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关键词:色谱柱 维护与保养 高压液相色谱 应用
0 引言
色谱作为一种分离技术与方法,自本世纪初起已经有100多年的历史了,现在已经成为分析化学学科中的一个重要的分支。在人类进入新时代之际,人们面临着在信息科学、生命科学、材料科学、环境科学等领域的快速发展的挑战,在这些领域人才的需求成为国家高度发展的至关重要的因素。而色谱技术是生命科学、材料科学、环境科学必不可少的手段和工具。根据最近的统计在全世界各类分析仪器中气象色谱仪和液相色谱仪的营销总额占25%-30%。
科学技术的发展,使得色谱技术也得到进一步的发展,不断有新的联用的技术得到应用。生物医学的发展,也不断要求高灵敏和高选择性的方法对研究的对象进行定性和定量的研究。
1 色谱柱的相关性质
1.1 色谱柱的定义:装填有固定相用以分离混合组分的柱管。多为金属或玻璃制作。有直管形、盘管形、U形管等形状。
1.2 分类:色谱柱可分为填充柱和开管柱两大类。液相色谱通常均采用填充柱。色谱柱的分离效果取决于所选择的固定相,以及色谱柱的制备和操作条件。简单而言:常见的分配住填料:碳十八柱(ODS/C18)、碳八柱(Octy了/C8)、碳六柱(Hexyl/C6)、碳四柱(Butyl/C4)、碳一注(Methyl/C1)、阴离子交换柱(SAX)、阳离子交换柱(SCX)、苯基柱(Phenyl)、氨基柱(Amino/NH2)、氰基柱(Cyano/CN/Nitrile)。常见的吸附柱填料:硅胶柱
色谱柱的选择会直接影响混合物中组分的分离。举例来讲:对于填充柱而言,可选择的固定相较多,柱容量较大,但是受柱长的限制,分离能力有限,主要应用于简单化合物的分离。
2 色谱柱的维护与保养
2.1 色谱柱的维护。我们在使用新的色谱柱应该在我们自己的液相色谱仪上进行性能测试,即使用色谱柱附带的检验报告上测试条件和样品来测定该色谱柱的柱效。并且,在以后的使用中,应时常对色谱柱进行测试。而且在使用的过程中常常有堵塞的现象,造成这种现象的主要原因是①溶剂中的不溶物②样品中的不溶物③泵进样器等中的不溶物④柱内不溶物的形成等。如果当色谱柱堵塞以后我们可以对色谱柱进行修复,首先,使用含盐缓冲液后(如离子对试剂)应用溶解性强的溶剂(如水)进行冲洗。其次,先断开检测器,然后用对来自样品中的物质有强溶解性的溶剂进行冲洗,对于反相色谱柱,可使用甲醇、乙睛、四氢呋喃、氯仿、庚烷等,在此条件下,应避免溶剂的pH低于2或高于8。最后如果经过上述还是没有修复,色谱柱压力还是没有下降,则要断开检测器,将色谱柱反方向放置,然后检查柱压,若压力稳定下降,则保持色谱柱反方向连接,用低于0.5 ml/min 流速冲洗一小时。如果压力不下降,则要看内置过滤器是否被堵塞,如果被堵塞应冲洗或更换,若进口端的填料发生堵塞,柱子将不可能被彻底恢复,只能通过去掉进口端的部分填料,重新填充进行有限的柱效恢复。而且修复的厚度是2-5mm。
2.2 色谱柱的保养。色谱柱在使用前,最好进行柱的性能测试,并将结果保存起来,作为今后评价柱性能变化的参考。但要注意:柱性能可能由于所使用的样品、流动相、柱温等条件的差异而有所不同;另外,在做柱性能测试时是按照色谱柱出厂报告中的条件进行(出厂测试所使用的条件是最佳条件),只有这样,测得的结果才有可比性。我们在对色谱柱使用前进行测试以后,我们要根据不同的情况对色谱柱进行保养:①反相色谱柱每天实验后的保养:使用缓冲液或含盐的流动相,实验完成后应用10%的甲醇/水冲洗30分钟,洗掉色谱柱中的盐,再用甲醇冲洗30分钟。注意:不能用纯水冲洗柱子,应该在水中加入10%的甲醇,防止将填料冲塌陷。②长期保存色谱柱:如色谱柱要长时间保存,必须存于合适的溶剂下。对于反相柱可以储存于纯甲醇或乙腈中,正相柱可以储存于严格脱水后的纯正己烷中,离子交换柱可以储存于水(含防腐剂叠氮化钠或柳硫汞)中,并将购买新色谱柱时附送的堵头堵上。储存的温度最好是室温。
概括起来就是:①柱子在任何情况下不能碰撞、弯曲或强烈震动;②当柱子和色谱仪联结时,阀件或管路一定要清洗干净;③要注意流动相的脱气;④避免使用高粘度的溶剂作为流动相;⑤进样样品要提纯;⑥严格控制进样量;⑦每天分析工作结束后,要清洗进样阀中残留的样品;⑧每天分析测定结束后,都要用适当的溶剂来清洗柱;⑨若分析柱长期不使用,应用适当有机溶剂保存并封闭。
