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文档简介
農藥分析取樣理論與方法分析採樣的理論與方法基本概念採樣理論(samplingtheory)
是指如何進行試樣採集的數學統計理論。怎樣通過局部採樣在統計意義上盡可能代表總體,是採樣理論和方法所研究的內容。分析化學中常用的採樣方法包括固體物質的採樣方法、動態過程的採樣方法和品質檢驗的採樣方法。採樣常數(samplingconstants)為表徵實驗室樣本的均衡性,或考慮樣本的分隔效應,Ingamell和Visman分別定義了幾個採樣常數,以便更好的描述採樣特徵。
代表性採樣(representativesampling)
一般指特定的分析專案所涉及的採樣。如按照環保部門規定採集廢水。代表性採樣是分層採樣的特殊情況。這種情況可以對目標成分提供總體均值的無偏估計。比如長江邊有由於個農藥廠,採樣規定在工廠廢水排水口處進行,或者在下遊0.5km處進行。若在上游採樣或者下游無限遠處進行,就沒有代表意義。分層採樣(stratifiedsampling)分析對象可以劃分成若干採樣單元時,隨機採樣可以是總體的全體採樣,也可以是分層或分步採樣。分層採樣是事先將分析對象劃分成不同的部分或層,然後對不同的層次進行隨機採樣。比如對學生視力情況的採樣,必須分為小學生、中學生和大學生幾個層次。如果不分層次,籠統的在所有學生中採樣,就不能說明實際問題。系統採樣(systematicsampling)系統採樣指為檢驗某些系統假設而採集的試樣。如生產或其他過程中成分隨時間、溫度的變化而在空間變化。一般是間隔一定的區間(時間、空間、區域)採樣。間隔不一定是等距的,有時事先可預期總體成分是不均勻的,系統採樣要儘量減少這種不均勻性的影響。又比如分析中國人民的學歷層次,大學和貧困山區是絕對不一樣,大學和貧困地區在中國所占比例也不一樣,採樣時就要考慮在大學中採集多少點(樣),貧困地區採集多少點(樣)。最小採樣數目(
minimumnumberofsamples)採樣理論中,在給定採樣方差的條件下的最小採樣量,以品質計。比如一噸產品,分析其合格率,如果誤差規定不超過0.1%,應該至少取多少克,才能達到標準;如如果誤差規定不超過1%,或者5%,應該至少取多少克,才能達到標準。隨機採樣等概率的從整體中採集試樣。將分析對象全體劃分成不同編號的部分,再根據亂數表進行採樣。目標總體:根據採樣與分析作出相應結論的目標對象。母總體:實際被採樣對象,二者很少一致。比如在中國1000所大學中調查學生的健康狀況,根據亂數表進行採樣,實際只有100所大學被抽樣調查。目標總體是1000所大學,母總體是100所大學。分析取樣的重要性分析取樣是分析測試工作的第一步。分析測試結果的可靠性與採樣是否正確直接相關。分析測試的目的就是要根據從局部試樣測得的數據來獲取有關對象全體的無偏信息。怎樣使局部採樣在統計意義上盡可能代表整體,是採樣方法和理論研究的內容。分析式樣的理論要求分析試樣從統計上應該滿足如下要求:1、試樣均值應能提供總體均值的無偏估計。2、樣本分析結果應能提供總體方差的無偏估計。3、在給定的時間與人力消耗下,採樣方法應給出盡可能精密的上述估計。4、標準偏差s2=[Σ(xi-X)2]/(n-1)上式中,xi為單次分析值;X為分析平均值;n為樣品個數。當n趨近∞時,s趨近於σ。總方差的構成如果ns個樣本被分析了na次,總方差σ02=σs2/ns+σa2/(ns
na)
σs2和σa2分別表示採樣方差和分析方差。假設:σa2
=ασs2
上式變成:σ02=σs2/ns+(α/na)×(σs2/ns
)結論1、對於給定的α、ns和na,總方差隨採樣方差增加而增加;2、對於給定的總分析次數nans,如果不考慮成本,隨機採樣總是數越多越好。如6個樣本進行2次分析比4個樣本進行3次分析的總方差要小。3、隨機採樣的總方差α是的線性函數。Α是很小數,即分析測試的方差比採樣方差小得多時,(α/ns
)×(σs2/ns
)比起σs2/ns
來就可以忽略。即分析誤差下降到採樣誤差的1/3或更低時,寧可採用快速簡便的、精密度不高,但能與採樣誤差匹配的方法進行。最小採樣數目估計利用小樣本採樣的各種方差所得估計值來進行最小採樣數目估計是建立在t—統計(學生分佈)基礎上的.
