吹扫捕集在样品前处理中的应用.docx
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吹扫捕集在样品前处理中的应用
吹扫捕集在样品前处理中的应用
吹扫捕集在样品前处理中的应用
应用色谱分析方法测定挥发性有机物常利用吹扫捕集技术对样品进行预处理。
在吹扫和捕集技术中,测定挥发性有机物方法简单、适用。
目前的主要改进是浓缩技术的应用,其已成为整个分析过程中的关键所在。
在环境有机化学中,应用吹扫捕集技术分析挥发性有机物是应用最广泛的痕量分析方法。
主要原因是它可用于各种样品中多种有机物的分析测定,迄今为止,它仍然是高灵敏度的分析方法之一。
吹扫捕集方法可用于许多种样品基质分析,诸如:
人血液中、消费商品中、废气废水和土壤中挥发性有机物的分析,还可用于测定药品中残存溶剂,分析饮用水中有机物等。
吹扫捕集样品浓缩器工作步骤:
①分析物的提取——②吹扫状态(用惰性气体吹扫样品溶液,将挥发性有机物携带至冷阱,被冷阱中预装的吸附剂吸附,以达到对挥发性有机化合物的浓缩目的)——③分析物的传送——④吸附及解吸状态(冷阱被快速的加热,使已吸附的化合物被解吸出来)——⑤送到GC进样口,完成色谱进样任务
每一步骤的技术要点:
1各种规格的自动进样器(根据实验需求选用):
样品数量,自动识别固体液体,称重等功能
2吹扫是否需要加热:
红外加热
3传送管路惰性处理
4吸附时要低温环境,解吸要瞬间加热。
因为低温环境是靠风冷,所以夹套加热影响风冷,最好是直接加热丝加热。
瞬间加热的升温速率尽可能大一些为好。
5由于前一步骤的瞬间加热,气体膨胀,还有吹出来的水分,需要进行冷聚焦和消除水分。
运用微吸附技术,使载气流量减小到1-5ml/min,不用分流便可直接进样到GC。
应用示例
EPA502.2方法分析可吹脱的挥发性有机化合物
色谱条件
色谱柱:
105mx0.53mmx3.0µm,DB-502.2,载气:
氦气,10ml/min
炉温:
35℃(10min)以4℃/min升至200℃,保持5min
进样方式:
O.I4560吹扫捕集浓缩器,吸附阱:
Tenax/Silicagel/CMS
解吸条件:
200℃,0.6min检测器B:
ELCD(O.I.A4420)
2020年7
月Vo.l29No.7
July2020
ChineseJournalofChromatography
687~690
特别策划:
食品安全检测研究论文
DOI:
10.3724/SP.J.1123.2020.00687
*通讯:
章飞芳,博士,主要研究方向为食品安全分析.Emai:
lzhangff@ecust.edu.cn.
郭志谋,博士,主要研究方向为新型分离材料与分离技术.Emai:
lguozhimou@dicp.ac.cn.项目:
国家科技支撑计划项目(No.2020BADB9B02和上海市科委重点基础研究项目(No.09JC1403900.收稿日期:
20200127
基于QuEChERS前处理技术和弱阳离子交换色谱的牛奶和
奶粉中三聚氰胺的快速检测方法
魏杰1
郭志谋
2*
沈爱金2,章飞芳
1*
梁鑫淼
1,2
(1.华东理工大学药学院,上海200237;2.中国科学院大连化学物理研究所,辽宁大连116023
摘要:
应用QuEChERS前处理技术,并结合弱阳离子交换色谱,建立了牛奶和奶粉中三聚氰胺的快速检测方法。
样品使用医用酒精(乙醇含量75%和一种新型脂肪吸附(LAS材料超声振荡处理,在沉淀(吸附蛋白质和脂肪的
同时提取三聚氰胺,然后经8000r/min离心,上清液过膜直接分析。
色谱分析在弱阳离子交换色谱柱(WCX上进行,采用2mmol/LpH为38的磷酸二氢钾水溶液为流动相,在5min内实现分离分析。
结果表明,该方法在002~20mg/L内线性相关系数大于09999。
在1~50mg/kg添加浓度范围内,牛奶的平均回收率为989%~1052%,相对标准偏差(RSD为09%~34%;奶粉的平均回收率为864%~1029%,RSD为15%~67%。
本方法的检出限为005mg/kg(牛奶和01mg/kg(奶粉。
整个分析检测过程没有使用有毒有害有机溶剂,是一种绿色的分析方法。
关键词:
QuEChERS方法;弱阳离子交换色谱;快速分析;三聚氰胺;牛奶;奶粉中图分类号:
O658文献标识码:
A文章编号:
10008713(202007068704
Rapidanalysisofmelamineinmilkandmilkpowderusing
QuEChERSapproachcoupledwithweak
cationexchangechromatography
WEIJie1
