一种测定玉米中八种苯氧羧酸类除草剂残留的气相色谱法的制作方法

本发明涉及有害痕量物质分析检测的方法，具体涉及到一种同时测定玉米中痕量2,4-二氯苯氧乙酸、2,4-二氯苯氧丙酸、2,4-二氯苯氧丁酸、2,4,5-三氯苯氧乙酸、2,4,5-三氯苯氧丙酸、2-甲基-4-氯苯氧丙酸、2-甲基-4-氯苯氧乙酸、2-甲基-4-氯苯氧丁酸共八种苯氧羧酸类除草剂残留的气相色谱法。

背景技术：

苯氧羧酸类除草剂是世界第二大销售额和使用量的除草剂品种，也是第一类投入商业生产的选择性除草剂，由于可以通过植物的茎、叶和根系吸收，该类除草剂在农业生产中用作茎叶处理剂，广泛地施用于禾谷类作物、针叶树林、非耕地和牧草场等，可用于防除阔叶杂草，如苍耳、田旋花、苋、藜、马齿苋、大巢菜等。

苯氧羧酸类除草剂依据其活性成分本体化合物的不同分为两个不同的系列。一种是以2,4-二氯酚为本体的2,4-二氯苯氧乙酸、2,4-二氯苯氧丙酸等；一种是以邻甲酚为本体的2-甲基-4-氯苯氧丙酸、2-甲基-4-氯苯氧乙酸等。苯氧羧酸类除草剂属于中低毒性农药，但是其代谢产物对生物体会造成一定程度的危害。研究表明这类化合物及其代谢产物对动物表现出胎盘毒性，经过其处理的植物被动物使用会引起急性毒性等。由于该类除草剂的使用范围和使用量巨大，其给动物、人体和环境造成的安全隐含日益引起人们的关注。

当前，有关于水、土壤、植物性食品中苯氧羧酸类除草剂残留的分析检测方法较多，国内的主要检测标准有《hj770-2015水质苯氧羧酸类除草剂的测定液相色谱/串联质谱法》、《sn/t1606-2005进出口植物性产品中苯氧羧酸类除草剂残留量检验方法气相色谱法》和《sn/t2228-2008进出口食品中31种酸性除草剂残留量的检测方法气相色谱-质谱法》，以及较多的可以参考文献方法。归纳起来，有关于苯氧羧酸类除草剂检测的主要技术手段为色谱法和色谱质谱联用法，食品中这类除草剂的检测前处理主要集中于采用液-液萃取和固相萃取两种方法。但是，采用液-液萃取法存在需要使用大量有机溶剂的缺陷；而采用固相萃取法存在固相萃取柱种类有限、商品化产品种类少、专属的选择性吸附填料缺乏的问题。

近年来，发明人研究团队对层状双羟基复合金属氧化物(layereddoublehydroxides，ldhs)及其改性材料进行了广泛的研究，制备了不同类插层阴离子改性的ldhs及其焙烧产物(layereddoubleoxide，ldo)材料，并以此为基础运用这些合成材料开展了针对不同目标化合物的吸附富集性能筛选、考察与优化的应用研究。发明人在前期的研究中应用对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石吸附剂对部分苯氧羧酸类除草剂进行了吸附与脱吸附的相关研究，采用高效液相色谱法对吸附与脱吸附的效果进行了评价，在此基础上，发明人进一步对所研制的对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石焙烧产物吸附剂富集目标化合物的性能和应用方法进行了优化，建立了以对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石焙烧产物为吸附剂的玉米中八种痕量苯氧羧酸类除草剂残留检测的气相色谱法。

技术实现要素：

为了克服现有植物源性食品中痕量苯氧羧酸类除草剂检测前处理中存在的液-液萃取法需要使用大量有机溶剂的缺陷；以及固相萃取法存在固相萃取柱种类有限、商品化产品种类少、专属的选择性吸附填料缺乏的不足，本发明要解决的技术问题在于提供一种基于新型对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石焙烧产物吸附剂分散固相萃取快速吸附的、适合于玉米中八种痕量苯氧羧酸类除草剂残留检测的气相色谱法。

本发明是通过以下技术方案来实现上述目标的。

一种测定玉米中八种苯氧羧酸类除草剂残留的气相色谱法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1化合物的提取与吸附：将玉米样品研磨后密封，保存于4℃待用，使用时在50ml具塞塑料离心管中称取5.00g粉碎样品，向离心管中添加ph＝9.0的碱性10％丙酮水溶液25ml，以15000rpm速率高速匀浆提取1min，离心，将上清液转移至另一100ml具塞塑料离心管，重新提取一次，合并提取液，向提取液中添加0.50g对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石焙烧产物吸附剂，震荡15min使吸附剂吸附提取液中的八种目标化合物；

