公司)制得。

標(biāo)準(zhǔn)溶液配制:稱取5種PAs標(biāo)準(zhǔn)品各10 mg,分別用MeOH定容至10 mL,配成質(zhì)量濃度為1 000 mg/L的單標(biāo)儲(chǔ)備液;各取1.0 mL的單標(biāo)儲(chǔ)備液,用MeOH定容至10 mL,配成100 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)使用液。所有溶液均置于4 ℃的冰箱中備用。

1.2 色譜條件

色譜柱為Thermo BDS Hypersil C18柱(250 mm×4.6 mm, 5.0 μm);流動(dòng)相:0.1%(v/v)磷酸水溶液(A)和ACN-MeOH(2∶3, v/v)(B);采用等度洗脫,流動(dòng)相為A-B(55∶45, v/v);流速:1.0 mL/min;進(jìn)樣體積:20 μL;檢測波長:200 nm。

1.3 NH2-CNTs@M的制備

稱取270 mg FeCl3·6H2O、100 mg FeCl2·4H2O和30 mg NH2-CNTs分散在100 mL異丙醇-水(1∶1, v/v)溶液中,超聲使溶液分散均勻,轉(zhuǎn)移至三口燒瓶置于水浴鍋中,加熱攪拌升溫至60 ℃,逐滴加入10 mL乙二胺,在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至80 ℃,繼續(xù)攪拌反應(yīng)2 h。反應(yīng)完成后,將得到的納米粒子用MeOH和水反復(fù)洗滌,置于70 ℃的烘箱中烘干4 h即可得到NH2-CNTs@M。在不添加NH2-CNTs的情況下，根據(jù)相同的方法制備了Fe3O4納米粒子。NH2-CNTs@M的制備流程見圖1。

圖 1 NH2-CNTs@M的制備流程圖Fig. 1 Schematic for preparation of aminated carbon nanotube-modified magnetic nanoparticles (NH2-CNTs@M)

1.4 NH2-CNTs@M/MSPE萃取過程

準(zhǔn)確稱取30 mg的磁性碳納米管置于100 mL的離心管中,用甲醇和水分別活化后,加入50 mL樣品溶液(pH=6,不調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度),在室溫下振蕩(230 r/min)吸附8.0 min,吸附完成后,在外置磁場作用下將吸附劑與試樣分離。倒去廢液,然后加入0.5 mL的含2.0%(v/v) FA的乙腈,在130 r/min轉(zhuǎn)速下解吸3.0 min。解吸液用0.22 μm的聚四氟乙烯(PTFE)濾膜過濾后待測。使用后的NH2-CNTs@M用含2.0%(v/v) FA的乙腈去除殘留,然后用甲醇、水各浸泡5 min,烘干即可用于萃取其他樣品。

1.5 實(shí)際樣品預(yù)處理

谷物樣品大米、小米和面粉分別采自山西、青海和黑龍江;蔬菜樣品(黃瓜和青瓜)均采購自當(dāng)?shù)爻小?/p>

谷物樣品處理:谷物樣品經(jīng)粉碎機(jī)磨碎后過40目篩,稱取過篩后的谷物1.0 g于10 mL的離心管中,加入2.0 mL的含2.0% (v/v) FA的乙腈提取液,均質(zhì)后,超聲提取15 min,在3 500 r/min的離心機(jī)中離心15 min,取上清液;重復(fù)上述提取操作,將上清液置于吹托管中并氮吹至干,然后用超純水定容至50 mL, 0.1 mol/L HCl調(diào)節(jié)樣品溶液pH值為6.0,不調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度,然后利用NH2-CNTs@M/MSPE進(jìn)行萃取。

蔬菜樣品的處理過程:蔬菜樣品用榨汁機(jī)攪碎后,稱取2.0 g樣品于10 mL的離心管中,提取步驟與谷類樣品處理相同,在合并的上清液中加入過量的無水硫酸鈉除水后將其氮吹至干,加入50 mL超純水并調(diào)節(jié)樣品溶液pH至6.0,然后進(jìn)行NH2-CNTs@M/MSPE萃取。

