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1、食品中有机磷残留检测摘要以毒死蜱为模板分子，四乙氧基硅烷为溶胶前体，丙烯酰胺和0-环糊精 为双功能单体，在不锈钢针头表面采用溶胶-凝胶分子印迹技术制备固相微萃取涂 层。采用红外光谱、扫描电镜对涂层性能进行了表征。同时对涂层的选择性和影响 涂层萃取效率的各种因素，包括萃取剂的种类和体积，样品的离子强度，萃取时间， 搅拌速度和解析时间等进行了评价。结果表明，制备的分子印迹固相微萃取涂层具 有多孔表面、良好的热稳定性和化学稳定性及对模板分子具有高的选择性和好的吸 附容量。在优化的固相微萃取-气相色谱条件下，毒死蜱、喹硫磷、三唑磷、乙拌 磷、甲基嘧啶磷、甲基毒死蜱的线性范围0.2525.0卩g/L，相
2、关系数为0.99340.9994,检测限(S/N=3)的范围为0.0190.058卩g/L,相对标准偏差(RSD, n=6)小于7.3%。建立的方法应用于西红柿、青椒和桂皮中毒死蜱、喹硫磷、三唑 磷、乙拌磷、甲基嘧啶磷、甲基毒死蜱多残留的检测，获满意的回收率。关键词溶胶-凝胶分子印迹；固相微萃取；不锈钢针头；毒死蜱；气相色谱1引言有机磷杀虫剂(Organophosphorus pesticides，OPPs)是当今使用最广泛的农用 杀虫剂，在水、土、水果和蔬菜中已检测到它的存在I。近年来，在水果和蔬 菜种植中，不少农户仍然忽视农药的正确、合理使用，致使农药污染问题时有发 生。有机磷农药的检测主
3、要采用气相色谱法(GC) 4-5和液相色谱法(LC) 6， 检测前常需要对样品进行提取和净化(浓缩)处理。常规的样品前处理普遍采用液 液萃取、索氏抽提、振荡提取和超声提取等传统技术。这些技术涉及样品量大、 萃取时间长、选择性差、有机溶剂消耗量大，无法满足快速、准确、绿色的分析 要求。因此，迫切需要发展新型、高选择性的样品前处理技术。固相微萃取(MIP-SPME )是一种新型样品前处理技术，具有操作简单、无需 溶剂或溶剂用量极少、灵敏度高、省时省力等特点而广泛用于食品、药品、环境、 天然产物等样品分析。常用的商品固相微萃取材料7-9 因存在一些缺点，如脆弱 性、选择性低、在酸性或碱性样品中稳定性
4、差、在有机溶剂中易溶胀等限制了其 应用。分子印迹聚合物(MIP)因对目标分子及其结构类似物具有特定选择性以 及良好的化学物理稳定性、易于制备而成为固相微萃取涂层材料的研究热点。已 报道的MIP应用于SPME的模式主要有：管内固相微萃取a，表面涂覆MIP的 纤维针式固相微萃取if 和MIP整体柱固相微萃取aw,而涉及的MIP的合成大 多是在惰性气氛、有机单体-溶剂中进行，缺乏对水和极性介质的适应性。众所 周知，溶胶-凝胶材料因易于制备、与极性介质具有良好的相容性已经成为SPME 涂层的有效介质15-16。因此，结合分子印迹技术和溶胶-凝胶技术，发挥两种技 术的长处，是制备选择性SPME涂层的简便
5、、有效途径17-20。本文采用分子印迹溶胶-凝胶方法在不锈钢针的表面制备对毒死蜱具有选择 性识别的固相微萃取涂层。聚合混合物以毒死蜱为模板分子，四乙氧基硅烷为溶 胶前体，甲基丙烯酸和卩-环糊精为双功能单体组成。将制备的毒死蜱SPME与 气相色谱联用，建立了桂皮、西红柿和青椒中OPPs多残留检测方法。2实验2.1仪器与试剂Aglient 7890A气相色谱仪（美国Aglient公司），HP-5毛细管柱（30 m x 0.32 mm x 0.25 pm, Aglient公司），XL-30电子扫描显微镜（荷兰Philips公司），360 FTIR光谱仪（美国Nicolet公司），MS3数字快速涡旋器
