可用于谷物中六种苯氧羧酸类除草剂检测的分散固相萃取净化管及其使用方法

摘要

本发明属于分析化学与食品安全检测领域，涉及一种可用于谷物中六种苯氧羧酸类除草剂的分散固相萃取净化管及其使用方法。其中分散固相萃取净化管由管盖(1)、管体(2)和填料(3)组成，所述的填料(3)是质量为0.10g的镁铝型甲苯‑4‑磺酸钠柱撑水滑石吸附剂。分散固相萃取净化管的使用方法包括活化净化管、吸附目标物和洗脱目标物三个步骤。本发明所采用的吸附剂为对六种苯氧羧酸类除草剂具有高效吸附效果的吸附剂，只需使用0.10g的用量；所采用的分散固相萃取净化管前处理方法具有不使用有机溶剂、安全环保的特点，同时具有操作简便、快捷高效的优势。

说明书

技术领域

本发明属于分析化学与食品安全检测领域，具体涉及到一种可用于谷物中六种苯氧羧酸类除草剂的分散固相萃取净化管及其使用方法。

背景技术

苯氧羧酸类除草剂是农业生产中第二大选择性除草剂品种，广泛地施用于水田、非耕地和牧场等，随着使用量和使用范围的日益增大，该类物质也已成为影响谷物食用安全的重要因素。为此，中国、欧盟、美国、日本等主要国家和地区对大米、小麦和玉米等谷物中苯氧羧酸类除草剂均规定了最大限量值(MRL)的要求。

当前，谷物中苯氧羧酸类除草剂的检测方法主要为色谱法及色谱质谱联用法；前处理方法经历了两个阶段，前期采用先采用水或碱水进行提取，之后对提取液进行酸化，再使用有机溶剂液液萃取富集；后期人们采用固相萃取柱直接吸附洗脱水溶液或碱水溶液中的苯氧羧酸类除草剂富集。但液液萃取法富集存在使用有机溶剂量大、操作复杂等不足；固相萃取法富集存在可供选择吸附剂品种单一、吸附率低、前处理耗时长等缺点，亟待寻找新的高效吸附剂和探索快捷的前处理方式。

层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,LDHS)，又称层状水滑石，为典型的阴离子型层状材料，其中的典型代表为镁铝型水滑石(分子式为Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O，简称MgAl-LDH)，其中镁铝的氢氧化物构成层板，碳酸根离子为层板间的阴离子。水滑石类化合物具有层板的构成氢氧化物可调控性、层间阴离子种类及数量可调控性、晶粒尺寸及分布可调控性的特点；同时，这类材料具有小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特性。因此，这类材料广泛应用于污水处理、合成催化、医药缓释、助燃材料等众多领域。

发明人前期研究表明，经过甲苯-4-磺酸钠改性的水滑石——镁铝型甲苯-4-磺酸钠柱撑水滑石吸附剂对2,4-D等六种苯氧羧酸类除草剂具有良好的吸附富集作用，可以应用开发成为一种高效吸附六种苯氧羧酸类除草剂的新型吸附剂。

表1六种苯氧羧酸类除草剂的相关信息

发明内容

为了克服采用检测谷物中苯氧羧酸类除草剂前处理液液萃取法富集存在使用有机溶剂量大、操作复杂等不足；以及采用固相萃取法富集存在可供选择吸附剂品种单一、吸附率低、前处理耗时长等缺点，本发明的目的在于提供一种可用于谷物中六种苯氧羧酸类除草剂检测的分散固相萃取净化管以及其使用方法。

本发明是通过以下技术方案来实现上述目标的。

一种可用于谷物中六种苯氧羧酸类除草剂检测的分散固相萃取净化管，包括管盖1，管体2和填料3，其中管体2由螺纹与管盖1连接，填料3置于管体2中，其特征在于，所述的填料是质量为0.10g的镁铝型甲苯-4-磺酸钠柱撑水滑石吸附剂，其分子组成简式为Mg₆Al₂(OH)₁₆(C₇H₇SO₃)₂·4H₂O。

