三七中甲基对硫磷的提取纯化及气相色谱检测本科毕业论文.docx
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三七中甲基对硫磷的提取纯化及气相色谱检测本科毕业论文
本科生毕业论文
三七中甲基对硫磷的提取纯化及气相色谱检测
2015AnnualGraduationThesis(Project)oftheCollegeUndergraduate
PurificationofAcephateandAetectionofParathionMethylbyGasChromatography
Department:
DepartmentofChemistry,CollegeofScience
Major:
Chemistry
Grade:
2012
Student’sName:
StudentNo.:
Tutor:
May,2015
毕业论文(设计)原创性声明
本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
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日期:
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日期:
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姓名
职称
单位
备注
主席(组长)
摘要
农药是农业生产的安全卫士,每年使用化学农药为我国粮食产物挽回许多由病虫害而遭到的损失。
农药是农业生产中必不可少的生产资料,保障了我国粮食的供应。
由此可见农药对我们生产生活的重要性。
目前使用最为广泛的是有机磷、有机氯、氨基甲酸酯等为代表的有机类农药。
有机磷杀虫剂是我国稻田最主要的农药,占所有使用农药的70%以上。
其中,甲胺磷、乙酰甲胺磷、敌敌畏、氧乐果、乐果、对硫磷、马拉硫磷、甲基对硫磷、毒死蜱等品种起着重要的作用。
所以有机磷类农药的提纯研究为实验标准品的制备提供了依据,从而降低了实验的成本。
本毕业论文主要探究一种快速高效分离、检测三七中甲基对硫磷含量的方法。
通过用丙酮作为溶剂利用超声波提取法确定三七中甲基对硫磷的最佳提取时间、提取功率及提取剂量。
为中草药中甲基对硫磷农残检测提供参考依据。
关键词:
三七;甲基对硫磷磷;超声波提取;气相色谱
ABSTRACT
Chemicalpesticidesarewidelyusedeachyearforagriculturalproductsfrommanypestsanddiseasesandrestorethelossessuffered.Pesticidesareanessentialforagriculturalproducts,andprotectourfoodsupply.OrganophosphoruspesticidesarethemainpaddypesticidesinChina,accountingformorethan70%oftheuseofpesticides.Amongthem,methamidophos,acephate,dichlorvos,dimethoateoxygen,dimethoate,parathion,malathion,methylparathion,chlorpyrifosandothervarietiesplayanimportantrole.
Thisthesisexploresanefficientseparation,threeyoungerDuiLiuLincontentofmethylmethod.Throughtheuseofultrasonicextractionsolvent,acetone,astodeterminethebestthreeyoungerDuiLiuLinmethyltime,powerandextractiondoses.ForChineseherbalmedicineofmethylDuiLiuLindetectpesticideresiduestoprovidethereference.
Keywords:
Panaxnotoginseng;Parathionmethyl;Ultrasonicextraction;Gaschromatography
目录
1 绪论2
1.1引言2
1.1.1三七简介2
1.1.2有机磷类农药的种类2