3 色谱柱的维护与保养在高压液相色谱中的应用
高效液相色谱(HPLC)是20世纪60年代后期发展起来的分离分析技术,是现代分离测定的重要手段。问世以来,因其具有分离效能高、分析速度快、检测灵敏度好、能分析高沸点但不能气化的热不稳定生理活性物质的特点而被广泛应用于生物化学、药物及临床分析。高效液相色谱柱是消耗品,会随使用时间或进样的次数增加,出现色谱峰高降低,峰宽加大或出现肩峰,柱效下降。需要定期进行彻底清洗和再生,不同的色谱柱清洗方法各不相同比如:
【摘要】 建立了鸡组织中甲基盐霉素的高效液相色谱柱后衍生化分析方法。样品经异辛烷提取,离心后上层有机相过硅胶固相萃取小柱,洗脱液浓缩后用V(甲醇)∶V(水)=90∶10混合液溶解。采用Inertsil ODS3 C18柱,以V(甲醇): V(乙酸)∶V(水)=94∶3∶3为流动相,香草醛为衍生剂进行高效液相色谱柱后衍生分析,520 nm检测,外标法定量。方法检出限为6 μg/kg; 定量限为20 μg/kg; 添加浓度在20~1800 μg/kg范围内,平均添加回收率为764%~931%; 批内相对标准偏差(RSD)在26%~89%之间; 批间相对标准偏差(RSD)在47%~97%之间。样品浓度在0.07~10.0 mg/L范围内与峰面积呈良好的线性关系,r>09993。
【关键词】 鸡组织,固相萃取,甲基盐霉素,柱后衍生,残留
Abstract A method was developed for determining residual narasin in chicken tissues by HPLC with postcolumn derivatization. The samples were extracted with isooctane. Further cleanup was performed on LCsi cartridge after centrifugation. Then the eluent was dried by nitrogen and residues were dissolved in methanol, water mixture (90∶10 v/v). The samples were analyzed on an Inertsil ODS3 C18 column with a mixture of methanolacetic acidwater as the mobile phase and vanillin as the derivatization reagent. The detection wavelength was 520 nm. The samples were quantified with the external standard calibration curve method. The limit of detection and the limit of quantification for narasin in chicken tissues were 60 μg/kg and 20 μg/kg, respectively. The average recoveries of narasin in chicken tissues were 764 %-931 %, the intraassay relative standard deviations were 26 %-89% and the interassay relative standard deviations were 47%-97% at spiked levels of 20-1800 μg/kg. There was a good linear correlation (the calibration coefficient is above 09993) between the peak areas and concentration of narasin in the range of 70-10000 μg/L.
