新型酰胺基有机聚合物吸附剂结合DμSPE-DLLME-GC-FID用于葡萄汁中五种农药残留的高灵敏测定

《RSC Advances》：Extraction of some pesticides from grape juice samples using an amide-based polymer as a sorbent followed by gas chromatographic determinationOpen Access

　　

研究人员开发了一种基于分散微固相萃取（DμSPE）结合分散液液微萃取（DLLME），随后采用气相色谱-火焰离子化检测（GC-FID）的灵敏高效分析方法，用于测定葡萄汁样品中的haloxyfop-R-methyl、oxadiazon、diniconazole、tebuconazole和difenoconazole。通过1,3,5-苯三甲酸（BTC）与乙二胺（EDA）的简便聚酰胺化反应合成了一种有机聚合物，并将其用作高效吸附剂。采用常规分析对合成材料进行了表征。对影响两个萃取步骤的关键参数进行了系统优化。在最优条件下，该方法的检出限（LOD）为2.0–2.58 μg L^?1，定量限（LOQ）为6.6–8.51 μg L^?1，线性范围宽至6000 μg L^?1，决定系数（r²）为0.9971–0.9990。获得了高富集因子（EF，365–495）和萃取回收率（ER，73–99%），并具有良好的精密度（日内和日间相对标准偏差（RSD）≤4.42%）。在实际葡萄汁样品中的基质效应评价显示干扰可忽略，相对回收率（RR）为88–119%。此外，该吸附剂在连续四个萃取循环中表现出可接受的重用性（RSD≤15%）。所提出的方法为复杂饮料基质中农药残留的测定提供了一种简单、经济有效且可靠的方法。

农药在现代农业中的广泛使用使其在食品和环境基质中普遍存在。葡萄及葡萄衍生物饮料因葡萄园密集处理和葡萄理化性质促进农药吸附与渗透而尤其易受污染，葡萄汁中痕量农药残留引发食品安全和公共卫生担忧，因此需要灵敏可靠的分析方法。haloxyfop-R-methyl、oxadiazon、diniconazole、tebuconazole和difenoconazole是葡萄栽培中常用除草剂和杀菌剂，分属不同化学类别，具有相对疏水结构和低水溶性，增加了水相基质中直接分析的难度；葡萄汁富含糖、有机酸、色素和酚类化合物，复杂组成产生显著基质效应，影响色谱分析和检测器响应，因此仪器测定前需有效样品前处理和基质净化。分散微固相萃取（DμSPE，以少量固体吸附剂分散于样品中进行吸附的微萃取技术）因简单、溶剂消耗低和萃取效率高而成为有效样品前处理技术，与分散液液微萃取（DLLME，将萃取溶剂与分散剂快速注入水相形成云状体系并离心分相的微萃取技术）结合可提高富集因子（EF）和基质去除效果，尤其适用于复杂水相基质中疏水农药的萃取。气相色谱-火焰离子化检测（GC-FID，以火焰离子化检测器进行气相色谱定量的技术）仍是稳健、成本有效的常规分析技术。近年来聚合物吸附剂因结构可调、化学稳定和功能基团丰富而受关注，酰胺连接有机网络具有强氢键作用和π–π堆积能力，可增强对芳香和杂环农药的亲和力，并可通过简单缩合反应形成三维交联结构和高吸附容量。尽管已有DμSPE-DLLME方法和吸附剂研究，但具有改进选择性和萃取性能的新型吸附剂开发仍是挑战，尤其需要具有定制功能基团和结构、能与疏水农药分子产生更强相互作用的吸附剂；已有类似萃取策略采用不同吸附剂，但酰胺基多孔聚合物用于该目的的设计和应用尚未充分探索。因此，研究人员合成了一种酰胺基有机聚合物，将其作为高效吸附剂用于DμSPE-DLLME procedure，对葡萄汁样品中五种农药进行萃取和预富集，建立并优化验证DμSPE-DLLME-GC-FID方法，并通过四种实际葡萄汁样品分析展示适用性。研究结论表明，该方法灵敏、精密、线性范围宽、富集能力强、基质干扰可忽略且吸附剂可重用，为复杂饮料基质中农药残留常规测定提供了简单、经济、可靠的分析策略；同时，氯化萃取溶剂的使用限制了方法的整体环境友好性。

关键技术方法概括（≤250字）：研究人员以1,3,5-苯三甲酸（BTC）与乙二胺（EDA）在DMF中130 °C反应3 h合成酰胺基有机聚合物，并用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDX）和Brunauer–Emmett–Teller（BET）比表面积分析表征；建立DμSPE-DLLME-GC-FID：5.0 mL样品加25%（w/v）Na₂SO₄、70 mg吸附剂涡旋吸附5 min，离心后以1.0 mL异丙醇解吸5 min；解吸液与29 μL 1,1,1-TCE混合注入5.0 mL含5%（w/v）Na₂SO₄水相，离心取沉积相1.0 μL进样GC-FID，气相色谱-质谱（GC-MS）用于确证。样本为伊朗大不里士当地市场购买的四种不同品牌商业葡萄汁，分析前以1:1（v/v）去离子水稀释。

