陰離子交換在線凈化固相萃取整體柱的制備方法和用圖
【專利摘要】一種陰離子交換在線凈化固相萃取整體柱的制備方法及用途。所述整體柱是以甲基丙烯酸二甲氨乙酯為單體，甲基丙烯酸乙二醇酯為交聯劑，正丙醇和PEG?400為致孔劑，偶氮二異丁腈為引發劑；經超聲混合、脫氣后灌入不銹鋼管中密封，水浴55℃～65℃反應20～30小時，得到poly(DMAEMA?co?EDMA)整體柱。所述整體柱可用于蔬菜、水果中酸性農藥的殘留檢測分析。該整體柱原位聚合在不銹鋼的色譜柱能耐受一定的壓力，可接入在線凈化富集系統，實現固相萃取凈化步驟的自動化。且制備方法簡單，具有連續多孔結構，便于流動相的流出，使得傳質阻力明顯減小，比傳統的填充萃取效率高、柱反壓低；且能夠重復使用。
【專利說明】
陰離子交換在線凈化固相萃取整體柱的制備方法和用途
技術領域
[0001] 本發明屬于分析化學領域。具體設及一種陰離子交換型在線凈化固相萃取整體柱 特別是在不誘鋼色譜柱中用甲基丙締酸二甲氨乙醋與乙二醇二甲基丙締酸醋的共聚反應 形成的聚合物整體柱、制備方法及應用。
【背景技術】
[0002] 整體柱作為一種迅速發展中的固相萃取新材料，其因為含有特殊的穿透孔結構， 使得整體柱材料本身具有良好滲透性，傳質阻力小，提高了萃取效率，由于具有柱壓低、傳 質速度快和易于改性，可重復利用等優點，已經得到越來越多的應用，相對于填充型萃取柱 而言，使用整體柱不僅省去了繁瑣的填裝過程，并且整體柱中特有的穿透孔為液體的流動 提供了大孔通道，W對流傳質取代了緩慢的擴散傳質，使得傳質阻力明顯減小，因而有利于 萃取效率的提高。根據目標物的性質差異，通過單體的設計和選擇，整體柱固相萃取的模式 可分為疏水(反相)作用、離子交換作用、親和作用和親水作用等。
[0003] 1998年，美國加州大學伯克利分校的Frechet研究組[1 ]首次將聚合物整體柱用于 固相萃取。通過優化反應物的比例，提高了目標物的萃取效率。自此，整體柱在固相萃取領 域應用廣泛。Eisert等叫設計了管內固相微萃取與高效液相在線聯用的裝置山uang等W開 發了一種新型的聚合物整體柱微萃取(PMME)裝置，用PMME-LC-MS聯用測定了蜂蜜、牛奶和 雞蛋中氯霉素的藥物殘留；Nie等[4]將有機聚合物整體柱引進管內SPME與HPLC在線聯用技 術中，在毛細管中，W甲苯、十二醇為致孔劑，用熱引發自由基共聚甲基丙締酸-乙締基二甲 基丙締酸醋，制備了毛細管整體柱;Baryla等W在毛細管進口端用光引發聚合制備了聚甲 基丙締酸醋整體柱，并用于在線富集屯、得安;Wang等W利用2-甲基-2-丙締酸-2-徑乙基醋 憐酸醋化EMA)為單體和季戊四醇Ξ丙締酸醋(PETA)為交聯劑制備poly(PETA-co-HEMA)整 體柱，用于對雞蛋中的氣哇諾酬類物質、牛奶中的橫胺類物質的檢測。從W上應用可知，在 線凈化整體柱W制備在毛細管中為主，運種整體柱的萃取容量W及耐壓能力均較差，類型 也W反相吸附為主，具有離子交換作用的應用于高壓液相系統的在線固相萃取整體柱還是 空白。
[0004] 在線固相萃取凈化技術將富集凈化后的樣品直接洗脫至分離系統，有效地簡化了 前處理操作步驟，避免了離線前處理操作中樣品損失和遭受污染的風險，節約人力，減少試 劑消耗，目前自動化的檢測方法在檢測領域應用得越來越多。
【發明內容】
[0005] 本發明目的是發展一種可重復使用的在線凈化整體柱，克服現有食品殘留分析前 處理步驟繁多、難W自動化的缺點，提供一種簡單、快速和高自動化的樣品前處理方法。尤 其是指在不誘鋼色譜柱中用甲基丙締酸二甲氨乙醋(DMAEMA)為功能單體，甲基丙締酸乙二 醇醋化DM)為交聯劑，通過原位聚合的方法制備陰離子交換整體柱及其制備方法。
[0006] 本發明利用該系列整體柱作為在線凈化固相萃取整體柱，建立了簡便快速的食品 (如蔬菜水果）中酸性農藥殘留的分析檢測新方法。該整體柱選擇性高，富集凈化效果顯著， 且可重復使用。
[0007]本發明技術方案：
[000引一種陰離子交換在線凈化固相萃取整體柱的制備方法，包括如下步驟：