步骤2化合物的脱吸附：上述具塞离心管中离心并弃去上清液，向其中添加5.00ml的盐酸溶液溶解固体吸附剂，完成被吸附化合物的脱吸附；

步骤3化合物的萃取与衍生化：向上述离心管中添加一定量无水硫酸钠及有机溶剂萃取，涡旋、离心，取上清液至衍生瓶中，向其中添加1.0ml的14％三氟化硼-甲醇溶液，密封，涡旋，将衍生瓶至于70℃水浴中反应30min至40min完成衍生化过程；

步骤4化合物的分析测试：将衍生瓶置于-10℃以下冰箱中冷却10min至15min，向衍生瓶中添加0.5ml饱和氯化钠水溶液和0.5g碳酸氢钠粉末，涡旋，再向其中添加无水硫酸钠2.0g，涡旋并离心后全取上层的有机溶液于玻璃离心管中，40℃下氮吹近干，向玻璃离心管中添加2.00ml丙酮定容，涡旋，吸取上层有机溶液过滤后应用气相色谱法按照下列条件进行分析测试：

a)色谱柱：hp-5毛细管柱，30m×0.32mm，0.25μm膜厚；恒流模式，柱流速：2.00ml/min。

b)进样口温度：250℃；进样方式：不分流进样；进样量：2μl；尾吹气流量：60ml/min。

c)升温程序：60℃(保持1min)，以15℃/min速率升温至150℃(保持1min)，以10℃/min速率升温至250℃(保持1min)，后运行300℃(保持3min)。

d)检测器：微电子俘获检测器(μecd)，温度：325℃。

e)载气：高纯氮气(纯度≥99.999％)。

其中，

步骤1中所述的八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、2,4,5-三氯苯氧乙酸、2,4,5-三氯苯氧丙酸、2-甲基-4-氯苯氧丙酸、2-甲基-4-氯苯氧乙酸和2-甲基-4-氯苯氧丁酸，碱性10％丙酮水溶液为用0.01mol/l氢氧化钠水溶液调整ph＝9.0。

步骤2中所述的盐酸溶液为浓盐酸与水按照体积比1:1配制而成。

步骤3中添加的无水硫酸钠为2.0g，有机萃取溶剂为5ml乙酸乙酯。

步骤4中所述的滤膜为有机相滤膜，孔径0.22μm。

上述步骤中涡旋为涡旋1min至2min，离心为以4500rpm转速运行3min。

在前期的研究中发明人使用对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石吸附剂对水中部分苯氧羧酸类除草剂进行了吸附和脱吸附的研究，由于玉米基质和水基质存在着较大的差异性，提取过程会带入更多的有机杂质，从而对吸附剂的种类和使用量要求不同，在本方法的开发过程中发明人在固定样品量、提取溶液等其他多个因素的情况下着重优化了吸附剂使用量这一关键因素，发现使用0.50g的吸附剂可以完全适应于5.00g样品的吸附要求。由于苯氧羧酸类除草剂具有极性大、易溶于水的特点，实验中采用调整了ph的碱性丙酮水溶液作为提取剂，可以实现在使用较少有机溶剂的情况下完成对玉米基质中目标物的提取。

实验中发明人结合使用对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石焙烧产物进行吸附的前提条件，比较了多种苯氧羧酸类除草剂的甲酯化衍生方法和条件，选择使用三氟化硼-甲醇法对目标物进行衍生化并优化了衍生条件。此外，由于选择的八种苯氧羧酸类除草剂中含有在电子捕获检测器上有良好响应值的氯元素，因此本实验中选择配备电子捕获检测器的气相色谱法进行检测，并且对色谱条件进行了优化。

同时，出于对目标物定量准确性考虑，本方法在无法获得目标物同位素从而进行同位素内标法定量的前提下采用基质校正曲线对目标物进行定量，以尽量消除系统误差提高定量的准确性。

本发明的优点在于：

(1)本发明所采用的新型吸附剂对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石焙烧产物可以采用分散固相萃取的方式对提取液中痕量苯氧羧酸类除草剂进行快速的吸附，富集高效；

(2)本发明利用对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石焙烧产物吸附剂可溶解于酸的特点，应用盐酸溶液对吸附目标物后的吸附剂进行溶解，可以使得目标物从吸附剂上完全脱吸附；

