CN103822999B

CN103822999B - 一种全自动QuEChERS前处理一体机及前处理方法

Info

Publication number: CN103822999B
Application number: CN201410073673.XA
Authority: CN
Inventors: 李敏敏; 孔志强; 卢嘉; 范蓓; 贺妍; 王凤忠; 王�锋; 吴韬; 董元元; 方芳; 来吉祥; 王东晖; 顾丰颖; 李凯
Original assignee: Institute of Food Science and Technology of CAAS
Current assignee: Institute of Food Science and Technology of CAAS
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: CN103822999A

Abstract

本发明涉及一种全自动QuEChERS前处理一体机及前处理方法。所述前处理一体机，包括试剂容器，所述试剂容器连接容器分配器，所述容器分配器向外延伸出排液管，所述排液管连接多个提取离心管，每个提取离心管通过第一导管连接除杂离心管；还包括粉碎机和内吸泵，所述粉碎机对所述提取离心管中的样品进行粉碎，所述内吸泵将所述提取离心管中的上清液泵入所述除杂离心管；所述除杂离心管通过第二导管连接过滤器，加压泵对所述除杂离心管中的上清液加压并通过所述过滤器进入进样容器中。本发明的前处理一体机集样品粉碎、加液萃取、离心分离、固相萃取过程为一体，节约时间、简化操作和步骤、减少误差、高效且安全性高。

Description

一种全自动QuEChERS前处理一体机及前处理方法

技术领域

本发明涉及QuEChERS前处理技术领域，尤其涉及一种全自动QuEChERS前处理一体机及前处理方法。

背景技术

农业产业化的发展使农产品的生产越来越依赖于农药、抗生素和激素等外源物质。我国农药在农产品的用量居高不下，而这些物质的不合理使用必将导致农产品中的农药残留超标，影响消费者食用安全，严重时会造成消费者致病、发育不正常，甚至直接导致中毒死亡。农药残留超标也会影响农产品的贸易，世界各国对农药残留问题高度重视，对各种农副产品中农药残留都规定了越来越严格的限量标准，使中国农产品出口面临严峻的挑战。

农药残留前处理技术是农药残留分析检测中的关键，前处理技术在很大程度上决定了分析结果的准确与否。要在复杂的基质中检测微量复杂的组分，样品前处理技术非常重要。样品前处理是目前分析化学的瓶颈，是分析化学研究的难点和热点问题之一。由于样品数量极多，且分析物含量越来越低，基体越来越复杂，迫切要求发展高通量、高选择性、高效率的在线样品前处理技术。目前市场上有很多前处理设备，例如提取、分离、浓缩等等，但是设备都具有独立性，没有一体式操作，仍然需要耗费人力和时间。急需一种集萃取、纯化、浓缩等功能为一体，小巧、简便且易于与其他分析仪器直接联用的一体式前处理设备。

QuEChERS（Quick、Easy、Cheap、Rugged、Safe），是近年来国际上最新发展起来的一种用于农产品检测的快速样品前处理技术，由美国农业部Anastassiades教授等于2003年开发的。原理与高效液相色谱（HPLC）和固相萃取（SPE）相似，都是利用吸附剂填料与基质中的杂质相互作用，吸附杂质从而达到除杂净化的目的。QuEChERS方法的步骤可以简单归纳为：（1）样品粉碎；（2）单一溶剂乙腈提取分离；（3）加入MgSO4等盐类除水；（4）加入乙二胺-N-丙基硅烷（PSA）等吸附剂除杂；（5）上清液过滤膜进行GC-MS、LC-MS检测。

QuEChERS方法有以下优势：（1）回收率高，对大量极性及挥发性的农药品种的回收率大于85%；（2）精确度和准确度高，可用内标法进行校正；（3）可分析的农药范围广，包括极性、非极性的农药种类均能利用此技术得到较好的回收率；（4）分析速度快，能在30min内完成6个样品的处理；（5）溶剂使用量少，污染小，价格低廉且不使用含氯化物溶剂；（6）操作简便，无需良好训练和较高技能便可很好地完成；（7）乙腈加到容器后立即密封，使其与工作人员的接触机会减少；（8）样品制备过程中使用很少的玻璃器皿，装置简单。

