張 英,丁健樺,向虹霖,劉鵬飛
(東華理工大學(xué) 化學(xué)生物與材料科學(xué)學(xué)院,江西 南昌 330013)
離子液體-分散液液微萃取/高效液相色譜法用于豬腎臟中3種四環(huán)素類抗生素的檢測(cè)
張 英,丁健樺*,向虹霖,劉鵬飛
(東華理工大學(xué) 化學(xué)生物與材料科學(xué)學(xué)院,江西 南昌 330013)
建立了分散液液微萃取(DLLME)技術(shù)進(jìn)行樣品前處理,高效液相色譜(HPLC)法測(cè)定豬腎臟中土霉素(OTC)、四環(huán)素(TC)、金霉素(CTC)3種四環(huán)素類抗生素(TCs)殘留量的方法。考察了分散劑種類、離子液體用量、分散劑用量、樣品溶液pH值、萃取時(shí)間、鹽效應(yīng)等因素對(duì)萃取效率的影響。優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)條件為:以丙酮為分散劑,離子液體([BMIM]PF6)用量為50 μL,分散劑用量為140 μL,樣品溶液pH值為3.0,萃取時(shí)間為15 min,不添加鹽。該方法在0.1~10.0 mg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好(r2≥0.999 5),土霉素、四環(huán)素和金霉素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為2.2%~3.1%,檢出限(LOD)為54~93 μg/L,富集倍數(shù)為7.0~27.8,且樣品的加標(biāo)回收率達(dá)99.5%~101.1%。該法準(zhǔn)確度和精密度均滿足分析方法的要求,實(shí)現(xiàn)了對(duì)豬腎臟中土霉素、四環(huán)素、金霉素3種四環(huán)素類抗生素殘留量的快速、綠色、靈敏和準(zhǔn)確檢測(cè)。
離子液體;分散液液微萃?。桓咝б合嗌V;四環(huán)素類抗生素;豬腎臟
四環(huán)素類抗生素(TCs)是一類由放線菌產(chǎn)生的廣譜抗生素,常用的有土霉素(OTC)、四環(huán)素(TC)、金霉素(CTC)及一些半合成衍生物如強(qiáng)力霉素等。TCs具有良好的抑菌性,能有效地治療和預(yù)防疾病,還可作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑被添加到飼料中,因此被廣泛應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖業(yè)[1-2]。但是抗生素使用不當(dāng)或?yàn)E用,將導(dǎo)致動(dòng)物體內(nèi)抗生素殘留量較高,其中大部分會(huì)隨糞便、尿液等排泄物排出,如果將其排泄物作為有機(jī)肥施入農(nóng)田,則會(huì)引發(fā)土壤、水體等一系列環(huán)境污染問題;同時(shí),長(zhǎng)期攝入含有抗生素的動(dòng)物源性食品也將對(duì)人體健康造成危害[3]。目前抗生素濫用已成為人們關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)問題,而復(fù)雜體系中抗生素殘留的靈敏、準(zhǔn)確、可靠分析方法的研究和建立是抗生素濫用研究的前提和基礎(chǔ),顯得非常迫切和重要。
高效液相色譜法(HPLC)是TCs殘留量檢測(cè)的一種常用分析方法,具有操作簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確等特點(diǎn),其重現(xiàn)性、穩(wěn)定性、分離效果等均能滿足產(chǎn)品的檢驗(yàn)要求[4]。但由于大多數(shù)生物樣品基質(zhì)復(fù)雜,在HPLC測(cè)定前須進(jìn)行樣品前處理。傳統(tǒng)的樣品前處理技術(shù)(如液-液萃取等)存在有機(jī)溶液消耗大,易對(duì)環(huán)境造成二次污染,富集倍數(shù)低,難以滿足痕量分析要求等不足[5]。分散液液微萃取(DLLME)則是一種新型的微萃取技術(shù),具有操作簡(jiǎn)便、快速、成本低、富集效率高、有機(jī)溶劑用量少等優(yōu)點(diǎn)[6-7]。傳統(tǒng)DLLME使用的萃取劑多為高毒性的鹵代烴,對(duì)環(huán)境存在一定的污染。而離子液體(IL)是一種新型的綠色溶劑,具有難揮發(fā)、高穩(wěn)定、強(qiáng)極性和無污染等特性,代替常規(guī)有機(jī)溶劑作為萃取劑更為綠色環(huán)保,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于復(fù)雜樣品的萃取分離分析[8-14]。IL-DLLME方法萃取過程耗時(shí)短,靈敏度高,易與其它檢測(cè)儀器聯(lián)用,是一種具有發(fā)展前途的環(huán)保型分離富集技術(shù)[15-18]。本文采用IL-DLLME技術(shù)結(jié)合HPLC法,建立了豬腎臟中OTC、TC、CTC 3種TCs的高效、靈敏的測(cè)定方法,為豬腎臟等動(dòng)物組織中這3種TCs殘留的檢測(cè)提供了有效的參考。
