TiO2纳米管检测三七中农药残留的方法研究

刘媛，王泽峰，陈雪冰，石玲，李楠，唐艳花，王静，*

（1.云南省红河哈尼族彝族自治州环境监测站，云南蒙自661100；2.云南红河学院理学院，云南蒙自661100）

TiO2纳米管检测三七中农药残留的方法研究

刘媛1，王泽峰2，陈雪冰2，石玲2，李楠2，唐艳花2，王静2，*

（1.云南省红河哈尼族彝族自治州环境监测站，云南蒙自661100；2.云南红河学院理学院，云南蒙自661100）

利用二氧化钛纳米管固相萃取柱萃取和气相色谱仪检测，建立了一种三七样品农药残留量的检测方法。样品采用丙酮进行超声提取，提取液经二氧化钛纳米管固相萃取柱萃取后采用乙酸乙酯和正己烷（体积比为1∶1）混合溶剂进行洗脱，洗脱液浓缩蒸干后于气相色谱仪进行检测，并加入内标物氘代二嗪农进行定量分析，采用该方法对三七样品中的甲胺磷、敌敌畏、乙酰甲胺磷、敌百虫、乐果、乙拌磷、甲基对硫磷、毒死蜱等8种有机磷农药含量进行了测定。检测结果表明，8种农药平均加标回收率为81.36%～100.66%，相对标准偏差（RSD，n=3）为2.21%～4.28%，定量限LOQ，均小于4μg/kg，该方法具有较高的检测灵敏度和准确性，可满足三七样品中多种痕量有机磷农药残留的分析要求。

二氧化钛纳米管；固相萃取；气相色谱；农药残留

三七是我国特有的名贵中药材，具有止血、散淤、降血压、治疗心绞痛、冠心病等功效，素有“金不换”的美称。三七除具有药用功能外，还作为保建品供体弱者服用，并以食品补充剂等多种形式出口国外。因近百年来未有野生三七的采集记录，目前市场上的三七均以人工种植提供。为防止病虫害、提高产量，三七的种植过程中使用了有机氯、有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯等三致农药[1-2]，不规范使用农药导致三七中农药残留量超标，从而影响三七的药用疗效。

随着人们对中药材农残危害认识的不断深入，三七农药残留被列为必检项，而三七样本基质比较复杂，不同产区和批次间农药残留含量差异较大，因此，农药残留检测需进行前处理来提高检测灵敏度。固相萃取（Solid-phaseextraction，SPE）由于具有高回收率高、高富集倍数、萃取时间短及有机溶剂消耗少等优点，广泛应用于样品前处理。固相萃取技术核心是吸附材料，吸附材料决定了SPE的灵敏度和选择性。TiO2纳米管具有稳定性高、分散性好、再生性能高[3]等优点，此外TiO2纳米管较颗粒材料具有更大的比表面积，具有更好的吸附性能。Niu等用TiO2纳米管制成固相萃取小柱萃取环境水样中的酞酸酯、邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸环己酯，检测限可达到0.039、0.019、0.035μg/L[4-7]。

本研究以TiO2纳米管为吸附剂，制备了固相萃取柱，8种农药经固相萃取柱预富集后，采用正己烷洗脱，收集洗脱液，采用气相色谱仪进行分析检测。将本方法用于三七样品的检测分析，方法的相对回收率为81.36%～100.66%，相对标准偏差均小于5%。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

GC-2010的气相色谱仪，检测器为FPD，分离柱为Rxi@-17（30×0.25m×0.25μm）：岛津。

甲胺磷、敌敌畏、乙酰甲胺磷、敌白虫、乐果、乙拌磷、甲基对硫磷、毒死蜱：（纯度：98.5%）标准品，德国Dr.Ehrenstorfer；氘代二嗪农标准物质：美国AccuStandard公司。以上农药标准品用丙酮配制成10μg/mL的标准储备液，使用时再配成一系列混合标准工作液，该混合标准工作溶液中含有同为素二嗪农5μg/mL。

三七样品：购买于中药材市场，经植物学专家田学金教授鉴定为三七。

1.2 TiO2纳米管的制备

称取16 g氢氧化钠加水至40mL，溶液搅拌至透明，倒入装有0.4 g P25型纳米TiO2粉体的聚四氟乙烯衬里不锈钢水热釜中，搅拌均匀后，密封放入油浴中，在搅拌条件下，140℃反应24 h，自然冷却至室温，倒出溶液。用蒸馏水将絮状沉淀物洗涤至中性，然后在150mL浓度为0.1mol/L的稀盐酸中超声分散7 h，以中和多余的氢氧化钠，然后抽滤，抽滤后继续用蒸馏水将样品洗至中性，无Cl-即可（以AgNO3为指示剂），80℃干燥后3 h，然后在400℃焙烧3 h，得到TiO2纳米管样品。

