气相色谱_柱后分流_反吹技术测定含脂羊毛中有机氯和有机磷类杀虫

1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 气相色谱2柱后分流2反吹技术测定含脂羊毛中有机氯和有机磷类杀虫剂残留赵洁31王恒2陈庆东1陈志伟1栾伟31上海出入境检验检疫局工业品与原材料检测技术中心上海2001352华东师范大学化学系上海2000623安捷伦科技有限公司上海上海200131摘要建立了同时测定含脂羊毛中20种有机氯和有机磷类杀虫剂残留的气相色谱2柱后分流2反吹检测方法。

通过二氧化碳超临界萃取技术提取含脂羊毛样品中的杀虫剂残留并经中性氧化铝固相萃取柱净化采用气相色谱2柱后分流技术可以同时得到3个检测器信号MSD、μECD和NPD可对两类杀虫剂准确定性和定量分析。

同时运用反吹技术减少样品中高沸点杂质对色谱系统的污染。

3个添加水平的回收率为85.6120.9相对标准偏差在1.217.3之间。

方法干扰小、重现性好、自动化程度高能够对含脂羊毛中有机氯和有机磷类杀虫剂残留准确地定性定量分析。

关键词有机氯有机磷杀虫剂含脂羊毛气相色谱柱后分流反吹2008208204收稿2008210231接受本文系上海出入境检验检疫局科研基金
No.HK02322007资助项目3E2mail:1引言牧场常将有机氯和有机磷类杀虫剂喷洒在羊身上或储存的羊毛上以防治虫害。

但如果处理不当含脂羊毛中残留的杀虫剂会影响人体健康并危害生态环境。

欧盟有关纺织品生态标签
Eco2Label标准的指令2002/371/EC1对包括有机氯和有机磷农药在内的30多种杀虫
剂在含脂羊毛中的残留提出了限量要求。

由于有机氯和有机磷类杀虫剂大多是亲脂性的易聚集在羊毛脂肪里因此萃取杀虫剂时一部分羊毛脂也会同时被萃取出来羊毛脂中的脂肪酸、二醇、二酯、固醇和甾酮等各类杂质2会对杀虫剂的定性和定量分析造成严重干扰。

目前文献报道了采用液液萃取LLE3或液相微萃取4、凝胶渗透色谱GPC58或固相萃取SPE3910等技术对样品进行前处理并通过气相色谱方法对有机氯和有机磷类杀虫剂进行测定。

高灵敏度的选择性检测器如微电子捕获检测器μECD、火焰光度检测器FPD、原子发射检测器AED、氮磷检测器NPD等广泛应用于杀虫剂残留检测314。

但是由于单一的选择性检测器并不能完全避免假阳性结果因此双检测器8电子捕获检测器ECD和NPD同时检测有机磷、双柱1415、气质联用58131617等技术的应用可以更准确地进行定性定量分析。

本研究采用二氧化碳超临界萃取技术作为含脂羊毛中杀虫剂残留的萃取方法利用固相萃取技术对萃取接收液进行净化建立了气相色谱柱后分流及反吹技术测定含脂羊毛中20种有机氯和有机磷类杀虫剂残留的分析方法。

通过微板流路控制装置将色谱柱尾端三路分流分别接质谱检测器MSD、μECD和NPD3个检测器实现一次色谱分析可以同时获得3个检测器的色谱信号。

利用GC/MS全扫描方式SCAN采集数据通过解卷积报告软件DRS对μECD和NPD 的阳性结果进行准确地定性分析并根据μECD和NPD的色谱信号对检测到的杀虫剂残留进行定量分析。

2实验部分2.1仪器与试剂SFE22型超临界萃取系统美国AppliedSeparation公司7890N气相色谱仪配备μECDNPD以及5975C质谱检测器美国Agilent公司DC212氮吹仪上海安谱科学仪器有限公司VISIPREPTMDL防交叉污染
固相萃取装置美国SUPELCO公司LC2Alumina2N固相萃取柱3.0mL1.0g粒径为第37
卷2009年3月分析化学FENXIHUAXUE研究报告ChineseJournalofAnalyticalChemistry第3期351356?? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 50μm美国SUPELCO公司。