高效液相色譜儀(安捷倫1260,美國(guó)安捷倫公司);pH計(jì)(PHS-3C,儀電科學(xué)儀器公司);超聲波清洗器(KQ5200DB,昆山市超聲儀器有限公司);玻璃儀器氣流烘干器(KQ-8,鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司);離心機(jī)(X-K400,江蘇新康醫(yī)療器械有限公司);冰箱(海爾BCD-216SZ,海爾集團(tuán)有限公司)。
鹽酸土霉素(>96.5%)、鹽酸四環(huán)素(>95.9%)、鹽酸金霉素(>90.1%)標(biāo)準(zhǔn)品(中國(guó)食品藥品檢定研究院);甲醇、乙腈(色譜級(jí),國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);三氟乙酸(分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);[BMIM]PF6(>99%,蘭州物理研究所);氫氧化鈉、氯化鈉、乙酸乙酯、乙醇、丙酮(分析純,西隴化工股份有限公司);實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。
新鮮豬腎臟樣品購(gòu)于學(xué)校附近菜市場(chǎng)。
1.2 實(shí)驗(yàn)原理與操作步驟
1.2.1實(shí)驗(yàn)原理在樣品溶液中加入萃取劑,再加入合適的分散劑使萃取劑在樣品溶液中均勻分散,從而增大萃取劑與樣品溶液的接觸面積。因各待測(cè)組分在樣品溶液和萃取劑中的分配系數(shù)不同,導(dǎo)致超聲萃取和離心后最終形成三相體系,最后用微量進(jìn)樣針取其萃取相進(jìn)樣分析[19]。
1.2.2操作步驟向樣品溶液中加入一定量的萃取劑([BMIM]PF6)與分散劑(丙酮)的混合溶液,搖勻,此時(shí)呈分散劑/萃取劑/樣品溶液三相體系的渾濁溶液,超聲萃取15 min,待體系達(dá)到平衡后放入離心機(jī)中離心5 min使其分層,此時(shí)待測(cè)組分被萃取到下層的沉積相中,最后吸取一定量的沉積相溶液經(jīng)HPLC進(jìn)樣分析。
基于圖像技術(shù)的破碎卵石指標(biāo)相關(guān)性對(duì)比分析…………………………………… 張?zhí)K花,高占須,郭慶林(5-279)
1.3 溶液的配制
標(biāo)準(zhǔn)溶液:分別稱取OTC、TC、CTC各 5 mg,用水溶解并轉(zhuǎn)移至10 mL棕色容量瓶中,定容,即得質(zhì)量濃度各為500 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。實(shí)驗(yàn)中所需的標(biāo)準(zhǔn)溶液均由該儲(chǔ)備液適當(dāng)稀釋后配制。
三氟乙酸溶液:準(zhǔn)確移取三氟乙酸0.765 mL,用水定容至100 mL容量瓶中,得到濃度為0.1 mol/L的三氟乙酸溶液。
氫氧化鈉溶液:準(zhǔn)確稱取氫氧化鈉固體0.4 g于燒杯中,用水溶解并定容至100 mL容量瓶中,得到濃度為0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液。
樣品溶液:取新鮮豬腎臟樣品,經(jīng)絞肉機(jī)絞碎后準(zhǔn)確稱取5.000 0 g于50 mL燒杯中,依次加入2.5 mL濃度為0.1 mol/L的三氟乙酸溶液與12.5 mL乙腈,攪拌均勻后超聲提取15 min,待過濾后用水定容至100 mL,置于冰箱備用。
1.4 色譜條件
色譜柱為C18柱(Ameritech,Dim.250 mm×4.6 mm);柱溫為25 ℃;紫外檢測(cè)波長(zhǎng)為350 nm。流動(dòng)相:A為乙腈,B為甲醇,C為0.02%三氟乙酸;流速為1.5 mL/min;梯度洗脫:0~5 min,85%~70%A,5%~10%B;5~22 min,70%~60%A,10%B。
2.1 萃取條件的優(yōu)化
