發(fā)布時(shí)間：2020-04-20所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：化學(xué)改性殼聚糖結(jié)合特征膨潤土制備新型吸附基質(zhì)功能材料，設(shè)計(jì)并制作接續(xù)式萃取柱管，進(jìn)而填料制備新型基質(zhì)固相萃取柱正交試驗(yàn)分析山核桃Caryacathayensis葉中重金屬離子作為前期指示物，考察新型基質(zhì)固相萃取柱對(duì)山核桃葉中重金屬離子的提取效能及與
摘要：化學(xué)改性殼聚糖結(jié)合特征膨潤土制備新型吸附基質(zhì)功能材料，設(shè)計(jì)并制作接續(xù)式萃取柱管，進(jìn)而填料制備新型基質(zhì)固相萃取柱正交試驗(yàn)分析山核桃Caryacathayensis葉中重金屬離子作為前期指示物，考察新型基質(zhì)固相萃取柱對(duì)山核桃葉中重金屬離子的提取效能及與果實(shí)中重金屬離子殘留量的關(guān)聯(lián)性。結(jié)果表明：新型基質(zhì)固相萃取柱能較好提取山核桃葉中重金屬離子.提取效能為原子吸收分光光度法(AAS)所驗(yàn)證。正交實(shí)驗(yàn)獲得了新型基質(zhì)固相萃取柱分離鎳離子(Ni>)，銅離子(Cu：+)的最佳條件，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示山核桃葉與果實(shí)中2種重金屬離子具有一定相關(guān)性.山核桃葉與果實(shí)中的鎳離子(Ni2+)，銅離子(Cuz+)分別為經(jīng)典方法測(cè)試的91.1%和77.8%，89.1%和76.9%提出前期指示物預(yù)測(cè)、監(jiān)控山核桃中重金屬離子含量為有效方法。所得結(jié)果可為固相萃取技術(shù)、重金屬離子殘留關(guān)聯(lián)性相關(guān)研究提供有益參考圖2表7參22。
關(guān)鍵詞：重金屬;基質(zhì)固相萃取;膨潤土;山核桃;原子吸收光譜法;食品安全
重金屬污染具有多源性、隱蔽性、污染后果嚴(yán)重等特點(diǎn)，重金屬殘留對(duì)人類健康造成危害而不易被人們察覺[，因而成為環(huán)境污染研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。目前，重金屬污染呈上升趨勢(shì)，林果產(chǎn)品等涉林食品中的重金屬殘留問題也逐漸顯現(xiàn)，重金屬殘留分析檢測(cè)受到充分重視，投入大量資金和人力來開發(fā)和應(yīng)用重金屬殘留含量分析新技術(shù)，其中，樣品前處理是關(guān)鍵點(diǎn)。當(dāng)前常用的樣品前處理技術(shù)如萃取、層析、蒸餾等方法較為成熟，但存在操作繁瑣、處理周期長、重復(fù)性差、使用大量有機(jī)溶劑造成環(huán)境二次污染等缺點(diǎn)。因此，研究成本低、操作簡(jiǎn)便、高效率、高選擇性的樣品分離/分析技術(shù)，已成為當(dāng)今重金屬殘留含量分析檢測(cè)的前沿課題_6l。基質(zhì)固相萃取(matrixs0lid-phasedispersi0n，MSPD)技術(shù)是近年迅速發(fā)展起來的一種固液分離萃取樣品新技術(shù)，其將吸附材料直接與待測(cè)樣品混合研磨后作為吸附基質(zhì)裝柱，再通過溶劑洗脫、濃縮等完成樣品預(yù)處理]。該方法處理樣品具有靈活、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好等特點(diǎn)，在環(huán)境、食品、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域得到了快速發(fā)展[10-14]。MSPD技術(shù)中，填料基質(zhì)是關(guān)鍵，目前常用的有反相十八烷基鍵合硅膠、活性炭、樹脂等，發(fā)展新型功能基質(zhì)是MSPD技術(shù)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域_15]，同時(shí)，不同柱管型式影響分離效能是另一個(gè)考慮的重點(diǎn)_1。山核桃Caryacathayensis為中國特產(chǎn)樹種m引.