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第40章 农药兽药残留分析(3)

(3)衍生化试剂与色谱柱流出液的速度要匹配,混合迅速且均匀,以免产生噪声。

(4)衍生化反应必须迅速和重现性好,反应器设计要合理,以尽可能减少峰展宽。

常用的柱后衍生化技术包括HPLC柱后衍生化和GC柱后衍生化。

(1)HPLC柱后衍生化。柱后衍生化在色谱柱至检测器之间增加了混合器与反应器及多个连接部件,因产生柱外效应,导致峰展宽。

混合器对峰展宽的影响十分显着,因为衍生化反应的完全程度取决于反应液的混合均匀程度,对于快速反应这一影响更大,因此需要效率较高的混合器。反应器内峰展宽的大小与反应器的几何尺寸及其内部液体流型有关,为了减小由于液体与管壁的表面摩擦作用和层流产生的峰展宽,可将反应管向不同方向弯曲。因此管式反应器常制成螺旋型,编织型甚至缝织型。

(2)GC柱后衍生化。柱后加裂解器使分析组分裂解可对色谱峰进行化学结构鉴定,这一点与MS的作用相似。

柱后用浓集器主要用于GC-MS,也能改善其他检测器的信噪比。浓集器主要有喷射分离器、烧结玻璃分离器、多孔膜浓集器和高聚膜浓集器。

柱后用一种含有镍-硅藻土催化剂的微型反应器,加热至425℃时,能允许氢气自由通过,而其他组分则裂解成甲烷和水。除去水后,用热导池检测甲烷。

柱后用氢反应器能使色谱峰中含有卤素或氮的组分还原成氢卤酸和氨,然后进行库仑检测或电导检测。另一种氢反应器将含氮化合物转变成氨后,再流进一个装置与邻苯二甲醛和巯基乙醇反应,并进行荧光检测。

柱后用等离子体反应器是一个衬有镀43Ni的金箔离子化室,一对钨电极提供高压,产生等离子体。基于氩气的β-受激放电,等离子化过程具有特征性。将这一反应器置于两色谱柱之间,第一根柱的色谱峰在反应器内反应后,产物再经第二根柱分离,由电子捕获检测器检测。

14.2.4.3其他衍生化技术

(1)固相衍生化。将固体微粒(硅胶或高分子微球)填充于内径5~6 mm、长度25~30 cm的柱子内就是一个固相衍生化器。这些固体微粒的表面通常经过处理连接有反应基团,称作固相反应剂。样品通过时与反应剂发生衍化反应,这是一种非均匀体系的反应。这种衍生化装置比较简单,固相反应器多作为柱后衍生化装置,但也可以放在色谱柱前而成为柱前在线衍生化装置。

固相反应剂的种类很多,包括氧化型、还原型、基团转移型和催化剂型,可适应各种衍生化反应的需要。将衍生化试剂固定在大孔聚合物担体上,所得到的固相衍生化试剂对组分分子的尺寸大小有较高的选择性。大分子只能与担体表面的试剂作用,而小分子可以进入担体的所有反应部位,因此当有大分子干扰物存在时,只有痕量大分子发生衍生化,不干扰小分子待测物的检测。

(2)固定化酶衍生化。利用固定化技术将酶固定在担体上,是一种特殊的催化剂型固相衍生化试剂。固定化酶衍生化的典型例子是将3α-羟基类固醇脱氢酶固定于氨基玻璃微珠上,填充于4.6 mm × 2.5 cm的不锈钢柱内,催化胆汁酸发生氧化反应,同时使其辅助因子烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)还原成NADH,产物用荧光或电化学检测器检测。

(3)光化学衍生化。光化学衍生化是一种柱后衍生化技术。在色谱柱与检测器之间安装一个光源和一段反应管,使分离的组分在光照射下发生某种反应,所产生的衍生物再被检测器检测。能够通过光化学活化的反应包括:氧化-还原、光分解或光水解、光离解、分子重排、加成或消除、环化、光聚合等。光源通常为高强度的紫外光灯或激光光源。与之匹配的检测器可以是紫外-可见检测器、荧光检测器或电化学检测器。