[0009] (1似甲基丙締酸二甲氨乙醋（DMAEMA)為單體，甲基丙締酸乙二醇醋化DMA)為交 聯劑，正丙醇和陽G-400為致孔劑，偶氮二異下臘(AIBN)為引發劑；
[0010] (2)按反應物總體積1.25mL~2 . OmL計，取單體DMAEMA 3.7%~6.1 % (體積百分 比），加入交聯劑抓MA16.7 %~20.0 % (體積百分比）、致孔劑70 %~80 % (體積百分比）， AIBNlOmg，超聲混合、脫氣；
[0011] (3)將步驟（2)混合均勻的液體灌入一端密封的不誘鋼管中，然后再將另一端密 封;水浴55 °C-65 °C 反應20-30小時，得到 po ly (DMAEMA-CO-EDMA)整體柱；
[0012] (4)最后將步驟(3)合成的整體柱連接到高壓累上，用甲醇沖去致孔劑和未反應的 單體，制得所述的整體柱，待用。
[OOU] 所述poly(DMAEMA-co-EDMA)整體柱可用于蔬菜水果中酸性農藥的殘留檢測分析。
[0014] 本發明的優點和積極效果：
[0015] 1、本發明制得的陰離子交換在線凈化整體柱是由甲基丙締酸二甲氨乙醋和甲基 丙締酸乙二醇醋共聚而成，甲基丙締酸二甲氨乙醋帶有的氨基為聚合物骨架提供了與酸性 有機物相互作用的位點，而骨架本身還存在疏水作用，能夠選擇性的富集凈化帶有簇基的 有機化合物。
[0016] 2、該整體柱的制備方法簡單，具有連續多孔結構，大量的孔隙便于流動相的流出， 使得傳質阻力明顯減小，比傳統的填充萃取效率高、柱反壓低。
[0017] 3、該整體柱原位聚合在不誘鋼的色譜柱可耐受一定的壓力，可很好的接入在線凈 化富集系統，實現固相萃取凈化步驟的自動化。
[001引4、該整體柱性質穩定、生物兼容性好、可W重復利用、選擇性好，經試驗證明，可應 用于酸性農藥的在線凈化分析。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明的整體柱截面的掃描電鏡圖；
[0020] 圖2為實施分析檢測食品中酸性農藥的液相色譜串聯質譜圖。即空白蘋果樣品添 加的多反應監測色譜圖，圖中分析物為2-甲4-氯，2，4，5-T，氣草煙，化氣氯禾靈，Ξ氣簇草 酸和雙草酸。
[0021] 圖3為實施分析檢測食品中酸性除草劑的液相色譜串聯質譜圖。即空白豆芽樣品 添加的多反應監測色譜圖，圖中分析物為4-氯苯氧乙酸，1-糞乙酸，2,4-D和赤霉素。
【具體實施方式】
[0022] 下面通過具體實施例對本發明的技術方案做進一步的說明。
[0023] 實施例1 :ploy(DMAEMA-c〇-EDMA)整體柱的制備方法
[0024] (1)按反應物總體積（1.25mL)計，3.7 %單體DMAEMA，交聯劑20 %抓MA，致孔劑 70%，引發劑偶氮二異下臘lOmg。在室溫下超聲混合、脫氣30min。
[0025] (2)將溶液灌注至干燥的不誘鋼空柱管（10mmX2.1mm i.d.)中，兩端密封，固定水 浴溫度55°C反應時間為30h進行整體柱的制備。并將反應完成后的整體柱接入到高效液相 色譜高壓累，用甲醇沖洗該整體柱W除去未反應的單體和致孔劑，得到P〇ly(DMAEMA-c〇- EDM)整體柱，待用。
[0026] 實施例2: P1 oy (DMAEMA-CO-EDMA)整體柱的制備方法
[0027] (1)按反應物總體積(2.0血)計，6.1%單體DMAEMA，交聯劑抓MA17%，致孔劑80%， 引發劑偶氮二異下臘lOmg。在室溫下超聲混合、脫氣30min。
[00%] (2)之后將溶液灌入不誘鋼柱管中，兩端密封，固定水浴溫度65°C反應時間為20h 進行整體柱的制備。并將反應完成后的整體柱接入到高效液相色譜高壓累，用甲醇沖洗該 整體柱W除去未反應的單體和致孔劑得到poly(DMAEMA-co-EDMA)整體柱，待用。
[0029] 實施例3: W實施例1制備的整體柱為萃取介質，結合液相色譜串聯質譜對水果中5 種酸性農藥進行在線凈化富集檢測
[0030] 1樣品處理