2 結(jié)果與討論

2.1 NH2-CNTs@M用量的優(yōu)化

由于吸附劑主要通過PAs與NH2-CNTs之間的疏水、π-π、氫鍵及偶極-偶極作用,而NH2-CNTs含量影響著吸附劑官能團(tuán)的豐度,從而影響和目標(biāo)物之間作用力的大小及萃取性能,因此需要對合成過程中NH2-CNTs用量進(jìn)行考察。本研究考察的NH2-CNTs用量范圍為10～50 mg,結(jié)果如圖2所示。由圖2可見,NH2-CNTs用量從10 mg增加至30 mg時(shí),NH2-CNTs@M對目標(biāo)物的吸附效果逐漸增加,而從30 mg到50 mg則吸附量未有明顯提高,因此選擇30 mg為最佳NH2-CNTs用量。在最佳的NH2-CNTs@M用量條件下,考察NH2-CNTs@M的制備重復(fù)性,不同批次合成的磁性吸附劑對PAs萃取性能的RSD值(n=4)為6.37%～9.75%。同時(shí),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,制備的NH2-CNTs@M可重復(fù)使用50次以上,具有良好的穩(wěn)定性和使用壽命。

圖 2 NH2-CNTs的用量對5種目標(biāo)物萃取性能的影響Fig. 2 Effect of the amount of NH2-CNTs on the extraction performance of the five targets Conditions: amount of sorbent, 30.0 mg; desorption solvent, 0.5 mL acetonitrile (ACN) containing 1.0% (v/v) formic acid (FA); adsorption and desorption times, 10.0 min and 5.0 min, respectively. No salt was added to the sample and the pH of the sample was not adjusted. The spiked mass concentration of each compound was 100 μg/L. NPOA: 2-nitrophenoxyacetic acid; POA: phenoxyacetic acid; CPOA: 4-chlorophenoxyacetic acid; 2,4-D: 2,4-dichlorophenoxyacetic acid; MCPA: 2-methyl-4-chlorophenoxyacetic acid.

2.2 NH2-CNTs@M的表征

NH2-CNTs@M的FT-IR結(jié)果如圖3a所示。通過比較NH2-CNTs、Fe3O4和NH2-CNTs@M的紅外光譜圖可以發(fā)現(xiàn),NH2-CNTs@M譜圖上存在NH2-CNTs和Fe3O4的主要吸收峰,如1 637 cm-1和1 399 cm-1處的吸收峰為氨基基團(tuán)的伸縮振動(dòng)峰,在571 cm-1處的吸收峰表明Fe-O鍵的存在。FT-IR結(jié)果表明NH2-CNTs成功修飾了Fe3O4粒子。圖3b和圖3c分別為NH2-CNTs@M的SEM圖和TEM圖。從SEM圖中可以直觀地觀察到Fe3O4粒子和NH2-CNTs。Fe3O4的粒徑和NH2-CNTs的直徑可從TEM圖進(jìn)行測算,其值分別為30 nm和40 nm,并且可以清楚地觀察到Fe3O4和NH2-CNTs相互交結(jié)一起。圖3d為NH2-CNTs@M和Fe3O4在室溫下的磁化曲線,圖中顯示NH2-CNTs@M具有典型的順磁性,由于NH2-CNTs纏繞著Fe3O4使得NH2-CNTs@M的磁飽和值(MSV)有所降低(MSVNH2-CNTs@M=44.2 emu/g, MSVFe3O4=79.4 emu/g),但是分散的磁性粒子仍可在13 s內(nèi)在外置磁力作用下快速聚集而與樣品溶液分離。上述表征結(jié)果均表明利用“一鍋法”成功制備了NH2-CNTs@M,且制備得到的納米材料具有良好的磁化強(qiáng)度和順磁性。

圖 3 NH2-CNTs@M的(a)紅外光譜圖、(b)掃描電鏡圖、(c)透射電鏡圖和(d)磁化曲線Fig. 3 (a) FT-IR spectra, (b) SEM image, (d) TEM image, and magnetization curves of NH2-CNTs@M

2.3 萃取條件優(yōu)化

為了取得最佳萃取性能,本研究對可能影響NH2-CNTs@M/MSPE萃取性能的一系列參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,包括吸附劑用量、吸附和解吸時(shí)間、解吸溶劑、基底的pH和鹽度。優(yōu)化過程是在50 mL的超純水中加入100 μg/L的PAs混合標(biāo)準(zhǔn)使用液,并通過色譜峰的峰面積評估NH2-CNTs@M/MSPE對PAs的萃取性能。