虽然，QuEChERS方法有以上众多优势，但是仍然需要大量的时间和人员，前处理效率还有待提高，存在农药的挥发与遇光降解等外界干扰因素，污染，以及乙腈与人员的接触带来的安全问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够节约时间、简化操作和步骤、减少误差、高效及安全性高的全自动QuEChERS前处理一体机，以及使用该全自动QuEChERS前处理一体机进行前处理的方法。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案：

本发明提供一种全自动QuEChERS前处理一体机，包括试剂容器，所述试剂容器连接容器分配器，所述容器分配器向外延伸出排液管，所述排液管连接多个提取离心管，每个提取离心管通过第一导管连接除杂离心管；还包括粉碎机和内吸泵，所述粉碎机对所述提取离心管中的样品进行粉碎，所述内吸泵将所述提取离心管中的上清液泵入所述除杂离心管；所述除杂离心管通过第二导管连接过滤器，加压泵对所述除杂离心管中的上清液加压并通过所述过滤器进入进样容器中。

作为本发明的优选，所述排液管有多组，经多通阀分支而形成。进一步优选，所述排液管有两组，经三通阀分支而形成。更进一步优选，每组所述排液管有6个排液口，每个排液口分别连接一个提取离心管。

作为本发明的优选，所述试剂容器中装有乙腈，所述除杂离心管中装有无水硫酸镁、氯化钠、乙二胺-N-丙基硅烷和十八烷基硅烷键合硅胶填料。

作为本发明的优选，所述试剂容器为棕色试剂瓶。

作为本发明的优选，所述过滤器为针孔式滤膜过滤器。

作为本发明的优选，还包括避光箱，所述提取离心管、第一导管、除杂离心管、粉碎机、内吸泵、第二导管、过滤器、加压泵和进样容器均置于避光箱中。

本发明还提供一种采用上述全自动QuEChERS前处理一体机的前处理方法，包括：

（1）样品在提取离心管中粉碎、匀浆和提取；

（2）将所述提取离心管中的上清液泵入除杂离心管，进行除水除杂；

（3）对所述除杂离心管中的上清液加压并通过所述过滤器过滤。

作为本发明的优选，所述方法还包括：

（4）将过滤后的上清液通过氮气系统浓缩至干，然后加入色谱纯乙腈定容，待测。

本发明的有益效果为：本发明的全自动QuEChERS前处理一体机集传统的前处理样品粉碎、加液萃取、离心分离、固相萃取这些复杂的过程为一体，只需一次即可完成样品的前处理，大大简化了前处理过程，缩短了前处理时间，提高了前处理效率；并且全程操作都在仪器中进行，保护使用者免受传染性、毒性及浓厚气味样品的伤害，大大提高了安全性。

附图说明

图1为本发明全自动QuEChERS前处理一体机的结构示意图，其中1表示试剂容器，2表示容器分配器，3表示三通阀，4表示排液管，5表示排液口，6表示提取离心管，7表示粉碎机，8表示内吸泵，9表示第一导管，10表示除杂离心管，11表示第二导管，12表示加压泵，13表示过滤器，14表示进样容器，15表示避光箱。

图2为采用本发明全自动QuEChERS前处理一体机的前处理方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述。本领域技术人员将会理解，以下具体实施方式和实施例仅为本发明的优选具体实施方式和实施例，以便于更好地理解本发明，因而不应视为限定本发明的范围。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

参考图1，作为本发明的一个具体实施方式，本发明的全自动QuEChERS前处理一体机包括：试剂容器1、容器分配器2、三通阀3、排液管4、排液口5、提取离心管6、粉碎机7、内吸泵8、第一导管9、除杂离心管10、第二导管11、加压泵12、过滤器13、进样容器14和避光箱15。

其中，避光箱15设置在除试剂容器1和容器分配器2以外的其它部件的外面，为的是避免农药的挥发与遇光降解等外界干扰因素。同时，为了保证乙腈等提取溶剂免受光照的影响，试剂容器1和容器分配器2尽量采取避光措施，本发明中试剂容器1可以采用棕色试剂瓶。