μ=x±(ts0)/(n)1/2
s0是總標準偏差σ0的估計值.n=(ts0)2/(x-μ)2=(ts0)2/e02對參數t查表時先取n=∞
作為自由度來確定t值。用此t值根據n=(ts0)2/(x-μ)2=(ts0)2/e02計算出n的值後再查新的t值,如此迴圈,直到n收斂於一個常數。採樣常數Ingamell採樣常數為表徵混合得很好的實驗室樣本的均勻性,Ingamell定義了採樣常數ks。ks=R2mR為相對標準偏差,R=(ss/x)×
100,x為平均值,m為被分析樣本的品質。ks的物理意義是保證採樣相對標準偏差為1﹪時的必須樣本品質(ss/x=0.01,R=1,
ks=m)。上式可以改寫為:
R2
=ks/m;ks為常數,採樣的相對偏差與採樣品質成反比。ks越小,相對標準偏差越小,樣本混合程度越好。對於分層測定的非均勻樣本,不同層次當有不同的Ingamell採樣常數。農藥分析對象殘留分析1.受農藥污染的產品部分:果、糧、菜,肉、禽、蛋、乳、中藥材,各種加工食品等。2.農藥污染的環境部分:植物秸稈、土壤、水質、大氣等。商品農藥分析:有效成分分析。毒理分析*:動物的器官內的農藥及其代謝物分析環境保護:副產物、農藥添加劑及代謝產物分析。
農藥的採樣基本要求代表性,多樣性.產品不均衡性來自生產、運輸、存放差異,形態與組成差異。少量式樣代表整批物料平均成分才使得取樣有意義。㈠液樣大槽:在不同深度取樣,然後混均勻小容器:每個容器取樣,然後混均勻㈡氣樣大氣:距地50—180cm高度採樣(與呼吸空氣同高度)煙道廢氣:空瓶或大注射器採樣。有害成分用吸收劑吸收濃縮後分析農藥的採樣方法
㈢固體試樣原則1、大小塊按比例選取。2、總量越大,取樣量越多。3、按取樣單位取樣。100-200噸為一單位,堆成長方錐臺,如右上圖。倉庫、車、船採樣:每10、20或50包中取一包(參考總量、均勻度、價值、來源而定)再從每包不同位置取少量,得到原始樣。大車皮:四角、中心、底部取樣。取樣後破碎、研細、縮減。用於分析樣品20-30g
副本樣品30-100g(保存)縮減樣品用四方法樣品堆成圓臺,如圖,取對角線上兩份。反復四分法、至所需重量。取樣量q=kd2試樣最少量=經驗係數×粒度2(mm)粒度直徑越大,K值越大,試樣最少量越大。農藥的採樣試樣處理篩分:用標準篩確定細粒與大塊比例篩號:每英寸上篩孔數(濕樣先烘乾後篩)100目篩:1600孔/cm2
孔徑0.15mm
篩法:由大孔到小孔、自然通過、不壓不拍。商品農藥採樣法有國標GB1605-79農藥的採樣的代表性1、售出或購入商品農藥代表平均品質2、分析結果只代表本批品質,應注明廠名、品名、批號、生產日期、取樣日期。3、用規定取樣器、取樣管取樣。
4、原料200件以下按5%採樣,200以上按3%採樣。採樣位置:上、中、下各位置。縮分:每件取樣不少於0.1kg。5、
乳油與液體:儘量混均勻。或取重量或取體積每批一樣,每樣不少於0.5kg6、粉劑:一次取夠、不縮分,不少於0.2kg(可濕性)
所有樣應注意保存、防止失真。農藥殘留分析採樣一、土壤採樣耕層土壤多點採樣、混合均勻。樣點選擇因素:面積大小、地形、地勢、灌溉條件、施藥狀況。樣點分佈:對角線、梅花形、棋盤式、蛇形、交叉間隔根際土:視不同作物、根系而異。一般以植株髓部為中心,莖圍為半徑確定範圍;深度以縱向延伸端為限。
鬚根系(水稻、小麥):d=15—20cm,土快連稻根取出。剝下根際土,多點混合。直根系(棉花):倒圓錐形土壤,多點混合剖面土分析分析目的:觀察農藥垂直分佈,滲漏及地下水源污染狀況。採樣方法:確定代表性樣點後挖長×寬×高=1×1.5×1.5m坑,由下至上逐層採樣,每層1—2kg。土壤樣品處理:風乾、選取、貯存。剔除動植物殘體、石、沙後混均勻。四分法縮合,留1—2kg,裝樣、風乾、標籤。風乾法:陰涼通風處攤於盤或聚乙烯膜;半幹時碎、剔、薄層翻,細度60—40目。作物取樣禾本科作物:分析區采10—24點,5—10kg,混合均勻,縮合成1—2kg,風乾、脫殼;破碎至40—60目,分別測殼、米(面)。果實採樣;一區內采至少10顆樹之果;每樹分上、下、內、外側均勻採摘大小相近之果實1—5kg,縮合,取3份,1—5kg/份,袋裝。記區、日期,快速分析或低溫冷藏。參考文獻1.四川農業科學院農業研究所編《農藥分析》,石油化學工業出版社,1976,2.中國農業研究院植物保護研究所,農牧漁業部農業檢定所,商業部農業生產資料局合編《農藥分析》,化學工業出版社,1988,33.默濤,陳鶴鑫、陸貽通編《農藥殘留量分析方法》,上海科學技術出版社,1992,44.中華人民共和國國家進出口商檢局編,《農藥殘留量氣相色譜法》,中國對外經濟貿易出版社,1986,95.