第5章 農(nóng)藥殘留測定方法[知識發(fā)現(xiàn)]

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1、第五章 農(nóng)藥殘留測定方法1學(xué)習(xí)園地5.1 5.1 氣相色譜法氣相色譜法5.2 5.2 高效液相色譜法高效液相色譜法5.3 5.3 高效薄層色譜法高效薄層色譜法5.4 5.4 色譜色譜- -質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)2學(xué)習(xí)園地5.1 氣相色譜法3學(xué)習(xí)園地4學(xué)習(xí)園地（1）氣相色譜法基本術(shù)語 色譜圖：響應(yīng)信號時間or響應(yīng)信號載氣流出體積 基線：僅載氣載氣通過時檢測器所產(chǎn)生的響應(yīng)信號曲線 色譜峰：色譜柱流出組分組分通過檢測器時所產(chǎn)生的響應(yīng)信號曲線 峰底：峰起點與終點之間連接的直線 峰高：色譜峰最高點到峰底的距離 峰寬：峰兩側(cè)拐點處所作切線與峰底相交兩點間的距離 半高峰寬：峰高的中點作平行于峰底的直線，此

2、直線與峰兩側(cè)相交兩點間的距離 峰面積（A）：峰與峰底之間的面積5學(xué)習(xí)園地（1）氣相色譜法基本術(shù)語 死時間tr0：不被固定相吸附或溶解的組分（如空氣）從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰最大值之間的時間。 保留時間tr：組分從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰最大值時所經(jīng)過的時間。 調(diào)整保留時間tr ：某組分的保留時間扣除死時間。p tr= tr - tr0 相對保留值：兩組分調(diào)整保留時間的比值，通常作為衡量固定相選擇性的指標(biāo)，又稱選擇因子。p 12rrtt6學(xué)習(xí)園地例題 由以上氣相色譜圖及數(shù)據(jù)，求組分1和2的調(diào)整保留時間tr1和 tr2，并計算選擇因子 的值。7學(xué)習(xí)園地（2）氣相色譜法的分配原理 氣相色譜分析的關(guān)鍵是物質(zhì)的分離問題。怎樣

3、實現(xiàn)兩物質(zhì)色譜峰的完全分離？8學(xué)習(xí)園地 分配系數(shù)K 分配比k，又稱為容量因子，組分在兩相間分配平衡時，固定相和流動相中的組分的質(zhì)量比，即（2）氣相色譜法的分配原理0rrmsttkmmk時間組分在流動相中的滯留時間組分在固定相中的滯留組分在流動相中的質(zhì)量組分在固定相中的質(zhì)量另可證明得出9學(xué)習(xí)園地塔板理論的假設(shè)a. 在柱內(nèi)一小段長度H內(nèi)，組分可以在兩相間迅速達(dá)到平衡，這一小段柱長稱為理論塔板理論塔板高度高度H；b. 載氣進(jìn)入色譜柱不是連續(xù)進(jìn)行的，而是脈動式，每次進(jìn)氣為一個塔板體積；c. 所有組分開始時都集中于0號板上，而且組分的縱向擴(kuò)散可忽略；d. 分配系數(shù)在所有塔板上是常數(shù)，與組分在某一塔板上的

4、量無關(guān)。（3）塔板理論10學(xué)習(xí)園地11學(xué)習(xí)園地 在N為8和9時，組分從具有5塊塔板的柱中洗脫出來達(dá)到最大濃度。流出曲線呈峰形，由于柱子的塔板數(shù)太少，峰形不對稱。當(dāng)塔板數(shù)n50時，就可以得到對稱的峰形曲線。在GC中，一般n值很大，約103106，因而流出曲線可趨于正態(tài)分布。12學(xué)習(xí)園地理論塔板數(shù)塔板理論222222154. 51654. 516 kknttnnnnnLHwtwtnnLHwtwtnrreffeffeffeffhrbreffhrbr的關(guān)系：與有效塔板高度有效塔板數(shù)理論塔板高度理論塔板數(shù)n越大或H越小，則柱效越高。13學(xué)習(xí)園地理論塔板數(shù)與選擇因子、分離度的關(guān)系p 選擇因子是固定液對兩個

