離子液體—基質固相分散—超聲霧化—固相萃取結合高效液相色譜法檢測人參中三嗪類除草劑

陳一鑫+馮清勝+王曉中+李蘭杰+李緒文+金永日

摘 要 采用固載1甲基3己基咪唑六氟磷酸（[C6MIM][PF6]）的硅膠作為基質固相分散劑， 與超聲霧化提取及C18固相萃取相結合，對人參提取物進行提取和凈化； 采用高效液相色譜法，建立了人參中5種三嗪類除草劑的檢測方法。樣品前處理的最優條件為：300 mg人參粉末與150 mg硅膠（[C6MIM][PF6]含量2.0 mmol/g）研磨5 min，以20.0 mL去離子水（pH 7，含1.0% NaCl）超聲霧化提取10 min，再以 5.0 mL 乙腈洗脫萃取小柱（300 mg C18）。實驗結果表明，目標物的檢出限為0.020～0.035 g/g，線性相關系數r2≥0.9992， 實際樣品加標回收率為78.2%～95.4%，相對標準偏差為3.5%～6.0%。本方法快速高效、凈化效果好、提取率高，為中藥中農藥殘留的檢測提供了新的樣品前處理方法。

關鍵詞 人參； 三嗪除草劑； 離子液體； 基質固相分散； 超聲霧化； 固相萃取

20160124收稿；20160406接受

Email： jinyr@jlu.edu.cn

1 引 言

超聲霧化提取（UANE）是基于超聲輔助提取的一種新型提取方法，除具有超聲輔助提取法所具有的空化效應、機械效應和熱效應外，還具有噴泉效應，可利用產生的氣溶膠和噴泉加速目標分析物的傳質，便于與其它技術聯用[1]，富集與凈化可同時完成。目前，超聲霧化提取技術主要應用于植物成分提取[2～8] 和農藥殘留物分析[9]等； 但存在霧化功率較小以及氣溶膠分布不均勻等問題，穩定性略差且氣溶膠的利用率較低，因此難以在農藥殘留分析中廣泛應用。

三嗪類除草劑應用較廣，在土壤和水體中殘留時間較長，因此會污染人參種植地， 使人參帶有三嗪除草劑。目前，針對三嗪類除草劑的檢測方法比較成熟[10～13]，相關的樣品前處理方法已有大量報道[14～16]。但是因為人參中成分復雜，采用高效液相分析三嗪除草劑時，檢測波長與人參成分的吸收波長比較相近， 所以需要高效的前處理方法，以減少人參成分的干擾。

離子液體固載基質固相分散（ILMSPD）[17]是基于基質固相分散（MSPD）[18，19]發展起來的一種新的樣品處理技術，具有提取率高、有機溶劑用量少的特點，但是存在操作過程繁瑣、洗脫溶劑難于濃縮與定容等問題。為提高UANE的穩定性和樣品凈化效果，簡化ILMSPD操作過程，縮短提取時間，同時實現目標物的提取、富集與凈化，本實驗采用固載離子液體的基質固相分散與超聲霧化提取以及固相萃取相結合的方法提取人參中常用5種三嗪類除草劑，并利用高效液相色譜法測定其含量，建立了人參中三嗪類除草劑殘留量的快速、準確、靈敏的分析方法。本方法可作為一種新的農藥殘留樣品前處理方法，用于中藥中農藥殘留的檢測。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

Aglient 1200高效液相色譜儀（美國安捷倫公司），配Aglient 1200工作站、紫外檢測器（VWD）。超聲霧化提取裝置（圖1）由超聲霧化加濕器（北京亞都科技有限公司）改造而成； 超聲功率最大為35 W，頻率為1.7 MHz； 超聲霧化提取瓶內徑6 cm，底端開口用PVC薄膜密封，頂端開口用于填加樣品、提取液及安裝固相萃取裝置。

莠滅凈（Ametryn）、阿特拉津（Atrazine）、敵草凈（Desmetryn）、撲滅津（Propazine）和西瑪津（Simazine）5種三嗪類除草劑標準品（純度>99%，Dr. Ehrenshtofer公司）； 色譜級甲醇和乙腈（Sigmaalrich公司）； C18（200～300目，綠百草科技發展有限公司）； 硅膠（200～300目，青島海洋化工廠）； 中性氧化鋁（200～300目）和硅藻土（200～300目， 上海國藥集團）； 固相萃取小柱及篩板（天津博納艾杰爾科技有限公司）。 3種離子液體： 1丁基3甲基咪唑六氟磷酸鹽{[C4MIM][PF6]}、1甲基3己基咪唑六氟磷酸鹽{[C6MIM][PF6]}、1甲基3辛基咪唑六氟磷酸鹽{[C8MIM][PF6]}（純度均大于98.0%，上海成捷化學有限公司）。其它試劑均購自北京化學試劑廠。