GUOZhimou2*
SHENAijin2
ZHANGFeifang1*
LIANGXinmiao
1,2
(1.SchoolofPharmacy,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,China;2.DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Dalian116023,China
Abstract:
Asimple,rapidmethodforthedeterminationofmelamineinmilkandmilkpowder
wasdevelopedusingQuEChERSapproachcoupledwithweakcationexchangechromatography(WCX.Thesampleswereextractedandcleanedupbymedicinalalcoholandlipidadsorbent(LASsimultaneously,
thencentrifugedandfilteredforhighperformanceliquidchromato
graphic(HPLCanalysis.TheseparationwasperformedonaWCXcolumn(150mm46mm,5mwith2mmol/LKH2PO4(pH38asmobilephase.Theflowratewas15mL/minandthedetectionwavelengthwas208nm.Theinjectionvolumewas20Landthecolumntemperaturewas30.Undertheoptimizedconditions,goodlinearitywasobtainedinthe
rangeof002-20mg/Lwithacorrelationcoefficient(r2
of09999.Forsamplesspikedwithmelaminestandardintherangeof1-50mg/kg,theaveragerecoveriesofstandardinthemilkandmilkpowderwere989%-1052%and864%-1029%,respectively.Therelativestandarddeviationswere09%-34%and15%-67%,respectively.Thelimitsofdetection(LOD,S/N3were005mg/kg(milkand01mg/kg(milkpowder.Thepresentmethodisgreenduetonotuseofthetoxicorganicsolvents.
Keywords:
QuEChERS;weakcationexchangechromatography(WCX;rapidanalysis;melamine;milk;milkpowder
色谱第29卷
三聚氰胺(melamine是一种三嗪类含氮杂环有机化合物,因其相对较高的含氮量(667%被一些不法商贩添加到乳制品中冒充蛋白质,人体长期摄入三聚氰胺会造成生殖、泌尿系统损害,引起膀胱、肾部结石,并进一步诱发膀胱癌。
因此,有必要发展乳制品中三聚氰胺的快速检测方法,加强质量监控。
但是,乳制品中存在大量的蛋白质和脂肪等复杂基质,检测中基质干扰严重,需发展有效的样品前处理(提取和净化方法来检测三聚氰胺。
目前,文献报道了多种三聚氰胺的前处理方法[1-8]。
主要采用三氯乙酸、三氯乙酸乙腈、三氯乙酸乙酸铅、高氯酸、乙腈高氯酸、乙腈水、甲醇甲酸等作为提取溶剂,然后提取液经过阳离子交换固相萃取柱净化。
这些前处理方法有效地提取和净化了样品,但步骤繁琐、耗时且使用SPE固相萃取柱净化增加了样品前处理复杂程度和检测成本。
部分文献报道样品经溶剂提取后直接过膜分析[5,7,8],但是样品可能含有大量脂肪、蛋白质等基质分子,直接分析基质干扰较大,还可能对色谱柱寿命产生影响。
另外,这些前处理方法大都需要使用有毒有害试剂。
另外,近年来也有报道使用聚合物整体柱[9,10]进行奶制品中三聚氰胺的样品前处理,也能达到很好的结果。
三聚氰胺是亲水性小分子,文献报道多用离子对色谱[1,2,11,12]、亲水作用色谱[3-6,13]、强阳离子交换色谱[7,14]进行分离分析。
离子对色谱存在平衡时间长、重复性差、色谱柱易损坏等缺点,影响方法的重现性和灵敏度。
而亲水作用色谱基质干扰较大,需使用大量乙腈,分析成本较高。
强阳离子交换色谱需较高浓度缓冲盐和一定浓度有机溶剂。