5、相鄰組分的調(diào)整保留時間之比。 越大，兩組分越易分離。柱溫降低柱溫降低， 增大，有利于分離和柱效率的提高。p 分離度R定義為兩個相鄰組分的保留值之差與其平均峰寬值之比。R值越大，分離越好。R=1時，兩峰重疊約2%。通常降低柱溫，增加柱長降低柱溫，增加柱長，使兩峰間距增大，R提高，但又會使峰加寬，因此需進(jìn)行最優(yōu)化選擇。（3）塔板理論12rrtt2112211222/bbrrbbrrwwttwwttR14學(xué)習(xí)園地理論塔板數(shù)與選擇因子、分離度的關(guān)系p理論塔板數(shù)n與選擇因子 、分離度R的關(guān)系：（3）塔板理論222221116116 kkRnRneff15學(xué)習(xí)園地 范弟姆特（Van Deemter）速率理

6、論： 塔板高度H-載氣線速度u關(guān)系 H = A + B/u + Cu（4）速率理論及影響柱效率的因素渦流擴(kuò)散項分子擴(kuò)散項傳質(zhì)阻力項16學(xué)習(xí)園地 柱長柱長：柱長可使理論塔板數(shù)n ，但峰寬，分析時間。 柱徑柱徑：柱徑小利于減少組分在柱內(nèi)的分子擴(kuò)散，提高柱效，但柱徑太小不利操作。填充柱的柱內(nèi)徑23mm為宜。 載氣及流速載氣及流速： H = A + B/u + Cu 柱溫柱溫：需綜合考慮。農(nóng)藥多殘留等多組分的分析通常采用程序升溫的辦法解決。 擔(dān)體擔(dān)體：粒度細(xì)小、裝填均勻有利于減小渦流擴(kuò)散項、提高柱效。一般粒度直徑為柱內(nèi)徑的1/201/25為宜。 氣化溫度氣化溫度：應(yīng)高于各組分最高沸點，保證瞬間氣化。

7、樣品進(jìn)樣量樣品進(jìn)樣量：不宜過大，進(jìn)樣量超過柱負(fù)荷，會降低柱效，色譜峰變寬。（5）操作條件的選擇17學(xué)習(xí)園地GC檢測器 檢測器是測量柱后流出物質(zhì)成分和濃度變化的裝置，通過化學(xué)和物理作用，將流出物質(zhì)成分和濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號。濃度型檢測器濃度型檢測器熱導(dǎo)檢測器熱導(dǎo)檢測器電子捕獲檢測器電子捕獲檢測器質(zhì)量型檢測器質(zhì)量型檢測器氫火焰離子化檢測器氫火焰離子化檢測器火焰光度檢測器火焰光度檢測器氮磷檢測器氮磷檢測器18學(xué)習(xí)園地?zé)釋?dǎo)檢測器（熱導(dǎo)檢測器（TCD）濃度型檢測器通用型檢測器，對有機(jī)物和無機(jī)物都有響應(yīng)不破壞樣品，可收集餾分 缺點：靈敏度較低缺點：靈敏度較低19學(xué)習(xí)園地p 原理：載氣中混入其他氣態(tài)物質(zhì)時

8、熱導(dǎo)率發(fā)生變化。 載氣中無組分時，平衡電橋，無電壓信號輸出，記錄儀走直線（基線）。 載氣攜帶試樣組分時，電橋失去平衡，有電壓信號輸出，記錄儀記錄組分濃度隨時間變化的峰狀圖形。20學(xué)習(xí)園地氫火焰離子化檢測器（氫火焰離子化檢測器（FID）質(zhì)量型檢測器選擇型檢測器，對大多數(shù)有機(jī)化合物有響應(yīng)，對永久性氣體及H2S、H2O、NH3、CS2等在火焰中不電離的無機(jī)物無響應(yīng)靈敏度比熱導(dǎo)檢測器高幾個數(shù)量級，可檢測ppb（10-3ppm）級的痕量物質(zhì) 缺點：破壞樣品，對無機(jī)物無響應(yīng)缺點：破壞樣品，對無機(jī)物無響應(yīng)21學(xué)習(xí)園地p 原理：色譜柱流出物中可燃燒 有機(jī)物在氫-氧火焰中發(fā)生電離。 有機(jī)物CnHm在火焰中發(fā)生化

