一种生物降解地膜中有机酸类物质定性与定量方法与流程

本发明涉及一种生物降解地膜中有机酸类物质定性与定量方法，属于色谱定性与定量前处理方法创新技术领域。

背景技术：

生物降解地膜，采用生物降解材料制备，具有增温、保墒的作用，使用后在自然环境或堆肥条件下被微生物所降解，降解的最终产物为二氧化碳和水，能被自然界完全消纳。生物降解地膜主要由以下原料构成，分别为聚乳酸(pla)/己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(pbat)/聚甲基乙撑碳酸酯(ppc)/聚丁二酸丁二醇酯(pbs)/聚己内酯(pcl)/聚羟基丁酸酯(pub)等，这些材料在一段时间内可完全降解为二氧化碳和水，能做到完全降解及无污染物残留。尽管生物降解地膜被广泛认为较安全，但生物降解地膜常常添加有一定量的有机酸，同时降解中间产物与终产物也有大量有机酸生成。这些有机酸对环境与植物产生一定的毒性，导致植物的生理生化发生改变，从而影响到植物的生长与发育。例如：生物降解地膜在降解过程中主要的中间产物为有机酸类物质(苯甲酸衍生物及脂肪酸衍生物)，其中的某些有机酸物质具有一定的环境毒性与植物毒性，如对苯二甲酸、苯甲酸、对羟基苯甲酸等是重要的化感物质。一般情况下，化感物质对植物的影响与浓度密切相关，低浓度的有机酸化感物质可表现出抑制或促进作用，高浓度则几乎均表现出抑制作用，只是抑制程度不同。

文献调研表明：还未有系统研究报道建立生物降解地膜中有机酸的检测方法，也未有生物降解地膜中主要有机酸的组成与含量分析数据。对生物降解地膜中有机酸进行定性与定量分析能有效评价生物降解地膜的安全，同时也能为降解产物的监测提供技术支撑。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种超声提取-衍生化-涡旋辅助微萃取技术分析生物降解地膜中有机酸物质的气相色谱-质谱方法，该方法建立了一种超声提取-硫酸甲醇溶液衍生-涡旋辅助分散液液微萃取的气相色谱-质谱方法定性与定量生物降解地膜中的46种有机酸，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是：一种生物降解地膜中有机酸类物质定性与定量方法：包括以下步骤：

s1地膜样品预处理：将生物降解地膜剪碎，得样品备用；

s2生物降解地膜样品中有机酸类物质的提取：将内标溶液和提取溶液加入到样品中，采用加热超声提取方法进行提取，涡旋混匀，过滤，得提取液备用；

s3生物降解地膜样品中有机酸类物质的甲酯化过程：向提取液中加入甲酯化催化剂，涡旋混匀，恒温金属浴加热反应，放置冷却至室温，得甲酯化溶液备用；

s4生物降解地膜样品中有机酸类物质甲酯化产物的萃取与富集：采用涡旋辅助分散液-液微萃取方法，先在甲酯化溶液中加入萃取溶剂，获得分散溶剂与萃取溶剂混合溶液，转移混合溶液至有蒸馏水的离心管中，摇匀，涡旋辅助分散液液微萃取，离心，取下层微萃取有机相进样；

s5生物降解地膜中主要有机酸类物质甲酯化产物的色谱分析：下层微萃取有机相采用气相色谱-质谱检测器进行色谱分析；

s6生物降解地膜样品中有机酸组成的定性及定量分析：采用气相色谱-质谱检测器对有机酸进行色谱定性与定量分析。

可选的，步骤s2中内标溶液为由甲醇配制的十一酸、反-2-丁烯-1,4-二甲酸、邻氯苯甲酸混合溶液。

可选的，步骤s2中提取溶液为甲醇。

可选的，步骤s3中甲酯化催化剂为硫酸，所述甲酯化催化剂与提取液中的提取溶液按照体积比2.5:100～7.5:100混合。(该处体积比最好是一个范围)

可选的，步骤s4中萃取溶剂为四氯化碳，分散溶剂为甲醇，即提取溶液，萃取溶剂与分散溶剂按照体积比1:4～1:8混合。

可选的，步骤s5中气相色谱-质谱方法采用的是agilent19091j-436毛细管柱，色谱条件为：柱温：初始温度60℃，保持2min；以5℃/min升至230℃，保持5min；以15℃/min升至280℃，保持15min；进样口温度280℃，不分流；进样量为1μl；载气为氦气；流速1ml/min；色谱-质谱接口温度280℃；质谱条件为：电离源ei，电子能量70ev；离子源温度230℃，四极杆温度150℃，溶剂延迟时间15min，质量扫描方式：全扫描与选择离子扫描同时采集，全扫描范围50～500amu。