乙酸乙酯、环己烷、正己烷均为色谱
纯级美国TEDIA公司α2六六六、β2六六六、γ2六六六林丹、δ2六六六、pp′2DDE、pp′2DDT、pp′2DDD、六氯苯、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、胺丙畏、二嗪磷、除线磷、皮蝇磷、毒死蜱、毒虫畏、蝇毒磷、爱杀松及甲基嘧啶磷的标准品纯度均大于95.0德国RdH公司。

2.2色谱分析条件DB25ms毛细管色谱柱
30m×0.32mmi.d.0.25μm进样口温度:300℃不分流进样进样量1μL载气:氦气99.999流速1.0mL/min柱温升温程序:110℃保持1min以2℃/min升温到150℃再以3℃/min升温到220℃最后以40℃/min升温到300℃保持30minNPD温度325℃氢气3.0mL/min空气60mL/minμECD温度325℃。

质谱电离方式为EI源温230℃电离能量:70eV色谱2质谱接口温度280℃电子倍增器电压1.388V溶剂延迟:8min用全扫描方式SCAN采图1气相色谱2柱后分流2反吹装置示意图柱1、柱2和柱3为惰性毛细管色谱柱Fig.1 Schematicofthree2waysplitterinGCsystemwithbackflushrestrictor123aredeactivatedcolum ns集数据扫描范围50550amu扫描速率:1.68scans/s采用解卷积报告软件DRS进行定性分析。

微板流路控制装置见图1:色谱柱接入微板流控分流器进行柱后分流惰性毛细管色谱柱1和柱291cm×0.18mm分别接μECD和NPD惰性毛细管色谱柱
332cm×0.10mm接MSD分流比为1∶1∶10μECD∶NPD∶MSD出口压力:26.2kPa。

反吹条件的设置:当最后一个目标物流出色谱柱后49min进样口压力:47.5MPa出口压力:2.21×109Pa炉温:300℃保持时间:5min。

2.3样品的前处理称取10g含脂羊毛置于25mL萃取釜中在超临界萃取系统中进行萃取用V乙酸乙酯∶V环己烷4∶6混合溶剂收集。

萃取条件:CO2纯度≥99.5炉温65℃萃取压力28MPa出口阀温度100℃流速
5mL/min萃取时间为60min。

将萃取接收液氮吹定容至10mL。

用2mLV乙酸乙酯∶V 环己烷4∶6混合溶剂预淋洗LC2Alumina2N固相萃取柱从上述定容10mL的萃取液中取2mL上样再用6mLV乙酸乙酯∶V环己烷5∶5混合溶剂淋洗将过柱溶液与淋洗液合并氮吹浓缩并定容至2mL供气相色谱分析。

3结果与讨论3.1方法的建立本实验采用CO2超临界萃取技术萃取含脂羊毛中杀虫剂残留本方法对环境友好具有萃取时间短、提取效率高及重现性好等特点18已用于含脂羊毛中常用杀虫剂残留的提取9。

利用LC2Alumina2N固相萃取柱净化萃取液部分极性较强的杂质可被吸附在柱上而与杀虫剂分离19。

图2为经柱后分流11种有机氯和9种有机磷混合标准稀释液的色谱图。

由于μECD和NPD检测器的灵敏度比MSD高所以柱后分流比设为1∶1∶
10μECD∶NPD∶MSD。

在MSD总离子流色谱图TIC中除了艾试剂和甲基嘧啶磷的色谱峰有重叠外其余各杀虫剂能够有效分离。

11种有机氯和8种有机磷在μECD上有响应9种有机磷在NPD上有响应由于甲基嘧啶磷在μECD上没有响应因此不会在μECD 色谱图中干扰艾试剂的色谱峰。

含脂羊毛基质复杂样品经过提取净化后仍含有部分杂质非选择性检测器MSD的总离子流色谱图会产出很多干扰性的基质峰见图3和图4即使扣除背景也很难对目标物准确定性。

本实验采用了安捷伦解卷积报告软件DRS 可以有效地从有复杂背景干扰的总离子流色谱图中提取目标物。

DRS包括了处理噪音、校正漂移、从紧密相邻的共洗脱峰中提取出单个峰等。

DRS专用于农药残留分析它的自动化程度高能够显著的节省分析时间每个样品约1min的处理时间而且解卷积对于复杂253分析化学第37卷?? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 图211种有机氯和9种有机磷混合标准稀释液0.201.00mg/L的GC2MSD/ECD/NPD色谱图Fig.2 Chromatographicseparationofthestandardmixtureof11organchlorinesand9organophosphor
usesatconcen2trationof0.2-1.0mg/LdetectedbyGC2massspectrome2tricdetectorMSDscan ECD/nitrogenphosphorousde2tectorNPD各色谱峰所对应的物质见表
1numbersofthepeakscorrespondtotheanalytesinTable1。