9、學(xué) 電離： 化學(xué)電離產(chǎn)生的正離子（CHO+與H3O+）和電子（e）在外加恒定直流電場作用下分別向兩極定向移動而產(chǎn)生微電流（10-710-14A）。微電流單位時間進(jìn)入離子室的被測組分質(zhì)量。COOHOH6CHOeCHOOCHCHHC322mn（自由基）22學(xué)習(xí)園地定性與定量分析p 定性分析的主要依據(jù)保留值 利用已知物直接對照定性 如果樣品比較復(fù)雜，可在未知混合物中加入已知純物質(zhì)，通過未知物中峰的變化，來確定未知物中成分。23學(xué)習(xí)園地定性與定量分析p 定量分析的依據(jù)色譜峰的峰高或峰面積 外標(biāo)法：直接對比法和標(biāo)準(zhǔn)曲線法例：例：已知敵敵畏標(biāo)準(zhǔn)樣品數(shù)據(jù)如下表所示，另實驗測得敵敵畏的標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=2304.

10、0 x-7.477，r=0.9999，分別用直接對比法和標(biāo)準(zhǔn)曲線法，計算樣品中的敵敵畏含量。敵敵畏敵敵畏含量（含量（mg/L）峰面積峰面積標(biāo)準(zhǔn)物0.050110.723樣品x150.50924學(xué)習(xí)園地定性與定量分析p定量分析的依據(jù)在一定操作條件下，分析組分的質(zhì)量（mi）或其在載氣中的濃度（Ci）與檢測器的響應(yīng)信號（色譜峰的峰高h(yuǎn)i或峰面積Ai）成正比： mi = f i Ai 定量校正因子f i = mi /Ai（單位面積的組分含量） 由于f i受操作條件影響較大，測定比較困難，因此在實際工作中都使用相對校正因子fi ： 常用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：熱導(dǎo)池是苯，氫火焰是正庚烷。ississiisiiAmA

11、mAmAmfff25學(xué)習(xí)園地定性與定量分析p定量分析 內(nèi)標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法：在試樣中加入能與所有組分完全分離的已知量的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)，根據(jù)被測物和內(nèi)標(biāo)物的質(zhì)量及其在色譜圖上相應(yīng)的峰面積求出某組分的含量。 內(nèi)標(biāo)法要求：內(nèi)標(biāo)物為樣品中不存在，且內(nèi)標(biāo)與其他組分可完全分離；內(nèi)標(biāo)峰與被測組分峰要靠近，內(nèi)標(biāo)量也要接近被測組分含量，最少取三位有效數(shù)字。 內(nèi)標(biāo)法優(yōu)點是，定量準(zhǔn)確，可以抵消操作條件變化所產(chǎn)生的誤差；彌補(bǔ)了歸一化法使用限制上的不足。缺點是，每次分析需要用分析天平準(zhǔn)確稱量，不太方便。26學(xué)習(xí)園地例題 有一試樣含甲酸、乙酸、丙酸及不少水、苯等物質(zhì)，稱取此試樣1.055g，以環(huán)己酮作內(nèi)標(biāo)，稱取0.1907g環(huán)己酮加到

12、試樣中混合均勻后，吸取3L進(jìn)樣，得到色譜圖。從色譜圖上測得的各組分峰面積及已知的fi如下表所示，求甲酸、乙酸、丙酸的百分含量。甲酸甲酸乙酸乙酸環(huán)己酮環(huán)己酮丙酸丙酸峰面積峰面積14.872.613342.4相對校正因子相對校正因子fi3.831.781.001.0727學(xué)習(xí)園地定性與定量分析p定量分析 歸一化法歸一化法：樣品中的所有組分全部流出色譜柱，并在色譜圖上都出現(xiàn)色譜峰，可以通過各組分的校正因子和峰面積計算各組分的含量。%100%100%100%111niiiiiniiiiiniiiiAACffAfAmmC值相近，則：若各組分的28學(xué)習(xí)園地例題 已知大米中多種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留色譜圖，經(jīng)測定各

