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基于细菌纤维素的毛细管电泳法同时测定果蔬中3种苯并咪唑类杀菌剂

期刊:chinese journal of chromatographyDOI:10.3724 / sp.j.1123.2017.09016

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作者及研究背景
本研究由刘翠翠、毕晓彤、张爱琳和闫师杰共同完成,作者均来自天津农学院食品科学与生物工程学院。该研究于2017年12月发表在《Chinese Journal of Chromatography》期刊上,题为《基于细菌纤维素的毛细管电泳法同时测定果蔬中3种苯并咪唑类杀菌剂》。

学术背景
苯并咪唑类杀菌剂(benzimidazole fungicides)是一类广泛应用于果蔬、谷物等真菌病害防治的农药,包括甲基硫菌灵(thiophanate-methyl)、多菌灵(carbendazim)和苯菌灵(benomyl)。这些杀菌剂对人体具有不同程度的毒理学效应,如甲基硫菌灵具有基因毒性和生殖毒性,苯菌灵残留过量可能引起哺乳动物染色体和肝细胞微管骨架的变化。此外,甲基硫菌灵和苯菌灵可降解为多菌灵,而多菌灵残效期长,具有蓄积毒性。

目前,国家标准GB 2763-2016对这三种杀菌剂在果蔬中的最大残留限量进行了规定,但其检测方法主要基于紫外分光光度法(GB/T 5009.188-2003)和高效液相色谱法(SN/T 0162-2011),且甲基硫菌灵和苯菌灵的检测均以多菌灵计,这为农产品中多菌灵来源的判定及安全风险评估带来了不确定性。因此,开发一种能够同时检测这三种杀菌剂的方法具有重要意义。

本研究旨在结合毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)分析效率高和细菌纤维素(bacterial cellulose, BC)吸附能力强的特点,构建一种基于细菌纤维素的毛细管电泳法,为果蔬中甲基硫菌灵、多菌灵和苯菌灵残留的同时检测提供新途径。

研究流程
1. 实验材料与仪器
研究使用的仪器包括P/ACE MDQ毛细管电泳仪(配备二极管阵列检测器)、pH计、高速分散器等。试剂包括细菌纤维素(BC)、氢氧化钠、盐酸、硼酸、硼砂等,标准品为甲基硫菌灵、多菌灵和苯菌灵。

  1. 溶液配制
    分别配制甲基硫菌灵、多菌灵和苯菌灵的单标准储备液,并用二次去离子水稀释为不同浓度的标准工作液。同时,配制不同pH值的电泳缓冲液。

  2. 细菌纤维素处理
    采用酸水解法对BC进行预处理,具体步骤包括匀浆、离心、酸水解、洗涤和冷冻干燥。

  3. 样品前处理
    研究选取番茄、葡萄和黄瓜作为实验样品,采用二氯甲烷振荡提取目标物,并通过硅胶和活性炭混合物的层析柱进行净化。

  4. 电泳条件优化
    研究系统考察了检测波长、缓冲液离子强度、缓冲液pH、分离电压及BC添加量对三种杀菌剂分离效果的影响。最终优化条件为:H3BO3/Na2B4O7缓冲液(4 mmol/L, pH 9.0);BC添加质量分数0.3%;运行电压15 kV;分离柱温25℃;检测波长275 nm。

  5. 方法学评价
    研究对三种杀菌剂的线性关系、检出限、精密度及加标回收率进行了评价。结果显示,三种杀菌剂在各自线性范围内线性关系良好,相关系数(r²)≥0.997,检出限为5.0~10.0 μg/L。日内和日间精密度均较小,加标回收率在93.5%~103.0%之间,RSD≤8.0%。

主要结果
1. 检测波长选择
通过紫外全波长扫描,确定275 nm为三种杀菌剂的检测波长。

  1. 缓冲液pH选择
    当pH值为9.0时,三种杀菌剂的分离度最大,峰形最佳。

  2. 缓冲液离子强度选择
    当缓冲液浓度为4 mmol/L时,分析时间和峰形效果最佳。

  3. 分离电压选择
    选择15 kV作为最佳分离电压。

  4. 细菌纤维素添加量选择
    当BC添加质量分数为0.3%时,多菌灵和苯菌灵基本达到基线分离,分离度为1.76。

  5. 方法学评价结果
    三种杀菌剂的线性关系良好,检出限低,精密度高,加标回收率符合要求。

结论
本研究成功建立了一种基于细菌纤维素的毛细管电泳法,能够同时测定果蔬中的甲基硫菌灵、多菌灵和苯菌灵。该方法具有灵敏度高、重复性好、操作简便等优点,已成功应用于葡萄、番茄和黄瓜样品的检测。该研究为果蔬中三种苯并咪唑类杀菌剂的同时检测提供了理论依据,对农产品农药残留的严格监管及其代谢组学研究具有重要意义。

研究亮点
1. 方法创新
首次将细菌纤维素作为毛细管电泳缓冲液添加剂,显著提高了分离效率。

  1. 应用价值
    该方法能够同时检测三种苯并咪唑类杀菌剂,解决了现有检测方法中多菌灵来源判定的不确定性问题。

  2. 高效快速
    在8分钟内即可实现三种杀菌剂的基线分离和准确定量,显著提高了检测效率。

其他有价值内容
本研究还对细菌纤维素在分离科学领域的应用潜力进行了探讨,为进一步开发基于细菌纤维素的分析方法提供了参考。

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