其中，

所述的六种苯氧羧酸类除草剂为2,4-二氯苯氧乙酸、2,4-二氯苯氧丙酸、2,4-二氯苯氧丁酸、2-甲基-4-氯苯氧乙酸、2-甲基-4-氯苯氧基丁酸、2,4,5-三氯苯氧乙酸。

上述的分散固相萃取净化管的使用方法包括以下步骤：

步骤一，活化：向分散固相萃取净化管中添加去离子水，涡旋，离心，弃去上清液；

步骤二，吸附：向分散固相萃取净化管中添加提取了六种苯氧羧酸类除草剂的提取溶液，涡旋，振荡，离心，弃去上层清液；

步骤三，脱吸附：向离心管中添加脱吸附溶剂，涡旋，振荡，离心，所得上清液为含有六种苯氧羧酸类除草剂的脱吸附溶液。

其中，

所述的六种苯氧羧酸类除草剂为2,4-二氯苯氧乙酸、2,4-二氯苯氧丙酸、2,4-二氯苯氧丁酸、2-甲基-4-氯苯氧乙酸、2-甲基-4-氯苯氧基丁酸、2,4,5-三氯苯氧乙酸。

步骤一中活化用去离子水的量为15mL。

步骤二中的提取溶液为去离子水。

涡旋的时间为3min，振荡的时间为15min，离心转速为4500r/min，离心时间为3min。

步骤三中脱吸附剂为1.00mol/L的硫酸钠溶液，添加的脱吸附剂体积为2.00mL。

本发明的优点在于：

(1)本发明所采用的镁铝型甲苯-4-磺酸钠柱撑水滑石是一种对六种苯氧羧酸类除草剂具有高效吸附效果的吸附剂，只需使用0.10g的用量；

(2)本发明所采用的分散固相萃取净化管进行前处理，相较于液液萃取富集具有不使用有机溶剂、安全环保的优点，相较于固相萃取净化具有操作简便、快捷高效的特点。

附图说明

图1是分散固相萃取净化管示意图；

图2是实施例1中的吸附与脱吸附效果比较图，其中1是2,4-D，2是MCPA，3是2,4-DP，4是2,4,5-T，5是MCPB，6是2,4-DB，A是基质标准溶液，B是空白基质样品洗脱后的溶液，C是基质加标洗脱后的溶液；

图3是实施例2中的吸附与脱吸附效果比较图，其中1是2,4-D，2是MCPA，3是2,4-DP，4是2,4,5-T，5是MCPB，6是2,4-DB，A是基质标准溶液，B是空白基质样品洗脱后的溶液，C是基质加标洗脱后的溶液。

具体实施方式

为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。

(1)本发明实施例中所涉及到的试剂药品如下：

甲苯-4-磺酸钠，硫酸钠，分析纯，国药集团；

Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O，分析纯，美国Aldrich公司。

乙腈、甲酸、甲酸铵：色谱纯；水为符合GB/T 6682规定的一级水。

六种苯氧羧酸类除草剂固态标准品：纯度大于等于98.0％，德国Dr.Ehrenstorfer公司。

六种苯氧羧酸类除草剂标准储备液的配置：称取适量的六种除草剂标准品，以去离子水溶解并定容，配置成1000mg/L的储备液，-4℃下保存备用。

(2)本发明实施例中所涉及到的仪器如下：

EXCEL型微波消解仪，上海屹尧仪器科技发展有限公司，消解罐体积为100mL；微波马弗炉(烧结炉)，美国CEM公司；VD53型真空干燥箱，德国宾德科技公司；HJ-5多功能恒温搅拌器，金坛荣华仪器制造有限公司；FS-12型分液漏斗振荡器，日本新光科技有限公司；3K-15型离心机，德国sigma科技公司；BF518945C-1型箱式电阻炉(马弗炉)，美国赛默飞世尔科技公司；T-18型分散器，德都IK公司；1200L型高效液相色谱仪，美国安捷伦科技有限公司。