取質(zhì)量濃度為10.0 mg/L的TCs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,按照“1.2.2”萃取操作步驟和“1.4”色譜條件,分別考察了分散劑種類和用量、離子液體用量、樣品溶液pH值、萃取時(shí)間和鹽效應(yīng)等因素對(duì)TCs萃取效率的影響。
2.1.1分散劑種類及用量的優(yōu)化考察了甲醇、乙醇、乙腈、丙酮4種分散劑對(duì)萃取效率的影響,結(jié)果表明,以丙酮為分散劑時(shí),離子液體的萃取效果最好,因此本文選擇丙酮為最佳分散劑。
實(shí)驗(yàn)考察了分散劑丙酮的用量(60、80、100、120、140、160 μL)對(duì)萃取效率的影響。結(jié)果如圖1A所示,隨著分散劑用量在60~140 μL范圍內(nèi)逐漸增加,TCs的萃取效率總體呈增大趨勢(shì);當(dāng)分散劑用量為140 μL時(shí)萃取效率最大,這是由于增加分散劑用量,能使萃取劑與樣品溶液接觸幾率增加;而當(dāng)分散劑用量大于140 μL時(shí),TCs的萃取效率反而降低,可能是因?yàn)榉稚┯昧窟^多稀釋了樣品溶液,從而間接影響了萃取效率。因此本文選擇最佳分散劑用量為140 μL。
圖1 不同萃取條件對(duì)TCs萃取效率的影響Fig.1 The effect of different conditions on TCs extraction efficiencyA.volume of dispersant,B.volume of ionic liquid,C.pH value,D.extraction time
2.1.2離子液體([BMIM]PF6)用量的優(yōu)化以丙酮為分散劑,考察離子液體用量(0、10、20、30、40、50、60、70 μL)對(duì)萃取效率的影響。結(jié)果如圖1B所示,萃取效率隨著離子液體用量的增加而增大,但當(dāng)離子液體用量高于50 μL時(shí),萃取效率逐漸下降。這可能是因?yàn)榧尤氲碾x子液體體積不足(低于50 μL)導(dǎo)致樣品中TCs萃取不完全;而加入離子液體過多(高于50 μL)則會(huì)較大地稀釋萃取的TCs,降低萃取效率。所以本文選擇離子液體用量為50 μL。
2.1.3樣品pH值的優(yōu)化TCs在酸性與堿性條件下很不穩(wěn)定,因此pH值對(duì)萃取效率的影響具有決定性。用0.1 mol/L三氟乙酸和氫氧化鈉溶液將樣品溶液pH值調(diào)至2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0,以丙酮為分散劑,考察樣品pH值對(duì)萃取效率的影響。結(jié)果如圖1C所示,pH 3.0時(shí),萃取效率最高,故本文選擇最佳樣品pH值為3.0。
2.1.4萃取時(shí)間的優(yōu)化傳質(zhì)的速率決定了體系達(dá)到平衡的時(shí)間。以丙酮為分散劑,考察了萃取時(shí)間(5、10、15、20、25 min)對(duì)萃取效率的影響。結(jié)果如圖1D所示,萃取時(shí)間為15 min時(shí),萃取效率最高,繼續(xù)延長(zhǎng)萃取時(shí)間,萃取效率反而降低。這是因?yàn)樵贒LLME過程中萃取一定時(shí)間(如15 min)后,隨著萃取時(shí)間的繼續(xù)增加,分散劑丙酮的揮發(fā)量增大,導(dǎo)致[BMIM]PF6萃取劑損失加劇。因此本文選擇最佳萃取時(shí)間為15 min。
2.1.5樣品鹽濃度的優(yōu)化分別加入不同量的NaCl(0、5%、10%、15%、20%、25%),考察樣品鹽濃度對(duì)萃取效率的影響。結(jié)果表明,萃取效率隨著鹽濃度的增加反而減小,可能是因?yàn)榧尤臌}溶液后體系的離子強(qiáng)度增加,使得離子液體的溶解度增大,從而降低了萃取效率。因此本實(shí)驗(yàn)選擇不加鹽。
2.2 線性范圍、精密度與檢出限
移取適量3種TCs標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,配制成質(zhì)量濃度分別為0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mg/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,在優(yōu)化條件下對(duì)不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液分別進(jìn)行測(cè)定,以3種TCs的質(zhì)量濃度(x,mg/L)對(duì)其峰面積(y)進(jìn)行線性回歸分析。