一种搅拌棒吸附-分散微萃取检测三唑类农药残留的方法

技术领域

本发明涉及一种搅拌棒吸附-分散微萃取检测三唑类农药残留的方法，属于分析检测技术领域。

背景技术

三唑类杀菌剂是有机杂环农药，化学结构式均含有苯基和三唑基，由于其抗真菌特性，被广泛用于水果和蔬菜作物的防治，如白粉病、黑星病、褐斑病和锈病等。三唑类杀菌剂具有高效、低毒、持效期长、内吸性强等特点，在环境中比较稳定，在植物源性食品中残存期较长，会对自然环境和人类造成危害。有研究表明人体长期接触三唑类农药可能会扰乱血液平衡，引发内分泌和神经紊乱。因此，多国家和地区制定了植物源性食品中三唑类农药的最大残留限量(MRL)，欧盟(EU)规定了不同水果和蔬菜中三唑杀菌剂MRL的范围，例如橙子0.01-9mg kg

目前常用三唑类农残检测的样品前处理方法有：固相萃取法(Solid phaseextraction，SPE)、固相微萃取法(Solid phase microextraction，SPME)、液液萃取法(Liquid-liquid extraction，LLE)、搅拌棒吸附萃取(Stir-bar sorptive extraction，SBSE)和磁固相萃取法(magnetic solid phase extraction,MSPE)等。

传统的LLE和SPE技术，需要消耗大量有机溶剂，操作繁琐，且SPE技术需要填柱，填料的紧密堆积会产生高背压、柱堵塞等情况。SPME与SBSE法消耗的有机溶剂较少，但是材料与样品接触面积有限，导致其萃取时间长，萃取效率不高。与这些方法相比，MSPE具有许多显著优势，包括有机溶剂用量少，与样品接触迅速，萃取时间短，可通过外部磁场快速有效地分离富集分析物等，在三唑类农药检测的样品前处理中得到广泛应用。然而MSPE的萃取过程中需要使用磁铁引入外部磁场，该步骤会存在磁场引入方位和引入时间的误差，且在引入磁场时容易造成材料的损失，不利于材料回收利用。

近些年来，一种新的混合微提取方法搅拌棒吸附-分散微萃取(Stir barsorptive-dispersive microextraction，SBSDME)被提出。这种新技术以一根磁棒作为搅拌棒以吸附磁纳米颗粒，在较高转速下磁纳米颗粒分散到样品溶液中，当搅拌停止时返回磁棒。该法结合了SBSE和MSPE的原理和优点，以磁棒作为搅拌棒可以避免引入外部磁场，从而减少人为操作的误差，且便于材料回收利用。此外，搅拌棒的加入使该法拥有比常规MSPE更快的传质速率。

SBSDME方法目前的应用主要集中在简单液体基质如水样等的检测中。例如，L.Benedé等人制备了磁性油酸纳米颗粒应用到SBSDME来富集检测水样中的紫外线吸收剂的残留量。开发更多功能性的磁性吸附剂是拓宽SBSDME方法应用范围的关键，为了将SBSDME方法应用于提取复杂食品基质中的三唑类农药，迫切需要开发对三唑类农药具有良好吸附作用的功能性磁吸附剂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明通过原位生长法合成磁性共价有机骨架材料TFPB-BD/Fe

本发明的第一个目的是提供一种磁性共价有机骨架材料TFPB-BD/Fe

(1)合成氨基化的空心四氧化三铁微球：将1，6-己二胺、无水乙酸钠和FeCl

(2)合成TFPB/Fe

(3)合成TFPB-BD/Fe

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，1，6-己二胺、无水乙酸钠和FeCl

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，FeCl

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，溶剂热反应的温度为180-200℃，时间为5-8h；具体可选198℃下反应6h。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，使用水和乙醇洗涤2-3次。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，在50℃下进行真空干燥。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中，Fe

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中，TFPB的浓度为1mg/mL。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中，醋酸与TFPB的摩尔比为102：1。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，反应的时间为1h。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中，使用N，N-二甲基甲酰胺和二氧六环进行洗涤。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，溶液中的TFPB的浓度为20mmol/L。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，溶液的介质为均三甲苯与二氧六环、乙酸水溶液的混合体系；其中，均三甲苯、二氧六环与乙酸水溶液的体积比为4.5：4.5：1。