《農藥殘留影響及其測定方法》,上海科學技術文獻出版社,1980,16.樊德方主編,《農藥殘留量分析與檢測》上海科技出版社7.《中國農業標準彙編》植保與農藥部分,中國標準出版社,19988.塗思龍,張鳴鳳,鐘明主編《食品、醫藥、有機化學產品分析測試大全》,下,中國社會出版社,2000,5。參考文獻9.[美]M.B.Jacobss,李穎川譯,《食品化學分析》,輕工出版社,1966,-——農藥殘留物測定10、[英]G.J.DicksandP.V.Nichalas,無錫輕工學院譯,《食品分析的氣相色譜法》,輕工出版社,1987。11、《AOAC分析方法手則》下冊(AssociationofofficialAnalyticalchemists),1984,4th,中國光學學會光譜專業委員會評,1986,212、陳萬義主編,《農藥生產與合成》,化學工業出版社,2002.613、(各種分析方法參考)《分析方法手則》1——5冊一冊:基礎知識與安全知識二冊:化學分析三冊:電化學與光化學分析杭大化學系分析化學教研室編四冊:
色譜分析五冊:色譜與核磁共振成都科技大學近代分析教研室14、周同惠主編,化學計量學,北京,化學工業出版社,2000。15、汪爾康主編,分析化學新進展,北京,科學出版社。16、餘中建,李松蘭,張殿坤,現代有機分析,天津,天津科學出版社,1994期刊類《農藥》瀋陽化工研究院主辦《世界農藥》上海農藥研究所主辦《農藥學學報》,中國農業大學主辦
農藥的分離與純化方法分離純化是農藥分析必不可少的過程不管是商品農藥樣品還是殘留農藥樣品都不是純的農藥成分。對於這些樣品的分析,首先要進行一定的分離純化步驟,使農藥和雜質盡可能分離,達到分析結果準確的目的。不同的農藥樣品有不同的純化方法。選擇分離方法的依據是樣品中農藥的性質和雜質的性質差別來選擇分離純化的方法農藥分析——分離、提純的方法和原理
農藥分離的主要類別原藥分析:各種農藥異構體及有效成分含量。殘留分析:土、水、動植物體中農藥殘留量分析。原藥的一般組成原藥(固體):含填料,加工成粉劑,可濕粉劑顆粒時加入。加入目的:原藥粉,不易粉碎;農藥藥效高,單位面積用量少,加入填料後易稀釋。加入成分:藥石、粘土、碳酸鹽類。原藥(液體):含溶劑、助劑、乳化劑、非有效成分(合成副產物、降解成分等)。農藥分析對象與特點原藥分析對象:主要對有效成分分析。原藥分析的特點:含量高,有固定的提純與分析方法。殘留分析對象:對人、畜、環境有害成分。殘留分析特點:殘留量少,組成複雜。要提取、富集,分離提純。分離提純與分析方法靈活多樣。共同點:基本原理和方法一致。分離提純(富集)——物理和化學方法;分析類別:定性分析、定量分析固體農藥的純化方法簡介固體農藥(有效成分)制標準樣時用重結晶法提純。提純原理:在某一種溶劑中,固體農藥的溶解度隨溫度變化有較大的變化。在較高溫度時的飽和溶液趁熱過濾除不溶性雜質。母液放冷,在較低溫度時農藥以晶體析出,過濾,可溶性雜質留在母液中而除去。(可反復重結晶直到提純農藥熔點不變為止)。重結晶的關鍵因素關鍵:選合適溶劑。重結晶溶劑具備條件:a.不與被提純成分發生化學反應b.被提純物與雜質要有顯著溶解度差c.被提純物在該溶劑中溶解度隨溫度變化變化大d.溶劑沸點適中(不高也不低)如沒有合適的純溶劑則用混合溶劑重結晶。混合溶劑的選擇方法1、確定兩種溶劑可以互相混溶,而且一種是被提純農藥的良好溶劑,一種是不良溶劑。如乙醇和水;苯和乙醇;丙酮和三氯甲烷等。2、取0.02g—0.03g樣品溶解於一定量(1mL)的良好溶劑中(試管),然後在不斷搖動下緩慢滴加不良溶劑,直到出現渾濁為止。3、記下不良溶劑的體積,計算得到混合溶劑的組成比例,通過重複試驗進行適當調整。重結晶的一般操作步驟1、製成飽和熱溶液(接近溶劑的沸點)2熱過濾(除不溶雜質)。3、自然冷卻結晶4、過濾晶體與洗滌。5、乾燥6、標準品多次重結晶,直到m.p不變為止重結晶操作要點1、製成飽和熱溶液視被提純物質多少選用適當容積的燒瓶,將被提純物質放入燒瓶,裝好回流裝置。在不超過溶劑沸點的熱浴溫度下緩慢滴加溶劑,並攪動,使溶質在接近容積沸點時剛好溶解,立刻停止滴加溶劑。記下溶劑的體積與溶質的品質。2(用保溫漏斗)熱過濾。或者將熱的布氏漏斗和濾紙用熱溶劑潤濕後減壓過濾。重結晶操作要點3、結晶:濾液自然冷卻結晶(易揮發溶劑或者易於吸潮的溶劑應密閉結晶)。如果冷至室溫不結晶,則可以放入晶種或用玻棒擦容器器壁;或放入冰箱進行結晶(注意冰箱溫度應該在溶劑凝固點之上)。4、過濾與洗滌晶體:減壓過濾、用低溫、少量溶劑洗滌。注意:減壓過濾應該在布氏漏斗完全沒有液滴滴下為止。5、乾燥a、低熔點固體、不吸潮物質,可以在空氣中乾燥。b、高熔點,熱穩定的物質用烘箱中乾燥c、熱不穩定,或吸潮、空氣中不穩定的物質,低於m.p20—30℃,真空乾燥。乾燥程度與純度檢驗檢驗乾燥程度一般用恒重法檢驗,即稱重後再乾燥一段時間,看重量是否發生變化。也可以用熔點法檢驗乾燥程度。純度檢驗一般用熔點法。一種是與標準樣品同時測熔點進行比較;另一種是測一次熔點後再重結晶一次,再乾燥測熔點,兩次熔點不變化則物質已經提純。純度檢驗還可以用薄層法檢驗,液相色譜或者氣相色譜更好。液體農藥分離提純方法