13、組分的值和峰面積如下表所示，用歸一化法計算在大米的有機(jī)磷農(nóng)藥殘留中各組分所占的比例。敵敵畏敵敵畏 樂果樂果 甲基對硫磷甲基對硫磷殺螟硫磷殺螟硫磷對硫磷對硫磷 三唑磷三唑磷Ai342142787725047.3fi0.840.741.001.051.281.3629學(xué)習(xí)園地5.2 高效液相色譜法30學(xué)習(xí)園地p 輸液系統(tǒng) 流動相在轉(zhuǎn)入貯液器前必須過濾和脫氣 梯度洗脫裝置：將兩種或兩種以上的不同極性的溶劑進(jìn)行混合，作為流動相使用。p 進(jìn)樣系統(tǒng) 手動六通進(jìn)樣閥：10、20、50、100L定量環(huán) 自動進(jìn)樣器31學(xué)習(xí)園地p 分離系統(tǒng)色譜儀的核心部分 保護(hù)柱起到保護(hù)分析柱作用，固體微粒、污染物首先被保護(hù)住擋

14、住。p 檢測系統(tǒng) 將物理或化學(xué)特性轉(zhuǎn)變?yōu)榭商幚淼碾娦盘杙 控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 由計算機(jī)和數(shù)據(jù)處理軟件組成32學(xué)習(xí)園地HPLC常用檢測器p紫外-可見光檢測器（UV-VIS） 濃度型的選擇性檢測器 液相色譜應(yīng)用最廣泛的檢測器 具有紫外吸收能力的物質(zhì) 缺點：對紫外無吸收的物質(zhì)無響應(yīng)，對紫外有吸收的溶劑（如苯）不能用作流動相。33學(xué)習(xí)園地p紫外-可見光檢測器（UV-VIS） 光源光源：氘燈（紫外光源）195400nm 鎢燈（可見光源）400850nm 透鏡透鏡：將光源射來的光束變?yōu)槠叫泄?遮光板遮光板：將平行光變?yōu)榧?xì)小平行光束 測量池測量池：通流動相+檢測樣品 參比池參比池：通參比品（多為空氣） 濾光

15、片濾光片：濾去非單色光 光電倍增管光電倍增管：接收信號34學(xué)習(xí)園地5.3 薄層色譜法 薄層色譜法（Thin-Layer Chromatography, TLC） TLC是在平面上進(jìn)行分離的一種方法，又叫平面色譜法，采用液體作為流動相，屬于液相色譜的范疇。 按其固定相的性質(zhì)和分離機(jī)理可分為： 吸附薄層法 分配薄層法 離子交換薄層法 凝膠薄層法應(yīng)用較為廣泛35學(xué)習(xí)園地p吸附薄層法的原理吸附薄層法的原理 將吸附劑（固定相）均勻地涂布在玻璃、金屬等載板上形成薄層，在薄層的一端點上試樣溶液，置于展開室中，將薄層的下端浸入合適的展開劑（流動相），借毛細(xì)作用使溶劑上升。試樣組分不斷地被吸附劑吸附，又被溶劑溶

16、解解吸，隨展開劑向前移動，由于吸附劑對不同組分有不同的吸附能力，展開劑也有不同的解吸能力，因此在流動相向前移動的過程中，不同組分移動的距離不同，從而得到分離。 薄層分離是被分離物質(zhì)（樣品）、吸附劑（固定相）及展開劑（流動相）共同作用的結(jié)果。薄層制備點樣展開定位 定性 定量36學(xué)習(xí)園地薄層板的制備 玻璃板需光潔，否則吸附劑易脫落，大小由需求決定。p 軟板：吸附劑直接干法涂層p 硬板：吸附劑加黏合劑后濕法涂層 吸附劑（固定相）：90%以上的分離都可應(yīng)用硅膠 常用黏合劑：煅石膏（煅石膏（CaSOCaSO4 41/2H1/2H2 2O O）機(jī)械強(qiáng)度差，易脫落，但不易腐蝕羧甲基纖維素鈉（羧甲基纖維素鈉（

17、CMC-NaCMC-Na）機(jī)械強(qiáng)度好，不易脫落，但易腐蝕37學(xué)習(xí)園地點樣 在薄層色譜技術(shù)中，點樣是造成定量誤差的主要來源。p 樣品溶液的制備：將樣品中的殘留農(nóng)藥定量地提取出來，配制成一定濃度的樣品溶液，常用溶劑為甲醇及乙醇。點樣后必須將溶劑全部除去后再進(jìn)行展開。p 點樣技術(shù)點狀點樣和帶狀點樣，點樣體積和點樣量不宜過大，否則容易造成遠(yuǎn)點“超載”，展開劑產(chǎn)生“繞行”現(xiàn)象，使斑點拖尾或重疊。點樣基線距底邊2.0cm，樣點直徑24mm，點間距離1.52.0cm38學(xué)習(xí)園地展開 點樣后的薄層需置密閉并加有展開劑的展開室中進(jìn)行展開。 展開劑滲過薄層板的固定相，借毛細(xì)管作用力毛細(xì)管作用力的影響，樣品與展開劑