在本发明的一种实施方式中，乙酸水溶液的浓度为9mol L

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，分别将TFPB/Fe

在本发明的一种实施方式中，TFPB/Fe

在本发明的一种实施方式中，TFPB溶液的浓度为0.1mmol/mL。

在本发明的一种实施方式中，BD溶液的浓度为0.15mmol/mL。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，TFPB/Fe

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，TFPB与BD的摩尔比为1：1.5。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，反应的时间为48h。

在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，使用N，N-二甲基甲酰胺和乙醇进行洗涤。

本发明的第二个目的是提供一种三唑类农药的萃取或分离方法，所述方法是利用上述的TFPB-BD/Fe

在本发明的一种实施方式中，所述萃取或分离方法包括如下步骤：

(1)以上述TFPB-BD/Fe

(2)对搅拌磁棒进行洗脱，洗脱结束后，固液分离取清液。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中萃取的时间为9min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中的萃取是磁力搅拌器上进行，搅拌转速为600rpm。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中萃取时待测样溶液的pH为7。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中萃取的温度为室温(20-30℃)。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中洗脱是加入洗脱剂超声处理6min。

在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中洗脱时使用洗脱剂包括甲醇、乙醇、丙酮中的一种或多种。

本发明的第三个目的是提供一种三唑类农药的检测方法，所述检测方法包括：利用上述萃取或分离方法对待测样进行前处理，得到检测样品，然后进行检测。

在本发明的一种实施方式中，当使用气相色谱-火焰热离子检测器进行检测时，所述前处理还包括如下步骤：

(1)净化样品：将分离得到的待测样溶液过滤膜待测；

(2)标准样品的制备：溶剂稀释不同浓度的待测样，以搅拌棒吸附-分散微萃取法处理后洗脱过滤膜，作为标准样品备用。

本发明还提供一种定量检测三唑类农药的气相色谱方法，包括：

(1)将一系列已知浓度的标准样品利用上述磁性共价有机骨架材料TFPB-BD/Fe

(2)对洗脱液进行气相色谱检测，获得相应的峰面积值；利用峰面积值与标准样品的浓度进行线性关联，构建定量检测模型。

在本发明的一种实施方式中，所述气相色谱毛细管色谱柱为HP-5(30m×0.25mm×0.25μm，Agilent，美国)。

在本发明的一种实施方式中，所述气相色谱的具体条件为：进样口温度280℃，空气流速145mL/min，H

本发明的优点和效果：

本发明的TFPB-BD/Fe

附图说明

图1为TFPB-BD/Fe

图2为TFPB-BD/Fe

图3为TFPB-BD/Fe

图4为TFPB-BD/Fe

图5为TFPB-BD/Fe

图6为TFPB-BD/Fe

图7为不同合成单体TFPB的浓度对TFPB-BD/Fe

图8为不同转速对TFPB-BD/Fe

图9为不同pH对TFPB-BD/Fe

图10为不同萃取时间对TFPB-BD/Fe

图11为50μg/L 5种三唑类农药混合标准物萃取后的气相色谱图。

具体实施方式

实施例1：合成磁性共价有机骨架材料TFPB-BD/Fe

(1)称取1，6-己二胺(6.5g)、无水乙酸钠(2.0g)和FeCl

(2)将150mg Fe

(3)将50mg已制备的TFPB/Fe

表征TFPB-BD/Fe

通过透射电镜图(TEM)(图2)、高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)和能量色散X射线光谱(EDX)(图3)对TFPB-BD/Fe

通过红外光谱图获得TFPB-BD/Fe

通过磁滞曲线图对所合成的空心Fe

实施例2：TFPB-BD/Fe

吸附处理的流程图见图6。

准确称取16mg TFPB-BD/Fe

实施例3：萃取/分离条件优化

(1)对材料合成的单体浓度配比进行优化：

合适的单体浓度有利于COF材料在Fe

(2)转速的选择：

搅拌棒的转速是一个重要的参数，萃取过程中的搅拌有助于通过加速目标分析物从样品介质到吸附剂的扩散，因此，对搅拌棒的转速进行了优化。研究了0-800rpm内的转速对五种三唑类农药萃取效率的影响。如图8所示，当转速从0rpm增加到600rpm时，三唑类农药的萃取量逐渐增大。进一步提高搅拌速率到800rpm，峰面积没有显著的改变，说明在600rpm时扩散已经达到平衡。因此，选择了600rpm的转速。