2.3.1吸附劑用量

吸附劑用量的考察范圍為10～50 mg,結(jié)果如圖4所示?？梢钥闯?NH2-CNTs@M對PAs的萃取性能隨著吸附劑用量的增加而增強(qiáng),并在30 mg時(shí)達(dá)到最佳效果,繼續(xù)增加吸附劑用量對萃取效果無明顯影響,因此選擇30 mg為最佳吸附劑用量并用于后續(xù)研究。

圖 4 吸附劑用量對5種目標(biāo)物萃取性能的影響(n=3)Fig. 4 Effect of the amount of adsorbent on the extraction performance of the five targets (n=3) Conditions: desorption solvent, 0.5 mL ACN containing 1.0% (v/v) FA; adsorption and desorption times, 10.0 min and 5.0 min, respectively; no salt was added to the sample, and the pH of the sample was not adjusted. The spiked mass concentration of each compound was 100 μg/L.

2.3.2解吸溶劑

NH2-CNTs@M對PAs的萃取主要通過氫鍵、疏水和π-π等作用,因此,解吸過程中為了破壞吸附劑與PAs之間的作用力,選擇含有甲酸的有機(jī)溶劑作為洗脫溶液,分別對有機(jī)溶劑的種類和甲酸的含量進(jìn)行了優(yōu)化。如圖5a所示,與乙醇和甲醇相比,5種PAs在采用0.5 mL含1.0%(v/v) FA的ACN為洗脫液時(shí),能達(dá)到最佳的洗脫性能,因此選擇乙腈為有機(jī)萃取溶劑進(jìn)行洗脫液中甲酸含量的優(yōu)化。結(jié)果如圖5b所示,0.5 mL含2.0%(v/v) FA的ACN可以完全洗脫NH2-CNTs@M吸附的PAs。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選擇0.5 mL含2.0%(v/v) FA的ACN作為最優(yōu)解吸溶劑。

2.3.3吸附時(shí)間

吸附時(shí)間是影響萃取性能的重要因素,足夠的吸附時(shí)間可以使樣品中的目標(biāo)物與吸附劑充分作用,從而提高萃取效率。實(shí)驗(yàn)考察了不同吸附時(shí)間(6.0～10 min)對萃取性能的影響。結(jié)果如圖5c所示,當(dāng)吸附時(shí)間從6.0 min增加到8.0 min時(shí),PAs的萃取性能明顯增加,并在吸附時(shí)間為8.0 min時(shí)達(dá)到最佳的萃取性能,繼續(xù)增加吸附時(shí)間,PAs的萃取性能變化不顯著。因此,實(shí)驗(yàn)選擇8.0 min為最優(yōu)吸附時(shí)間。

2.3.4解吸時(shí)間

為了將吸附的目標(biāo)物從NH2-CNTs@M上完全洗脫從而防止殘留效應(yīng),需要足夠的解吸時(shí)間。實(shí)驗(yàn)考察了解吸時(shí)間(2.0、3.0、4.0、5.0和6.0 min)對PAs萃取性能的影響。結(jié)果如圖5d所示,當(dāng)解吸時(shí)間為3.0 min時(shí),5種PAs能夠被完全洗脫。因此選擇3.0 min作為后續(xù)研究的最佳解吸時(shí)間。

2.3.5溶液pH

溶液pH影響著PAs和NH2-CNTs@M的存在形態(tài)從而影響著吸附性能,因此選擇合適的pH值可以改善萃取性能。如圖5e所示,當(dāng)pH值從2.0增加到6.0時(shí),NH2-CNTs@M對PAs的萃取性能逐漸提高,但pH值繼續(xù)提高未能進(jìn)一步提高萃取效率,當(dāng)pH值增加至10.0時(shí),萃取性能明顯下降。顯然,在低pH時(shí),吸附劑上的-NH2雖被質(zhì)子化,但PAs上的羧基未發(fā)生解離,因此,NH2-CNTs@M主要通過π-π和疏水作用萃取PAs;隨著pH值的升高,羧基開始發(fā)生解離,因此靜電作用也參與吸附。同時(shí)吸附劑中部分氨基發(fā)生去質(zhì)子化作用而導(dǎo)致氫鍵和偶極-偶極作用也參與萃取過程,在上述多重作用下,升高pH值有利于萃取。但隨著pH值的繼續(xù)提高,一方面納米粒子中的氨基完全去質(zhì)子化從而削弱了靜電作用,同時(shí),溶液中過量的OH-抑制了吸附劑與目標(biāo)物之間的氫鍵作用,導(dǎo)致萃取性能下降?；谏鲜鲈?本實(shí)驗(yàn)選擇溶液pH值為6.0進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

