磁性氧化石墨烯纳米复合材料固相萃取-高效液相色谱法测定水果、蔬菜和水样中农药利谷隆

2021-07-26陈松庆陈思伊朱霞石

现代食品 2021年9期

◎ 陈松庆，陈思伊，朱霞石,

（1.扬州大学化学化工学院，江苏扬州 225002；2.扬州大学广陵学院，江苏扬州 225128）

利谷隆是一种合成苯基脲除草剂，具有良好的触杀活性，在农业生产中得到广泛应用[1]。利谷隆对杂草有一定的杀灭作用，但能长期稳定地存在于环境中，污染土壤和地表水，严重破坏地下水和生物[2]。毒理学研究表明，这类除草剂对人体有不同程度的毒性，甚至具有致癌作用[3]。因此，准确、灵敏、快速地检测果蔬中利谷隆残留量具有十分重要的意义[4]。

本文建立以磁性氧化石墨烯纳米复合材料（Fe3O4@SiO2-GO）为萃取剂，联合高效液相色谱法分离分析农药利谷隆的新方法。用扫描电镜、透射电镜和红外光谱等对制备的Fe3O4@SiO2-GO进行表征，研究影响利谷隆萃取和洗脱的各种因素。

1 材料与方法

1.1 仪器和设备

DK-S22电热恒温水浴锅（常州国华电器有限公司）、ZK-82B真空干燥箱（上海试验仪器厂）、SH-C恒温振荡器（常州国华电器有限公司）、Agilent 1220高效液相色谱仪（安捷伦科技有限公司）、Bruker tensor 27傅里叶变换红外光谱仪（德国Bruker公司）、S-4800Ⅱ扫描电镜（日本日立公司）、Tecnai-12透射电镜（荷兰Philips公司）、A300-10/12电子顺磁共振波谱仪（德国Bruker公司）。

1.2 药品和试剂

六水硫酸亚铁氨、十二水硫酸铁氨、氢氧化铵、无水乙醇、正硅酸四乙酯、异丙醇、丙酮、乙腈、正己烷、N-羟基丁二酰亚胺、1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺、精对苯二甲酸、氢氧化钠、氯化钠、N，N-二甲基甲酰胺、（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷、甲醇、聚乙二醇、高锰酸钾、石墨粉和利谷隆。药品和试剂是分析纯，来自国药集团化学试剂有限公司。

1.3 Fe3O4@SiO2-GO制备

根据已报道的方法制备Fe3O4@SiO2-GO[5]；0.2 g氧化石墨烯在超声作用下分散在50.0 mL N，N-二甲基甲酰胺中。在上述溶液中加入0.1 g NHS和0.2 g EDC，室温下搅拌2 h。将0.5 g Fe3O4@SiO2-NH2加入到上述混合物中搅拌12 h，洗涤后用水分散即可得到产品。最终产物Fe3O4@SiO2-GO经多次水洗，在80 ℃真空干燥。

1.4 样品处理

新鲜苹果和马铃薯样品来自扬州当地菜市场。水样取自扬州西湖。将样品剥皮并研磨均匀，取10.0 g样品于烧杯中，加20 mL去离子，超声15 min，过滤，并将滤液稀释至50.0 mL。用0.45 μm的膜过滤样品溶液，在4 ℃下储存备用。

1.5 色谱条件

色谱柱：Shin-pack VP-ODS C18（250 mm×4.6 mm，5 μm），流动相：乙腈:水（30:70，V/V），流速：0.8 mL min-1，柱温：25 ℃，检测波长：248 nm，保留时间：9.20 min。

1.6 实验过程

优化萃取条件和洗脱条件，MSPE在优化的实验条件下进行。

MSPE过程如图1所示。①将适量的利谷隆溶液和pH=7.0缓冲溶液加入到50.0 mL离心管中，定容至刻度线。②将12.0 mg Fe3O4@SiO2-GO纳米复合材料加入烧杯中，室温下振荡10 min。③在离心管底部放置一个磁铁，将上层溶液倒出。④加入3.5 mL丙酮洗脱，室温下振荡5 min。通过磁分离，收集上层清液。⑤将20.0 μL洗脱液注入高效液相色谱仪进行测定（λ=254 nm）。

图1 实验流程图

2 结果与分析

2.1 Fe3O4@SiO2-GO表征

通过扫描电镜、透射电镜、红外光谱和振动样品磁强计对制备的材料进行表征，结果表明Fe3O4@SiO2-GO制备成功。

2.2 萃取条件优化

优化萃取剂种类和用量、溶液pH、萃取时间和萃取温度对萃取率的影响。

2.2.1 萃取剂的选择

本实验选择 Fe3O4、Fe3O4@SiO2、Fe3O4@SiO2-GO 3种材料分别萃取利谷隆，萃取率分别为35.1%、54.8%和95.1%，结果显示Fe3O4@SiO2-GO的萃取率最高，见图2。

图2 萃取剂的选择图

2.2.2 萃取剂用量对萃取率的影响

当萃取剂用量从2.0 mg增加到12.0 mg时，萃取率随萃取剂用量的增加而增加，从12.0 mg到14.0 mg萃取率基本保持不变，见图3。因此，选择萃取剂用量为12.0 mg。

图3 萃取剂用量对萃取率的影响图

2.2.3 pH对萃取率的影响

研究了pH在3.0～12.0范围内对利谷隆吸附性能的影响，萃取率随pH的增大呈现先上升后下降的趋势，见图4，在pH为7.0时萃取率达到最大值，故选择pH=7.0。

图4 pH对萃取率的影响图

2.2.4 萃取时间对萃取率的影响

对萃取时间在1～30 min范围内的影响进行研究，萃取率随着时间的增加而增加，在10 min后趋于稳定，见图5。因此，萃取时间选择10 min。

图5 萃取时间对萃取率的影响图

2.2.5 温度对萃取率的影响

研究5～50 ℃范围内温度对萃取率的影响，萃取率随着温度的升高而增加，在25 ℃时达到最大值，随后基本保持不变，见图6。因此，选择在25 ℃下进行萃取。

图6 萃取温度对萃取率的影响图

2.3 洗脱条件优化

研究甲醇、乙醇、乙腈和丙酮作为洗脱剂对洗脱率的影响，结果表明，甲醇洗脱率为68.0%，乙醇为71.3%，乙腈为93.0%，丙酮为100.0%，见图7。丙酮的洗脱率最高，因此选择丙酮作为洗脱液。

图7 洗脱剂对洗脱率的影响图

在0.5～4.0 mL范围内考察洗脱剂体积对洗脱率的影响，丙酮的最佳用量在3.5 mL，见图8。因此，选用丙酮体积为3.5 mL。

图8 洗脱剂体积对洗脱率的影响图

2.4 性能分析

在最优条件下，方法的线性范围为0.008～0.120 μg mL-1，线性回归方程为y=259.064c+342.16，相关系数为0.999 3，检测限（LOD）为0.001 μg mL-1。相对标准偏差（RSD）为 1.9%（c=0.020 μg mL-1，n=3）。富集因子（EF）定义为萃取前后体积比，本实验的富集因子为14。萃取剂可重复使用11次。