基于半自动硅橡胶的多瓶微萃取技术用于水和茶叶中农药的检测与去除

《Journal of Chromatography A》:Semi-automatic silicon rubber based multi-vial microextraction for determination and removal of pesticides from waters and tea

【字体: 时间:2026年02月13日 来源:Journal of Chromatography A 4

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  本研究开发了一种基于天然成分(脱氧木糖醇和月桂烯醇)的超分子溶剂微萃取法,用于从蔬菜中浓缩苯并咪唑类杀菌剂(噻虫唑和卡拜滨)。通过两步萃取与共沉淀,结合HPLC-FLD检测,证实天然成分可形成超分子溶剂,检测限分别为0.5和4 μg/kg,线性范围宽,方法灵敏且环保。

  
Ramil Afzaletdinov|Aleksei Pochivalov|Sergey Garmonov|Andrey Bulatov
圣彼得堡国立大学,Universitetskaya Emb. 7/9,199034,圣彼得堡,俄罗斯

摘要

本研究开发了一种基于绿色超分子溶剂的微萃取方法,利用天然成分(癸基葡萄糖苷和芳樟醇)对蔬菜中的农业用苯并咪唑类杀菌剂(噻苯达唑和代森锌)进行预浓缩。首次在水溶液中证明癸基葡萄糖苷在芳樟醇存在下能够形成超分子溶剂。所开发的微萃取技术包括将分析物从样品基质转移到癸基葡萄糖苷的胶束溶液中,随后向所得上清液中注入液态芳樟醇以促进目标分析物的共凝聚和富集。评估了不同萜类化合物在共凝聚和超分子溶剂形成中的作用。结果表明,芳樟醇能够显著提高噻苯达唑和代森锌的萃取回收率(>98%)并实现最大富集效果。该方法通过高效液相色谱法结合荧光检测成功应用于实际蔬菜样品(土豆、甜菜根和生姜)中杀菌剂的测定。噻苯达唑的检测限为0.5 μg kg-1,线性范围为1.5-1000 μg kg-1;代森锌的检测限和线性范围分别为4 μg kg-1和12-10000 μg kg-1。本研究表明,超分子溶剂可以从烷基多糖苷和萜类化合物等天然成分中制备得到。

引言

天然存在的萜类化合物和萜烯具有可再生、易获取、多样性等特点,且对环境的影响小、成本较低,这使得它们可以用于开发更可持续的样品制备方法[1]。近几十年来,d-柠檬烯、p-蒎烯、蒎烷、香叶醇和α-蒎烯被广泛用作从生物和食品基质中分离生物活性化合物的萃取剂[2]。这些物质还被用于制备深共晶溶剂(DESs),尤其是疏水性DESs,其中薄荷醇和百里酚是最常用的前体[3]。除了传统的液-液萃取外,上述溶剂还被引入液相微萃取(LPME)技术中,以减少溶剂消耗并简化操作流程。例如,d-柠檬烯被用于从水样和片中分离β-环糊精[4]和非甾体抗炎药物[5];基于萜类化合物和脂肪酸或醇的DESs则被用于从面包中分离霉菌毒素(玉米赤霉酮)[6]以及从天然水中分离杀菌剂(噻吩甲酯和代森锌)[7]。
此外,萜类化合物、萜烯及其衍生的DESs在LPME过程中可作为共凝聚剂,用于形成超分子溶剂(SUPRASs),与传统有机溶剂相比,这类溶剂更加环保,且是在不同条件下由表面活性剂溶液制备得到的液相。研究表明,百里酚[8]和薄荷醇[9]可用于诱导生物流体中的磺胺类药物和饮料中的双酚A进入仲胺胶束溶液进行液相色谱分析。此外,含有薄荷醇或百里酚作为氢键受体、脂肪酸作为氢键供体的DESs在多种两亲体系(如仲胺[10]、脂肪酸[11]和烷基多糖苷[12])中也表现出类似性能。这些表面活性剂具有生物降解性,使其在萃取过程中的应用更加环保。然而,据我们所知,尚未有文献报道利用烷基多糖苷和萜类化合物等天然成分制备SUPRASs用于LPME的研究。
因此,本研究的目的是开发一种基于绿色超分子溶剂的微萃取方法,使用天然成分(烷基多糖苷和萜类化合物)。选择从蔬菜中分离农业用苯并咪唑类杀菌剂(噻苯达唑和代森锌,见图S1)作为分析任务,以展示新方法的有效性。该方法通过高效液相色谱法结合荧光检测(HPLC-FLD)成功用于测定蔬菜中的苯并咪唑类杀菌剂。从实际应用角度来看,这项工作具有重要意义,因为食品中杀菌剂残留物的控制至关重要。由于大量农药被用于预防或控制真菌病害并提高产量[13],因此食品中这些物质的残留值得关注。过量摄入苯并咪唑类杀菌剂会对人体健康造成危害。世界卫生组织将代森锌列为有害化学物质,并将其归类为致癌物[14];另有证据表明该物质可能抑制内分泌系统[14],还具有细胞毒性和血液学异常作用[15]。噻苯达唑具有普遍毒性、生殖毒性和免疫毒性[16],并且可能引发癌症并损害肝脏[16]。鉴于噻苯达唑和代森锌的潜在危害,食品中的残留量受到严格监控,欧盟规定其最大残留限分别为10 μg kg-1和100 μg kg-1[17,18]。
HPLC是一种适用于多种物质测定的通用方法,因此大多数关于苯并咪唑类杀菌剂的研究都采用液相色谱法。由于噻苯达唑和代森锌具有荧光性,科学论文中通常采用荧光检测技术,该检测方法灵敏度高,能够检测到极低浓度的分析物。