也是浙江杭州地區(qū)特色食用品(主要分布在天目山區(qū))。山核桃具有解毒、消腫之功效，臨床多用于腳痔、皮膚癬癥等;山核桃葉中含有大量生物活性物質(zhì)]，如酚類、植物甾醇、萜類、多糖、有機(jī)酸、蒽醌類、強(qiáng)心苷、三萜類化合物等，極具藥用價(jià)值。山核桃的食用、藥用價(jià)值與其品質(zhì)密切相關(guān)，當(dāng)前，人們密切關(guān)注山核桃中的污染物，尤其是重金屬離子含量對(duì)其品質(zhì)的影響。由于山核桃具有硬實(shí)堅(jiān)果的特點(diǎn)，其內(nèi)含污染物通過經(jīng)典分析較為繁瑣，尤其是樣品的前處理過程。人們?cè)噲D建立山核桃中污染物的快捷分析方法，其中樣品預(yù)處理技術(shù)及前期預(yù)示山核桃污染物方法是重要研究方向。目前，利用MSPD分離并檢測(cè)山核桃重金屬離子的研究尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。
1材料與方法
1.1實(shí)驗(yàn)儀器、試劑與材料
原子吸收分光光度計(jì)(AA6800G，13本島津);固相萃取小柱(中國上海月旭材料科技)。石英砂、殼聚糖、革酸、氫氧化鈉、硝酸均為分析純(中國華東醫(yī)藥股份有限公司);鈉基膨潤土(過0.076mm篩，購于中國浙江省臨安城北膨潤土有限公司)。山核桃葉及果實(shí)于8月初采集于臨安天目山。選取海拔501TI，同一水平上長勢(shì)、健康程度、所處環(huán)境等條件基本一致的優(yōu)質(zhì)果樹作為樣本點(diǎn)，采用S形方式采樣，采集健康無病蟲害的樹葉及果實(shí)樣品。采集的山核桃葉及果實(shí)經(jīng)蒸餾水、去離子水洗凈、干燥后，混勻放人研缽中并加入石英砂進(jìn)行鮮樣研磨，過60目網(wǎng)篩后置于樣品瓶中備用。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1膨潤土改性稱取1.0g殼聚糖，攪拌條件下緩慢加入2O.OmL體積分?jǐn)?shù)為10%草酸溶液，加熱至50c《=，充分混勻，得到淡黃色黏滯性溶膠。加入30.0mL去離子水稀釋，50℃攪拌30min，緩慢加入8.0g鈉基膨潤土，繼續(xù)攪拌2h。加人適量1.0tool·L-氫氧化鈉(NaOH)，攪拌1h后用去離子水洗至中性，得到蓬松的絮狀顆粒膨潤土，抽濾微干后保存?zhèn)溆谩?/p>
1.2.2接續(xù)式基質(zhì)固相萃取柱管設(shè)計(jì)與制作接續(xù)式基質(zhì)固相萃取柱為本實(shí)驗(yàn)室專利產(chǎn)品(專利授權(quán)號(hào)：ZL201020243703.4)。該設(shè)計(jì)萃取柱管可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行接續(xù)以增加柱效，也可通過調(diào)節(jié)柱徑及填料高度以增加柱效。既考慮了降低萃取劑消耗成本，又增加了裝柱填實(shí)的便捷性，提高了通用性。
1.2.3標(biāo)準(zhǔn)溶液吸附、洗脫效果測(cè)試40.0mLO.3mol·L-的標(biāo)準(zhǔn)鎳離子(Ni)和銅離子(Cu)組混合溶液，緩慢通過裝有新型吸附基質(zhì)材料的吸附柱管，去離子水淋柱，收集流出液，定容至100.0mL，測(cè)定金屬離子濃度(原子吸收分光光度法，AAS)，計(jì)算吸附百分率。然后用40.0mL0.2mol·L的硝酸(HNO)溶液充分淋洗解吸，再用去離子水淋洗，收集全部流出液，定容至100.0mL，測(cè)定金屬離子濃度(AAS)，計(jì)算洗脫百分率。
1.2.4山核桃葉中鎳離子(Ni2+)和銅離子(Cuz+)組的分離、富集準(zhǔn)確稱取1.0g山核桃葉片放入研缽中，加入一定配比的新型吸附基質(zhì)功能材料進(jìn)行研磨，控制研磨時(shí)間為10rain，待混合基質(zhì)研磨至細(xì)小顆粒狀時(shí)，進(jìn)行干法裝柱，再以硝酸溶液進(jìn)行洗脫提取，并對(duì)提取結(jié)果進(jìn)行分析、檢測(cè)。本研究采用正交試驗(yàn)確定新型MSPD提取重金屬離子組的最佳反應(yīng)(單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果此處不詳細(xì)列出)條件，影響因素考慮原料配比、洗脫劑濃度與洗脫劑用量，選定3因素3水平均勻設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，(3)因素水平表見表1。