[0031] 準確稱取鮮梨、蘋果樣品約lO.Og，置于50mL離屯、管中，加入乙臘lOmL，無水氯化鋼 5g，1500化pm均質Imin，于5000rpm條件下離屯、5min，取上清液于50血離屯、管中。重復上述提 取過程兩次，合并上清液，取ImL上清液，經0.22WI1微孔濾膜過濾，待測。
[00創 2測試條件
[0033] 2.1在線凈化條件
[0034] 在線固相萃取條件分為4個部分:上樣、淋洗、洗脫和條件化。
[0035] a)上樣:上樣累流動相A為5mmol/L乙酸錠水溶液，B為乙臘，C為丙酬/乙臘/異丙醇 (體積比為1:1:1)，D為1.5%甲酸-乙臘。實驗采用5mmol/L乙酸錠水溶液作為上樣流動相， 進樣量為50化。樣品經過poly (DMAEMA-CO-EDMA)在線固相萃取柱，目標分析物保留在凈化 柱上。
[0036] b)淋洗:使用乙臘將基質中的一部分雜質沖洗下來排入廢液，同時要確保目標化 合物仍然保留在固相萃取柱上。
[0037] C)洗脫：在洗脫過程中，采用1.5%甲酸-乙臘作為洗脫流動相，將目標化合物洗 脫，并通過六通閥轉移至分析柱中進行分離分析。
[0038] d)條件化:最后的條件化分為兩部分:在線固相萃取柱的沖洗及平衡，實驗平衡流 動相與上樣流動相一致，同時，洗脫累驅動分析流動相在分析柱上完成目標化合物的分離。
[0039] 色譜分離部分采用Agilent Eclipse Plus Ci8柱（150mmX4.6mm，5ym)為分析柱， 分析流動相E為乙臘，流動相F為0.002%的氨水溶液。其中在線凈化過程中流動相梯度變化 每步采用瞬變模式，色譜分離過程每步的變化除表1中步驟4、步驟5、步驟6采用漸變模式外 其他步驟之間的轉換均采用瞬變模式改變。在線凈化過程見表1。
[0040] 表1.在線凈化液相色譜串聯質譜測定巧巾酸性農藥的流動相梯度洗脫程序
[0041]
[0042]
[0043] a在線凈化：（A)5mmol/L乙酸錠水溶液(B)乙臘(C)丙酬/乙臘/異丙醇(體積比為1: 1:1),(0)
[0044] 1.5%甲酸-乙臘溶液
[0045] b分離：巧）乙臘(f)〇.〇〇2%的氨水溶液。
[0046] 2.2質譜條件
[0047] 電噴霧離子源；多反應監測(Multiple reaction monito;ring，MRM)負離子掃描模 式;銷氣壓力，40unit;輔助氣壓力，30unit;離子源溫度:300°C ;電噴霧電壓巧lectrospray Ionization,ESI): 2500V;表面誘導解離電壓（Surface-induced dissociation,SID): 10V; 毛細管溫度:350°C ;Qi，化單位分辨率:化=0.7u、跑=0.7u;其他測定條件見表2。
[004引表2. 6種酸性農藥的保留時間、母離子、子離子和裂解能量
[0049]
[(K)加]注:*定量離子。
[0化1 ] 3實驗結果
[0052]對雙草酸和化氣氯禾靈，方法在0 . l-20ng/mL范圍內線性關系良好，對2，4，5-T， MCPA，Ξ氣簇草酸和氣草煙，方法在ο. 2-50ng/mL范圍內線性關系良好，線性相關系數r均大 于0.997。巧中酸性農藥在蘋果和梨中的檢出限和定量限分別是0.2-0.4和0.7-1.化g/kg，在 黃瓜中的檢出限和定量限分別是0.4-0.8和1.3-2. ^ig/kg。
[0053] 食品中6種酸性農藥的日內平均加標回收率在80.6%-115%，日內相對標準偏差 為5.1 %-13.5%。日間平均加標回收率在79.8%-113%，日間相對標準偏差為5.6%- 13.8%。
[0054] 在相同條件下，同一根poly(DMAEM-co-EDMA)整體柱在重復使用500次后，其背壓 及萃取效率均無明顯差異(RSD = 7.3% )。使用不同批次合成的整體柱對食品中酸性農藥在 線凈化前處理，在使用過程中未發現色譜柱柱壓、出峰情況W及萃取效率上有明顯的差異， W雙草酸萃取量計算RSD，相同批次和不同批次合成的poly(DMAEMA-co-EDMA)整體柱對雙 草酸萃取效率的RSD分別為8.7%和11.6%。結果說明該整體柱具有良好的機械強度、穩定 性和重現性。