1.3 固相萃取过程

精密称取三七样品1.0 g，加入混合标准溶液静置30min，加入20mL丙酮溶剂后超声辅助提取30min，提取液采用无水硫酸钠干燥，干燥后与旋转蒸发仪上浓缩至干，用乙酸乙酯和正己烷（体积比为1∶1）定容至2mL，备用。将安捷伦ZORBAXSPEC18萃取柱倒空，将0.3 g的TiO2纳米管装入萃取柱，用聚丙烯筛板挡住TiO2纳米管。分别用2mL正己烷活化纳米管萃取柱。将1mL样品溶液通过萃取柱进行固相萃取，然后用2mL乙酸乙酯和正己烷（体积比为1∶1）的混合溶剂重复洗脱2次，收集洗脱液，于旋转蒸发仪上浓缩至近干，再以1mL含5μg氘代二嗪农内标溶液复溶，0.45μm滤膜过滤，清液供气相色谱检测仪进行检测，采用内标法计算其农残含量。计算公式如下：

式中：mi为待测组分含量；f为校正因子；Ai为样品峰面积；As为内标物峰面积；ms为加入内标物的量；mr为对照品的量；Ar为对照品峰面积。

1.4 方法的准确度和精密度

按照步骤1.3，分别加入1.6、2、2.4mg/kg3个浓度水平的混合标准溶液进行加标回收试验，每个浓度水平平行测定3次，表1为3个浓度水平的平均回收率的平均值以及相对标准偏差的平均值。

2 结果与讨论

2.1 TiO2纳米管的表征

2.1.1 TiO2纳米管的SEM和TEM

图1为样品的扫描电镜（SEM）图，图2为样品的透射电镜（TEM）图。

图1 TiO2纳米管的SEMFig.1 SEM image of TiO2

图2 TiO2纳米管的TEMFig.2 TEM image of TiO2

从图1中可以看出，样品TiO2的形貌多为线条状，线条有重叠，成为纳米簇。此外还有弯曲和交叉的现象。线的直径分布多在10 nm～40nm，长度为100nm～500 nm，可见产物的长径比很高。从图2中可以看出，图像中的衬度说明了TiO2样品的形貌是中空的管状，而非实心的纳米线。

2.1.2 TiO2纳米管的XRD

图3为TiO2纳米管的XRD衍射色谱图。

图3 TiO2纳米管的XRDFig.3 XRD image of TiO2

从图谱中可以看出，样品的晶型为锐钛矿型，晶面为101和200。

2.2 萃取条件的优化

2.2.1 吸附剂的选择

分别考察了TiO2纳米管、C18硅胶固相萃取柱吸附剂对甲胺磷、敌敌畏、乙酰甲胺磷、敌白虫、乐果、乙拌磷、甲基对硫磷、毒死蜱的萃取效率的影响，见图4。

图4 不同固相萃取柱填充剂对峰面积的影响Fig.4 The effect of different solid phase extraction column fillers on peak area

结果如图4所示，以TiO2纳米管为吸附剂时，峰面积最大，这是由于TiO2纳米管多层壁结构[8]，分析物的分子容易被吸附和洗脱，同时由于TiO2纳米管的比表面积高，有效提高了对分析物的吸附能力。根据峰面积，得出C18硅胶固相萃取柱吸附剂的8种农药加标回收率为65.73%～85.21%。

2.2.2 样品量的影响

考察5mL～10mL范围内样品量对峰面积的影响，当样品量从5mL逐渐增大到10mL时，洗脱液的峰面积随着样品量的增加而增大。当洗脱液体积进一步增大时，获得的峰面积仍未达到平台，说明萃取柱仍未达到萃取平衡。这也说明了二氧化钛纳米管固相萃取柱对分析物具有较大的萃取容量。考虑到萃取时间和富集效率，选择10mL的样品加入量。

2.2.3 洗脱剂的选择

考察了甲醇、正己烷、乙腈、丙酮、二氯甲烷对8种农药的洗脱效率。相同浓度的农药经萃取柱萃取后，分别以这5种溶剂进行洗脱，测定洗脱液的峰面积。结果表明，正己烷的洗脱效率最高。考虑到目标分析物中涉及到的农药种类较多，极性参差不齐，本试验加入同体积的乙酸乙酯组成混合溶剂进行洗脱，结果表明，峰面积较单一的正己烷做洗脱剂时有明显提高。

2.2.4 洗脱剂用量的选择

固相萃取技术中洗脱剂的用量也是影响萃取效率的一个关键因素，洗脱剂用量少，目标化合物洗脱效果差，柱损率相对增加，洗脱剂用量增加，导致部分农药回收率降低，因此本试验采用2mL乙酸乙酯和正己烷（体积比为1∶1）的混合溶剂重复2次进行洗脱，这样不仅可以达到洗脱效果好的目的，还可以节省试剂。