1.2.5線性關(guān)系分析及鎳離子(NP)和銅離子(Cu)組含量測(cè)定準(zhǔn)確稱取0.0393g硫酸銅(CuSO4~5HO)，0.0495g硝酸鎳(NiNO·6H：0)于100.0mL容量瓶，配置100.0mg·L的標(biāo)準(zhǔn)鎳離子(Ni)和銅離子(Cu)溶液，稀釋10倍配置成10.0mg·L的標(biāo)準(zhǔn)重金屬離子溶液，分別量取0.0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0mL標(biāo)準(zhǔn)液于100.0mL容量瓶中，定容，采用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定吸光度，繪制重金屬離子濃度一吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線。將1.2.4中新型基質(zhì)固相萃取柱分離的洗脫液轉(zhuǎn)入100.0mL容量瓶中，定容，按上述方法測(cè)定吸光度，并對(duì)含量進(jìn)行計(jì)算分析，獲得新型基質(zhì)固相萃取柱最佳工藝條件。
1.2.6山核桃果實(shí)重金屬離子組殘留含量關(guān)聯(lián)分析用1.2.5中得出的新型基質(zhì)固相萃取柱最佳工藝條件按，1.2.4節(jié)方法同樣處理山核桃果實(shí)，所得流出液定容后采用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定吸光度，計(jì)算鎳離子(Ni)和銅離子(Cu)組殘留含量，并進(jìn)行山核桃葉與果實(shí)中重金屬離子的殘留關(guān)聯(lián)性分析。
1.2.7新型基質(zhì)固相萃取柱的實(shí)用可信度驗(yàn)證分別采用新型基質(zhì)固相萃取柱和經(jīng)典消解方法對(duì)鎳離子(Ni)和銅離子(Cu。)重金屬離子組含量進(jìn)行AAS吸光度測(cè)定，所得結(jié)果取平均值，以平均值簡(jiǎn)潔比較方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比。從而驗(yàn)證新型基質(zhì)固相萃取柱的實(shí)用性及可信度。
2結(jié)果與討論
2.1重金屬離子標(biāo)準(zhǔn)曲線制作及線性關(guān)系分析
配制成不同質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)鎳離子(Ni)和銅離子(Cu)組溶液，測(cè)定吸光度，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示，所得線性回歸方程列于表2。由圖1及表2可見：各標(biāo)準(zhǔn)曲線方程線性良好，可依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程線性計(jì)算鎳離子(Ni)和銅離子(Cu)組的質(zhì)量濃度。
2.2新型基質(zhì)固相萃取柱吸附效率及洗脫效果測(cè)試
鎳離子(Ni)和銅離子(Cu)組標(biāo)準(zhǔn)混合溶液以定速過柱，硝酸溶液洗脫后收集流出液，采用AAS方法測(cè)定吸光度，換算得出重金屬離子的量，進(jìn)而分別求出吸附效率及洗脫率，結(jié)果見表3。
由表3可見鎳離子(Ni。)和銅離子(Cu)溶液經(jīng)新型基質(zhì)固相萃取柱提取、富集后吸附率均大于90%，經(jīng)硝酸溶液洗脫，2種重金屬離子洗脫率也達(dá)到70%以上，由此可得新型吸附基質(zhì)功能材料對(duì)于鎳離子(Ni)，銅離子(Cu)等具有良好的吸附效果.洗脫也很方便，分離重金屬離子的可行性良好。
2.3新型基質(zhì)固相萃取柱提取重金屬離子的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果
