CN105203685B

CN105203685B - 基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法

Info

Publication number: CN105203685B
Application number: CN201510593080.0A
Authority: CN
Inventors: 马桂岑; 张明露; 陈红平; 刘新
Original assignee: Tea Research Institute Chinese Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Tea Research Institute Chinese Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2035-09-17
Also published as: CN105203685A

Abstract

基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，属于农药残留量测定技术领域。其包括：（1）制备茶汤；（2）净化；（3）富集；（4）分离洗脱；（5）分析。该方法准确、高效、稳定并且检测限低。除此之外，吸附剂用量少，吸附能力强，制备成本低；操作步骤简单，有机溶剂使用量小，是一种高效环保的方法。

Description

基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法

技术领域

本发明属于农药残留量测定技术领域，具体涉及基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法。

背景技术

由于独特的保健功效，茶叶在世界的消费量逐年增加。然而，作为直接食用或饮用的农产品，茶叶中的农药残留问题备受关注，为控制农药施用以及确保消费者的安全，世界各国以及相关组织对茶叶制定了更严格的农残限量标准——不断增加茶叶农药检测项目，降低最大残留限量。其中烟碱类农药是使用量较大的农药之一，目前被广泛应用于防治茶园常见的茶小绿叶蝉、黑刺粉虱等害虫，击倒力强，效果显著。但近年来欧盟等研究表明，大部分烟碱类农药对蜜蜂造成严重伤害，是减少蜜蜂数量的重要原因。另外，烟碱类农药对人体健康特别是神经发育和功能也会产生严重危害。茶叶中烟碱类农药尤其是吡虫啉和啶虫脒的检出率很高，并且其水浸出率高达60%～80%，由于人们通过把茶叶冲泡成茶汤的方式来饮用，因此，开发一种简单、快速分析茶汤中烟碱类农药的方法十分必要。

目前检测茶汤中农药残留的前处理方法多为液液萃取和固相萃取，液液萃取有机溶剂消耗量大，成本高，并且对环境和工作人员造成不良影响；萃取时间长，对于随着农药同时萃取出来的杂质还需要后续净化步骤，操作过程繁琐，导致检测效率低。固相萃取使用的萃取柱价格昂贵且多为一次性商品，成本高；萃取前后需要大量有机溶剂淋洗，造成有机溶剂消耗量大且步骤繁琐等缺点。而分散固相萃取由于简便、快速、成本低等优点，近年来广泛应用于样品分析前处理领域。该技术可根据目标化合物、样品基质和提取剂的性质，灵活地选择吸附剂的种类和用量，以达到吸附或富集的目的。茶叶基质复杂，样品中富含多酚类物质、咖啡碱和色素等干扰物质，易对农药分析造成干扰，因此如何解决基质干扰物质，提高农药残留分析的准确性、灵敏性和降低农药残留分析的检测限是关键。开发可特异性吸附净化的新型高效的吸附剂材料，成为分析化学的热点领域。

氨基功能化的介孔氧化硅材料对茶汤中多酚类物质具有良好的吸附性能，能有效吸附随着茶叶浸泡萃取出的多酚类物质，净化基质减少干扰物质；氧化石墨烯材料由于其表面及边缘具有大量的羟基、羧基和环氧基等官能团，较石墨烯而言，亲水性更强，因此，更适合用于富集水中的有机物。然而，目前尚未报道以介孔氧化硅和氧化石墨烯材料作为高效吸附材料用于茶汤中烟碱类农药的分析方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种基于介孔氧化硅和氧化石墨烯材料分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法的技术方案。氨基修饰的介孔氧化硅材料能特异性吸附茶汤中的多酚类物质可有效减少基质干扰；氧化石墨烯高效吸附富集茶汤中啶虫脒、吡虫啉、噻虫嗪、氯噻啉等多种烟碱类农药。该方法快速、成本低、易操作，可弥补液液萃取和固相萃取等方法的缺点。