對(duì)質(zhì)量濃度為1.0 mg/L的TCs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,在優(yōu)化的DLLME和HPLC條件下進(jìn)行11次重復(fù)測(cè)定,經(jīng)計(jì)算得3種TCs的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD);當(dāng)信噪比(S/N)為3時(shí),根據(jù)公式LOD=3cσ/S(c為標(biāo)準(zhǔn)品的濃度,σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差,S為凈響應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度平均值)計(jì)算得3種TCs的檢出限(LOD)。其線性范圍、精密度、檢出限見表1。由表1可見,本法線性關(guān)系良好,RSD不高于3.1%,LOD為54~93 μg/L,具有靈敏度高、重現(xiàn)性好的特點(diǎn),能夠用于TCs的靈敏檢測(cè)。
表1 3種TCs的線性方程、線性范圍、精密度與檢出限Table 1 Linear equations,linear ranges,RSDs and LODs of three TCs
2.3 富集倍數(shù)
富集倍數(shù)是指經(jīng)IL-DLLME處理后待測(cè)物濃度與待測(cè)物原始濃度之比。取5 mg/L的TCs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,在優(yōu)化色譜條件和萃取條件下,分別進(jìn)行萃取前和萃取后的測(cè)定。結(jié)果表明,離子液體對(duì)TCs具有較好的富集作用,對(duì)OTC、TC和CTC的富集倍數(shù)分別為7.0、16.3、27.8倍。
圖2 豬腎臟樣品中TCs萃取前后的色譜圖Fig.2 Chromatograms of TCs in pig kidney sample before and after extractiona.before extraction;b.after extraction
2.4 實(shí)際樣品分析
取1.5 mL的豬腎樣品溶液3份,第1份直接進(jìn)行HPLC分析,第2份采用優(yōu)化的DLLME方法處理后再進(jìn)行HPLC分析,第3份加入適量的3種TCs標(biāo)準(zhǔn)溶液后在優(yōu)化的DLLME和HPLC條件下進(jìn)行加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)。樣品的分析結(jié)果見圖2和表2。
從圖2可以看出,TCs經(jīng)DLLME萃取后富集效果明顯,且可以消除一些雜質(zhì)峰,具有一定的凈化作用,有利于實(shí)際樣品的分析檢測(cè)。經(jīng)計(jì)算,豬腎臟樣品中OTC、TC和CTC的含量分別為3 440、1 004、1 003 μg/kg,與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.116-2003[20]方法對(duì)比,結(jié)果偏差小于5%。根據(jù)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),TCs在動(dòng)物源性食品中腎臟組織的最高殘留限量為600 μg/kg[21],因此,本實(shí)驗(yàn)所采集的豬腎樣品中TCs含量嚴(yán)重超標(biāo)。
表2 實(shí)際樣品檢測(cè)結(jié)果Table 2 The detection results of actual samples
從表2可知,本方法所測(cè)3種抗生素的RSD為1.7%~2.9%,加標(biāo)回收率達(dá)99.5%~101.1%,滿足豬腎臟中3種抗生素的測(cè)定需求。
本文建立了豬腎臟中OTC、TC、CTC殘留量的IL-DLLME/HPLC測(cè)定方法。結(jié)果表明,DLLME這種新型的樣品前處理技術(shù)集萃取、富集、凈化于一體,不僅簡(jiǎn)化了操作步驟、降低了實(shí)驗(yàn)成本,而且以離子液體代替常規(guī)有機(jī)溶劑作為萃取劑,使整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程更為綠色環(huán)保,是一種有發(fā)展前景的環(huán)保型分離富集技術(shù)。本法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)不高于3.1%,檢出限(LOD)為54~93 μg/L,且樣品的加標(biāo)回收率達(dá)99.5%~101.1%,具有靈敏度高、精密度好、準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn),可為其他復(fù)雜樣品中性質(zhì)相似的組分測(cè)定提供新的方法。