考慮原料配比、洗脫劑濃度與洗脫劑用量影響因素，將AAS測(cè)定新型基質(zhì)固相萃取柱提取山核桃葉中重金屬離子的實(shí)際量作為指標(biāo)，按1.2.4節(jié)進(jìn)行3因素3水平正交試驗(yàn)，結(jié)果如表45
從表4中可以看出：①，>：>;②。>：>;③.>>。因此，山核桃葉片中重金屬鎳離子(Ni2+)提取、富集最佳工藝條件為AB3C，即原料配比=1：5;洗脫劑濃度=0.4mol·L～;洗脫劑用量=30.0mL極差分析結(jié)果表明，3因素中影響順序?yàn)樵吓浔?gt;洗脫劑濃度>洗脫劑用量。
從表5中可以看出：①。>>;②>：>;③>3>：。因此，山核桃葉中重金屬銅離子(Cu2+)提取、富集最佳工藝條件為A，B，C，即原料配比=1：5;洗脫劑濃度=0.4tool·L～;洗脫劑用量=30.0mL極差分析結(jié)果表明，3因素中影響順序?yàn)樵吓浔?gt;洗脫劑濃度>洗脫劑用量。
2.4山核桃果實(shí)重金屬離子組殘留含量關(guān)聯(lián)分析
采用新型基質(zhì)同相萃取柱并選用最佳工藝條件處理山核桃果實(shí)，原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定吸光度，計(jì)算鎳離子(Ni2+)，銅離子(Cuz+)組殘留量。同時(shí)，進(jìn)行山核桃葉片及果實(shí)中重金屬離子殘留關(guān)聯(lián)性分析，結(jié)果見表6及圖2。由圖2可知：山核桃果實(shí)中鎳離子(Ni)量占山核桃葉片中鎳離子(Ni)量的2.9%;山核桃果實(shí)中銅離子(Cu)的量占核桃葉片中銅離子(Cu)的量的3.7%;同時(shí)，分別將取自不同樣點(diǎn)山核桃葉片與果實(shí)的鎳離子(Ni)，銅離子(Cu)殘留量做組相關(guān)分析，由表6方程可見：山核桃果實(shí)中鎳離子(Niz+)，銅離子(Cu)量與葉中鎳離子(Ni)，銅離子(Cu)量的相關(guān)系數(shù)r分別為0.8856和0.8453。由此可知：鎳離子(M)，銅離子(Cu)可能隨著莖葉的傳導(dǎo)作用進(jìn)入果實(shí)，在果實(shí)中逐漸積累，存在一定的殘留關(guān)聯(lián)性。
2.5新型基質(zhì)固相萃取柱實(shí)用、可信度驗(yàn)證
采用經(jīng)典方法對(duì)鎳離子(Ni)和銅離子(Cu)組進(jìn)行吸光度測(cè)定，分別稱取0.3003，0.3006，0.3008g葉子及0.3001.0.3004.0.3006g果實(shí)進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，樣本為小樣本。取平均值計(jì)算。同時(shí)，結(jié)合2-3節(jié)采用新型基質(zhì)固相萃取柱最佳工藝條件測(cè)鎳離子(Ni)和銅離子(Cu)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)比并驗(yàn)證新型基質(zhì)固相萃取柱分析重金屬離子的可信度，具體結(jié)果見表7。
由表7中數(shù)據(jù)比較分析可知：新型基質(zhì)固相萃取柱所測(cè)得的葉片組和果實(shí)組中鎳離子(Ni2+)分別為經(jīng)典方法所得的91.1%和77.8%;新型基質(zhì)固相萃取柱所測(cè)得的葉片組和果實(shí)組中銅離子(Cuz+)分別為經(jīng)典方法所得的89.1%和76.9%。與文獻(xiàn)報(bào)道固相萃取方法用于藥物分析、環(huán)境農(nóng)藥殘留檢測(cè)等結(jié)果比較，效率較高_(dá)2】]，說明新型基質(zhì)固相萃取柱分析重金屬離子的可信度較好，可作為快速有效的測(cè)定模式。本工作制備的新型MSPD處理重金屬離子的機(jī)制可能是綜合作用機(jī)制(正相吸附、反相吸附、離子交換等)，也可能包含新的作用機(jī)制，這是一個(gè)復(fù)雜且需要大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的工作，有待于后續(xù)開展深人的研究工作。
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