基质的分析准确度非常高能找到MSD化学工作站或分析人员没有发现的目标化合物避免假阳性和假阴性结果的出现。

由于本实验应用安捷伦的解卷积报告软件做定性分析通常情况DRS用于质谱的全扫描数据定性结果准确可靠此外由于MSD是非选择性检测器在本底较复杂杂质多的情况下用选择离子SIM模式采集数据也会有很多干扰色谱峰定量结果不准确所以本实验MSD选用SCAN模式采集数据。

而μECD和NPD为元素型检测器选择性较强从空白样品经前处理后的μECD和NPD色谱图图3及空白加标样品经前处理后的μECD和NPD色谱图图4可以看出背景杂质峰较少且没有对杀虫剂产生干扰的杂质色谱峰因此可以在质谱定性的基础上采用μECD和NPD的色谱信号对杀虫剂进行准确定量分析。

图3含脂羊毛空白样品GC2MSDscan/ECD/NPD色谱图Fig.3
GC2MSDscan/ECD/NPDchromatogramsofblankgreasywoolsample图4含脂羊毛空白加标样品的添加水平:0.00180.069mg/kgGC2MSDscan/ECD/NPD色谱图Fig.4
GC2MSDscan/ECD/NPDchromatogramsofspikedgreasywoolsample0.0018-0.069mg/kg 各色谱峰所对应的物质见表1numbersofthepeakscorrespondtotheanalytesinTable1。

3.2反吹技术的应用对于基质复杂的样品的色谱分析待最后一个目标物处峰后往往需要保持最高分析温度运行一段时间以使残留在柱中的杂质流出色谱柱。

含脂羊毛样品基质中杂质的极性和分子量分布范围较广程序升温时将炉温升高到300℃并保持
30min。

图5A为分析含脂羊毛样品后连续两次分析乙酸乙酯试剂空白的色谱图。

实验表明色谱柱经300℃高温烘烤30min后仍有部分高沸点杂质残留在柱中。

多次进样时残留在柱中的杂质逐渐增多对色谱系统造成严重污染而且采用升高炉温长时间老化色谱柱的方法不仅费时低效也会减少色谱柱的寿命。

本实验把将安捷伦反吹技术应用到分析过程中即当最后一个目标杀虫剂流出色谱柱时运用反吹技术将残留在柱中的杂质反吹至柱头并通过分流口流出。

通过运用反吹技术分析空白加标样品后分析乙酸乙酯试剂空白来优化反吹时间。

图5B表明反吹时间为5min时柱中杂质基本流出色谱柱与高温老化色谱柱的方法相比可节省27min。

3.3方法的评价图2表明11种有机氯和8种有机磷类杀虫剂不包括甲基嘧啶磷在μECD色谱图中有效分离353第3期赵洁等:气相色谱2柱后分流2反吹技术测定含脂羊毛中有机氯和有机磷类杀虫剂残留?? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 9种有机磷在NPD色谱图中有效分离因此可以依据μECD 色谱信号对有机氯定量NPD色谱信号对有机磷定量如表1所示。

图5 A.不运用反吹技术时分析空白加标样品后连续两次分析乙酸乙酯试剂空白的GC2MSDscan色谱图B.运用反吹技术分析空白加标样品后分析乙酸乙酯试剂空白的GC2MSDscan色谱图Fig.5
A.GC2MSDscanchromatogramsoftwoinjectionsofacetatewithoutbackflushafteranalyzings pikedsamplesolution.
B.GC2MSDscanchromatogramsofblankrunsafteranalyzingspikedsa mplesolutionwithdifferentbackflushtime1.第一次试剂空白色谱图theblankrunafteranalyzingspikedsamplesolutionwith3minbackflush2.第二次试剂空白的色谱图theblankrunafteranalyzingspikedsamplesolutionwith4minbackflush3.反吹5min后的试剂空白色谱图theblankrunafteranalyzingspikedsamplesolutionwith5minbackflush4.反吹6min后的试剂空白色谱图
theblank2runafteranalyzingspikedsamplesolutionwith6minbackflush。