液體農藥分離提純一般首先考慮蒸餾法蒸餾法原理:依液體混合物中各組分沸點不同而分離。關鍵:控制溫度緩慢上升,收集不同溫度範的圍餾份。蒸餾方法分類:常壓蒸餾適用於b.p較低,在b.p時不分解的物質。減壓蒸餾適用於b.p較高,或在b.p發生分解的物質。水蒸氣蒸餾適用於不與水反應,b.p較高的物質。常壓蒸餾注意事項
1.正確裝置,不扭不歪,不漏2.溫度計水銀球位置3.加沸石4.容器中液體體積5.熱源選擇6.餾出速度v=2—3D/S液體的乾燥溶劑含水,乾燥劑脫水後再蒸餾(乾燥劑不可進入蒸餾體系)(容量與速度)脫水劑(乾燥劑)種類及性能:CaO中、鹼性化合物可用,脫水力高。CaCl2鹵烴、烴、酯、醚可用(醇、酸不可用,發生反應)脫水力高。Na2SO4多數溶劑可用,脫水能力不高。K2CO3鹼性化合物、醇、酯脫水力較高。P2O5鹵烴、烴(醇、酸不可用發生反應),脫水力高。NaOH飽和烴、肼、胺(酸性物質不可用)分子篩多數可用,脫水力高。減壓蒸餾原理減壓蒸餾的原理液體的沸點隨液面壓強降低而降低。減壓蒸餾前要對沸點和壓強進行估算,可以通過如下途徑進行估算。1、查T-P關係圖如右圖,從左到右三根線分別為A、B、C。A線上標有減壓的沸點數據,B線是正常壓強沸點刻度,C線是壓強刻度(mmHg).ABC沸點低沸點低壓強小壓強大用
近似公式估算2、用
近似公式lgP=A+B/TP蒸汽壓;T絕對溫度;A、B為常數(可以通過化合物物理性質手冊或者化工手冊查閱)減壓蒸餾裝置儀器:克萊森燒瓶、真空尾接管(單口接頭)帶橡皮套的毛細管、容積=1/2V、不用平底接受器減壓泵(水泵7-20mmHg)機械泵(油泵)0.1mmHg(要連接吸收裝置)裝置如右下圖減壓蒸餾裝置圖注意:負壓與正壓操作一樣要帶護目鏡防爆!減壓蒸餾操作步驟1、查蒸餾系統可否達應有真空度
開始:關安全瓶活塞,擰緊毛細管上橡皮套螺絲夾,開動抽氣泵,看壓力計指示數據是否達到要求。
停止:慢慢打開安全瓶活塞,直到壓力與外界平衡為止,擰松毛細管上螺絲夾,關閉抽氣泵。2、加液料、關活塞、開抽氣、調毛細(氣泡與線)、達到所需壓力後(平衡、穩定)再加熱。3、熱源溫度高於b.p20-30℃,壓力不穩則調熱源,使餾出速度V=0.5—1D/S4、多組分蒸餾、餾出溫度上升時轉換接收器(使用多頭接受器)。5、蒸餾完後先撤除熱源、再慢慢開活塞壓力平衡後關氣泵與打開毛細管夾。
可旋轉多用接頭旋轉濃縮蒸餾法
用於提取液濃縮。壓力400—600mmHg,蒸餾瓶50—160轉/分。旋轉使溶劑在瓶壁形成一層薄膜,擴大蒸餾面積,提高蒸餾速度。操作步驟:1、裝好儀器2、調熱浴溫度高於b.p10℃以上3、冷卻水接蛇形冷凝管(低於b.p20℃)4、接真空泵(不低於300mmHg)5、加熱、開自動加液旋塞,液自動流入蒸餾瓶(可隨時加料)。6、開動電機、使旋轉。結束:關電機
除熱源
關加液旋塞
壓力平衡後停止抽氣。
水蒸汽蒸餾水蒸氣蒸餾主要是用於那些沸點比較高,容易熱分解,或者與其他有機物性成不容易分離的糊狀物中的成分。水蒸氣蒸餾原理:混合體系中總的蒸汽壓等於各組分蒸汽分壓之和。當被蒸餾體系接近100℃時,水的蒸汽壓接近1atm,故被蒸餾的物質蒸汽可以和水蒸氣合計等於1atm,從而在接近100℃的溫度從混合物被蒸餾出來。被蒸餾物質必須滿足的條件:不與水反應;在100℃時不低與5mmHg的蒸汽壓水蒸氣蒸餾操作水蒸氣蒸餾操作與常壓蒸餾操作類似,其裝置比常壓蒸餾裝置多一個水蒸氣發生器。水蒸氣發生器T形管安全管三、柱層析柱層析技術是分離混合物的重要方法,簡單實用。架設一個帶活塞的玻璃柱,填入吸附劑,就可以用於分離混合物。柱色譜的幾種技術指標直徑與長度比:1:10~1:40短而粗的柱子,分離快,分離效果差長而細的柱子,分離慢,分離效果好色譜柱的分離效果還與吸附劑和洗脫劑的選擇、柱子的裝填品質有關。柱層析原理與分類簡介原理:當混合物被束縛在色譜柱的固定相上後,流動相自上而下流經固定相,帶動被分離組分向下移動。與固定相作用力大的組分在流動過程中留在了後面,與固定相作用力小的組分在流動過程中跑在了前面(略),混合物因而被分離。柱層析分類:吸附、分配、凝膠吸附色譜柱:吸附劑固體表面吸附各種成分。分配色譜柱:惰性載體表面塗高沸點液體,被分離物在淋洗劑與高沸點液體之間溶解分配。