研究结果如下。3.1 吸附剂表征：通过FTIR、XRD、SEM、EDX和BET研究吸附剂结构与形貌，FTIR显示–NH/–OH、羰基C═O、酰胺N–H弯曲与C–N伸缩及芳环吸收，确认BTC与EDA聚酰胺化形成酰胺基聚合物；XRD显示宽而弱的衍射特征、无长程有序，表明主要为无定形结构；SEM显示不规则聚集形貌、粗糙表面、碎片/棒状结构和颗粒间空隙，有利于传质和吸附；EDX确认碳、氮、氧为主要元素，氮证明酰胺连接引入，氧与BTC羧基衍生官能团一致，且无外来元素；BET显示IV型等温线、介孔特征，最大吸附体积258 cm³ g^?1，孔容0.38 cm³ g^?1，比表面积286 m² g^?1，孔径分布主要在10 nm以下，平均孔径3.5 nm。3.2 萃取参数优化：3.2.1 DLLME中盐类型和浓度影响：通过比较NaCl、KCl、Na₂SO₄及无盐条件，Na₂SO₄信号最高；优化0–15%（w/v）Na₂SO₄，5.0%（w/v）最佳。3.2.2 DLLME中分散剂类型和体积：比较异丙醇、ACN、丙酮、甲醇，异丙醇最佳；体积0.5–2.0 mL中1.0 mL最佳。3.2.3 DLLME中萃取溶剂类型和体积：比较1,2-DBE、1,1,1-TCE、1,1,2-TCE和氯仿，1,1,1-TCE对多数目标物萃取性能最佳；体积29–38 μL中29 μL最佳。3.2.4 DLLME中水相pH影响：调节pH 3.0–11.0，pH 7.0时峰面积最大。3.2.5 DμSPE中吸附剂用量优化：比较10–100 mg，70 mg时ER最高，继续增加无显著改善。3.2.6 DμSPE中盐类型和浓度：比较NaCl、KCl、Na₂SO₄及无盐条件，Na₂SO₄最佳；浓度0–30%（w/v）中25%（w/v）最佳。3.2.7 吸附步骤涡旋时间影响：1–7 min中5 min最佳。3.2.8 DμSPE中解吸溶剂类型和体积：比较异丙醇、ACN、丙酮、甲醇，异丙醇最佳；体积0.5–2.0 mL中1.0 mL可定量解吸；该解吸溶剂与DLLME分散剂相同，保证两步兼容。3.2.9 解吸步骤涡旋时间影响：1–7 min中5 min最佳。3.3 方法验证：通过测定决定系数、LOD、LOQ、RSD、线性范围（LR）、EF和ER验证方法；LOD为2.00–2.58 μg L^?1，LOQ为6.60–8.51 μg L^?1，LR至6000 μg L^?1，r²为0.9971–0.9990；200 μg L^?1下日内RSD为1.14–3.65%，日间RSD为2.13–4.42%；EF为365–495，ER为73–99%。3.4 吸附剂重用性：通过200和400 μg L^?1下连续五次萃取评价，吸附剂前四次萃取性能相当，超过4次后效率显著下降（≥15%）；200 μg L^?1信号RSD为4.1–9.0%，400 μg L^?1为6.0–14.0%；原文认为下降与每循环仅用1.0 mL异丙醇解吸70 mg吸附剂导致部分强吸附农药滞留于介孔、逐渐占据少量活性位点有关，而非酰胺基聚合物结构降解。3.5 实际样品分析和基质效应研究：通过分析四种1:1（v/v）稀释葡萄汁样品并比较葡萄汁基质匹配与水性标准校准曲线截距和斜率评价基质效应，差异小于12%；加标200和500 μg L^?1时RR分别为89–118%和88–119%，均在80–120%可接受范围，表明基质组分对萃取效率和色谱测定无显著影响；实际样品中葡萄汁#1和#4检出oxadiazon，浓度分别为82±3和77±3 μg L^?1；葡萄汁#2检出haloxyfop-R-methyl、oxadiazon、diniconazole和tebuconazole，浓度分别为18±1、42±1、59±1和68±2 μg L^?1；葡萄汁#3未检出目标农药，浓度低于LOD；GC-MS数据验证了GC-FID结果。3.6 与其他报道方法比较：通过比较灵敏度、线性、精密度、富集能力和复杂基质适用性，原文认为所建方法相对HS-SDME-GC-FID、μSPE-HPLC-UV、DMSPE-HPLC-DAD、SPE-HPLC-MS-MS、DSPE-LC-MS/MS及已有DμSPE-DLLME-GC-FID方法具有更宽LR（至6000 μg L^?1）和更高EF，精密度（RSD≤2.37%）优于或与多数方法相当，且仪器简单、成本较低，尽管部分LC-MS/MS方法LOD更低但需昂贵仪器、较长分析时间和更复杂前处理。

讨论部分围绕参数优化、方法验证、吸附剂重用性、基质效应和方法比较展开，表明DμSPE-DLLME-GC-FID结合新型酰胺基聚合物吸附剂具有高灵敏度、良好精密度、宽线性范围、高EF和ER，对葡萄汁基质干扰具有可接受耐受性，吸附剂可连续使用四次；实际样品中部分农药被检出，说明方法适用于复杂饮料基质中目标农药残留测定；但氯化萃取溶剂的使用限制了环境友好性。研究结论翻译如下：在本研究中，成功开发了一种基于DμSPE-DLLME结合GC-FID的可靠高效分析策略，用于葡萄汁样品中五种农药残留的萃取和测定。通过简单一锅聚酰胺化反应合成的有机聚合物用作吸附剂，与目标分析物产生强相互作用。合成的材料通过FTIR、XRD、SEM、BET和EDX分析全面表征，证实形成了具有合适表面形貌和吸附能力的吸附剂结构。在优化条件下，所提出的方法表现出低LOD（2.00–2.58 μg L^?1）、宽LR和优异线性（r²≥0.9971）。获得了高EF（365–495）和ER（73–99%），精密度令人满意（RSD≤4.42%）。基质效应研究表明葡萄汁成分干扰可忽略，RR为88–119%。总体而言，所提出的DμSPE-DLLME-GC-FID方法结合了高灵敏度、优异精密度、宽LR和强富集能力，且溶剂消耗相对较低、仪器简单。然而，应当注意氯化萃取溶剂的使用限制了该方法的整体环境友好性。