2.2 儀器條件

HPLC色譜分離條件： Aglient Zorbax SBC18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；柱溫30℃；流動相為乙腈（A）水（B）；流速0.8 mL/min；梯度洗脫：0～8 min，35%～50% A；8～15 min，50% A；15～20 min，50%～55% A；檢測波長228 nm；進樣量20 μL。

2.3 實驗方法

將300 mg 人參粉末、200 μL去離子水和150 mg表面固載有[C6MIM][PF6]的硅膠一同研磨5 min，混合物轉移至超聲霧化提取瓶中，加入20.0 mL去離子水作為提取劑。將填裝有300 mg已活化的C18固定相的固相萃取小柱安裝到提取瓶上，連接真空泵。開啟真空泵，打開提取器開關，調節功率至35 W，提取10 min； 取下固相萃取小柱，加入10 mL去離子水沖洗，以真空泵抽干，用6.0 mL乙腈洗脫，收集洗脫液，40℃減壓蒸干； 加入200 μL甲醇復溶，過0.22 μm濾膜，進樣高效液相色譜儀分析。

2.4 超聲霧化固相萃取（UANESPE）

將300 mg加標樣品粉末和20.0 mL去離子水加入超聲霧化提取瓶中，后續操作過程同2.3節，僅提取時間調整為15 min。

2.5 硅膠基質固相分散超聲霧化固相提取（SGMSPDUANESPE）

將300 mg 加標樣品粉末、200 μL去離子水和150 mg硅膠研磨5 min，混合物轉移至超聲霧化提取瓶中，后續操作過程同2.3節。

2.6 基質固相分散（MSPD）

將300 mg 加標樣品粉末、200 μL去離子水和150 mg表面固載有[C6MIM][PF6]的硅膠加入瑪瑙研缽，研磨5 min。將粉末加入裝有300 mg C18的固相萃取柱中，用20.0 mL去離子水淋洗，吹干，后續操作過程同2.3節。

3 結果與討論

3.1 固化載體選擇

按文獻[20，21]的方法考察了4種固化載體：硅膠、中性氧化鋁、硅藻土和C18。結果表明，硅膠對離子液體的固載效果最好，這與硅膠的比表面積較大及SiOH吸附作用力強有關，所以選擇硅膠作為固化載體。

3.2 離子液體種類和吸附量的選擇

硅膠表面固載離子液體方法采用直接浸漬法[20，21]。離子液體的烷烴鏈對提取存在影響，烷烴鏈長雖然有助于MSPD過程中小極性物質的提取，但是在UANE過程中，會增加提取液對固相萃取小柱的洗脫能力，降低分析物的回收率。實驗結果表明，質量和固載濃度（0.0015 mol/g）相同，而烷烴鏈長度不同的離子液體（[C4MIM][PF6]，[C6MIM][PF6]，[C8MIM][PF6]）固載的硅膠中，[C6MIM][PF6]固載的硅膠對5種除草劑的回收率較高，故選擇[C6MIM][PF6]。

離子液體的吸附量越多，同等質量的分散劑，固體成分越少，MSPD的提取效果越差，而UANE霧化效果越好，固載量由1.0～2.5 mmol/g的實驗結果見圖2a， 當離子液體的固載量為2.0 mmol/g時，分析物的回收率最高，因此離子液體固載量選擇2.0 mmol/g。

3.3 分散劑的質量

在MSPD過程中，分散劑主要是破壞樣品組織結構。但在超聲霧化過程中，分散劑則會吸收超聲波，減弱超聲霧化提取的噴泉效應，阻礙氣溶膠的形成。實驗中考察了0.05～0.25 g分散劑對5種三嗪除草劑回收率的影響（圖2b）。結果表明，分散劑質量為0.15 g時，分析物的回收率最高。因此，樣品量為300 mg時，分散劑的質量選擇為0.15 g。

3.4 pH值和離子強度的影響

考察了提取液pH值和離子強度對5種分析物回收率的影響。實驗中使用HCl和NaOH調節溶液pH值。結果表明，當提取液pH值在6～7之間時，分析物的回收率較高，所以選擇提取液pH值為7。

離子強度會影響分析物的回收率[22]，為防止引入其它離子，實驗選擇NaCl調節提取液的離子強度。結果表明，當NaCl的濃度為1%時，5種分析物的回收率最大，故選擇提取液中的NaCl的濃度為1.0%。