凝膠色譜柱:多凝膠填粒、淋洗,凝膠網眼大小篩分不同尺寸的分子吸附柱的裝填要求吸附劑要裝填均實,淋洗劑才會等速水準下降,分離效果才會好。幹裝:吸附劑通過漏斗直接裝入盛有洗脫劑的色譜柱(邊裝邊敲),最後應使吸附劑上有一薄層溶劑。為保持柱上有平整表面,最上層可加一些石英砂。濕裝:先裝洗脫劑於柱內,加用淋洗劑調成糊狀的吸附劑,使慢慢沉降。最後應使吸附劑上有一薄層溶劑。亦應邊加邊敲。吸附劑的分類吸附劑種類:氧化鋁、矽膠、弗羅裏矽土、纖維素、氧化鎂、碳酸鈣、火性碳等為常用品種。吸附劑的要求:要對被吸附物有一定的作用,與被吸附物,淋洗劑無化學反應。吸附能力:與顆粒粗細有關,粗則流速快,分離效果差;粗則流速慢,分離效果好。氧化鋁分為酸性、中性、鹼性三種酸性——1%HCl浸泡,蒸餾水洗至pH4—4.5,用於分離酸性物質中性——pH為7.5左右,用於分離中性物質鹼性——pH9—10,用於分離鹼性物質或烴類。吸附劑的活性吸附劑活性與含水量有關,含水量越低活性越高。如:氧化鋁依含水量分為五級,含水量分別為0;3%;6%;10%;15%矽膠五級對應含水量為0;5%;15%;25%;38%一般製備方法:350——400℃烘至無水(3小時)加入相應水量得相應級別。吸附力與分子極性有關。極性越強吸附力越大。淋洗劑選擇極性遞增順序:Cl-Br-I-<C=C<-OCH3<<—CO2R<C=O<--CHO<-SH<-NH2<-OH<-CO2H吸附力與淋洗劑性質有關。選淋洗劑時應考慮被洗脫物質的極性與溶解度。極性大的化合物用極性大的淋洗劑洗脫;極性小的化合物用小極性淋洗劑洗脫;幾種極性差別大的混合物用幾種不同極性的淋洗劑分批洗脫。亦可以用混合淋洗劑。淋洗劑洗脫能力淋洗劑洗脫能力依以下順序遞增:正己烷〈CCl4〈C6H5-CH3〈C6H6〈CH2Cl2〈CHCl3〈Et2O〈CH3CO2C2H5〈Me2CO〈C3H7OH〈MeOH〈H2O淋洗要點:連續不斷,不快不慢,吸附劑不露出液面。淋洗速度V=1—2滴/S為宜。快則交換不平衡;慢則具有大表面的吸附劑使某些成分破壞。淋洗曲線淋洗曲線:分段收集標準品洗脫液進行含量分析,繪成的淋洗劑體積—樣品含量曲線。目的—使要收集的組分盡可能收集完全,對於無色化合物應該用標準品進行實驗。分段收集洗脫液進行含量分析,繪成曲線。依此確定淋洗過程應收集的洗脫液體積,同時還可以確定淋洗所需溶劑。含量%淋洗劑體積常見吸附劑的處理中性氧化鋁:550℃活化4h,使用前130℃活化5h,可保一周,過期重新活化;800℃時中性變鹼性。氧化鋁吸附色素最佳。矽膠:水玻璃加鹽酸,沉澱脫水得無定形多孔物質。表面Si-OH稱矽醇,與不飽和化合物或極性基形成氫鍵而吸附;Si-O-Si氧橋可水解,稱溶解度,pH=9以上顯著,故不可用強鹼性淋洗液;矽膠層析性能與多孔骨架及坑穴體系密切相關,加熱有變。活化溫度不超過200℃。130℃活化2h備用。用於有機氯農藥分離。混合吸附劑柱用混合吸附劑裝柱柱可以用於純化多種雜質的樣品。不同的農藥樣品的提純用不同的混合柱。常見混合柱如下。活性碳—氧化鎂,用於有機磷農藥分離。活性碳-纖維素,由於有機磷,有機氯農藥分離。弗羅裏矽土—中性氧化鋁—酸性矽藻土,用於植物食品中有機氦農藥淨化;活性碳—中性氧化鋁,CHCl3淋洗由於提純有機磷農藥。分配柱與凝膠滲透柱層析法分配柱層析法:把有機氯農藥從極性小的農藥樣品中分配到極性大的溶劑中去。主要分離含脂肪、蠟質試樣的有機氯。凝膠滲透柱層析法:用凝膠sephadexLH-20作有機磷農藥殘留分離淨化。被純化物質的分子量範圍:有機磷200-400;色素500-900。用118g葡聚糖LH-20裝柱。乙醇或丙酮淋洗;淋洗速度V=4.5ml/h。多數有機磷(殘留水準0.05—0.005ppm)淋洗體積在305—428ml;回收率可達66-98%。薄層色譜薄層色譜是比柱色譜更加應用廣泛的分離分析手段。薄層色譜用於分離提純具有簡單快速的特點。但是其分離容量不及柱色譜大,分離效果也不及柱色譜好。薄層分類:吸附與分配色譜,分配色譜又分正相色譜與反相色譜。正相:含水吸附劑(固定相),弱極性流動相,極性小的移動快。反相:鈍化吸附劑(固定相),強極性流動相,極性強的移動快。薄層吸附色吸附色譜固定相:矽膠、氧化鋁活化;加石膏為G型,不加為H型,加螢光劑為GF或HF正相分配色譜固定相:纖維素或用緩衝水溶液處理過的矽膠、或用極性有機溶劑處理過的矽膠。反相分配色譜固定相:用矽酮、石蠟等非極性溶劑處理過的矽膠或纖維素。薄層塗層:薄層自然晾乾後進行活化。活化溫度與時間:矽膠板105-120℃,1h;氧化鋁板:70℃,40min。吸附劑選擇吸附劑用途吸附劑用途矽膠吸附,分配氧化鋁吸附,分配矽藻土分配纖維素分配氫氧化鈣吸附聚醯胺吸附離子交換樹脂離子交換氧化鎂吸附,分配吸附劑粒度的要求:5-50μm。