圖 5 (a)解吸溶劑種類和(b)甲酸含量、(c)吸附時(shí)間、(d)解吸時(shí)間、(e)基底pH值、(f)離子強(qiáng)度對PAs萃取性能的影響(n=3)Fig. 5 Effects of (a) type of desorption solvent, (b) FA content in desorption solvent, (c) adsorption time, (d) desorption time, (e) sample pH, and (f) ionic strength on the extraction performance toward PAs (n=3) Conditions: a. amount of sorbent, 30.0 mg; FA content in the eluent, 1.0% (v/v); adsorption and desorption times, 10.0 min and 5.0 min, respectively; the pH of the matrix was not adjusted, and no salt was added to the sample; b. the elution solvent was ACN, and the other conditions were the same as those in (a); c. 0.5 mL ACN containing 2.0% FA was used as the desorption solvent, and the other conditions were the same as those in (b); d. the adsorption time was 8.0 min, and the other conditions were the same as those in (c); e. the desorption time were 3.0 min, and the other conditions were the same as those in (d); f. the sample matrix pH was adjusted to 6.0, and the other conditions were the same as those in (e). The spiked mass concentration of each compound was 100 μg/L.

2.3.6基底離子強(qiáng)度

離子強(qiáng)度的改變可通過鹽析效應(yīng)和鹽溶效應(yīng)影響吸附劑對目標(biāo)物的萃取,其中鹽析效應(yīng)有利于吸附劑的萃取性能,而鹽溶效應(yīng)則會(huì)抑制吸附劑的萃取性能[22]。本研究通過加入不同量的NaCl來調(diào)節(jié)樣品基底的離子強(qiáng)度,考察了在100 mL超純水中加入0、5.0、10、15和20 g的NaCl對NH2-CNTs@M/MSPE萃取PAs的影響。如圖5f所示,隨著NaCl加入量的增加,NH2-CNTs@M對目標(biāo)的萃取性能顯著降低,其主要是由于鹽溶效應(yīng)在NH2-CNTs@M對目標(biāo)物的萃取過程中起主導(dǎo)作用。因此,后續(xù)實(shí)驗(yàn)中不調(diào)節(jié)樣品離子強(qiáng)度。

綜合以上的優(yōu)化結(jié)果,本研究的最佳萃取條件為:吸附劑用量為30 mg,解吸溶劑為含2.0%(v/v)甲酸的乙腈溶液,吸附時(shí)間和解吸時(shí)間分別為8.0 min和3.0 min,基底pH值為6.0,不調(diào)節(jié)基底的離子強(qiáng)度。在最佳萃取條件下,NH2-CNTs@M/MSPE對目標(biāo)物顯示出理想的富集能力,對NPOA、POA、CPOA、2,4-D和MCPA的富集因子分別為79、73、89、83和90。

2.4 方法驗(yàn)證與評估

為了減少樣品基底的干擾,在最佳萃取條件下,配制一系列不同濃度的樣品溶液,建立基質(zhì)匹配工作曲線,5種PAs在谷類和蔬菜基底中的線性范圍、檢出限(LOD,S/N=3)、定量限(LOQ,S/N=10)及日內(nèi)日間精密度結(jié)果見表1。在大米樣品中,POA的線性范圍為1.0～500.0 μg/kg,其余4種目標(biāo)物的線性范圍均為5.0～500.0 μg/kg。在黃瓜基底中NPOA和POA的線性范圍為5.0～500.0 μg/kg, CPOA、2,4-D和MCPA的線性范圍為2.0～500.0 μg/kg。所有工作曲線具有良好的線性相關(guān)性(r2均大于0.99)。5種PAs在兩種樣品中的LOD值分別為0.32～1.6 μg/kg和0.53～1.6 μg/kg, LOQ值分別為0.94～4.8 μg/kg和1.6～4.8 μg/kg。為了評估所建方法的精密度,研究進(jìn)行了10.0 μg/kg和200.0 μg/kg兩種加標(biāo)水平下的日內(nèi)日間重復(fù)性考察。結(jié)果顯示,RSD值(n=4)均小于10%。方法驗(yàn)證與評估結(jié)果表明,本研究建立的方法具有線性范圍寬、靈敏度高和精密度好等優(yōu)點(diǎn),可用于谷類和蔬菜中PAs的分析。