Keywords Chicken tissues, solid phase extraction, narasin, postcolumn derivatization, residue
1 引 言
甲基盐霉素(narasin)是金色链霉菌(streptomyces aureofaciens)的发酵产物,属于聚醚类抗生素,常作为药物添加剂混料饲喂来预防鸡球虫病[1]。但是这种用药方式易导致动物性食品中药物残留和球虫出现抗药性[2],从而影响畜禽产品的质量安全和动物生产。我国已制定了甲基盐霉素在鸡组织中的最高残留限量,其中鸡肌肉、鸡皮/脂肪和鸡肝中最高残留限量分别为600、1200和1800 μg/kg。因此,有必要建立鸡组织中甲基盐霉素残留分析方法。
对莫能菌素和盐霉素这两种聚醚类抗生素的残留分析主要采用柱前衍生HPLC法[3]和柱后HPLC法[4~6];而甲基盐霉素的残留量分析主要采用时间分辨荧光免疫分析(TRFIA)[7,8]、柱后HPLC法[9~11]、LC/MS法[12,13]和LC/MS/MS法[14~16],涉及的对象有饲料、鸡肉、鸡内脏、鸡蛋和鱼组织等[7~16]。本实验根据甲基盐霉素的化学性质建立了柱后衍生分析方法,采用异辛烷为提取剂,步骤相对简单,提取液可直接过固相萃取小柱。本方法灵敏度高、准确且稳定。
2 实验部分
21 仪器与试剂
2690996高效液相色谱仪,配柱后衍生装置和二极管阵列检测器(Waters公司);Inertsil ODS3 C18色谱柱(25 cm×46 mm,5μm);离心机(Sigma公司);UltraTyrrax T25型匀质器(德国);硅胶SPE小柱(500 mg,3 mL)。甲基盐霉素标准品(Sigma 公司)。香草醛(Fluka公司);衍生液配制:量取5 mL H2SO4,缓慢加入到250 mL甲醇中,置冰水浴中缓慢加入20 g香草醛,混匀,脱气5 min后避光保存,临用现配;异辛烷和甲醇均为色谱纯(Fisher公司);乙酸和浓H2SO4为分析纯(北京化学试剂公司)。
22 色谱分离条件
流动相:V(甲醇)∶V(乙酸)∶V(水)=94∶3∶3;流速: 08 mL/min;衍生液流速:04 mL/min;反应温度: 95 ℃;检测波长: 520 nm;进样量: 100 μL;柱温: 30 ℃。
23 样品处理
231 样品中甲基盐霉素的提取
称取组织样品(50±005)g于50 mL聚四氟乙烯离心管中,加入10 mL蒸馏水,以10000 r/min以上的速度均质60 s,再加入10 mL异辛烷,旋涡混合3 min左右,以3000 r/min离心5 min,吸取上层有机相,备用。然后加入10 mL异辛烷,按上述步骤重复提取一次,取上层有机相,备用,合并两次离心后的有机相。
232 固相萃取净化
用5 mL异辛烷预洗硅胶小柱,不使流干,加入231所得的上清液,然后再用5 mL异辛烷淋洗,过柱流速控制在1~2 mL/min,然后抽干小柱,再用2 mL甲醇洗脱,于40℃水浴中氮气吹干后用10 mL V(甲醇)∶V(水)=90∶10混合液溶解,高效液相色谱仪测定。
24 线性实验
称取100 mg甲基盐霉素于100 mL棕色容量瓶中,加甲醇溶解并稀释至刻度,摇匀,即得100 mg/L甲基盐霉素标准储备液。吸取标准储备液10 mL于100 mL棕色容量瓶中,得10 mg/L标准工作液。将标准工作液用流动相稀释成70、250、500、1000和5000 μg/L的标准工作溶液和10 mg/L标准工作溶液一起进行HPLC分析。每个浓度进样6次,以标准工作液的浓度为横坐标,峰面积为纵坐标,绘制标准曲线。
25 添加回收率实验
添加回收率实验添加浓度为20、100、300和600 μg/kg(鸡肉),20、100、600和1800 μg/kg(鸡肝),20、100、300和600 μg/kg(鸡肾)及20、100、600和1200 μg/kg(鸡脂肪)。称样后加入标准溶液,涡旋混匀放置05 h后进行样品处理,其它步骤同23。
3 结果与讨论
31 色谱条件的建立
本实验色谱条件基本参照文献[4]进行分析,其中4种组织的添加浓度均为20 μg/kg,所得图谱见图1。从图1可知,甲基盐霉素出峰时间为656 min,峰形较好,在空白组织中未见干扰。