1.1.3有机磷类农药的危害2
1.1.4、有机磷类农药的提取、检测方法研究2
1.2甲基对硫磷4
1.2.1甲基对硫磷理化性质4
1.2.2甲基对硫磷气相色谱测定意义4
1.2.3甲基对硫磷提取、纯化及检测方法综述5
2实验部分6
2.1甲基对硫磷标准曲线的绘制6
2.1.1试剂及仪器6
2.1.2标准溶液的配制6
2.1.3甲基对硫磷的气相色谱测定6
2.1.4甲基对硫磷标准曲线的绘制11
2.2甲基对硫磷标准品的提取及纯化12
2.2.1试剂及仪器12
2.2.2超声波提取条件选择12
2.2.3提取剂的配制13
2.2.4提取样品的纯化13
3结果与讨论14
3.1提取条件的选择14
3.1.1提取时间选择14
3.1.2提取功率选择14
3.1.3提取溶剂剂量选择15
3.1.4三七样品的处理15
3.1.5三七样品气相色谱图15
3.1.6甲基对硫磷含量计算16
4展望17
参考文献18
致 谢20
1 绪论
1.1引言
1.1.1三七简介
三七(Panaxnotoginseng),又叫田七,因枝分三叉,叶为七片,故称为三七。
三七在春冬两季采挖,又分为"春七"和"冬七"。
云南文山是是全国的三七生产地和原产地,三七具有止血、活血化瘀、降低血脂、胆固醇、抑制动脉硬化等多种功能,并且三七的花和根都可以入药。
到目前为止,从三七中分离得到的化学成分主要有皂苷、黄酮、挥发油、氨基酸、多糖、淀粉、蛋白质等以及部分无机化学成分如氮、磷、钾等大量元素和钴、钼、铯等微量元素。
本实验所用的样品为三七粉(灰黄色),三七粉是用三七主根粉碎而成的粉。
图1-1产自云南文山的三七
1.1.2有机磷类农药的种类
有机磷农药是一种含有磷原子的有机脂类化合物,在体内与胆碱酯酶形成磷酸化胆碱酯酶,使胆碱酯酶活性受抑制,而产生毒性的一类农药的总称。
大多为磷酸脂类和硫代磷酸酯类。
其种类主要为:
剧毒类:
LD50<10mg/kg,甲拌磷,对硫磷,内吸磷
高毒类:
LD50:
10-100mg/kg,甲基对硫磷,甲胺磷,氧乐果,敌敌畏
在三七种植过程中一些药农使用农药的方式方法也不科学;有些药农片面追求产量,盲目过度使用农药,这些都给人工种植的中草药的质量造成一定的影响。
而文献报道多为食品、蔬菜、谷物、饲料、水果等有机磷农药残留量的测定方法,鲜有中草药有机磷农药残留量测定方法的报道。
为了把握中草药的质量,建立这些中草药有机磷农药残留量的定性或定量分析方法是非常必要的。
本论文主要侧重研究三七中甲基对硫磷的提取、纯化及检测。
1.1.3有机磷类农药的危害
有机磷农药是用于防治植物病、虫害的含有机磷农药的有机化合物。
这一类农药品种多、药效高,用途广,易分解,在人、畜体内一般不积累,在农药中是极为重要的一类化合物。
但有不少品种对人、畜的急性毒性很强,在使用时特别要注意安全,近年来,高效低毒的品种发展很快,逐步取代了一些高毒品种,使有机磷农药的使用更安全有效。
我国农药污染面积大,影响范围广。
我国是一个农业大同,农药使用品种多,用量大,其中70%~80%的农药直接散落到环境中,对土壤、地表水、地下水和农产品造成污染。
并进一步进入生物链,对整个环境生物和人类自身都有影响。
一旦产生危害,其后果不堪设想。
所以继续开发高效、低残、低毒农药尤为重要。
开发各种能消除环境中农药污染的技术和产品,将污染产生的危害和损失降到最低限度。
加强农药在环境中迁移、转化规律及毒理学研究,弄清农药对环境生态危害和人体毒害作用的机制。
为农药环境安全管理、农药科学合理使用。
新农药品种开发等提供科学依据。
在有机磷类农药中以甲基对硫磷为代表的气相色谱测定,为有机磷类农残检测提供依据。
1.1.4、有机磷类农药的提取、检测方法研究
农药残留分析的一般步骤为:
提取-纯化-检测。
在农药残留测定之前要有适合于各种蔬菜食品和目标物化学性质的萃取、净化、浓缩等前步骤,这些前处理过程在分析中起决定作用。
鉴于不同食品或植物中的农药提取有各自的特殊性,因此针对不同的目标物需采用不同的提取纯化方法和不同的检测方法。
农药残留采用有机溶剂提取目标分析物,常用的提取纯化方法有冷浸、热回流、超声波、微波等。
目前主要研究最多的是各类蔬菜、水果中农残的检测,对于三七的研究还甚少。
微波提取方法的原理是在微波场中,吸收微波能力的差异使得基体物质的