表 1 所建立方法對PAs的分析性能

2.5 實(shí)際樣品檢測及回收率考察

為了驗(yàn)證所建方法的實(shí)用性,將本方法應(yīng)用于谷物(大米、小米和小麥面粉)和蔬菜(黃瓜、水果黃瓜和絲瓜)樣品中PAs的測定。測定結(jié)果如表2和表3所示,在一種谷物中檢測到7.02 μg/kg的NPOA和5.42μg/kg的POA,在一種蔬菜中檢測到5.34 μg/kg的POA和5.42 μg/kg的CPOA。為了評估樣品基底的干擾,研究考察了目標(biāo)物加標(biāo)水平為10.0、50.0和200 μg/kg的回收率。表2和表3結(jié)果顯示,谷物和蔬菜中5種PAs的加標(biāo)回收率分別在73.1%～112%和72.3%～113%之間,RSD值(n=3)均小于10%。良好的加標(biāo)回收率與實(shí)驗(yàn)重復(fù)性結(jié)果驗(yàn)證了經(jīng)過NH2-CNTs@M/MSPE處理后,實(shí)際樣品的基底對目標(biāo)物的測定沒有產(chǎn)生明顯干擾。圖6為大米和黃瓜樣品空白及加標(biāo)200 μg/kg經(jīng)NH2-CNTs@M/MSPE富集后的譜圖。

表 2 谷物樣品中PAs的測定及加標(biāo)回收率結(jié)果(n=3)

圖 6 大米和黃瓜樣品中PAs的色譜圖Fig. 6 Chromatograms of the PAs in rice and cucumber samples a. real sample treated with NH2-CNTs@M/MSPE; b. spiked sample with each target at 200 μg/kg and treated with NH2-CNTs@M/MSPE. Conditions: sorbent amount, 30.0 mg; desorption solvent, 0.5 mL ACN containing 2.0%FA; adsorption and desorption times, 8.0 min and 3.0 min, respectively; sample matrix pH, 6.0.

2.6 方法對比

為了進(jìn)一步說明所建方法的特色,將本研究所建立的NH2-CNTs@M/MSPE-HPLC-DAD方法與已報(bào)道的用于測定谷物和蔬菜等復(fù)雜基底中PAs含量的方法進(jìn)行比較,結(jié)果如表4所示。本方法與具有相同檢測器的方法[12,23]相比具有更高的靈敏度,甚至優(yōu)于HPLC-MS/MS方法取得的靈敏度[10,24]。同時(shí),所建方法具有較快的萃取速度,整個(gè)萃取過程只需11.0 min,遠(yuǎn)小于其他絕大多數(shù)檢測方法[2,10-12,15,23-25]。此外,相比于其他方法,本方法消耗更少的有機(jī)溶劑(僅0.49 mL)[10-12,15,25,26]。從比較結(jié)果還可以看出,本方法取得的加標(biāo)回收率與其他方法處于同一水平。

表 4 所建方法與文獻(xiàn)報(bào)道的PAs檢測方法的對比

3 結(jié)論

本文通過“一鍋法”快速制備了NH2-CNTs@M并將其作為MSPE的萃取介質(zhì)。研究表明,所制得的NH2-CNTs@M由于含有豐富的功能基團(tuán),可通過多重作用實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)PAs的有效萃取。將NH2-CNTs@M/MSPE與HPLC-DAD聯(lián)用,建立了谷物和蔬菜基底中PAs的分析方法并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用研究。與現(xiàn)有的方法相比,所建方法具有操作簡便、萃取時(shí)間短、靈敏度高和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。因此本方法有望被廣泛用于復(fù)雜基底中低含量PAs的常規(guī)監(jiān)測。