32 提取和净化条件的选择
甲醇、乙睛、丙酮、异辛烷和正已烷可用于提取聚醚类药物,但为减少后续净化的压力,通常选择极性相对较低的异辛烷、氯仿、乙酸乙酯等。本实验对异辛烷的提取条件进行了优化,发现当鸡肉中添加浓度为5000 μg/kg时,提取两次(每次10 mL)直接进样扣除空白后的回收率>95%。通常,选择正相固相萃取净化动物组织中的聚醚类药物,有氧化铝小柱和硅胶小柱。本实验在参考文献[4]的净化方法和不影响方法灵敏度的基础上,将10 mL二氯甲烷洗涤液改为5 mL异辛烷,6 mL二氯甲烷/甲醇洗脱液改为2 mL甲醇,节约了溶剂,缩短了实验时间。33 衍生化条件的优化
固定流动相流速,以4种鸡组织样品为基质,考察衍生液的流速对信噪的影响。实验发现,当衍生液流速为01~04 mL/min时,各种组织的添加样品(浓度100 μg/kg)的信噪比逐步增加;流速为04~08 mL/min时,信噪比均无明显变化。实验选择衍生液的流速为04 mL/min。
34 线性实验
根据24线性实验方法,在07~100 mg/L范围内,以峰面积对甲基盐霉素浓度作图,所得标准曲线方程为y=1058x+105,相关系数均大于09993,说明本方法适用于甲基盐霉素的定量分析。
35 方法的检出限、回收率和精密度
采用在空白样品中添加标准溶液的方法,对4种鸡组织进行了4次添加回收率重复实验,每次每个浓度点进行5次重复实验,实验结果见表1。从表1可见,鸡组织中各浓度点平均添加回收率在764%~931%之间。批内相对标准偏差(RSD)在26%~89%之间,批间相对标准偏差(RSD)在47%~97%之间,可见本方法具有较好的准确性和稳定性。甲基盐霉素在4种鸡组织中的检出限均为60 μg/kg (S/N=3),定量限均为200 μg/kg (S/N=10)。表1 鸡组织中甲基盐霉素的平均回收率和相对标准偏差(略)
36 方法应用
利用本方法对甲基盐霉素预混剂在鸡体内休药期进行了检测。休药0 h,鸡肉中含甲基盐霉素(852±26) μg/kg(n=3);休药48 h后,鸡肉中未检出甲基盐霉素。
参考文献
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【摘要】 目的测定分析天竺葵茎中的挥发油成分及组成。方法采用索氏提取仪萃取后,用GC/MS联用仪测定天竺葵茎中的挥发油成分。结果共鉴定出三十多种化学成分,其中含量较大的有顺-9-二十三烯、1-二十二烯、二十一烷、山嵛醇、维生素E、二十四烷、1-二十六烷醇、顺-9-二十烯、1-十八烷烯、磷酸三(正)丁酯、油酸及正二十醇等,共占分离出物质总量的72.44%。结论天竺葵茎中的挥发油成分复杂,且以烯类、烷类及醇类成分居多。
【关键词】 天竺葵; 挥发油成分; 气相色谱-质谱联用分析
Abstract:ObjectiveTo measure and analyze the components of essential oils from Geranium stem.MethodsIts chemical components were extracted by Soxhlet extraction equipment and were determined by GC/MS.Results The components contained 30 chemical compositions, in which were rich in (Z)-9-Tricosene, Vitamin, Heneicosane, 1-Docosene, 1-Docosanol, Tetracosane, 1-Hexacosanol, 9-Tricosenes, 1-Octadecene, Tributyl phosphate, (E)-9-Octadecenoicacid, 1-Eicosanol, accouating for 72.44%.Conclusion Alkenes, alkanes, and Butanols are made up the bulk in 30 kinds of components.