某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热,从而使得被萃取物质从基体或体系中分离,进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中[11];杨云等采用微波萃取,萃取率高达90%以上,且微波萃取具有设备简单、适用范围广、萃取效率高、重现性好、节省时间、节省试剂、污染小等特点。
目前,除主要用于环境样品预处理外,还用于生化、食品、工业分析和天然产物提取等领域[12]。
超声提取技术的基本原理主要是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的浸出提取,另外超声波的次级效应,如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合,利于提取。
与常规提取法相比,具有提取时间短、产率高、无需加热等优点。
根据有机磷农药的化学特性和毒理学性质,目前常用的检测方法有紫外可见分光光度法、气相色谱法、高效液相色谱法。
紫外可见分光光度法是根据有机磷农药中的一些官能团或水解、还原产物与特殊的显色剂在一定的条件下,发生氧化、磺酸化、酯化、络合等化学反应,产生特定波长的颜色反应来进行定性或定量测定。
它的检测限虽然可以达到ug级,但波谱法一次只能测定一种或相同基团的一类有机磷农药,且此种方法灵敏度不高,一般只能作为鉴别方法粗选。
气相色谱法具有分离效能高,选择性高,灵敏度高,分析速度快和应用范围广等特点。
是有机磷农药测定的国家标准方法。
其中应用于有机磷检测的检测器主要有氯磷检测器(FPD),氮磷检测器(NPD)等。
该方法是利用经提取、净化、浓缩后的有机磷农药注入气相色谱柱,程序升温后,不同的有机磷农药在固定相中
分离,经不同的检测器检测扫描绘出气相色谱图,通过保留时间来定性,通过峰或峰面积与标准曲线对照来定量。
一次可同时测定多个组分,简便快捷,灵敏度高,准确性好[13]。
高效液相色谱法是在液相柱层析的基础上,引入气相色谱理论并加以改进而发展起来的分析方法。
与气相色谱法比较,不仅分析效能好,灵敏度高检测速度快,而且应用面广。
对于气相色谱法分析时热不稳定和极性较差以及易于在GC柱上发生吸附的有机磷农药高效液相色谱法显示出明显的优势[14]。
气相色谱中的FPD氯磷检测器是针对有机磷类检测最佳仪器,其检测灵
敏度为10。
甲基对硫磷是有机磷类的典型,故选用气相色谱检测较宜。
1.2甲基对硫磷
1.2.1甲基对硫磷理化性质
英文通用名称:
parathion-methyl
中文名称:
甲基对硫磷
化学结构式:
分子式:
CHOPSN
相对分子质量:
263.13
理化性质:
甲基对硫磷是一种有机磷杀虫剂。
纯品是白色针状晶体,有臭味。
密度1.352。
熔点36~36.5℃,沸点158℃。
工业品是黄色油状液体,难溶于水和石油。
易溶于苯、二甲苯、丙酮、二氯乙烷等。
在碱溶液中较对硫磷更易水解,用途与对硫磷相象。
可加工成粉剂、可湿性粉剂和乳剂使用。
其杀虫药效与对硫磷相同,但对人畜的毒性较对硫磷小三倍。
1.2.2甲基对硫磷气相色谱测定意义
气相色谱法具有分离效能高,选择性高,灵敏度高,分析速度快和应用范围
广等特点。
是有机磷农药测定的国家标准方法。
其中应用于有机磷检测的检测器主要有氯磷检测(FPD)、氮磷检测器(NPD)等。
该方法是利用经提取、净化、浓缩后的有机磷农药注入气相色谱柱,不同的有机磷农药在固定相中分离,经不同的检测器检测扫描绘出气相色谱图,通过保留时间来定性,通过峰或峰面积与标准曲线对照来定量。
一次可同时测定多个组分,简便快捷,灵敏度高,准确性好。
甲基对硫磷是有机磷类农药中的典型农药,对其检测可以检测出各类农作物或中草药中甲基对硫磷的含量,为甲基对硫磷的残留量检测检测提供理论依据,给食品安全检测提供理论基础。
1.2.3甲基对硫磷提取、纯化及检测方法综述
根据甲基对硫磷理化性质,以及目前已有的针对有机磷农药提取检测方法
的优缺点,通过比较超声波和微波的特点可以选超声波提取法。
三七粉中成分比较复杂含有脂肪、蜡质、色素等杂质。
为了避免残余杂质的影响,采用柱层析法对提取液进行净化,硅藻土能大量吸附脂肪、蜡质、色素等杂质,净化方法采用硅藻土和无水硫酸钠两者联合装柱。
鉴于实验室条件,有机磷类农药大都含有共轭双键,采用光谱扫描时会有较大吸收峰且根据气相色谱FPD检测器对有机磷的检出限较高,所以检测方法选择气相色谱法进行检测。
2实验部分
2.1甲基对硫磷标准曲线的绘制
2.1.1试剂及仪器
试剂:
甲基对硫磷标准品(parathion-methyl德国DR公司纯度99.5%);