(3)本发明仅适用少量的有机溶剂作为目标物的萃取溶剂，相较于液-液萃取法需要使用大量有机溶剂具有显著的安全、环保优点和经济优势。

附图说明

图1是具体实施方式中八种苯氧羧酸类除草剂的基质标准溶液色谱图，其浓度为200.0μg/l，其中1是2-甲基-4-氯苯氧丙酸、2是2-甲基-4-氯苯氧乙酸、3是2,4-二氯苯氧乙酸、4是2,4-二氯苯氧丙酸、5是2,4,5-三氯苯氧丙酸、6是2-甲基-4-氯苯氧丁酸、7是2,4,5-三氯苯氧乙酸、8是2,4-二氯苯氧丁酸。

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：

2,4-二氯苯氧乙酸、2,4-二氯苯氧丙酸和2,4-二氯苯氧丁酸等共八种化合物固体标准品，纯度大于等于98.0％，德国dr.ehrensorfer有限公司；

丙酮，乙酸乙酯，无水硫酸钠、碳酸氢钠，分析纯，国药集团；

盐酸，优级纯，国药集团；水为符合gb/t6682规定的一级水。

14％三氟化硼-甲醇溶液，sigma公司。

实验用空白玉米粒和鲜食玉米均购置福清当地超市，其中玉米粒研磨，鲜食玉米取下可食用颗粒部分粉碎，均密封保存于4℃冰箱中待用。

(2)本发明实施例中所涉及到的仪器如下：

kh-75a型电热恒温鼓风干燥箱，广州市康恒仪器有限公司；

7890b型气相色谱仪，配备电子捕获检测器，美国安捷伦科技有限公司。

(3)气相色谱仪分析测试条件：

a)色谱柱：hp-5毛细管柱，30m×0.32mm，0.25μm膜厚；恒流模式，柱流速：2.00ml/min。

b)进样口温度：250℃；进样方式：不分流进样；进样量：2μl；尾吹气流量：60ml/min。

c)升温程序：60℃(保持1min)，以15℃/min速率升温至150℃(保持1min)，以10℃/min速率升温至250℃(保持1min)，后运行300℃(保持3min)。

d)检测器：微电子俘获检测器(μecd)，温度：325℃。

e)载气：高纯氮气(纯度≥99.999％)。

(4)基质校正曲线的制作和检出限、定量限的确定

准确称量上述苯氧羧酸类除草剂并以甲醇溶解定容，配制成浓度为1000mg/l的标准储备液，-4℃下保存。使用时将标准储备液以去离子水逐步稀释，配制成浓度梯度为10.0μg/l、20.0μg/l、40.0μg/l、100.0μg/l和200.0μg/l的标准使用液。

取五个50ml具塞塑料离心管并分别称取5.00g空白样品，分别加入2.00ml的上述标准使用液，向离心管中添加ph＝9.0的碱性10％丙酮水溶液25ml，以15000rpm速率高速匀浆提取1min，离心，将上清液转移至另一100ml具塞塑料离心管，重新提取一次，合并提取液，向提取液中添加0.50g对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石焙烧产物吸附剂，震荡15min使吸附剂吸附提取液中的八种目标化合物；

上述具塞离心管中离心并弃去上清液，向其中添加5.00ml的盐酸溶液溶解固体吸附剂，完成被吸附化合物的脱吸附；

向上述离心管中添加2.0g无水硫酸钠及5.00ml乙酸乙酯，涡旋、离心，取上清液至衍生瓶中，向其中添加1.0ml的14％三氟化硼-甲醇溶液，密封，涡旋，将衍生瓶至于70℃水浴中反应30min完成衍生化过程；

将衍生瓶置于-10℃以下冰箱中冷却10min，向衍生瓶中添加0.5ml饱和氯化钠水溶液和0.5g碳酸氢钠粉末，涡旋，再向其中添加无水硫酸钠2.0g，涡旋并离心后全取上层的有机溶液于玻璃离心管中，40℃下氮吹近干，向玻璃离心管中添加2.00ml丙酮定容，涡旋，吸取上层有机溶液过0.22μm有机滤膜后应用气相色谱法进行分析测试。

上述的涡旋为涡旋1min，离心为以4500rpm转速运行3min。

以苯氧羧酸类除草剂在样品溶液的浓度为x轴，苯氧羧酸类除草剂衍生物在气相色谱仪上的色谱峰峰面积为y轴绘制基质标准曲线并用于外标法定量。

以信噪比s/n的三倍值为方法的检测限(lod，lod＝3s/n)，以信噪比s/n的十倍为方法的定量限(loq，loq＝10s/n)，并结合添加基质的体积计算各个化合物在水中的检出限和定量限。

上述基质标准曲线相关参数、lod和loq相关信息见表1。

表1.八种苯氧羧酸类除草剂的基质标准曲线、检测限和定量限相关信息

5)对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石焙烧产物吸附剂的合成

为了是本领域的技术人员能够重复实现本发明的相关实验，现在提供一种本发明中使用的关键物质对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石焙烧产物吸附剂的合成方法，如下：