QuEChERS是Lehotay等[15]于2003年提出的一种样品前处理方法,该方法包括基于分配机理的样品提取和加入吸附剂的分散固相萃取两个步骤,操作简单,可高效、快速地提取净化样品,主要用于农药残留的提取净化。
本文采用QuEChERS样品前处理方法进行牛奶和奶粉样品前处理,使用医用酒精结合一种商品化脂肪吸附(LipidAdsorbent,LAS材料来提取三聚氰胺,同时沉淀(吸附蛋白质和脂肪等基质实现样品的净化,所得上清液采用弱阳离子交换(WCX色谱柱进行分离分析,为三聚氰胺的快速检测提供一种新方法。
1实验部分
1.1仪器与试剂
Waters2695高效液相色谱仪,配有Waters色谱柱(大连思谱精工有限公司,150mm46mm,5m;SORVALL离心机(美国ThermoFisherScientific公司;MilliQ纯水系统(美国Millipore公司;KQ5200DE超声仪(江苏昆山超声仪器。
三聚氰胺(分析纯,天津市光复精细化工研究所;医用酒精(乙醇含量75%,盘锦天源药业有限公司;LAS材料(粒径60m,大连思谱精工有限公司;磷酸二氢钾(纯度990%,SigmaAldrich公司;磷酸(含量85%,TEDIA公司。
1.2标准溶液配制
准确称取25mg三聚氰胺标准品,用水溶解并定容至25mL,配制成1g/L的三聚氰胺标准储备液,放置于4冰箱中避光保存。
用H3PO4/医用酒精(001/100,v/v逐级稀释三聚氰胺储备液,配制成002、01、02、05、2、5和20mg/L的标准溶液。
1.3样品前处理
准确称取奶粉05g或液态奶10g(精确到001g置于10mL离心管中(奶粉中加入1mL去离子水混匀溶解,用H3PO4/医用酒精(001/100,v/v定容至5mL,混匀。
然后取1gLAS材料加入上述样品中,混匀,超声1min,于8000r/min离心2min,取上清液过022m微孔滤膜,直接进行液相分析。
1.4色谱条件
色谱柱采用WCX色谱柱(150mm46mm,柱温30;流动相采用2mmol/LKH2PO4(用磷酸调节pH为38;流速:
15mL/min;进样体积:
20L;分析时间:
5min;二极管阵列检测器波长扫描范围为200~400nm,以保留时间和三聚氰胺的紫外光谱图定性,外标法定量。
2结果与讨论
2.1提取净化条件的选择和优化
牛奶和奶粉的基质成分复杂,含有大量蛋白质和脂肪,有效的样品前处理是检测三聚氰胺的关键步骤。
如前所述,现有前处理方法大都存在步骤繁琐、耗时等缺点;一些快速方法,如国家标准GB/T224002020,使用乙腈提取会引起部分脂肪类物质溶解,对检测产生较大干扰;另一方面,提取过程使用有毒有机溶剂,对人员和环境存在不利影响。
三聚氰胺是强极性亲水小分子,牛奶中的蛋白质和脂肪等基质多为疏水性物质,两者在性质上存在较大LAS
688
第7期
魏杰,等:
基于QuEChERS前处理技术和弱阳离子交换色谱的牛奶和
奶粉中三聚氰胺的快速检测方法
脂肪有很强的吸附能力,可在高有机相(75%乙醇浓度下吸附蛋白质和脂肪,并且辅助蛋白质和脂肪沉淀。
同时对亲水性的三聚氰胺不产生吸附,实现三聚氰胺与基质的分离,达到净化样品的目的。
另外,医用酒精也可沉淀一部分蛋白质分子,进一步净化样品。
因此,选用医用酒精(乙醇含量75%和LAS材料提取三聚氰胺能够同时沉淀(吸附蛋白质和脂肪,直接获得澄清透明溶液,所得样品过膜直接分析,具有基质干扰小,环境友好的优点。
对照实验结果显示,只用医用酒精处理,不加入LAS材料,样品经离心后得不到澄清溶液,无法直接进行分析,证实加入LAS材料有助于沉淀(吸附脂肪、蛋白质等基质,降低基质干扰,实现直接检测(见图1
。
图1(a牛奶样品、(b只加入医用酒精离心处理的样品
和(c加入医用酒精和LAS材料离心处理的样品
Fig.1(aMilksample,(bmilksampletreatedwith
medicinalalcoholand(cmilksampletreatedwithmedicinalalcoholandLASmaterial
2.2色谱条件的选择
三聚氰胺为极性小分子,在反相色谱分析中需加入离子对试剂,存在平衡时间长、重复性差、色谱柱寿命短等缺点,影响方法的重现性和灵敏度。
由于三聚氰胺显碱性,可用离子色谱分析。
GB/T224002020采用强阳离子交换(SCX色谱进行三聚氰胺的分离分析。
SCX对三聚氰胺保留较强,需使用较高浓度的缓冲盐和一定浓度的有机溶剂。
弱阳离子交换(WCX色谱在低pH下离子交换容量较小,使用低浓度缓冲盐(2mmol/LKH2PO4,pH38即可实现三聚氰胺的洗脱和分离。
另外,一些小分子酸、亲脂性物质等基质保留很弱或不保留,不会对三聚氰胺的检测产生干扰,纯水相条件下可在5min内实现基质干扰物与三聚氰胺的快速分离(见图2。