3.5 固相萃取洗脫劑和體積的影響

因乙腈對人參中內源性物質溶解度較差，而對目標物洗脫效果較好，故選擇乙腈作為洗脫劑，當乙腈體積超過5.0 mL時，目標物回收率變化不大，說明5.0 mL乙腈可以將目標物完全洗脫，所以洗脫體積選擇5.0 mL。

3.6 工作曲線、檢出限和定量限

按最優實驗條件下提取不同加標濃度（0.10～20.00 μg/g）的人參加標樣品，并進行高效液相分析，將得到的各目標分析物的峰面積對含量作圖，繪制工作曲線，得到5種三嗪類除草劑回歸方程和線性范圍。按信噪比（S/N）為3和10測定各目標物的檢出限和定量限，實驗結果見表1，定量限色譜圖見圖3。

3.7 加標回收率和實際樣品分析

采用本方法對購買的其它5個批次人參樣品中的三嗪類除草劑進行檢測，均未檢出三嗪類除草劑。為了考察實際樣品的基質效應，在人參中添加3個濃度水平（0.50， 5.00和15.00 μg/g）的除草劑，實驗結果見表2，加標回收率為78.2%～95.4%，RSD為3.5%～6.0%。結果表明，本實驗方法可以用于檢測人參中的三嗪類除草劑。

3.8 方法對比

3水平（0.50， 5.00和15.00 μg/g）的加標樣品按照2.4～2.6節方法進行處理，結果見表3。結果表明，基質固相分散超聲霧化提取的回收率均高于單一使用超聲霧化提取法或基質固相分散法，尤其是使用離子液體固載的硅膠作為分散劑時，目標物的回收率高于硅膠作為分散劑時的回收率。

4 結 論

本研究使用離子液體基質固相分散超聲霧化固相萃取法提取人參中的5種三嗪類除草劑， 經考察相關影響因素，確立了最優提取條件，對6批次人參樣品中的三嗪除草劑進行了檢測。結果表明，與對比方法相比，本方法具有回收率高、操作簡單、提取時間短等優點。本研究結果表明， 離子液體基質固相分散超聲霧化固相萃取法可作為一種有效的中藥中農藥殘留的提取方法。

References

1 Zhang P X， Jin Y R， Chen J F， Yao H， Zhang H Q， Yu A M， Li X W. Chromatographia， 2013， 76（1516）： 967-974

2 Wang L， Li D， Bao C L， You J Y， Wang Z M， Shi Y H， Zhang H Q. Ultrason. Sonochem.， 2008， 15（5）： 738-746

3 Wang L， Wang Z M， Zhang H H， Li X Y， Zhang H Q. Anal. Chim. Acta， 2009， 647（1）： 72-77

4 Wang L， Wang Z M， Li X Y， Zhang H H， Zhang H Q. Chromatographia.， 2010， 719（56）： 455-459

5 Wei S G， Zhang H H， Wang Y Q， Wang L， Li X Y， Wang Y H， Zhang H Q， Xu X， Shi Y H. J. Chromatogr. A， 2011， 1218（29）： 4599-4605

6 WANG Lu， LIANG Yue， WANG ZiMing， LI Dan， YOU JingYan， LI HongMei， SHI YuHua， ZHANG HanQi. Chinese J. Anal. Chem.， 2009， 37（4）： 597-601

王 璐， 梁 悅， 汪子明， 李 丹， 游景艷， 李紅梅， 師宇華， 張寒琦. 分析化學， 2009， 37（4）： 597-601

7 WANG Lu， LIANG Yue， WANG ZiMing， SHI YuHua， ZHANG HanQi. Chinese J. Anal. Chem.， 2010， 38（6）： 881-884

王 璐， 梁 悅， 汪子明， 師宇華， 張寒琦. 分析化學， 2010， 38（6）： 881-884

8 LI YuZuo， ZHANG Rui， WANG HaiTao， DUAN HongAn， WANG Mo， LI Tuo， YAO YanLin， ZHANG ChunWei. Journal of Instrumental Analysis， 2009， 28（3）： 315-318