如图1所示，本发明的全自动QuEChERS前处理一体机中，试剂容器1连接容器分配器2，容器分配器2向外延伸出排液管4。本实施例中排液管4有两组（或两条），通过三通阀3分支而形成，当然根据需要，也可以设置多组排液管4，通过多通阀分支而形成。每组排液管4有6个排液口5，每个排液口5分别连接一个提取离心管6，每个提取离心管6分别完成一个独立的样品的提取，具体是：试剂容器1中的乙腈等提取溶剂通过带有刻度的容器分配器2加压并按照一定量，经排液管4及排液口5进入提取离心管6中，提取离心管6是完全封闭的，然后通过粉碎机7对样品进行统一控制进行样品粉碎、匀浆，边粉碎边提取。本领域的技术人员能够理解，本发明中每组排液管4上设置的排液口5并不局限于6个，可以是任意适合的数量，比如8个或10个等，相应的提取离心管6的数量也不限于6个，可以是任意适合的数量，比如8个或10个等。通过上述每组排液管4连接多个提取离心管6的设置方式，可以实现同时进行多个独立样本的提取，大大提高了效率，在有两组排液管4并且每组排液管4连接6个提取离心管6的情况下，从粉碎到进样整个分析速度能达到30min内完成12个样品的前处理，每台机器12个小时基本能处理300个样品的前处理，大大提高前处理的效率，为整个样品处理节省了大量的时间。

在提取离心管6中的提取结束后，内吸泵8通过自动编程吸液、加液，将提取离心管6中的上清液通过第一导管9泵入到下层的除杂离心管10中，除杂离心管10可以采用50mL四氟聚乙烯离心管，其中装有无水硫酸镁、氯化钠及净化剂（比如乙二胺-N-丙基硅烷和十八烷基硅烷键合硅胶填料），在除杂离心管10中完成除水和除杂。

在除杂离心管10中完成除水和除杂后的上清液通过加压泵12加压并经第二导管11导入过滤器13，过滤器13可以采用针孔式滤膜过滤器，便于与第二导管11和进样容器14连接，上清液经过滤器13过滤后进入进样容器14中，就完成了整个前处理过程。

本发明的全自动QuEChERS前处理一体机节约时间、简化操作、简化步骤并减少误差。其优点主要体现在：（1）只需要第一步人为操作；（2）分析速度更快，从粉碎到进样整个分析速度能达到30min内12个样品的处理，这样一个人12个小时基本能处理300个样品，大大提高前处理的效率，为整个样品处理节省了大量的时间；（3）与之前操作相比避免农药的挥发与遇光降解等外界干扰因素；（4）全程操作都在仪器中进行，污染更小；（5）不需要人为添加乙腈到容器中，避免乙腈与工作人员的接触，具有传统提取分离分析方法所不具有的众多优点。

参考图2，基于本发明的全自动QuEChERS前处理一体机，本发明的前处理方法，包括：

S1.样品在提取离心管中粉碎、匀浆和提取；

S2.将所述提取离心管中的上清液泵入除杂离心管，进行除水除杂；

S3.对所述除杂离心管中的上清液加压并通过所述过滤器过滤；

S4.将过滤后的上清液通过氮气系统浓缩至干，然后加入色谱纯乙腈定容；

S5.待测。

其中，步骤S1-S3在本发明的全自动QuEChERS前处理一体机中完成，只需要一步人为加样操作。

实施例：添加回收实验

空白加标回收，是在没有被测物质的空白样品基质中加入定量的标准物质，按样品的处理步骤分析。所得到的结果与理论值的比值即为空白加标回收率，它是实验室内经常用以自控的一种质量控制技术。对于它的计算方法，给定了一个理论公式：加标回收率=（加标试样测定值－试样测定值）÷加标量×100%。

采用本发明的全自动QuEChERS前处理一体机提取苹果或西红柿中的甲基对硫磷农药的前处理方法的流程，具体包括步骤：

（1）将缩分好的10g苹果或西红柿样品放入最上层的50mL提取离心管中，加入10mL乙腈溶液，调节调速电机的速度，利用粉碎机将样品粉碎、匀浆、提取；

（2）提取完毕后，利用内吸泵收集5mL上清液于中层已经装好3g无水硫酸镁、2g氯化钠、0.1g乙二胺-N-丙基硅烷（PSA）和0.1g十八烷基硅烷键合硅胶填料（C18）的50mL除杂离心管中；