Key words: Geranium; Components of essential oil; GC/MS
天竺葵Pelargonium hortorum,又名洋绣球,牻牛儿苗科天竺葵属。天竺葵是一种重要的中药材,半灌木型,茎肉质,叶对生或互生,通体有暗红色蹄纹[1,2]。天竺葵精油含量较高,其精油有多种作用,如平衡内分泌,治疗静脉曲张,创伤止血促进愈合,对扁桃腺炎、咳嗽、肌肉厥痉有很好的治疗效果,还能刺激毛发生长,对癌症患者也有一定的帮助[3,4]。
同一植物不同部位及同一植株不同时间精油成分均不相同[5]。现今对天竺葵挥发性物质的研究大多仅限于叶片[3~6],而天竺葵通体均含芳香气味。本实验利用气相色谱-质谱联用法对天竺葵茎中所含挥发性物质的化学成分进行检测,对更好地利用天竺葵精油具有重要意义。
1 试材与仪器
1.1 试材天竺葵茎。
1.2 仪器GC-MS气相色谱-质谱联用仪(HP689000/5973,美国惠普公司)。索氏提取仪(SZT-06A,苏州市天威仪器有限公司)。
2 方法
2.1 提取方法取新鲜植株茎30 g,称重后置于烘箱杀青,于70℃烘干至恒重。以乙醚为溶剂,采用索式萃取法萃取新鲜天竺葵茎中精油,利用GC-MS分析仪对精油成分进行分析,同时做空白1份。
将装有样品的滤纸包用长镊子放入抽提筒中,注入的50 ml的无水乙醚。连接好提取仪各部分,在恒温水浴中进行抽提,调节水温在73.5℃,抽提1 h,除去乙醚后浓缩备用。
2.2 分析方法气相色谱-质谱条件:玻璃毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),柱前压68.95 kPa;程序升温条件:起始温度180℃,恒温2 min,然后以20℃·min-1速度升至230℃,恒温2 min,然后以25℃·min-1速度升至270℃,恒温15 min,进样口温度:280℃;载气:高纯氦气;柱前压71 kPa;流速为1 ml·min-1 ;分流比50∶1,接口温度:280℃;电离方式:EI;电子能量:70 eV;离子源温度230℃;四极杆温度:150℃;调谐方式:标准调谐;质量扫描方式:SCAN;溶剂延迟:3 min;扫描范围:10~550 amu;电子倍增器电压:1 635 V。微进样器:5 μl;进样量:4 μl。
3 结果
气相色谱分析样品时,样品是以气体形式从柱子前端引入,其中于液体固定相中有一定溶解度的组分便按平衡定律在液相、气体之间进行分配, 然后载体氮气通过柱子进行洗脱,各组分沿柱子移动的速度取决于它们在液体固定相中的溶解程度,各组分的分配系数差异大,则有利于分离。而那些在液体固定相中溶解度可忽略的组分则很快流过柱体。因此各组分在色谱柱中的运行经过一定的柱长后便彼此分离,按顺序离开色谱柱进入检测器,产生的离子流讯号经放大后,在记录器上描绘出各组分的色谱峰。
本实验共分离出四十余个峰,经总离子流色谱图的面积归一化得到各成分的质量分数。通过对各色谱峰的质谱分析和计算机标准谱库检索,并参考相应化合物在类似色谱分析条件下的保留时间,共鉴定出30个化合物。气相色谱分析见表1。
天竺葵茎精油所含化学成分主要有烷、醇和烯等。其中烷占18.17%,醇占18.97%,烯占47.13%。质量分数较高的有顺-9-二十三烯(22.44%),1-二十二烯(16.03%),二十一烷(6.36%),山嵛醇(4.03%),维生素E(3.69%),二十四烷(3.66%),1-二十六烷醇(3.19%),顺-9-二十烯(2.77%),1-十八烷烯(2.73%),磷酸三(正)丁酯(2.68%),油酸(2.65%),正二十醇 (2.21%)。这12种物质占总量的72.44%。
4 小结