14.2.4.4常用色谱分析衍生化反应

气相色谱法中常用的衍生化反应主要有硅烷化反应、酯化反应和酰化反应。

液相色谱法中常用的衍生化反应主要有可见-紫外衍生化、荧光衍生化和电化学衍生化反应。具体内容可参见有关色谱分析的文献。

农药的多残留分析也同样分为样品前处理和仪器分析两部分。不同的是,多残留分析检测技术要求实验过程在选择性和灵敏度之间寻求一种完美的平衡。这对样品预处理的要求更高。

14.2.5农药兽药残留分析方法

14.2.5.1残留分析方法的建立

农药兽药残留的分析首先要有合适的分析方法,根据分析的目的,分析方法可能是定性或定量。定性方法通常用于监管中的快速检测,这类方法要求反应速度快,样品需要量少,同时可进行较多数量的样品检测。免疫分析法具有特异性强的特点,在定性分析方面占有较大的优势,通常制备成试剂盒,按照说明书的指示操作即可。定量分析方法所受影响因素较多,首先要能够提取出样品中所有的农药或兽药,其次提取物的预处理应能有效去除干扰物质而保留被测成分。分离分析效率高且分辨率高,检测器反应灵敏,检测限低,操作条件稳定,最好有实物标样。分析条件的确定包括提取条件选择,预处理方法与条件选择,色谱条件选择,检测器选择。新定量分析方法的建立要进行准确度、精密度、检测限、定量限、选择性、灵敏度和检测范围等指标的研究。

14.2.5.2农药残留分析

农药的种类繁多,分析方法更可用“海量”描述。一本书无法罗列文献报道的所有方法,这里只列举部分有机磷农药残留量分析的例子。

(1)样品提取:提取剂可以为乙酸乙酯、乙酸乙酯/无水硫酸钠、乙酸乙酯/二氯甲烷、乙酸乙酯/二氯甲烷/无水硫酸钠、乙酸乙酯/乙醇、乙酸乙酯/戊烷或二甲苯、正己烷、丙酮/二氯甲烷/氯化钠、正己烷/乙腈、乙腈、乙腈/乙醇、乙腈/丙酮、丙酮/二氯甲烷/正己烷、丙醇/石油醚、水。

(2)分配方法:乙腈、水/氯化钠、氯化钠盐析、二氯甲烷、正己烷/二氯甲烷、二氯甲烷/氯化钠/水、二氯甲烷/石油醚、石油醚等。

(3)净化方法:过Bio Beads SX-3柱、PL凝胶柱、伯/仲胺键合交换硅胶阴离子柱、硅胶微柱、LC硅胶柱、Florisil柱、C18柱、硅藻土、Envirose-ABC凝胶柱或氨丙基键合柱等,用正己烷/乙酸乙酯、乙酸乙酯、环己烷/乙酸乙酯、丙酮、正己烷、甲苯淋洗、正己烷/丙酮/二氯甲烷等淋洗。肉类或脂质食物样品中的脂肪可以采用冷冻沉淀后去除。

(4)气相色谱分析条件:填充柱可选择DEGS、OV-17、DC-200、OV-101、OV-225、OV-22、SE-30、OV-1701、OV-201、Apiezen N、Ultrabond 20SE、QF-1、OV-101+OV-220、OV-61+QF-1+XE60、OV225+OV-101等;毛细管柱可选择DB-210、CBP-10、DB-17、DB-1、SPB-1、SPB-5、SPB-608、SPB-20、DEGS、OV-101、OV-201、SE-30、OV-1701、HP-1、OV-17、SP-2100、DB-1301、CBP-10、RSL-300、CPSill9CB、Ultra2、HP-1、5%苯基甲基硅烷、SP-2250+SP-2401、SE-54与OV-1701并联、SP-2100与OV-225并联、SP-2100与OV-225并联等;检测器可选氮磷检测器(NPD)、火焰光度检测器(FPD)、电子捕获检测器(ECD)、电导检测器(ELCD)、氢火焰离子化检测器(FID)、微波诱导等离子体-原子发射检测器(MIP/AED)及质谱(MS)等。根据原料和被测物的性质配置相应的条件组合。GC/MS和HPLC/MS尤其适合多残留分析。

14.2.5.3兽药残留分析

肉禽饲养业中滥用的克伦特罗(俗称“瘦肉精”)为β-兴奋剂(β-agonist)类药物。这是一组选择性β2-肾上腺素受体激动剂,因能与动物机体内大部分组织细胞膜上的β-受体结合而得名。饲料含β-兴奋剂,会在动物体内积累,滞留时间长,烹饪加工很难消除其作用,人类的中毒症状为头晕、心悸、手指震颤,还可引起糖尿病患者发生痛中毒和酸中毒。激素类药物被禁止在饲料中添加。以下以β-兴奋剂的分析为例。