2.2.5 萃取液流速的影响

考察1mL/min～5mL/min的流速范围内考察流速对萃取率的影响。结果表明，流速对峰面积没有较大的影响，为了缩短分析时间，选择5mL/min的流速进行试验。

2.2.6 内标物的选择

试验分别以3种有机磷同位素乐果-d6，倍硫磷-d6，二嗪农d-10作为内标物，然后比较3种内标物的校正结果，根据试验比较，二嗪农d-10对所有目标物的校正结果比较合适，所以选择二嗪农d-10为所有有机磷的内标物[9]。

2.3 准确度与精密度

在优化条件下，对8中有机磷农药进行固相萃取-气相色谱检测，得到的色谱图如图5。样品不同浓度加标回收试验结果见表1。

图5 浓度为5.0μg/m L混合标准溶液色谱图Fig.5 Chromatogram of mixed standard solution on Concentration of 5.0μg/m L

表1 三七样品有机磷农药的添加量、平均回收率和相对标准偏差Table1 The spiked，the average recoweries and the relative standard deviation（RSD）of organophosphate pesticides in Panax

2.4 样品检测

本方法检测购买于药店和市场的三七样品的32个样品中8种有机磷农药残留量，结果表明，其中5份样品中有毒死蜱、敌敌畏和乐果有检出，其余的均未检测到，具体的检测结果见表2。

3 结论

1）本研究利用水热法制备出TiO2纳米管，然后利用TiO2纳米管作为固相萃取柱，以8有机磷农药为目标分析物，与气相色谱联用对这些目标物进行萃取测定，并与C18硅胶固相萃取柱进行比较，结果表明，以TiO2纳米管作为固相萃取柱比C18硅胶固相萃取柱的峰面积较大，加标回收率为81.36%～100.66%，而C18硅胶固相萃取柱的加标回收率为仅为65.73%～85.21%。

表2 三七样品8种有机磷农药的残留量Table2 Eight organophosphate pesticdes from Panax μg/mg

2）以二氧化钛纳米管作为固相萃取剂，并将固相萃取技术与气相色谱技术联用，内标法定量，建立了测定三七中8种有机磷农药的残留量的方法，平均加标回收率为81.36%～100.66%，相对标准偏差（RSD，n=3）为2.21%～4.28%，定量限LOQ均小于4μg/kg，因此，本方法简便，灵敏度高，完全满足三七样品中多种痕量有机磷农药残留的测定要求。

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The Research Method of Pesticides Residue Quantity in Panax Notoginseng through TiO2Nanotube

LIU Yuan1，WANG Ze-feng2，CHEN Xue-bing2，SHI Ling2，LI Nan2，TANG Yan-hua2，WANG Jing2，*
（1.Yunnan Province Honghe Hani and Yi Autonomous Prefecture Environmental Monitoring Station，Mengzi 661100，Yunnan，China；2.College of Science，Honghe University，Mengzi661100，Yunnan，China）

titanium dioxide nanotube；solid phase extraction（SPE）；gas chromatographic analysis technology；pesticides residue quantity

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.04.025

2016-03-04

国家自然科学基金（21366011）；云南省自然科学基金应用基础研究项目（2013FZ120）；云南省红河学院化学学科开放基金（HXY1303）

刘媛（1982—），女（汉），工程师，本科，研究方向：环境监测。

*通信作者：王静（1981—），女（汉），讲师，硕士研究生，研究方向：分离与分析化学。

Abstract：A test method of pesticides residue quantity in Panax notoginseng has been established by means of titanium dioxide nanotube solid phase extraction（SPE）and gas ch romatography analysis technology.Pesticides in the samples were extracted with acetone as the extracting agent by means of ultrasonication and concentrated by solid phase extraction using titanium dioxide nanotube as extractor.hen the mixture of ethyl acetate and hexane with the volume ratio of1∶1 mL was used to elute pesticides from the extractor.Finally，pesticide concentration in the eluant was detected by gas chromatography analysis technology.Residue quantities in Panax notoginseng of 8 kinds of organophosphate，Methamidophos，Dichlorvos，Acephate，Trichlorfon，Dimethoate，Disulfoton，Parathion-methyl and Chlorpyrifos have been measured by using this newly established method.The results show that the average recovery rate of these 8 kinds of pesticides is 81.36%-100.66%，the relative standard deviation（RSD，n=3）is2.21%-4.28%，and Quantitation limit is less than 4μg/kg.The method has higher detection sensitivity and accuracy，which can satisfy the analyzing requirement of variety of trace organophosphorus pesticide residues in Panax notoginseng.