18、及固定相之間相互作用，使樣品中各成分沿展開劑流動的方向分開。39學(xué)習(xí)園地40學(xué)習(xí)園地定性分析p斑點的比移值（Rf） 比移值是溶質(zhì)移動距離與流動相移動距離之比，是薄層色譜的基本定性參數(shù)。 根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù)，分別計算物質(zhì)A 和物質(zhì)B的Rf值。 Rf =0， Rf =1分別表示？的距離原點中心至流動相前沿心的距離原點中心至組分斑點中fR41學(xué)習(xí)園地定量分析p 間接定量（洗脫測定法） 取下斑點用溶劑洗脫化合物收集洗脫液分析測定。p 直接定量（原位薄層掃描法） 用薄層色譜掃描儀（或薄層色譜光密度計）對薄層上被分離物質(zhì)進(jìn)行直接定量的方法。 基本測定原理：用一束具有一定波長和強(qiáng)度的光照射到薄層斑點上進(jìn)行整個

19、斑點的掃描，用儀器測量通過斑點或被測量通過斑點或被斑點反射的光束強(qiáng)度的變化斑點反射的光束強(qiáng)度的變化從而達(dá)到定量的目的。42學(xué)習(xí)園地5.4 色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù) 質(zhì)譜：化合物分子經(jīng)電離后，形成具有不同質(zhì)荷比（m/z）的離子，在質(zhì)量分析器的作用下按照其m/z大小分開，到檢測器被檢測記錄下來而形成的譜圖。進(jìn)樣系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器離子檢測器數(shù)據(jù)記錄分析系統(tǒng)真空系統(tǒng)質(zhì)譜儀的基本結(jié)構(gòu)質(zhì)譜儀的基本結(jié)構(gòu)43學(xué)習(xí)園地質(zhì)譜（MS） 進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)：氣相色譜（GC）、高效液相色譜（HPLC）和直接進(jìn)樣都可以作為MS的進(jìn)樣系統(tǒng)。 離子源離子源：使氣態(tài)分子電離成離子的裝置，MS的心臟。 質(zhì)量分析器質(zhì)量分析器：將經(jīng)過電離

20、加速的離子束按不同m/z分離，MS的分離系統(tǒng)。 離子檢測器離子檢測器：離子源產(chǎn)生的離子經(jīng)過質(zhì)量分析器被分離后到達(dá)接收檢測系統(tǒng)。p采用質(zhì)譜法對農(nóng)藥進(jìn)行分析，通常可以提供如下信息：該農(nóng)藥的相對分子量、分子式、分子結(jié)構(gòu)。44學(xué)習(xí)園地氣相色譜氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀質(zhì)譜聯(lián)用儀GC-MS液相色譜液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀質(zhì)譜聯(lián)用儀LC-MS45學(xué)習(xí)園地GC-MS GC-MS綜合了GC的高分離效能和MS的高鑒定能力，是當(dāng)前分離鑒定混合物的最有效手段。 GC-MS的基本構(gòu)造氣相色譜儀 混合樣品的組分分離器接口 GC和MS的匹配器 關(guān)鍵：除去載氣質(zhì)譜 試樣組分的檢測器計算機(jī) 指揮器、數(shù)據(jù)處理器、分析結(jié)果輸出器46學(xué)習(xí)園地LC-MS LC-MS適用于熱不穩(wěn)定、難揮發(fā)等農(nóng)藥殘留的快速定性和定量分析。 LC-MS的基本構(gòu)造液相色譜儀 混合樣品的組分分離器接口 LC和MS的匹配器 關(guān)鍵：除去溶劑質(zhì)譜 試樣組分的檢測器計算機(jī) 指揮器、數(shù)據(jù)處理器、分析結(jié)果輸出器pLC的最佳分離條件的選擇往往受MS的限制，LC-MS接口標(biāo)準(zhǔn)化問題還未解決。47學(xué)習(xí)園地