[0055] 實施例4: W實施例2制備的整體柱為萃取介質對豆芽中植物生長調節劑的在線凈 化檢測
[0化6] 1樣品處理
[0化7] 將豆芽絞碎混合均勻后，準確稱取5.Og置于50血離屯、管中，加入10血乙臘，5g無水 氯化鋼，于1500化pm均質Imin。提取液5000rpm條件下離屯、5min，取上清液于50mL離屯、管中。 重復上述提取過程兩次，合并上清液，取ImL上清液經0.22WI1微孔濾膜過濾，待測。
[005引2測試條件 [0化9] 2.1在線凈化
[0060] 表3.在線凈化液相色譜串聯質譜測定4種植物生長調節劑的流動相梯度洗脫程序
[0061]
[0062] a在線凈化：（A)5mmol/L乙酸錠水溶液(B)乙臘(C)丙酬/乙臘/異丙醇(體積比為1: 1:1),(0)1.5%
[0063] 甲酸-乙臘溶液
[0064] b分離：（E)乙臘(F)〇.002%的氨水溶液。
[0065] 2.2質譜條件
[0066] 電噴霧離子源；多反應監測(Multiple reaction monitoring，MRM)負離子掃描模 式;銷氣壓力，40unit;輔助氣壓力，30unit;離子源溫度:250°C ;電噴霧電壓(^Electrospray lonization,ESI):2500V;表面誘導解離電壓（Source-induced dissociation，SID): 10V; 毛細管溫度:350°C ;Qi，化單位分辨率:0.7u。其他測定條件見表4。
[0067]表4 LC-MS/MS分析植物生長調節劑的保留時間、母離子、子離子和裂解能量
[006引
[0069] *定量離子。
[0070] 3實驗結果
[0071] 通過豆芽加標樣品分析，4-氯苯氧乙酸的檢出限為1.化g/kg，定量限為3.扣g/kg， 赤霉素和2,4-二氯苯氧乙酸巧巾生長調節劑的檢出限為1.扣g/kg，定量限為扣g/kg;l-糞乙 酸的檢出限為2.扣g/kg，定量限為8.扣g/kg，完全能夠滿足中國、美國、日本等國家對4種生 長調節劑所規定的最大殘留限量的測定要求。豆芽中4種生長調節劑的平均加標回收率在 75.0%-93.3%，日內相對標準偏差為4.5%-9.1 %，日間相對標準偏差為5.6%-10.2%。
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【主權項】
1. 一種陰離子交換在線凈化固相萃取整體柱的制備方法，包括如下步驟： (1)以甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)為單體，甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)為交聯劑， 正丙醇和PEG-400為混合致孔劑，偶氮二異丁腈(AIBN)為引發劑； (2 )按反應物總體積1 . 2 5mL~2 . OmL計，取單體DMAEMA 3.7 %~6 . 1 %、交聯劑 EDMA16.7 %~20.0 %、致孔劑70 %~80 %，AIBN 10mg，超聲混合、脫氣； (3) 將步驟(2)混合均勻的液體灌入一端密封的不銹鋼管中，然后再將另一端密封;水 浴55 °C~65 °C反應20~30小時，得到po ly (DMAEMA-co-EDMA)整體柱； (4) 最后將步驟（3)合成的整體柱連接到高壓栗上，用甲醇沖去致孔劑和未反應的單 體，制得所述的整體柱，待用。2. 權利要求1所述的陰離子交換在線凈化固相萃取整體柱的用途，用于蔬菜水果中酸 性農藥的殘留檢測分析。
【文檔編號】G01N30/06GK105964310SQ201610278787
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】艾連峰, 王曼曼
【申請人】河北出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心