丙酮(分析纯);
正己烷(分析纯);
活性炭;
电子天平。
仪器:
GC122气相色谱带FPD氢火焰离子检测器(上海仪器三厂);
分析天平(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司,AR1140);
常规玻璃仪器:
容量瓶10mL;锥形瓶100mL;移液管2mL;移液管1mL;量筒25mL;量筒20mL。
2.1.2标准溶液的配制
由于农残检测中甲基对硫磷浓度的不确定性所以标准溶液浓度的配制需要有不同梯度(从高浓度到低浓度呈倍数稀释)。
分别配成浓度为:
0.01102mg/mL、0.00511mgl/mL、0.00367mg/mL、0.00276mg/mL、0.00220mg/mL。
其浓度梯度分别是最高浓度(0.01102mg/L)的、、、。
从而绘制出甲基对硫磷的标准曲线。
2.1.3甲基对硫磷的气相色谱测定
2.1.3.1气相色谱工作原理:
是利用试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不同,当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时,组份就在其中的两相间进行反复多次分配,由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同,因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同,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份
的色谱峰。
2.1.3.2甲基对硫磷标准曲线的绘制
用电子天平准确称取甲基对硫磷标准品0.0029g放于10mL容量瓶中,取10mL丙酮将甲基对硫磷稀释成浓度为0.01102mg/L的标准样液a号瓶。
取a号瓶的标准样1mL于10mL容量瓶中,在容量瓶中加入1mL丙酮,配成浓度为a号瓶浓度的。
记为b号瓶。
浓度为0.00551mg/mL。
取a号瓶的标准样1mL于10mL容量瓶中,在容量瓶中加入2mL丙酮,配成浓度为a号瓶浓度的,记为c号瓶。
浓度为0.00367mg/mL。
取a号瓶的标样1mL于10mL容量瓶中,在容量瓶中加入3mL丙酮,配成浓度为a号瓶浓度的,记为d号瓶,其浓度为0.00276mg/mL。
取a号瓶的标样1mL于10mL容量瓶中,在容量瓶中加入4mL丙酮,配成浓度为a号瓶浓度的,记为e号瓶,浓度为0.00220mg/mL。
用一个洁净、干燥的10mL容量瓶在其中加入10mL丙酮,作空白对照。
将配制好的样品封好口存放于冰箱中,备用。
2.1.3.2色谱条件
操作条件
色谱柱:
石英玻璃柱,内径2mm,长3m。
涂有1.0μm厚的气相色谱用50%三氟丙基--甲基硅酮,老化
进样器:
10ul
色谱柱温度:
200(通过多天的摸索固定温度比程序升温较利于测量,故选择固定色谱柱温度为200)
进样器温度:
230
检测器温度:
230
氮气:
纯度99.9%,70mL/min
空气:
62mL/min
氢气:
65mL/min
2.1.3.3色谱测定
用丙酮润洗10ul进样器三次,然后从进样口注入10ul丙酮,通过气相色谱检测后其色谱图为:
图2-1丙酮(f号瓶)气相色谱图
将甲基对硫磷浓度为0.01102mg/mL的a号瓶通过气相色谱测定,其色谱图为:
图2-2a号瓶气相色谱图
将甲基对硫磷浓度为0.00551mg/L的b号瓶通过气相色谱测定,其色谱图为:
图2-3b号瓶气相色谱图
将甲基对硫磷浓度为0.00367mg/mL的c号瓶通过气相色谱测定,其色谱图为:
图2-4c号瓶气相色谱图
将甲基对硫磷浓度为0.00276mg/mL的d号瓶通过气相色谱测定,其色谱图为:
图2-5d号瓶气相色谱图
将甲基对硫磷浓度为0.00220mg/mL的e号瓶通过气相色谱测定,其色谱图为:
图2-6e号瓶气相色谱图
2.1.3.4将图2-2至图2-7六个图形中甲基对硫磷的峰高、浓度、保留时间做表格为:
表2-1峰高、浓度
样品号
甲基对硫磷浓度(mg/mL)
峰高
甲基对硫磷保留时间(min)
f(丙酮)
0
0
0
a
0.01102
17588.652
11.865
b
0.00551
8064.151
11.832
c
0.00367
5659.308
11.832
d
0.00267
5291.444
11.773
e
0.0022