李育左， 張 睿， 王海濤， 段宏安， 王 沫， 李 拓， 姚燕林， 張春偉. 分析測試學報， 2009， 28（3）： 315-318

9 Li X Y， Wang L， Wang Z M， Zhang H H， Su R， Xu X， Zhang H Q. J. Sep. Sci.， 2011， 34（13）： 1582-1589

10 WANG XiaoChun， LIU QingLong， YANG YongLiang. Chinese J. Anal. Chem.， 2014， 42（3）： 390-396

王曉春， 劉慶龍， 楊永亮， 分析化學， 2014， 42（3）： 390-396

11 Chen D， Zhang Y， Miao H， Zhao Y， Wu Y. J. Agric. Food Chem.， 2015， 63（44）： 9855-9862

12 ZHANG XingZhong， MA XiaoDong， ZHANG WeiGuo， LIN Jian， LI ChongJiu. Chinese J. Anal. Chem.， 2008， 36（6）： 781-787

張新忠， 馬曉東， 張偉國， 林 健， 李重九. 分析化學， 2008， 36（6）： 781-787

13 Bedendo G C， Carasek E. J. Chromatogr. A， 2010， 1217（1）： 7-13

14 HAN Fang， HU YanYun， ZHANG Lei， SHENG Xuan， SUN Hao， SONG Wei， L YaNing， ZHENG Ping. Chinese J. Anal. Chem.， 2012， 40（11）： 1648-1653

韓 芳， 胡艷云， 張 蕾， 盛 旋， 孫 昊， 宋 偉， 呂亞寧， 鄭 平. 分析化學， 2012， 40（11）： 1648-1653

15 Djozan D， Ebrahimi B， Mahkam M， Farajzadeh M A. Anal. Chim. Acta， 2010， 674（1）： 40-48

16 RodríguezGonzález N， GonzálezCastro M J， BeceiroGonzález E， MuniateguiLorenzo S. Food Chem.， 2015， 173（4）： 391-396

17 Wang Z B， Sun R， Wang Y P， Li N， Lei L， Yang X， Yu A M， Qiu F P， Zhang H Q. J. Chromatogr. B， 2014， 969： 205-212

18 ZHAO Peng， SHI JiaWei， LI JiGe， XU FenFen， GONG WenJie， QIU LiXiao. Chinese J. Anal. Chem.， 2015， 43（5）： 651-657

趙 鵬， 施家威， 李繼革， 徐奮奮， 龔文杰， 裘立曉. 分析化學， 2015， 43（5）： 651-657

19 CHENG Hao， ZHANG LiJun， ZHANG Lei， ZHANG ZhanEn. Chinese J. Anal. Chem.， 2015， 43（1）： 137-140

成 昊， 張麗君， 張 磊， 張占恩. 分析化學， 2015， 43（1）： 137-140

20 Wang J Q， Yue X D， Cai F， He L N. Catal. Commun.， 2007， 8（2）： 167-172

21 Valkenberg M H， Decastro C， Hlderich W F. Green Chem.， 2002， 4（2）： 88-93

22 XU NengBin， FENG JiaYong.， ZHU LiBo， QIAN FeiZhong， XU LiHong， CHEN ZhongQuan， WANG ChengLe. Chinese J. Anal. Chem.， 2016， 44（1）： 117-123

徐能斌， 馮加永， 朱麗波， 錢飛中， 徐立紅， 陳鐘佺， 汪晟樂. 分析化學， 2016， 44（1）： 117-123

Abstract A new ultrasonicassisted nebulization extraction （UANE） method coupled with silicasupported ionic liquid based matrix solid phase dispersion（SSILbased MSPD） and solid phase extraction（SPE） was established for the extraction of five triazine herbicides from root of Panax ginseng C.A.Mey. High performance liquid chromatography （HPLC） was used to determine these analytes. Experimental parameters， which affect the recoveries of the analytes， were studied and optimized. The sample powder （300 mg） was mixed with 150 mg of silica gel （[C6MIM][PF6] 2.0 mmol/g）. After MSPD for 5 min， the mixtures were extracted in water （pH 7， NaCl 1.0%） by UANE for 10 min， and then eluted by 5.0 mL of acetonitrile from the SPE column （C18， 300 mg）. Under the optimized conditions， the LODs of these five triazine herbicides are in the ranges of 0.020-0.035 μg/g， the concentration range of linear relationship of analytes （r2≥0.9992） are in the ranges of 0.15-20.00 μg/g. The recoveries of these five triazine herbicides are in the ranges of 78.2%-95.2%， the RSDs are in the range of 3.5%-6.0%. The method shows a quick， efficient， high purifying effect and high extraction rate for the target analytes， and can be used to extract pesticide residues in traditional Chinese medicine.

Keywords Panax ginseng C.A.Mey； Trzaine herbicides； Ionic liquid； Matrix solid phase dispersion； Ultrasonicassisted nebulization extraction； Solid phase extraction