在实际操作中,可将医用酒精和LAS材料提前分装好,超声、离心操作均可批量处理,分摊
时间,1~min完成一个样品的前处理,6~7min完成一个样
品的检测工作。
图2(a2mg/L三聚氰胺标准溶液、(b添加10
mg/kg三聚氰胺的牛奶样品和(c空白牛奶样品的色谱图
Fig.2Chromatogramsof(aa2mg/Lmelamine
solution,(bamilksamplespikedwith10mg/kgmelamineand(cablankmilksample
三聚氰胺在紫外光区有两个特征吸收,分别为208nm和236nm。
文献报道三聚氰胺的分析大都选用240nm作为检测波长,其原因是所选用的流动相体系和样品基质在三聚氰胺最大吸收波长处(208nm干扰较大。
本方法前处理得到的样品纯净,且使用低浓度磷酸盐做流动相,在低波长下干扰
小,故选用208nm作为检测波长,提高检测灵敏度
(见图3。
图3三聚氰胺(20mg/L在(a208nm和
(b240nm的色谱图
Fig.3Chromatogramsofmelamine(20mg/Lat
(a208nmand(b240nm
2.3线性范围和检出限
将12节中配制的不同质量浓度(002、01、
02、05、2、5、20mg/L的标准溶液重复分析3次,用所得到的峰面积平均值为纵坐标,三聚氰胺的质量浓度(mg/L为横坐标建立回归曲线,结果表明三聚氰胺在002~20mg/L内线性关系良好,相关r2
为回归方程y203-
689
色谱第29卷
29121。
在空白牛奶和奶粉基质中添加三聚氰胺,按信噪比(S/N大于3计算,本方法的检出限分别为005mg/kg(牛奶和01mg/kg(奶粉。
2.4回收率和精密度
在空白奶粉基质中添加2、5、10、30、50mg/kg5个浓度水平,牛奶基质中添加1、5、10、30、50mg/kg5个浓度水平的三聚氰胺进行加标回收率测定,每个浓度平行测定5次,用回归方程计算加标回收率和相对标准偏差(RSD。
如表1所示,牛奶中三聚氰胺的回收率为989%~1052%,RSD为09%~34%;奶粉中三聚氰胺的回收率为864%~1029%,RSD为15%~67%。
2.5实际样品分析
使用本方法对市场上随机抽取的一种牛奶和一种奶粉样品进行检测,结果见图4,在两个样品中均没有检到三聚氰胺。
表1奶粉和牛奶基质中三聚氰胺的添加回收率和精密度(n=5
Table1Recoveriesandprecisionsofmelaminein
milkandmilkpowdersamples(n=5
Milk
Added/
(mg/kg
Recovery/
%RSD/
%Milkpowder
Added/
(mg/kg
Recovery/
%
RSD/%1105.23.4290.06.75100.83.4586.45.01099.72.21090.65.83098.90.930100.32.550
99.9
1.8
50
102.9
1.
5
图4(a1牛奶实际样品、(a2空白牛奶加标样品、(b1奶粉实际样品和(b2空白奶粉加标样品的色谱图(加标量均为10mg/kg
Fig.4Chromatogramsof(a1arealmilksample,(a2ablankmilksamplespikedwith10mg/kgmelamine,
(b1arealmilkpowdersampleand(b2ablankmilkpowdersamplespikedwith10mg/kgmelamine
3结论
本文应用QuEChERS方法对牛奶和奶粉中的三聚氰胺进行了提取净化,并用快速弱阳离子交换色谱进行三聚氰胺的分析,大大提高了牛奶和奶粉中三聚氰胺的检测效率。
与传统方法相比,灵敏度、
精密度和回收率均较高,且不使用有害有机溶剂,环境友好。
本方法为牛奶和奶粉中三聚氰胺的快速检测提供了简便的样品前处理方法和检测手段。
参考文献:
[1]HeQS,LiuMF,HuangLY,eta.lChineseJournalof
Chromatography(何乔桑,刘敏芳,黄丽英,等.色谱,2020,26(6:
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[3]WangL,PangJJ,YuHJ.ChineseJournalofAnalysis
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53
[4]Xu
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