6、（德国IKA公司），300H 超声清洗器（德国Elmasonic公司），3-18K台式高速冷冻离心机（德国Sigma 公司），4003旋转蒸发仪（Heidolph LABOROTA公司），Milli-Q超纯水系统（美 国Millipore公司），不锈钢针（6 cm x 5 pm ）及固相微萃取注射器（上海高鸽实 业贸易有限公司）。毒死蜱，甲基毒死蜱，三唑磷，喹硫磷，乙拌磷，甲基嘧啶磷（纯度99.5%, 由肇庆市疾病预防控制中心提供）；四乙氧基硅烷（TEOS）、卩-环糊精（卩-CD）、 十二烷基磺酸钠（CTAB）、丙烯酰胺（AM）（分析纯，阿拉丁化学试剂公司）； 乙腈、二氯甲烷、丙酮、甲醇、氯仿
7、、冰醋酸和氨水（分析纯，广州化学试剂公 司）；N, N-二甲基甲酰胺（分析纯，天津涪城化学试剂公司）。2.2溶胶-凝胶法制备分子印迹聚合物固相微萃取涂层将微量进样器内芯取下作为固相微萃取的涂层纤维。将上述内芯分别用甲醇 和水超声清洗30 min，氮气吹干后将其放入1 molL-1NaOH溶液中于室温下浸 泡1 h，再依次用盐酸和超纯水于超声波条件下各清洗5 min，最后再氮气环境 下吹干备用。分别将25.4 mg毒死蜱，65.8 mg卩-环糊精 和16.5 mg丙烯酰胺溶解于体积 比为4:1的5 mL二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺混合液中，使其充分溶解。随 后将上述混合物在氮气流中处理5 mi
8、n以除去氧。然后，立即将整个反应体系密 封，在室温下聚合反应12小时。12小时后，加入1.3 mg CTAB搅拌20分钟 使分散均匀，然后加入8.245 mmol TEOS充分溶解30 min后，加入1200 pL醋 酸溶液作为引发剂，20分钟后加入10 mL NH3H2O溶液，接着在室温下搅拌10 小时至反应完全。将刚处理过的纤维垂直插入已制备好的新鲜溶胶-凝胶混合液中，浸渍30 分钟，涂层的高度约为1.5 cm，然后置于红外灯下干燥至近干。反复重复此操作, 直到涂层达到满意的厚度。然后将纤维置于干燥器中于室温下聚合12小时，再 在320C的马弗炉中进行2小时进行老化。在使用之前，将MIP-
9、溶胶凝胶涂覆 得到的纤维安装进改造后的5 mL微量进样管中，即成自制的固相微萃取装置， 然后在氮气的保护下，于250C的GC进样口中除去模板，并在该温度下保持2 小时。反覆执行此过程，直到在GC中观察不到毒死蜱信号为止。非印迹聚合物固相微萃取涂层的制备除不加模板分子毒死蜱之外，其它操作 与印迹聚合物涂层的制备相同。2.3色谱条件HP-5毛细管柱：30 mx 0.32 pmx 0.25 pm。色谱柱升温程序:80C保持1 min，以10C/min升至230C，保持4 min；进样口温度：250C；检测器温度: 240C；载气：高纯氮气经净化管后再经脱氧管脱氧，恒流模式,流速：1.5 mL/min
10、； 尾吹气流速:61.5 mL/min；氢气流速：75 mL/min；空气流速：100 mL/min；不 分流进样。2.4标准溶液配制准确称取一定量的六种有机磷标准品，用丙酮配制成100.0 mgL-1标准储备 液，并放置于4C的冰箱中密封保存。在用于检测分析时，再稀释成不同浓度的 标准溶液用于检测分析。2.5静态吸附试验分别准确量取 3.0 pL, 9.0 pL, 15.0 pL, 27.0 pL, 45.0 pL, 60.0 pL, 90.0 pL 上述 标准储备液，并用NaC 1依次稀释成2.0憾L-1, 6.0憾L-1, 10.0憾L-1, 18.0 pgL-1, 30.0 pgL-1
11、, 40.0憾-L-1, 60.0卩g-L-1的标准溶液。用上述制备的固相微萃取涂层依 次在标准溶液中进行萃取，然后在GC中进行解吸，通过对不同浓度的标准溶液 的萃取量来进行静态吸附试验。2.6样品预处理新鲜的肉桂、番茄、青椒均购买自当地市场，将上述新鲜样品捣碎，均准确 称取3.0 g样品用于检测复杂环境样品中有机磷农药的分析。加入10 mL乙腈于 上述样品中并超声处理30 min。将所得的样品悬浊液倒入聚乙烯管中，在 12000 r/min的台式冷冻离心机中离心10 min，利用0.45 mm过滤膜过滤上述样 品。随后，在45C下用旋转蒸发仪中于氮气环境下将滤液蒸发近干。用 0.22 g m