植物精油在多种领域可以很好地发挥作用。在医学领域,植物精油具有去痛、降压、消炎、提高免疫力、抗菌、保健等功效。如本研究所提取的正二十二醇是2000年世界首次上市的化学结构及作用机制全新的广谱抗病毒药物,主要通过干扰病毒包膜与宿主细胞膜的融合而发挥作用。美国食品与药物管理局批准10%正二十二醇乳膏用于颜面复发性单纯疱疹的治疗,该药在艾滋病相关的Kaposi肉瘤和烧伤领域亦有潜在的应用价值。此外,植物精油对害虫生物活性很高,不易产生抗药性,对人畜毒性很小,不污染环境等优点,是一种很好的生物农药原料。本实验所提取的顺-9-二十三烯(含量为22.44%)是一种高效家蝇外激素,可调节其取食生殖行为来诱杀苍蝇[7]。同时实验提取出的磷酸三(正)丁酯对皮肤和呼吸道有强烈刺激作用,具有全身致毒作用,因此在实际应用时应注意去除有毒物质。
表1 天竺葵茎中挥发油成分分析峰号化合物名称分子式分子量/Da时间t/min含量
本实验所采用的天竺葵生性健壮,生长速度较快,很少病虫害,适应性强。现今对天竺葵挥发性物质的开发利用大多仅限于叶片,本研究采用索氏提取仪提取天竺葵茎中的精油,气相色谱-质谱仪检测化学成分,对天竺葵茎中有益成分的开发提供了科学依据。
参考文献
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关键词:胺鲜酯 气相色谱 毛细管柱分析
胺鲜酯具有广谱和突破性效果的高能植物生长调节剂。它能提高植物过氧化物酶和硝酸还原酶的活性,提高叶绿素的含量加快光合速度,促进植物细胞的分裂和伸长,促进根系的发育,调节体内养分的平衡。已有报道采用填充柱和毛细管柱气相色谱法测定胺鲜酯制剂的报道[1,2],但未见关于胺鲜酯原药的分析方法报道,本文采用毛细管柱气相色谱法定量分析胺鲜酯原药及5%胺鲜酯水剂中胺鲜酯含量,此方法操作简便、快速、定量准确。
一、实验部分
1.试剂和溶液
丙酮:色谱纯;胺鲜酯标样:已知质量分数≥990%(由国家农药检测中心提供):胺鲜酯原油和5%胺鲜酯水剂(广东植物龙生物技术有限公司生产);内标物:邻苯二甲酸二乙酯(色谱纯);内标溶液:称取邻苯二甲酸二乙酯4.5g (精确到0.0001g),用丙酮溶解并稀释至250mL,混匀,密封备用。
2.仪器
3.色谱条件
4.测定步骤
4.1标样溶液的配制
准确称取胺鲜酯标样0.1g(精确到0.0001g)于25mL容量瓶中,用移液管准确加入5.00mL内标溶液,用丙酮溶解并稀释至刻度,混匀。
4.2试样溶液的配制
准确称取5%胺鲜酯水剂2.0g(精确到0.0001g)于25mL容量瓶中,用移液管准确加入5.00mL内标溶液,再用丙酮溶解并稀释至刻度,混匀。
4.3测定
在上述操作条件下,待仪器基线稳定后,连续注入数针标样溶液,计算各针相对响应值,待相邻两针响应值变化小于1.5%时,按照标样溶液,试样溶液,试样溶液,标样溶液的顺序进行测定。
二、 结果与讨论
1.色谱柱条件的选择
1.1色谱柱的选择
1.2内标物的选择
分别以邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二戊酯、邻苯二甲酸二乙酯、正十二烷、正十五烷、正二十烷等作内标,发现以邻苯二甲酸二乙酯作内标,在胺鲜酯后出峰,与样品中有效成分峰分离清晰,峰形对称,分析时间适中,无杂质干扰。
2.线性关系的测定
称取标样1.2900g于25ml的容量瓶中,丙酮溶解、定容。再分别移取1、1.5、2、2.5、3ml上述液于25ml容量瓶中,用同一根移液管准确加入5ml内标液,然后用丙酮定容到25ml,摇匀,在上述色谱条件下进行测定,以胺鲜酯与内标物的质量比为横坐标,相应的峰面积比为纵坐标,绘制标准曲线。得到胺鲜酯线性方程为y=0.0120+1.0556x,相关系数r为0.999。
3.精密度测定
方法精密度的测定通过对同一样品进行5次平行测定,测得的胺鲜酯质量分数的标准偏差为0.036,变异系数为1.78%。
4.准确度测定
采用标准加入法,称取5份已测胺鲜酯质量分数的试样,分别加入一定质量的标准样品,按测定方法进行测定,测得胺鲜酯回收率在97.6~102.4%之间。