（3）将除杂净化后的上清液通过加压泵，加压过滤2mL上清液通过过滤器的滤膜，进入到下层的进样容器中；

（4）将进样容器中收集到的上清液通过氮气系统浓缩至干，加入1mL色谱纯乙腈定容；

（5）待测。

按照实验室常规前处理方法提取苹果或西红柿中的甲基对硫磷农药的流程，具体包括步骤：

（1）将缩分好的样品匀浆混匀，准确称取10g样品于50mL四氟聚乙烯离心管中；

（2）用移液枪分别吸取10mL乙腈，加入离心管中，涡旋5min；

（3）称量3.0g无水MgSO4、2.0g氯化钠加入到离心管中，混匀5min后5000rpm离心5min静置；

（4）抽取1.5mL上清液加入到装有0.1g乙二胺-N-丙基硅烷（PSA）和0.1g十八烷基硅烷键合硅胶填料（C18）吸附剂去除杂质，涡旋5min，离心5min，静置；

（5）吸取上清液过滤膜进行气相色谱检测。

按上述过程提取苹果或西红柿样品，添加不同浓度（0.1mg/kg、0.5mg/kg和0.05mg/kg）甲基对硫磷，进行添加回收率试验，每个处理重复5次，结果见表1和表2。

结果表明，采用实验室内常规前处理方法的甲基对硫磷在苹果中回收率为85.1-114.0%，相对标准偏差为4.4-6.3%；采用本发明全自动QuEChERS前处理一体机的前处理方法的甲基对硫磷在苹果中回收率为88.9-117.3%，相对标准偏差为2.5-3.7%。采用实验室内常规前处理方法的甲基对硫磷在西红柿中回收率为95.3-97.1%，相对标准偏差为5.3-6.0%；采用本发明全自动QuEChERS前处理一体机的前处理方法的甲基对硫磷在西红柿中回收率为87.5-97.9%，相对标准偏差为1.3-3.8%。上述结果均符合农药残留量测定的要求。且采用全自动QuEChERS前处理一体机的前处理方法的相对标准偏差小于实验室内常规前处理方法的相对标准偏差，证明采用全自动QuEChERS前处理一体机的前处理方法的平行性较好。

表1苹果中甲基对硫磷的添加回收测定结果（5个重复）

表2西红柿中甲基对硫磷的添加回收测定结果（5个重复）

申请人声明，本发明通过上述具体实施方式和实施例来说明本发明的详细特征以及详细方法，但本发明并不局限于上述详细特征以及详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细特征以及详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明选用组分的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种全自动QuEChERS前处理一体机，包括试剂容器，所述试剂容器连接容器分配器，所述容器分配器向外延伸出排液管，所述排液管连接多个提取离心管，每个提取离心管通过第一导管连接除杂离心管；还包括粉碎机和内吸泵，所述粉碎机对所述提取离心管中的样品进行粉碎，所述内吸泵将所述提取离心管中的上清液泵入所述除杂离心管；所述除杂离心管通过第二导管连接过滤器，加压泵对所述除杂离心管中的上清液加压并通过所述过滤器进入进样容器中；其中，所述过滤器为针孔式滤膜过滤器。

2.根据权利要求1所述的全自动QuEChERS前处理一体机，其特征在于，所述排液管有多组，经多通阀分支而形成。

3.根据权利要求2所述的全自动QuEChERS前处理一体机，其特征在于，所述排液管有两组，经三通阀分支而形成。

4.根据权利要求2或3所述的全自动QuEChERS前处理一体机，其特征在于，每组所述排液管有6个排液口，每个排液口分别连接一个提取离心管。

5.根据权利要求1-3任一项所述的全自动QuEChERS前处理一体机，其特征在于，所述试剂容器中装有乙腈，所述除杂离心管中装有无水硫酸镁、氯化钠、乙二胺-N-丙基硅烷和十八烷基硅烷键合硅胶填料。

6.根据权利要求1-3任一项所述的全自动QuEChERS前处理一体机，其特征在于，所述试剂容器为棕色试剂瓶。

7.根据权利要求1-3任一项所述的全自动QuEChERS前处理一体机，其特征在于，还包括避光箱，所述提取离心管、第一导管、除杂离心管、粉碎机、内吸泵、第二导管、过滤器、加压泵和进样容器均置于避光箱中。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的全自动QuEChERS前处理一体机的前处理方法，包括：

(1)样品在提取离心管中粉碎、匀浆和提取；

(2)将所述提取离心管中的上清液泵入除杂离心管，进行除水除杂；

(3)对所述除杂离心管中的上清液加压并通过所述过滤器过滤。

9.根据权利要求8所述的前处理方法，其特征在于，还包括：

(4)将过滤后的上清液通过氮气系统浓缩至干，然后加入色谱纯乙腈定容，待测。