粒度太大推進快,影響分離;粒度太小則展開慢,出現拖尾或橫向擴散過度。製備薄層板的參數薄層板規格:20×20cm,20×15cm,10×20cm,10×15cm,7.5×20cm,7.5×15cm,5×20cm,5×15cm。制板:皂液洗淨,烘乾備用。漿液與活化矽膠G:水=1:2(W∶W),110-130℃,1h氧化鋁G:水=1:1—1:3(W∶W),80-100℃,30min矽藻土G:水=1:2(W∶W),110℃,30min纖維素粉:95%乙醇(丙酮)=1:5—1:6(W∶W),100℃,3-5min聚醯胺:甲醇=1:4—1:6(W∶W),60-70℃,1h。薄層板的製備制漿:按照比例將吸附劑和相應的液體加入燒杯,攪拌均勻。鋪板:一般將均勻漿液適量倒在薄板上,兩手指夾薄板兩側,旋轉傾斜,讓漿液在薄板上流均勻,也可以適度敲擊震盪,使漿液流平。或者將兩板貼緊,插入漿液中,在提起,讓多餘漿液流下,一次可以製備兩塊板。還有用塗布器鋪板的。薄板鋪好後置平臺自然晾乾,活化備用。展開劑選擇展開劑選擇標準,與淋洗劑標準一致。官能團極性如下:H—<—Cl<—C2H5<—CH=CH2<—OCH3<—NO2<—NMe2<—COCH3<—CO2R<>C=O<—CHO<—SH<—NH2<—NHCOR<—OH<—CONH2<—CO2H一般單一展開劑沒有很好的適合的極性,多用相容的展開劑混合,以調節展開劑極性。被分離物質、淋洗(展開劑)及固定相的極性選擇關係用右下圖指導選擇展開體系。圓弧內三角形可以繞圓心轉動,其三個角頂點分別指向三類物質的極性區限。如果沒有適當的流動相,可以採用混合溶劑調節極性。弧線A代表吸附劑的活性,順箭頭方向增大。弧線B代表展開劑的極性,順箭頭方向增大。弧線C代表被分離物質極性,順箭頭方向增大。三角形的三個角所指位置就是三者的關係一般薄層色譜實驗操作實驗操作環節:點樣—展開—顯色—計算Rf值點樣:在距薄板下沿1cm處的水平線上毛細管的液滴與薄層表面相切,切忌玻璃管戳破薄層,可以重複點樣。展開:薄層板下沿水準插入層析缸,展開劑一定不能淹沒樣點,層析缸內要充滿展開劑蒸汽,層析缸要蓋蓋子,展開劑呈水平線上升,接近薄層上沿時為止。顯色:大多數被展開物質沒有顏色,要進行物理或者化學方法顯色。薄層從層析缸取出,在展開劑前沿作一記號,待展開劑揮發幹後顯色。物理方法:紫外燈照射;碘蒸汽薰蒸等。化學方法:可以產生有色物質的反應。幾種點樣方法直接點點樣:離下沿1.5-2.0cm處,毛細管分次點樣d≤0.3cm(凸出液滴與薄層表面相切)。間接點樣:打孔器打濾紙片2-3mm直徑。試液點滿濾紙片,晾乾;打孔器打薄層2-3mm直徑的孔,濾紙片嵌入。製備薄層可以將試樣液用打孔器打下的吸附劑吸收,幹後填入孔中;也可以在薄層上挖一條溝槽,試樣液用吸附劑吸收,幹後填入溝槽(展開後是平行帶狀)薄板置於密閉的層析缸中展開分離。要確保薄板平行放置,樣點在展開劑液面之上。等溫吸附線與分離效果的關係在恒溫下以展開相濃度為橫坐標,吸附相濃度為縱坐標作圖,得到等溫吸附曲線。曲線中,A物質斜率大,說明被吸附作用強,展開速度就慢,Rf值就小。Ⅰ是理想狀況,顯色後是標準圓斑;Ⅱ和Ⅲ出現“拖尾”現象,分離效果也不好。、ⅠⅡⅢ有機磷農藥的極性農藥分子的極性是影響分離效果的重要因素。硫酮型農藥小於硫醇型農藥的極性二硫代型小於磷酸酯、磷醯胺型共軛雙鍵增多則增強分子極性;甲基同系物大於乙基同系物極性影響Rf的因素薄層厚度吸附劑種類、活度、展開劑極性、展層的飽和度展開方法:一般不加黏合劑,薄板水準展開。單向上行一次展開,傾角70-80°Rf值接近的物質要多次單向展開。每次可用同一展開劑,也可不同的展開劑。雙向展開法:用正方形薄板,展開劑一次走到上沿後取出風乾,旋轉90°後再展開邊緣效應:溶劑前沿線一般朝下彎造成Rf不准,且使色斑大小及形狀不規則顯色是配合薄層進行鑒別。掃集共蒸餾法分離原理:將試樣用注射器注入事先填入的無吸附性的填充劑(玻璃棉、玻璃珠、海砂等)的淨化柱內,在規定溫度下,農藥和溶劑蒸汽隨氮氣流進冷凝管,冷凝後進入接收器。脂肪、色素不能汽化的雜質沉積在柱內填充劑上,使雜質得以分離。本法可用於有機磷、有機氮農藥的分離提純。構成部件:柱溫箱、溫度控制器、載氣流量控制器、自動淋洗裝置、淨化柱、冷凝管、冷阱、收集器。低溫冷凍分離法食品中農藥殘留的分析,取樣後殘留農藥與大量的脂肪、蠟質混合在一起,給分離造成困難。由於動植物組織中的脂肪、蠟質可以在低溫下於丙酮溶液中生成沉澱,將樣品用丙酮反復萃取,萃取液經過冷凍,過濾而分離掉脂肪、蠟質沉澱,而農藥留在丙酮中。冷凍溫度一般在-70℃液相萃取法萃取原理:一組互不相溶的溶劑中溶有某一成分溶質。這種溶質以一定比例(濃度比)在兩相中分配。兩相中分配比稱分配係數。利用同組溶劑中各物質分配係數不同或同種物質在不同溶劑組中分配系數不同而分開。(選擇合適溶劑,反復分配)等容一次分配:一組等容互不相溶的溶劑中加入某一溶質,平衡後弱極性溶劑中農藥比值是P;強極性溶劑中比值是Q;顯然P+Q=1,兩相濃度比為P/Q。等容多次分配與不等容分配取幾份等體積強極性溶劑在1份弱極性溶劑中萃取幾次後,弱極性溶劑中溶質含量是Pn,強極性溶劑中溶劑含量是1-Pn