(3)镁铝型甲苯-4-磺酸钠柱撑水滑石的合成：

a)焙烧：将前体镁铝型水滑石Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O置于马弗炉中，以升温速率5℃/min加热至温度为500℃，焙烧6h，得到焙烧产物Mg₆Al₂O₈(OH)₂；

b)称量：于微波消解罐中称取11.711g插层剂甲苯-4-磺酸钠和7.236g的焙烧产物Mg₆Al₂O₈(OH)₂，两者的物质的量比是3:1。

c)微波晶化水热合成：将去离子水煮沸并保持30min，之后添加100mL至上述装有插层剂和焙烧产物的微波消解罐中，密闭，将微波消解罐置于微波消解仪中，在100℃下微波加热30min完成合成；

d)洗涤与干燥：将微波罐中的全部固体与液体倒出，以煮沸30min以上的去除二氧化碳的去离子水经加热搅拌、振荡洗涤并离心，90℃下真空干燥12h，研磨保存。

(4)液相色谱分析测试条件：

a)色谱柱：C₁₈分离柱为，150mm×4.6mm，粒径5μm；前接的C₁₈保护柱为，12.5mm×4.6mm，粒径5μm。

b)色谱柱温度：25℃。

c)流动相：溶剂A为，乙腈+水＝80+20，体积比；溶剂B为，水；其中溶剂A和B中均含有3mM的甲酸和3mM的甲酸铵缓冲溶液。

d)洗脱梯度：溶剂A在40min内从25％升至75％。

e)流速：1.0mL/min。

f)检测波长：230nm。

g)进样量：100μL。

实施例1

本实施例1中基质为空白的大米样品，加标浓度为0.2mg/kg：

(1)提取：于50mL的离心管中称取研磨成粉状的大米粉10g，向离心管中添加30mL的去离子水，以12000r/min高速匀浆1min，以4500r/min的速度离心3min；

(2)活化：取分散固相萃取净化管，向其中添加15mL去离子水，涡旋3min，以4500r/min的速度离心3min，弃去上清液。

(3)吸附：将提取步骤中的上清液全部倾到至经过洗涤的分散固相萃取净化管中，涡旋3min，振荡15min，以4500r/min的速度离心3min，弃去上层清液；

(4)脱吸附：向离心管中添加1.00mol/L的硫酸钠溶液2.00mL，，涡旋3min，振荡15min，以4500r/min的速度离心3min，所得上清液为含有六种苯氧羧酸类除草剂的脱吸附溶液。

(5)分析：吸取上述脱吸附溶液，过0.22μm滤膜，高效液相色谱分析。

(6)测试结果分析：从图2中可以看出，六种苯氧羧酸类除草剂均得到基线分离，目标峰未受到杂质峰干扰，其中2,4-D，MCPA，2,4-DP，2,4,5-T，MCPB和2,4-DB的回收率分别为：103.8％、102.2％、110.5％、106.7％、107.6％和98.5％，符合痕量分析对回收率的要求。

实施例2

本实施例2中基质为空白的小麦样品，加标浓度为0.2mg/kg：

(1)提取：于50mL的离心管中称取研磨成粉状的小麦粉10g，向离心管中添加30mL的去离子水，以12000r/min高速匀浆1min，以4500r/min的速度离心3min；

(2)活化：取分散固相萃取净化管，向其中添加15mL去离子水，涡旋3min，以4500r/min的速度离心3min，弃去上清液。

(3)吸附：将提取步骤中的上清液全部倾到至经过洗涤的分散固相萃取净化管中，涡旋3min，振荡15min，以4500r/min的速度离心3min，弃去上层清液；

(4)脱吸附：向离心管中添加1.00mol/L的硫酸钠溶液2.00mL，，涡旋3min，振荡15min，以4500r/min的速度离心3min，所得上清液为含有六种苯氧羧酸类除草剂的脱吸附溶液。

(5)分析：吸取上述脱吸附溶液，过0.22μm滤膜，高效液相色谱分析。

(6)测试结果分析：从图3中可以看出，六种苯氧羧酸类除草剂均得到基线分离，目标峰未受到杂质峰干扰，其中2,4-D，MCPA，2,4-DP，2,4,5-T，MCPB和2,4-DB的回收率分别为：102.8％、104.2％、108.5％、107.7％、105.6％和95.4％，符合痕量分析对回收率的要求。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围，因此本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。