12、L-1的NaCl溶液再溶解至2 mL,用于待测分析。3结果与讨论31 MIP涂层纤维表征311固相微萃取涂层表面形貌的表征利用扫描电子显微镜来表征新制备的固相微萃取涂层的表面形貌，结果如图 1所示。由图1可知，利用分子印迹溶胶-凝胶法制备的固相微萃取涂层表面具 有大量的多孔结构，且多孔颗粒大小不一，这些多孔结构能够明显的增大吸附纤 维的有效表面积，从而显著增强涂层的吸附能力和吸附效率。图1. MIP-溶胶凝胶涂层的扫描电子显微镜图Fig.1. Scanning electron micrographs of MIP coated SPME fiber312固相微萃取涂层的红外光谱分析红外光谱是
13、鉴定有机化合物官能团的有效手段，本文利用红外光谱表征印迹 聚合物的官能团结构，结果如图2所示。在波数为3432 cm-1处出现宽而中等的 吸收带，可能由游离的-OH的伸缩吸收峰；在波数为1635 cm-1是C=N伸缩振 动吸收峰；在波数为1090 cm-1附近的尖而窄的吸收峰为N-H弯曲振动吸收峰；在波数为951 cm 1附近的弱吸收峰为=C-H的弯曲振动吸收峰。这些特征吸收峰表明在利用溶胶-凝胶法制备的固相微萃取涂层时，功能单体与模板分子之间通过形成化学键紧密结合，洗脱后模板分子的MIP暴露出大量的-0H等基团。这 些结论与扫描电镜结果是一致的。100 MIP%/ecnart80604020
14、03432.114000300020001000Wavenumbers/cm-1图2.分子印迹溶胶凝胶涂层材料的红外光谱图Fig.2. Infrared spectra of MIP SPME coating313化学稳定性和涂层强度的测试固相微萃取涂层纤维常常用于不同的有机溶剂中萃取，因此本文研究了新制 备的固相微萃取涂层纤维分别在丙酮，乙腈，甲醇和氯仿中的化学稳定性。将上 述方法制备的固相微萃取涂层分别在上述有机溶剂中浸泡2小时后，观察到MIP 纤维的表面结构无明显变化（包括无开裂、变形、肿胀等）。上述结果表明该方 法制备的固相微萃取涂层具有很高的化学稳定性。另外，在光滑的白纸上来回刮擦纤
15、维上的涂层，并未发现涂层脱落，说明利 用溶胶-凝胶法制备的固相微萃取涂层粘合性强，性质稳定。这些稳定性得益于 在制备中，在模板分子与功能单体在聚合后，长时间在马弗炉中进行老化，致使 制备的涂层强度大，稳定性好。3.2固相微萃取条件的优化3.2.1模板分子与双功能单体用量对萃取效率的影响固相微萃取涂层的制备是影响该涂层性能的决定性因素，为了获得最大的萃 取量，实验研究了功能单体的比例对萃取效率的影响。实验选择了功能单体 0CD：丙烯酰胺的比例关系依次为1:2、1:3、1:4、1:5和1:6。结果发现，当功 能单体卩-CD：丙烯酰胺的比例为1:4时，制备的固相微萃取涂层的萃取效率最 大。另外，实验
16、还探究了模板分子与功能单体的比例对萃取效率的影响。实验选 择了模板分子毒死蜱和功能单体的比例关系依次是1:2、1:4、1:8和1:20。实验 结果发现，当选择功能单体的比例为1:4时，制备的固相微萃取涂层萃取效率最 大。出现上述结果的原因是当模板分子与功能单体的用量比小于1:4时，没有足 够的功能单体与模板分子结合，不能提供足够的选择性结合位点。当其比例超过 1:4时，功能单体的增加反而会导致结合位点异构化，所以用于与模板分子结合 的选择性结合位点减少。3.2.2萃取时间的影响固相微萃取是基于待测物在涂层与样品溶液中的动态平衡过程实现的。萃取 时间是影响修饰涂层对待测物吸附量大小的一个重要变量。在较短时间内，涂层 纤维表面有较多的选择性结合位点，模板分子毒死蜱容易吸附于涂层，