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Determination of Three Tetracyclines in Pig Kidney by High Performance Liquid Chromatography with Ionic Liquid Dispersive Liquid-Liquid Microextraction
ZHANG Ying,DING Jian-hua*,XIANG Hong-lin,LIU Peng-fei
(College of Biology,Chemistry and Material Science,East China Institute of Technology,Nanchang 330013,China)
A method was established for the determination of three tetracycline antibiotics(TCs) residues such as oxytetracycline,tetracycline and chlortetracycline in pig kidney by high performance liquid chromatography(HPLC) coupled with dispersive liquid-liquid microextraction(DLLME).The influences of dispersant type,amount of ionic liquid,amount of dispersant,pH of sample solution,extraction time and effect of salts on extraction efficiency were investigated.The optimum experimental conditions were as follows:using acetone as the dispersant,a 50 μL ionic liquid([BMIM] PF6),a 140 μL dispersant,a pH 3.0 sample solution,a 15 min of extraction time and no salt.The results showed that this method provided a wide linearity in the range of 0.1-10.0 mg/L with correlation coefficients no less than 0.999 5.The relative standard deviations(RSDs) were 2.2%-3.1%for oxytetracycline,tetracycline and chlortetracycline.The detection limits(LOD) were in the range of 54-93 μg/L with the enrichment folds of 7.0-27.8,and the recoveries were 99.5%-101.1%.It was found that the accuracy and precision could meet the requirements for the rapid,green,sensitive and accurate detection of oxytetracycline,tetracycline and chlortetracycline residues in pig kidney.
ionic liquid(IL);dispersive liquid-liquid microextraction(DLLME);high performance liquid chromatography(HPLC);tetracycline antibiotics(TCs);pig kidney
2017-06-26;
2017-07-12
國(guó)家自然科學(xué)基金(21265002);江西省科級(jí)支撐計(jì)劃項(xiàng)目(20151BBG70048)
*
丁健樺,博士,教授,研究方向:樣品前處理技術(shù)和色譜分析,Tel:0791-83896550,E-mail:375520739@qq.com
10.3969/j.issn.1004-4957.2017.11.010
O657.7
A
1004-4957(2017)11-1352-05