表120种杀虫剂的线性相关系数、保留时间、保留时间精密度以及色谱锋面积精密度n6Table1 CorrelationcoefficientsretentiontimeRSDofretentiontimeandRSDofpeakareafor20pesticid es序号Number杀虫剂Pesticide杀虫剂种类Pesticideclass定量检测器Quantitativedeterminationdetector相关系数Correlationcoefficientr保留时间Retentiontimemin不分流Withoutsplitter分流Withsplitter保留时间相对标准偏差RSDofretentiontime不分流Withoutsplitter分流Withsplitter峰面积相对标准偏差RSDofpeakarea不分流Withoutsplitter分流Withsplitter1α2六六六
α2Hexachlorocyclohexane有机氯
OrganochlorineμECD0.999623.3725.440.0110.0080.671.472六氯苯Hexachlorbenzene 有机氯OrganochlorineμECD0.999623.8325.890.0120.0170.451.783β2六六六
β2Hexachlorocyclohexane有机氯
OrganochlorineμECD0.999825.6327.650.0180.0130.611.924γ2六六六
γ2Hexachlorocyclohexane有机氯
OrganochlorineμECD0.999425.9627.990.0070.0040.682.235胺丙畏Propetamphos有机磷OrganophosphorusNPD0.999827.3629.300.0130.0122.142.476δ2六六六
δ2Hexachlorocyclohexane有机氯
OrganochlorineμECD0.999827.9229.930.0080.0180.721.997二嗪磷Diazinon有机磷OrganophosphorusNPD0.999228.2230.150.0090.0121.853.798除线磷Dichlofenthion有机磷OrganophosphorusNPD0.999230.4832.460.0080.0161.963.099皮蝇磷Fenchlorphos 有机磷OrganophosphorusNPD0.998631.9833.980.0070.0101.593.4310甲基嘧啶磷Pirimiphos2methyl有机磷
OrganophosphorusNPD0.999633.2535.340.0060.0091.993.8011艾氏剂Aldrin有机氯OrganochlorineμECD0.999433.2835.360.0070.0100.500.5212毒死蜱Chlorpyrifos有机磷OrganophosphorusNPD0.998834.4536.440.0070.0131.773.1913E2毒虫畏
E2Chlorfenvinphos有机磷
OrganophosphorusNPD0.997436.5338.740.00010.00070.0331.1813Z2毒虫畏
Z2Chlorfenvinphos有机磷
OrganophosphorusNPD0.997437.1839.210.00010.00010.0112.1014狄氏剂Dieldrin有机氯OrganochlorineμECD0.999439.8441.960.0060.0030.651.6515pp′2滴滴伊p.p′2DDE有机氯OrganochlorineμECD0.999640.1842.210.0070.0040.421.1216异狄氏剂Endrin有机氯OrganochlorineμECD0.999641.1043.250.0060.0101.801.3217pp′2滴滴滴pp′2DDD有机氯OrganochlorineμECD0.999842.6844.670.0090.0101.292.4618爱杀松Ethion有机磷OrganophosphorusNPD0.999843.2545.010.0030.0090.772.7219pp′2滴滴涕pp′2DDT有机氯OrganochlorineμECD0.999644.7545.710.0060.0040.751.5020蝇毒磷Coumaphos有机磷OrganophosphorusNPD0.996447.5148.150.0040.0061.772.21
MECD:micro2electroncaptrondetector.453分析化学第37卷?? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 分别在柱后分流和不分流模式下分析有机氯和有机磷的混合标准稀释液平行6次。

从表1可以看出两种模式下各色谱峰的保留时间相对标准? 罹 ∮?.018表明方法具有良好的重现性由于柱后分流模式下分流管路中有一定的死体积造成各色谱峰的峰
面积相对标准偏差明显大于不分流模式下峰面积的相对标准偏差但柱后分流模式下色谱峰峰面积的相对标准偏差均小于4仍然可以满足农残分析的要求。