所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）制备茶汤：用100 mL沸水冲泡3～5g茶叶样品5～10分钟后滤出茶汤，冷却待用；

（2）净化：取10 mL茶汤置于50 mL离心管中，加入氨基修饰介孔氧化硅吸附剂，振荡后离心，收集上层清液；

（3）富集：在步骤（2）中所得到的上层液中加入氧化石墨烯，振荡使目标物与氧化石墨烯充分接触；

（4）分离洗脱：将步骤（3）的茶汤离心，弃去水层，得到下层固体，加入洗脱溶剂涡旋并离心，收集上清液；

（5）分析：将步骤（4）上清液收集合并加入除水剂振荡处理以除去多余水分，旋蒸、定容、过滤，进行超高效液相色谱串联质谱分析。

所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的步骤（2）中氨基修饰的介孔氧化硅使用量为5mg～150mg，优选为20mg～120mg，更优选为50mg～100mg。

所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的步骤（3）中氧化石墨烯使用量为5mg～200mg，优选为20mg～180mg，更优选为50mg～120mg。

所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的步骤（4）中洗脱溶剂为乙腈、甲醇或乙腈甲醇的混合溶液。

所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的步骤（5）中除水剂为无水硫酸钠、无水硫酸镁或氯化钠。

所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的茶汤为绿茶、乌龙茶、红茶或普洱茶。

所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于烟碱类农药为啶虫脒、吡虫啉、噻虫嗪、氯噻啉、噻虫啉、呋虫胺、烯啶虫胺和噻虫胺中的一种或几种。

所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的氨基修饰介孔氧化硅通过有机硅烷偶联试剂在介孔氧化硅材料表面水解缩聚的方法得到。

所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的介孔氧化硅为不同孔径尺寸的SBA-15或 FDU-12。

所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的介孔氧化硅材料氨基修饰的比例为5%-30%。

本发明采用两种新型材料作为分散固相萃取高效吸附剂，结合液质联用仪，建立了分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法。其中，氨基修饰的介孔氧化硅材料作为净化吸附剂有效去除茶汤中的多酚类物质；氧化石墨烯能高效富集茶汤中的烟碱类农药。该方法在0.005 mg L^-1～1 mg L^-1浓度范围内，不同茶叶基质中噻虫嗪、吡虫啉、啶虫脒和氯噻啉等具有较好的线性关系（r>0.99），在0.01 mg kg^-1、0.05 mg kg^-1和0.1 mg kg^-13个添加水平下，4种农药的回收率在72.3～90.0%之间，相对标准偏差小于9.8%。按10倍信噪比（S/N）计算，噻虫嗪、吡虫啉、啶虫脒和氯噻啉4种烟碱类农药的定量限（LOQ）分别为1.5μg L^-1 、4.7μg L^-1 、2.9μg L^-1和2.0μg L^-1。该方法准确、高效、稳定并且检测限低。除此之外，吸附剂用量少，吸附能力强，制备成本低；操作步骤简单，有机溶剂使用量小，是一种高效环保的方法。

具体实施方式

本发明结合以下实例做进一步描述，但并不以此限制本发明的应用。

实施例1

基于介孔氧化硅和氧化石墨烯材料分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法

用100 mL沸水冲泡3.0 g 绿茶样品，10 min后滤出茶汤，冷却待用；取10 mL 茶汤置于50 mL离心管中，并加入50 mg氨基修饰的介孔氧化硅材料（氨基修饰介孔氧化硅通过有机硅烷偶联试剂在介孔氧化硅材料表面水解缩聚的方法得到，介孔氧化硅材料氨基修饰的比例为5%-30%，介孔氧化硅为不同孔径尺寸的SBA-15或 FDU-12），振荡 30min，离心取上层清液；在上层清液中加入50 mg氧化石墨烯，振荡10 min，以12000rpm离心10 min使液固分离，弃去水层；加入10mL乙腈和甲醇的混合溶剂（乙腈与甲醇的体积比为5：5）,涡旋1min，12000 rpm离心5 min，收集上清液，重复3次，合并上清液；将5.0g 无水硫酸钠、无水硫酸镁或氯化钠加入到所得洗脱液中，振荡数秒以除去多余水分，取出上层溶液旋蒸至近干，以乙腈和甲醇的混合溶剂（乙腈与甲醇的体积比为5：5）定容至5 mL；取定容后的样品过0.22μm有机滤膜，供UPLC-MS/MS分析检测仪器进行分析检测。