。不等容一次分配:設弱極性溶劑體積是強極性體積的α倍。依定義,一次分配後弱極性溶劑中含量是αP,強極性溶劑中含量為Q;弱極性溶劑中所含農藥占農藥總量比例為:αP/(Q+αP)。用此比例式可以計算兩相的農藥含量。設P=0.7Q=0.3因兩相濃度比不變。設0.7的相用2倍體積,則有0.7的液相中含有2×0.7/(0.3+2×0.7)=1.4/1.7乙腈提取樣品中的殘留農藥果蔬,特別是新鮮果蔬樣品,含有大量水分,極性小的有機溶劑不能萃取其中的微量殘留農藥。首先用與水互溶的乙腈萃取,萃取液再用極性小的有機溶劑(不溶於水)萃取乙腈中的農藥。萃取液中加入濃的Na2SO4溶液以降低農藥在其中溶解度;用CH2Cl2加入正己烷增加農藥在有機相溶解度,加入中等酸度緩衝液防農藥水解。分離操作取100—125ml提取液,於500mL容量瓶中,加10mlCH2Cl2,20mLpH=6的磷酸鹽緩衝溶液,200mL正己烷,搖動1min;再加入50mL蒸餾水,50mL飽和Na2SO4溶液再搖2min;分層去水後有機相用100ml水/次洗兩次;輕輕旋轉減少乳化租用,分水後Na2SO4乾燥,濃縮後經柱層析,作氣相色譜分析。注意:乙腈溶於水,農藥不溶於水,加大水量使乙腈失去溶解農藥的能力。適用農藥種類用此法一次性回收率達60—100%的含氯農藥有:2,4—滴甲酯劑,艾氏劑、甲體六六六、乙體六六六、丙體六六六、丁體六六六、硫丹、異狄氏劑、七氯、氯殺蟎、丙菌清、P,P`—滴滴滴、P,P`—滴滴E、O,P`—滴滴銻、三氯殺蟎醇、狄氏劑、環氧七氯、六氯苯、碳氫靈、甲氧滴滴銻、滅蟻靈、蟎卵酯、五氯硝基苯、乙滴銻、氯蟎碸、三氯殺蟎碸用上法回收的有機磷農藥穀硫磷、三硫磷、地亞農、氮線磷、乙拌磷、殺蟲螟松、亞胺硫磷、馬拉硫磷、甲基一六0五、一六0五、三九一一、磷胺、皮蠅硫磷用於液—液萃取的體系還有乙腈/CHCl3、丙酮/石油醚、丙酮、CH2Cl2注意萃取過程中會發生乳化現象,乳化會使結果偏低或達不到提純效果,因此需要採取抑制或消除乳化措施:1、飽和Na2SO4溶液破乳
2、1:1H2SO4破乳(限酸穩定的農藥)
3、高速離心破乳
4、加草酸鉀、甲酸、丙酮等試劑破乳化學淨化法殘留農藥提取液干擾分析成分很大程度是脂肪與色素。化學淨化法是使雜質與某種試劑發生化學反應除掉或者消除干擾。最常用的化學淨化法是用酸處理對酸穩定的農藥或用堿處理對堿穩定的農藥來除雜。酸淨化:用濃H2SO4或濃H2SO4與發煙硫酸(1:1)混合液在分液漏斗中處理萃取液,可以除脂肪、色素。除雜原理:不飽和脂肪,色素中含有C=C,可以和濃H2SO4加成生,成可溶於濃H2SO4的化合物而除去。硫酸除雜注意事項注意:對酸不穩定的農藥如有機磷、氨基甲酸酯不可用。酸體積與提取液體積之比為1:10;一般淨化兩次。石油醚中脂肪含量超過4%時,乙、丁體六六六結果偏低;提取液脫水不完全或潮天加發煙H2SO4效果較好;防乳化:第一次淨化輕搖,第二次淨化猛搖,已乳化可以加水消乳堿淨化法除雜對艾氏劑、狄氏劑、異狄氏劑用堿淨化方法:KOH—助濾劑柱淨化。一層KOH一層含水14-17%的助濾劑,一層氧化鎂一層助濾劑裝柱。用石油醚淋洗,而耐堿農藥有很好的回收率。在分析魚肉蛋、奶粉中的七氯、環氧七氯、艾氏劑、P.P一滴滴伊時可以用10%的乙醇鉀分解淨化,但處理時間不超過30min,溫度不超過65℃艾氏劑、狄氏劑、七氯色譜技術
色譜法的分類
一、按照固定相與流動相物態分氣相色譜:GC(GSC;GLC)液相色譜:(LSC;LLC)超臨界流體色譜:(SFC)二、按照固定相使用形式分柱色譜平面色譜:在平面介質上進行組分分離的技術薄層色譜:(TLC)薄層板和薄層棒紙上色譜:(PC)圓形紙上色譜三、按照分離機理分類1、吸附色譜2、分配色譜3、離子交換色譜:(IC)利用離子交換樹脂作固定相分離離子型化合物的色譜法。用高效掖相色譜技術和離子交換樹脂柱,用含有某種特定例子的水溶液作流動相,在降低流動相背景信號的前提下進行離子分離;或通過調節流動相的pH值以抑制試樣作粉的電離,從而分離離子化合物:(離子抑制色譜)。4、離子排除色譜:(IEC)利用離子交換樹脂對電解質與非電解質的斥力不同而達到分離的色譜法。最常用的是粒徑=15μm高效凝膠型磺化苯乙烯/二乙烯苯離子交換樹脂(強酸型)。