采用外标法定量各杀虫剂在0.00110mg/L范围内线性良好相关系数r均大于019960表1。

测定多个不同品种的空白含脂羊毛样品以3倍于噪音的面积计算方法的定性检出限以10倍于噪音的面积计算方法的定量检出限。

从表2中得知各杀虫剂的检出限满足欧盟有关纺织品生态标签标准的指令2002/371/EC的限量要求。

在空白羊毛中添加3个浓度水平的有机氯和有机磷混合标准稀释液进行回收率实验平行6次。

有机氯类杀虫剂的平均加标回收率为891912019RSD为1.214.6。

有机磷类杀虫剂的平均加标回收率为
85.6116.1RSD为11817.3。

表2方法回收率、精密度n6和检出限Table2 Methodrecoveryprecisionanddeterminationlimits序号Number杀虫剂Pesticide定性下限LODmg/kg定量下限LOQmg/kg添加水平1Spikinglevel1浓度Conc.mg/kg回收率RecoveryRSD添加水平2Spikinglevel2浓度Conc.mg/kg回收率RecoveryRSD添加水平3Spikinglevel3浓度Conc.mg/kg回收率RecoveryRSD1α2六六六
α2Hexachlorocyclohexane0.0030.0100.020111.06.30.20102.75.81.0097.13.12六氯苯Hexachlorbenzene0.0040.0130.028116.57.90.2896.13.51.4090.58.533β2六六六
β2Hexachlorocyclohexane0.0030.0110.018118.510.10.1896.16.30.9296.47.04γ2六六六γ2Hexachlorocyclohexane0.0030.0100.018117.811.60.1893.25.60.91101.71.85胺丙畏Prometamphos0.00020.00050.002109.98.40.8194.98.94.04103.48.86δ2六六六
δ2Hexachlorocyclohexane0.0080.0270.025120.913.80.2195.011.51.0789.98.17二嗪磷Diazinon0.00020.00060.00298.417.30.8193.45.84.0385.67.48除线磷
Dichlofenthion0.00030.0010.00391.89.90.9898.69.94.9288.34.19皮蝇磷Fenchlorphos0.00030.00090.005108.58.20.58116.18.52.9090.57.810甲基嘧啶磷Pirimiphos2methyl0.00030.0010.00898.19.70.96100.510.24.79102.16.711艾氏剂Aldrin0.0020.0060.010101.06.70.2098.74.11.0194.35.412毒死蜱
Chlorpyrifos0.00050.0020.005103.98.80.77101.57.93.8798.71.8133毒虫畏Chlorfenvinphos0.0080.0270.069105.314.11.3198.914.36.5395.16.614狄氏剂
Dieldrin0.0240.0800.018116.56.40.1896.64.80.8997.42.515pp′2滴滴伊
p.p′2DDE0.0050.0180.01998.54.50.1598.65.50.77105.43.016异狄氏剂
Endrin0.00010.0040.012104.510.10.2599.65.01.2498.25.817pp′2滴滴滴
pp′2DDD0.0070.0240.028103.55.20.1695.25.90.7894.31.218爱杀松
Ethion0.0030.0090.012107.210.30.9299.28.74.6197.88.419pp′2滴滴涕
pp′2DDT0.0090.0300.038111.814.60.17106.69.80.84107.59.320蝇毒磷
Coumaphos0.00030.00090.0018100.810.50.60107.18.43.02102.68.13毒虫畏以E2毒虫畏和Z2毒虫畏色谱峰面积之和定量
thetotalpeakareasofE2chlorfenvinphosandZ2chlorfenvinphoswereusedasquantitativeanaly sisofchlorfenvinphos。

本实验采用微板流路控制技术柱后分流实现一次进样同时获得μECD、NPD和MSD三组色谱信号。

依据质谱信号对μECD、NPD所检出的杀虫剂进一步定性确认通过μECD和NPD信号对杀虫剂定量分析方法准确度好灵敏度高。

此外由于采用了反吹技术可有效避免含脂羊毛中的杂质污染色谱柱和检测器延长了色谱系统的寿命。

References1
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