试剂与溶液

所有化学品均为分析级。实验过程中使用超纯水。百里酚(1R,2S,5R)-薄荷醇和噻苯达唑的纯度≥99.0%,购自Sigma-Aldrich(美国密苏里州圣路易斯)。香兰素、香叶醇、柠檬烯和代森锌的纯度≥98.0%,购自Macklin(中国上海)。磷酸二氢钾、Azur I(98%)、磷酸、盐酸和甲酸由LenReaktiv(俄罗斯圣彼得堡)提供。HPLC级甲醇也用于实验。

初步研究

所提出的方法包括两个连续步骤:首先将杀菌剂(噻苯达唑和代森锌)从蔬菜样品中通过固液萃取转移到烷基多糖苷的胶束溶液中;随后在离心后得到的上清液中加入共凝聚剂,继续进行基于SUPRAS的LPME(见图1)。第一阶段用于将分析物从固体基质中分离出来,第二阶段则用于将目标物质富集并纯化到SUPRAS中。

结论

研究表明,萜类化合物(芳樟醇和百里酚)能够在水溶液中促进基于烷基多糖苷的SUPRAS的形成。芳樟醇不仅提高了溶剂对苯并咪唑类杀菌剂的萃取效率,还增强了HPLC-FLD检测信号。这种共凝聚剂在室温下的液态特性使其可以通过移液器直接添加,无需预先熔化(与百里醇不同)。实验中使用的试剂量少于50 μL。

作者贡献声明

Ramil Afzaletdinov:数据验证、形式分析、研究实施、数据整理、初稿撰写、可视化处理。Aleksei Pochivalov:形式分析、数据整理、资源获取、撰写及审稿编辑。Sergey Garmonov:概念构思、方法设计、撰写及审稿编辑。Andrey Bulatov:概念构思、方法设计、撰写及审稿编辑、项目监督、资金筹措。
数据可用性
本研究的数据支持结果如下:
未引用参考文献
[21]

作者贡献声明

Ramil Afzaletdinov:数据整理、形式分析、研究实施、验证、可视化处理、初稿撰写。Aleksei Pochivalov:数据整理、形式分析、资源获取、撰写及审稿编辑。Sergey Garmonov:概念构思、方法设计、撰写及审稿编辑。Andrey Bulatov:概念构思、资金筹措、项目监督、撰写及审稿编辑。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢俄罗斯科学基金会(项目编号24-13-00118,https://rscf.ru/project/24-13-00118/)的支持。部分研究工作在圣彼得堡国立大学的功能材料诊断中心、医学与纳米电子学研究中心进行。
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