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基于葫芦[7]脲辅助分散液-液微萃取与高效液相色谱联用的基质固相分散法测定蔬菜中苯并咪唑类杀菌剂

期刊:journal of chromatography aDOI:10.1016/j.chroma.2021.462592

该文档属于类型a,是一篇关于新型样品前处理技术结合高效液相色谱测定蔬菜中苯并咪唑类杀菌剂的原创研究论文。以下是针对该研究的学术报告:


一、作者及发表信息

本研究由Ping LiangYuxuan ZhaoPei LiQionglin YuNan Dong(通讯作者)合作完成,作者单位包括贵州大学化学与化工学院贵州省大环与超分子化学重点实验室。论文标题为《Matrix solid-phase dispersion based on cucurbit[7]uril-assisted dispersive liquid–liquid microextraction coupled with high performance liquid chromatography for the determination of benzimidazole fungicides from vegetables》,发表于Journal of Chromatography A期刊(2021年,卷1658,文章编号462592)。


二、学术背景

研究领域:本研究属于分析化学与农药残留检测领域,聚焦于食品中苯并咪唑类杀菌剂(Benzimidazole fungicides)的高灵敏度分析方法开发。

研究动机:苯并咪唑类杀菌剂(如多菌灵Carbendazim、噻菌灵Thiabendazole和甲基硫菌灵Thiophanate-methyl)广泛用于农业,但其残留可能通过食物链危害人类健康(如致畸、贫血等)。传统前处理方法(如液液萃取LLE、固相萃取SPE)存在有机溶剂用量大、步骤繁琐等问题。因此,开发一种绿色、高效且选择性强的提取技术具有重要现实意义。

理论基础
1. 基质固相分散(Matrix Solid-Phase Dispersion, MSPD):通过研磨将样品与吸附剂混合,简化固体样品前处理流程。
2. 分散液液微萃取(Dispersive Liquid-Liquid Microextraction, DLLME):以微升级有机溶剂实现目标物富集,兼具高效与环保性。
3. 葫芦[7]脲(Cucurbit[7]uril, Q[7])的分子识别作用:Q[7]的空腔结构可通过主客体相互作用选择性结合苯并咪唑类化合物,提升其水溶性。

研究目标:结合MSPD与DLLME技术,利用Q[7]的选择性提取能力,建立一种高灵敏度、低溶剂消耗的蔬菜中苯并咪唑类杀菌剂分析方法。


三、研究流程与方法

1. 样品前处理优化

  • MSPD步骤
    • 对象与样本量:200 mg均质化蔬菜(生菜、萝卜、番茄、辣椒)与20 mg Q[7]研磨3分钟,形成均质混合物。
    • 提取条件:加入3.9 mL水涡旋5分钟,离心后取上清液。通过两水平全因子设计(Two-level full-factorial design)筛选关键变量(Q[7]用量、水体积、研磨时间),确定水体积为显著影响因子。
  • DLLME步骤
    • 富集条件:上清液中加入245 mg NaCl、80 μL氯仿(萃取剂)和751 μL乙腈(分散剂),涡旋后离心,收集沉降相氮吹浓缩。通过中心复合设计(Central-Composite Design, CCD)优化变量(水体积、分散剂体积、NaCl用量),最终确定最佳条件。

2. 分析检测

  • 色谱条件:Hypersil ODS色谱柱(4.6 mm × 150 mm, 5 μm),流动相为乙腈-水(45:55, v/v),流速1 mL/min,紫外检测波长257 nm。
  • 方法验证
    • 线性范围:0.025–5 μg/g(R² > 0.996)。
    • 检出限(LOD)与定量限(LOQ):分别为0.004–0.007 μg/g和0.01–0.02 μg/g。
    • 回收率与精密度:加标回收率65.4%–124.0%,日内/日间精密度RSD ≤ 12.4%。

3. 机理研究

通过超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UHPLC-Q-TOF-MS)验证Q[7]与目标物形成1:1主客体复合物(如[CBZ-Q[7]]⁺ m/z 1354.4203),其稳定性(3小时内RSD ≤ 4.3%)是高效提取的关键。


四、主要研究结果

  1. 方法性能

    • 灵敏度:LOD低于欧盟最大残留限量(MRL),如噻菌灵(0.004 μg/g vs. EU 0.01 μg/g)。
    • 选择性:Q[7]优先结合目标物,避免叶绿素等干扰。
    • 环保性:有机溶剂用量仅831 μL/样品,较传统LLE(5 mL)减少83%。
  2. 实际应用

    • 四种蔬菜中甲基硫菌灵残留最高(0.096–0.15 μg/g),加标回收率验证方法可靠性。
  3. 技术对比

    • 较分子印迹固相萃取(MISPE)和空心纤维液相微萃取(HF-LPME),本方法操作更简便、耗时更短(总提取时间约20分钟)。

五、结论与价值

科学价值
1. 首次将Q[7]的分子识别能力与MSPD-DLLME联用,为复杂基质中痕量化合物的选择性提取提供新策略。
2. 通过实验设计与机理研究,明确了Q[7]-农药复合物的稳定性和提取动力学。

应用价值
1. 适用于蔬菜中多残留农药的快速监测,满足食品安全检测需求。
2. 绿色前处理技术符合“减少有机溶剂使用”的分析化学发展趋势。


六、研究亮点

  1. 创新方法:Q[7]辅助的MSPD-DLLME联用技术兼具选择性与高富集效率(富集因子达48倍)。
  2. 跨学科融合:结合超分子化学(Q[7]主客体作用)与分析化学(微萃取技术)。
  3. 实际推广性:方法简单、成本低,易于在常规实验室普及。

七、其他补充

论文还对比了不同溶剂组合的提取效率(图2),并提供了详细的实验设计表(表S1)和响应面分析图(图4),为方法优化提供了透明、可重复的数据支持。

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