可选的，步骤s6中，以保留时间、nist08、wiley08或标准物质进行定性分析。

可选的，步骤s6中，对于含有苯环的有机酸用邻氯苯甲酸定量，含有多元羧酸的有机酸用反-2-丁烯-1,4-二甲酸定量，其他有机酸用十一酸定量。

本发明的有益效果是：本发明一种超声提取-衍生化-涡旋辅助微萃取技术分析生物降解地膜中有机酸物质的气相色谱-质谱方法，生物降解地膜中的有机酸利用甲醇加热超声提取，加入一定的浓硫酸后加热进行甲酯化，甲酯化后将溶液进行分散液液微萃取，提取得到的有机酸甲酯化产物直接进行气相色谱-质谱分析。通过保留时间、nist08、wiley08或标准物质进行定性分析，内标法进行相对定量分析。结果表明：本发明方法对所有有机酸相对定量的日间精密度0.27-17.36％之间，仅有5个有机酸相对标准偏差大于10％，其他有机酸相对标准偏差都小于10％，本发明方法具有定性与定量有机酸物质种类多，简单、快速、灵敏度高且稳定性好的特点，可以有效提高样品检测的数据准确性。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1)方法定性与定量的物质种类多，能同时检测46种有机酸；

2)利用微萃取技术能有效提高对低含量有机酸的检测能力；

3)微萃取技术能有效减少有毒有害有机溶剂的使用；

4)具有简单、快速、且稳定性好的特点，可以有效提高样品检测的数据准确性。

附图说明

图1为根据本发明实施例一种生物降解地膜中有机酸类物质定性与定量方法流程图；

图2典型样品有机酸甲酯化产物的气相色谱-质谱分析色谱图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

实施例1：生物降解地膜样品中有机酸类物质气相色谱-质谱分析方法

请参阅图1，根据本发明实施例一种生物降解地膜中有机酸类物质定性与定量方法，包括以下步骤：

a、地膜样品预处理：将生物降解地膜剪碎至边长小于2mm，得样品备用。

b、生物降解地膜样品中有机酸类物质的提取：称50mg样品于10ml离心管中，加入5μl内标溶液(甲醇配制的4.72mg/ml的十一酸溶液和5.08mg/ml的反-2-丁烯-1,4-二甲酸溶液，5.44mg/ml邻氯苯甲酸)，加入甲醇1.5ml，涡旋混匀30s，进行超声辅助，温度设定50℃，时间设定30min，提取之后将提取液过0.22μm微孔滤膜于2ml离心管中待用。

c、生物降解地膜样品中有机酸类物质的甲酯化过程：取1ml提取液放入2ml色谱瓶，加入50μl硫酸(体积比为5％的硫酸：甲醇)，涡旋混匀，在恒温金属浴中以60℃反应90min。反应之后，放置室温。在其他实施例中，硫酸与甲醇的混合比例还可以在体积比2.5:100～7.5:100内任意组合。

d、生物降解地膜样品中有机酸类物质甲酯化产物的萃取与富集：取1ml反应液，加入125μlccl4，涡旋混匀，在10ml离心管中加入5ml超纯水，取0.8ml混合液转移至5ml水中，进行涡旋辅助分散液液微萃取，离心5min，取下层溶液备用。在其他实施例中，萃取溶剂ccl4与分散溶剂(反应液中的甲醇，在本步中作分散溶剂使用)的混合比例还可以在体积比1:4～1:8内任意组合。

e、生物降解地膜中主要有机酸类物质甲酯化产物的色谱分析：下层微萃取有机相采用气相色谱-质谱检测器进行色谱分析。气相色谱-质谱方法采用的是agilent19091j-436毛细管柱，色谱条件为：柱温：初始温度60℃，保持2min；以5℃/min升至230℃，保持5min；以15℃/min升至280℃，保持15min；进样口温度280℃，不分流；进样量为1μl；载气为氦气；流速1ml/min；色谱-质谱接口温度280℃；质谱条件为：电离源ei，电子能量70ev。离子源温度230℃，四极杆温度150℃，溶剂延迟时间15min，质量扫描方式：全扫描与选择离子扫描同时采集，全扫描范围50～500amu，选择离子扫描定性与定量离子如表1所示。结果如图2所示。

f、生物降解地膜样品中有机酸组成的定性及定量分析：分别以保留时间、nist08、wiley08、标准物质进行定性分析，内标法进行定量分析。定量以十一酸、反-2-丁烯-1,4-二甲酸，邻氯苯甲酸为内标分别进行相对定量，其中含有苯环的用邻氯苯甲酸定量，含有多元羧酸用反-2-丁烯-1,4-二甲酸定量，其他有机酸用十一酸定量。

表1生物降解地膜中46种有机酸名称、cas、保留时间、质谱定性与定量离子及鉴定匹配度

实施例2：方法验证

通过保留时间、nist08、wiley08、标准物质进行定性分析，一共鉴定了46种有机酸，匹配度都大于82％，表明定性结果基本准确，详细结果见表1。进一步采用内标法相对定量方法进行定量，并用日间相对标准偏差评价其方法重复性，结果如表2所示。其中含有苯环的用邻氯苯甲酸定量，含有多元羧酸用反-2-丁烯-1,4-二甲酸定量，其他有机酸用十一酸定量。从表2中可以看到，硬酯酸甲酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯、棕榈酸甲酯、对苯二甲二甲酯与己二酸二甲酯含量极高，值得进一步进行研究。

为了评价方法的稳定性，对方法的日间相对标准偏差进行评价。结果表明，仅有5个有机酸相对标准偏差大于10％，32个有机酸的相对标准偏差都小于10％，还有9个有机酸在该生物降解地膜中未发现，未有日间相对标准偏差。

表2某品牌生物降解地膜中主要有机酸组成