①合成吸附剂所涉及到的试剂药品如下：

对甲基苯磺酸钠，分析纯，国药集团；

mg6al2(oh)16co3·4h2o，分析纯，美国aldrich公司。

②合成吸附剂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。

③合成吸附剂的具体步骤如下：

(a)第一次焙烧：将购买的镁铝型水滑石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13.509g插层剂对甲基苯磺酸钠和7.236g的焙烧产物mg6al2o8(oh)2。

(c)微波晶化水热合成：将去离子水煮沸并保持30min，之后添加60ml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150℃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。

(e)第二次焙烧：将上述制得的材料置于马弗炉中，以升温速率5℃/min加热至温度为500℃，焙烧6h，得到对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石焙烧产物吸附剂。

实施例1

本实施例1采用空白玉米粒为样品基质进行加标回收实验以验证本发明方法的可行性，按照下列步骤进行处理：

1.化合物的提取和吸附：

于50ml具塞塑料离心管称取5.00g空白样品，分别加入适量标准使用液，制备得到三水平六平行的加标样品，向离心管中添加ph＝9.0的碱性10％丙酮水溶液25ml，以15000rpm速率高速匀浆提取1min，离心，将上清液转移至另一100ml具塞塑料离心管，重新提取一次，合并提取液，向提取液中添加0.50g对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石焙烧产物吸附剂，震荡15min使吸附剂吸附提取液中的八种目标化合物；

2.化合物的脱吸附：

上述具塞离心管中离心并弃去上清液，向其中添加5.00ml的盐酸溶液溶解固体吸附剂，完成被吸附化合物的脱吸附；

3.化合物的萃取与衍生化：

向上述离心管中添加2.0g无水硫酸钠及5.00ml乙酸乙酯，涡旋、离心，取上清液至衍生瓶中，向其中添加1.0ml的14％三氟化硼-甲醇溶液，密封，涡旋，将衍生瓶至于70℃水浴中反应30min完成衍生化过程；

4、分析测试：

将衍生瓶置于-10℃以下冰箱中冷却10min，向衍生瓶中添加0.5ml饱和氯化钠水溶液和0.5g碳酸氢钠粉末，涡旋，再向其中添加无水硫酸钠2.0g，涡旋并离心后全取上层的有机溶液于玻璃离心管中，40℃下氮吹近干，向玻璃离心管中添加2.00ml丙酮定容，涡旋，吸取上层有机溶液过0.22μm有机滤膜后应用气相色谱法进行分析测试。

上述的涡旋为涡旋1min，离心为以4500rpm转速运行3min。

本实施例1的加标回收率实验相关参数见表2。

表2玉米粒样品的添加浓度及回收率实验数据(n＝6)

实施例2

本实施例2采用空白鲜食玉米粒为样品基质进行加标回收实验以验证本发明方法的可行性，按照下列步骤进行处理：

1.化合物的提取和吸附：

于50ml具塞塑料离心管称取5.00g空白样品，分别加入适量标准使用液，制备得到三水平六平行的加标样品，向离心管中添加ph＝9.0的碱性10％丙酮水溶液25ml，以15000rpm速率高速匀浆提取1min，离心，将上清液转移至另一100ml具塞塑料离心管，重新提取一次，合并提取液，向提取液中添加0.50g对甲基苯磺酸根-镁铝型水滑石焙烧产物吸附剂，震荡15min使吸附剂吸附提取液中的八种目标化合物；

2.化合物的脱吸附：

上述具塞离心管中离心并弃去上清液，向其中添加5.00ml的盐酸溶液溶解固体吸附剂，完成被吸附化合物的脱吸附；

3.化合物的萃取与衍生化：

向上述离心管中添加2.0g无水硫酸钠及5.00ml乙酸乙酯，涡旋、离心，取上清液至衍生瓶中，向其中添加1.0ml的14％三氟化硼-甲醇溶液，密封，涡旋，将衍生瓶至于70℃水浴中反应40min完成衍生化过程；

4、分析测试：

将衍生瓶置于-10℃以下冰箱中冷却15min，向衍生瓶中添加0.5ml饱和氯化钠水溶液和0.5g碳酸氢钠粉末，涡旋，再向其中添加无水硫酸钠2.0g，涡旋并离心后全取上层的有机溶液于玻璃离心管中，40℃下氮吹近干，向玻璃离心管中添加2.00ml丙酮定容，涡旋，吸取上层有机溶液过0.22μm有机滤膜后应用气相色谱法进行分析测试。

上述的涡旋为涡旋1min，离心为以4500rpm转速运行3min。

本实施例2的加标回收率实验相关参数见表3。

表3鲜食玉米粒样品的添加浓度及回收率实验数据(n＝6)

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。