三、结论
综上所述,该方法具有定量准确、重复性好、分析速度快、线性关系良好、操作简便等特点,用于胺鲜酯原药和制剂的含量测定是一种较为理想的分析方法。
参考文献
关键词 三重四级杆质谱;多氯萘;多层硅胶柱
1 引 言
多氯萘(Polychlorinated naphthalenes,PCNs)是一类理化性质与二噁英相似的持久性有机污染物(Persistent organic pollutants, POPs),根据萘环上氯原子取代的数目和位置不同,共有75种同类物[1]。2011年,POPs审查委员会认为二至八氯代萘满足《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》附件D具体规定的筛选标准,具有持久性、生物蓄积性、远距离环境迁移潜力和生物毒性,已被提议列入候选POPs[2]。近年的研究表明,PCNs是全球环境中普遍存在的一类POPs[1,3~6]。
针对环境样品中PCNs的检测,目前还没有国际公认的标准分析方法。早期采用气相色谱带电子捕获检测器测定PCNs,随着质谱技术的发展,逐渐开始采用气相色谱质谱(EI或NICI源)法[7,8]。近年来,高分辨气相色谱串联高分辨质谱兼具色谱的高分离度和质谱的高分辨能力,已在环境样品PCNs分析中得到广泛应用[6,9~11]。然而,高分辨质谱仪的购置和维护成本昂贵、操作复杂、对仪器使用人员要求较高[12],限制了环境样品中PCNs的分析。气相色谱串联三重四级杆质谱(GCQqQMS/MS)在使用成本和操作维护方面均与一般低分辨质谱较接近,其多重反应监测(MRM)模式可有效去除仪器检测中的背景干扰,降低仪器的检出限,适合超痕量POPs的分析[13~15]。
利用气相色谱串联三重四级杆质谱测定环境样品中的PCNs已有报道。Teng等[16]采用TSQ Quantum XLS三重四级杆气质联用仪带TR5MS(30 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm)毛细管色谱柱,测定了四至八氯代萘共6种PCNs同类物。该研究仅采用SIM模式,即单四级杆对PCNs进行测定,并未发挥三重四级杆质谱MRM模式的优势。刘芷彤等[17]采用78907000B三重四级杆气相气谱质谱联用仪, 配DB5MS(60 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm)毛细管色谱柱,在MRM模式下测定了一至八氯代萘共20种PCNs同类物,且采用稳定同位素标记的PCNs作为内标,建立了同位素稀释气相色谱串联三重四级杆质谱法测定环境样品中的PCNs,检出限为0.04~0.48 μg/L。该研究的缺点在于采用3种层析柱对PCNs进行净化,方法净化效果良好,但过程繁琐、耗时较长。此外,该研究利用碳13同位素标记的1,3,5,7四氯代萘(IUPAC #42)作为一氯代萘(#2)、二氯代萘(#6)和三氯代萘(#13)的内标,由于一至三氯代萘的挥发性高于四氯代萘,将导致一至三氯代萘定量结果偏低。
本研究以土壤和沉积物为研究对象,基于PCNs在多层硅胶层析柱上的流出曲线、氘代一氯萘(#2)的使用、60 m DB5MS和30 m RtβDEXcst两根毛细管色谱柱等,建立了加速溶剂萃取多层硅胶柱净化同位素稀释气相色谱串联三重四级杆质谱测定土壤和沉积物中PCNs的分析方法。本方法简化了样品前处理过程,减少了有机溶剂的使用量,操作简便、灵敏度高,能够满足土壤和沉积物中痕量PCNs的定性和定量分析的需求。 2 实验部分
2.1 仪器与试剂