(3)pH的选择：

三唑类农药在不同pH溶液中具有不同的离子形式，因此，不同的pH环境可能会对萃取效率造成影响。实验在4-10的范围内考察pH值对萃取效率的影响。如图9所示，当pH小于7时，除多效唑外，其他4种三唑农药的萃取效率随着pH的增加而增加，多效唑的吸附效率随pH的增加而下降。当pH大于7时，五种三唑农药的萃取效率无明显变化。可能原因是，三唑类农药具有相同的三唑环，但极性不同，且TFPB-BD/Fe

(4)萃取时间的选择：

合适的萃取时间有利于目标物与吸附剂充分接触达到吸附平衡。如图10所示，3-15min的萃取时间内五种三唑农药的的气相色谱峰面积随着萃取时间的延长而增大，在9min后达到萃取平衡，继续增加萃取时间对富集效率没有大影响，因此选择9min作为最终的萃取时间。

对比例1其他用于富集三唑类农药的方法比价

采用常规方法在实心磁球表面原位生长COF材料，制备磁性COF-TbPa材料：第一醛胺缩合反应(实施例1中步骤(2)的过程)的温度为50℃，时间为1.5h，，其他同实施例1步骤(2)；第二醛胺缩合反应(实施例1中步骤(3)的过程)的温度为25℃，时间为3d，单体为Tb与Pa，其他同实施例1步骤(3)该磁性COF-TbPa材料对于5mL 50ppb的三唑类农药的萃取需要30mg磁性COF TbPa材料，萃取过程需要10min，洗脱需要5mL乙腈。

而实施例1磁性COF TFPB-BD材料的整个原位生长的过程均在室温下进行，且第一醛胺缩合反应时间为1h，第二醛胺缩合反应时间为2d，反应时间较短。实施例1所得磁性COFTFPB-BD材料对于10mL 50ppb的三唑类农药的萃取只需要16mg磁性COF TFPB-BD材料，整个萃取过程耗时9min，洗脱只需0.5mL甲醇，均优于前述方法。

且实施例1合成的磁性COF材料TFPB-BD/Fe

实施例4：5种三唑类农药萃取/分离-构建标准曲线

(1)标准样品的萃取分离前处理：将不同浓度的三唑类农药混合标准品(浓度分别为5、15、30、50、100、200、500、800、1000μg/L)经过实施例1中制得萃取剂进行TFPB-BD/Fe

(2)气相检测构建标曲：

将萃取分离后的洗脱液用于用于GC-FTD分析，获得的峰面积用作三唑类农药的分析信号。气相色谱的具体条件为：进样口温度280℃，空气流速145mL/min，H

利用标准品中目标物的浓度与相应峰面积值进行线性关联，获得定量检测模型。

基于TFPB-BD/Fe

表1方法分析特征参数表

实施例5：方法适应性：不同植物源性食品中三唑类农药的检测

苹果、梨和白菜样品均质并储存在-20℃。1g样品与10mL超纯水和0.1g NaCl混合，调节pH到7。准确称取16mg TFPB-BD/Fe

使用该方法测定3种植物源性食品(苹果、梨和白菜)中的三唑类农药，且均加标0.1、0.5和1.0mg/kg的三唑类农药，以评估其实际适用性。苹果、梨、白菜样品中均检出多效唑和氟硅唑。如表2所示，苹果、梨、白菜样品中检出的多效唑含量分别为0.42mg/kg、0.39mg/kg、0.22mg/kg(均低于国标的MRL)。回收率介于80.72％-115.89％之间，这也验证了所开发方法的准确性。

表2实际样品中5种三唑类农药的浓度(mg/kg)、RSD(％，n＝3)和加标回收率(％)

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。