3070.095
11.798
2.1.4甲基对硫磷标准曲线的绘制
把甲基对硫磷的峰高与甲基对硫磷的浓度用作图工具Origin7.5作图得到甲基对硫磷气相色谱标准曲线。
用峰高、浓度作图得到的甲基对硫磷标准曲线为:
图2-7甲基对硫磷浓度-峰高标准曲线
图10线性拟合分析结果为:
线性回归方程为:
Y=22.84558+157465.4028X(2-1)
R值为:
0.99951
2.2甲基对硫磷标准品的提取及纯化
2.2.1试剂及仪器
试剂:
市售三七粉(灰黄色);
丙酮(分析纯);
正己烷(分析纯);
无水NaSO(分析纯);
硅藻土。
仪器:
旋转蒸发仪(上海爱朗仪器有限责公司,N-1001;)
分析天平(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司,AR1140);
超声波振荡清洗仪(上海科导超声仪器有限公司);
层析柱(25cm×10mmi.d.);
常规玻璃仪器:
10mL容量瓶;100mL锥形瓶;2mL移液;1mL移液管;25mL量筒;20mL量筒。
2.2.2超声波提取条件选择
利用甲基对硫磷标准品配制成浓度在甲基对硫磷标准曲线范围浓度内来检测甲基对硫磷的最佳提取条件。
回收率计算具体步骤为:
1通过标准曲线找到C浓度下对应的峰高H;
2利用超声波提取后通过公式C1V1=C2V2计算出提取后甲基对硫磷浓度C2;
3利用C2在标准曲线上找到对应的峰高H,H为提取前C1浓度下对应的峰高。
(或利用线性回归方程带入数据计算);
4回收率P=H/H;(2-2)
5回收率P=V/V;(2-3)
6利用式2-2、2-3求出回收率,将P、P求其平均值填入回收率表格中。
2.2.3提取剂的配制
利用超声波提取甲基对硫磷标准,选择提取时间、提取功率、提取溶剂量三个因素提取正交实验。
进而得到最佳提取条件。
准确称去甲基对硫磷标准品0.08203g于100mL容量瓶中用丙酮定容至刻度,其浓度为0.00312mg/mL(浓度范围在标准曲线内)。
通过Orgin上面找到浓度为0.03105mg/mL时对应的峰高H=4909.60135。
按照不同提取时间(20min、24min、26min、28min、30min、32min),不同提取功率(90%、95%、100%)及不同提取剂量进行实验,得出结果并计算出回收率。
2.2.4提取样品的纯化
①、根据文献得知提取样品的纯化一般选择硅藻土-柱层析法进行提纯分离。
②、层析柱(15cm×10mmid)的填充(自下而上):
层析柱(15cm×10mm)自下而上装填:
一层滤纸、3g无水硫酸钠、4g硅藻土、3g无水硫酸钠,用20mL正己烷预淋洗层析柱。
样品洗脱:
以10mLV(正己烷)—V(二氯甲烷)=9:
1的混合液洗涤圆底烧瓶,并将洗涤液转入柱中;以10mLV(正己烷)—V(丙酮)=6:
4的混合液及10mLV(丙酮)—V(甲醇)=1:
1的混合液洗脱。
③、将市售三七粉通过提取处理后通过层析柱进行过滤提纯。
④在甲基对硫磷标准品的气相色谱条件下进行气相检测。
3结果与讨论
3.1提取条件的选择
实验主要利用微波对不同提取时间、不同提取功率、不同提取剂剂量的正交实验进而得出最佳提取条件,通过实验其结果如下:
3.1.1提取时间选择(谷物中甲基对硫磷提取时间为15min)
表3-1超声波提取时间选择
提取样品号
提取时间(min)
提取功率
溶剂量(mL)
提取后体积(mL)
回收率(%)
1
10
90%
5
4.26
85.25
2
12
90%
5
4.31
86.70
3
14
90%
5
4.37
87.25
4
16
90%
5
4.40
87.34
5
18
90%
5
4.60
92.35
6
20
90%
5
4.32
86.30
7
22
90%
5
4.28
85.57
通过上表可知提取时间在18min时,其回收率最高。
3.1.2提取功率选择(平行三次实验取平均值计算功率)
表3-2提取功率选择
提取样品号
提取时间(min)
提取功率(%)
溶剂量(mL)
提取后体积(mL)
回收率(%)
1
18
90
5
4.58
91.80
2
18
95
5
4.62
92.06
3
18
100
5
4.80
95.14
通过表格中数据得知微波提取功率在95%时回收率最高。
3.1.3提取溶剂剂量选择
表3-3提取剂量的选择
提取样品号
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