78907000B型气相色谱串联三重四级杆质谱(安捷伦公司);DB5MS毛细管色谱柱 (60 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm,J&W公司),RtβDEXcst(30 m×0.25 mm ×0.25 μm,RESTEK公司);ASE 300型加速溶剂萃取仪(戴安公司); R215型旋转蒸发浓缩仪(步琪公司);CVE3100型平行蒸发浓缩仪(Eyala公司);NEVAP112型氮吹仪(Organomation Associates公司)。
PCNs标准品:PCNMXA(包括#2, #6, #13, #28, #52, #66, #73和#75)和PCNMXC(包括#27, #36, #46, #48, #50, #53, #69和#72),购自Wellington Laboratories公司;ECN2641(#42)、ECN2664(#68)、ECN5102(包括13C #27, #42, #52, #67, #73和#75)、DLM2005S(D7#2)和ECN5260(13C#64),购自Cambridge Isotope Laboratories公司;Halowax 1014(10 μg/mL,环己烷)购自Dr. Ehrenstorfer GmbH公司。
商品多层硅胶柱(Multilayer silica gel, MSG):Presep 29141653,H2SO4含量为13%(和光纯药工业株式会社);硅藻土(化学纯,国药集团化学试剂有限公司);正己烷、二氯甲烷(农残级, J.T. Baker公司);癸烷(特级,和光纯药工业株式会社)。
2.2 流出曲线的制作
商品多层硅胶柱使用前以正己烷浸润,用空气泵赶尽柱内的气泡后,用50 mL正己烷进行预淋洗,淋洗液弃去。在柱上添加500 μL Halowax 1014,并用150 mL 正己烷进行淋洗,每10 mL淋洗液单独收集于刻度试管中,用平行蒸发浓缩仪浓缩至约1.0 mL,添加回收率内标ECN5260,混匀后待测。
2.3 样品前处理
供试土壤和沉积物样品采于江苏省昆山市景枫公园和苏州市糖坊湾桥。分别称取供试样品和硅藻土各10.0 g左右,称取铜粉约5.0 g,将上述物质混匀装填入ASE萃取池中,加入ECN5102和DLM2005S标记物后进行萃取。加速溶剂萃取仪条件:溶剂为正己烷二氯甲烷(1 ∶ 1, V/V)混合溶液,加热温度100 ℃,10.4 MPa(1500 psi)压力,预加热平衡时间5 min,静态萃取时间5 min,淋洗液体积为池体积的40%,吹扫时间100 s,循环两次。
收集到的萃取液用旋转蒸发浓缩仪浓缩至约2 mL,浓缩后的萃取液过商品多层硅胶柱进行净化,淋洗液为150 mL 正己烷,净化后的萃取液经旋转蒸发浓缩后,进一步氮吹浓缩至约200 μL,添加回收率内标ECN5260,混匀后待测。
2.4 样品分析
标准曲线的配制:由低至高共配制CSL, CS1, CS2, CS3, CS4和CS5共6个浓度点,对应PCNs的浓度分别为0.5, 1.0, 5.0, 20, 80和240 μg/L,ECN5102和DLM2005S标记物浓度为100 μg/L,回收率内标ECN5260浓度为100 μg/L,溶剂为癸烷。其中CSL供测定方法检出限和定量限使用。
气相色谱进样方式为不分流进样,进样量为1.0 μL。色谱柱所用载气为高纯氦气,恒流模式,流速为1.0 mL/min。DB5MS色谱柱的条件:进样口温度为280℃;传输线温度为280 ℃;程序升温条件为80 ℃保持2 min,以20 ℃/min升至180 ℃,保持1 min,以2 ℃/min升至255 ℃,再以5 ℃/min升至280 ℃, 保持9.5 min,总运行时间为60 min;RtβDEXcst色谱柱的条件:进样口温度为220 ℃;传输线温度为220 ℃;程序升温条件为110℃保持0.5 min,以20 ℃/min升至160 ℃,再以0.5 ℃/min升至225 ℃,保持20 min,总运行时间为150 min。