上述实施例1中氨基修饰的介孔氧化硅材料使用量可以为5mg、20mg、100mg、120mg或150mg；氧化石墨烯使用量可以为5mg、20mg、120mg、180mg或200mg；洗脱溶剂可以为乙腈或甲醇。

实施例2

茶汤中烟碱类农药的液相色谱串联质谱方法。以4种检出率较高的烟碱类农药为例。

超高效液相色谱分析条件：色谱柱：ACQUITY UPLCHSS T3, 100 mm × 2.1 mm× 1.8 μm；柱温：40℃ ；进样量：3μL ；流速：0.25mL min^-1；流动相A为含有0.1%甲醇和1mmol L^-1甲酸铵的水溶液；流动相B为含有0.1%甲醇和1mmol L-1甲酸铵的甲醇溶液；

质谱条件：电喷雾离子源（ESI）；正离子模式；雾化气：氮气；离子源温度：550℃；离子喷雾电压：5.5 kV ；4种烟碱类农药的定性、定量离子对、保留时间、去簇电压（DP）、碰撞能量（CE）见表1。

表1

实施例3

质控样品测试

在0.01 mg kg^-1、0.05 mg kg^-1和0.1 mg kg^-13个水平下进行加标回收率实验，以4种检出率较高的烟碱类农药的回收率为例，结果见表2。

表2

实施例3说明，所建立的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯材料的茶汤中烟碱类农药分析方法，准确度高、高效、稳定，能够满足分析的需要。

Claims

1.基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的烟碱类农药为啶虫脒、吡虫啉、噻虫嗪、氯噻啉、噻虫啉、呋虫胺、烯啶虫胺和噻虫胺中的一种或几种，其包括以下步骤：

（2）净化：取10 mL茶汤置于50 mL离心管中，加入氨基修饰的介孔氧化硅吸附剂，氨基修饰的介孔氧化硅使用量为5mg～150mg，介孔氧化硅为不同孔径尺寸的SBA-15或 FDU-12，介孔氧化硅材料氨基修饰的比例为5%-30%，振荡后离心，收集上层清液；

（3）富集：在步骤（2）中所得到的上层液中加入氧化石墨烯，氧化石墨烯使用量为5mg～200mg，振荡使目标物与氧化石墨烯充分接触；

（4）分离洗脱：将步骤（3）的茶汤离心，弃去水层，得到下层固体，加入洗脱溶剂涡旋并离心，收集上清液，所述的洗脱溶剂为乙腈、甲醇或乙腈和甲醇的混合溶液；

2.如权利要求1所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的步骤（2）中氨基修饰的介孔氧化硅使用量为20mg～120mg。

3.如权利要求1所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的步骤（2）中氨基修饰的介孔氧化硅使用量为50mg～100mg。

4.如权利要求1所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的步骤（3）中氧化石墨烯使用量为20mg～180mg。

5.如权利要求1所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的步骤（3）中氧化石墨烯使用量为50mg～120mg。

6.如权利要求1所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的步骤（5）中除水剂为无水硫酸钠、无水硫酸镁或氯化钠。

7.如权利要求1所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的茶汤为绿茶、乌龙茶、红茶或普洱茶。

8.如权利要求1所述的基于介孔氧化硅和氧化石墨烯分析茶汤中烟碱类农药的前处理方法，其特征在于所述的氨基修饰介孔氧化硅通过有机硅烷偶联试剂在介孔氧化硅材料表面水解缩聚的方法得到。