樹脂溶漲後在小球中溪流的水是穩定的水相,小球間是流動的水相。離子交換樹脂在兩個水相間起半透膜作用。試樣中與離子交換樹脂的離子帶相同電荷的離子被排斥在固定水相之外,弱酸一分子存在被固定水相滯留;非離子組分不被滯留,在兩相間進行分配,按照祖墳與樹脂官能團作用力大小不同分開。5、離子對色譜法:(IPC)在流動相中加入與所要分離的組分相反電荷的離子(稱為離子對,即離子試劑),與組分形成離子對,從而改變組分的保留值和分離度。6、凝膠色譜:空間排除色譜、分子排除色譜、分子篩色譜、液體排除色譜、體積排除色譜等(GPC)。用於大分子分離,生化中水嘴流動相成為凝膠過濾色譜;合成高聚物中用有機物作流動性成為凝膠滲透色譜。親和色譜生物體內生物分子之間都具有親和力,能形成可逆絡合物,利用這種可逆絡和與解離原理進行色譜分離,即把配基鍵和在不溶於水的惰性載體上成為親和物從而進行提純的技術。如酶與基質、抑制劑、變構效應劑或輔酶;激素與細胞受體;維生素與結合蛋白;基團與核酸;抗體與抗原;外源凝集素與紅細胞表面的抗原等都具有親和力。按照色譜的動力學過程分為1、洗脫法組分在固定相和流動性反復的進行分配和再分配,或吸附與解吸。由於各組分的分配係數不同或吸附係數不同而分離。2、頂替法(置換法)直接用流動性作為頂替劑,試樣進入色譜柱後反復平衡。流動相在在固定相上的溶度或吸附力比試樣強和試樣中各組分的溶度與吸附力差異而分離。前沿法(迎頭法)用試樣本身或溶解在溶劑中作為流動性。流動性通過色譜柱是按照組分在固定相上的溶度或吸附力差別順序流出。最後流出的與通入試樣的組分相同。只用於簡單混合物的分離。氣相色譜(GC)分離原理:載氣(如N2)通過進樣器將樣品帶往色譜柱進行分離,空氣和H2進入檢測器燃燒升溫。色譜柱和檢測器溫度由控溫儀控制。樣品經檢測後信號進入放大器放大,進入記錄儀記錄。
氣相色譜法分類:氣—固
(GSC)只用於分離低分子物質氣—液(GLC)氣源:提供載氣(N2)H2
、空氣(燃燒)氣流進化及控制流量系統死時間tM:不被吸附成分通過色譜住停留的時間;保留時間tR被吸附成分通過色譜住停留的時間;調整保留時間t’R=tR-tM由於吸附不被吸附成分多停的留時間死體積VM=tM.F(流速×時間)保留體積
VR=tR.F調整保留體積VR’=t.’RF=VR-VM相對保留值α=t’R(2)/t’R(1)
組分1對組分2相對保留值分配係數K=Cs/Cm被分離組分在固相和在流動相的濃度之比。色譜區域寬度:組分在色譜柱中譜帶擴張函數。表示方法:標準偏差σ標準偏差0.607倍峰高處峰寬的一半。半峰寬度
Y1/2(半寬度、區域寬度)峰高一半處的寬度。基線寬度Y色譜峰兩側拐點上的餓切線在基線上的截距。
Y=4σ
;Y1/2=2.354σ
分配容量k=vl/vg柱內液體所占體積/柱內氣體所占體積。
組分分離效果受動力學與熱力學因素影響。動力學因素:氣相擴散與固(液)相傳質熱力學因素:相對保留值、反應在該溫度下組分在兩相分配過程與分配係數(與樣品和固定相的結構性質有關)。A、B兩組分分離的必要條件:1.兩組分分配係數必須有差異。2.區域擴展的速率小於區域分離速率。3.保證快速分離的前提下提供足夠長的色譜柱。色譜定性、定量分析定性分析確定色譜圖上每一個峰所代表的物質。在色譜條件一定時,任何一種物質都有確定的保留值。通過比較以知物與未知物的保留參數可以確定時什麼物質。定量分析
fihfiA分別是峰高和麵積校正因數。對稱的峰,用手工測量AI=1.065
hIY1/2
不對稱的峰AI=1/2hI(Y0.15+Y0.85)hIY0.15
和Y0.85是峰高0.15和0.85出的寬度。絕對校正因數與相對校正因數絕對校正因數指某組分I通過檢測器的量與檢測器對I組分回應信號之比:fiA=
AI/mi;fih=mi/
hI相對校正因數指某組分I與基準組分s的絕對校正因數之比。fisA=
miAs/AIms
;fish=mihs/mshI一般文獻是指相對校正因數。定量方法外標法:
將欲測組分的標準物質配成系列濃度,進行色譜分析,以峰高或面積對濃度作圖製作標準曲線,試樣進行分析後,在曲線上查得峰面積或峰高後可以求得其百分含量。內標法
當只須測定試樣中某幾個組分,或試樣中所有組分不可能全部出峰時,用內標法。準確稱取樣品,加入一定量某種物質作為內標,然後進行色譜分析。根據被測物質和內標在色譜圖上相應峰面積(或峰高)和相對校正因數求出某組分的含量。mi/ms=
AIfisA/AsfssA
;mi
=
AIfisAms/AsfssAmi%=(mi/m)×100%=(
AIfisAms/AsfssA)歸一法
歸一是把式樣中所有組分得含量之和按100%計算,以它們相應的色譜峰面積或峰高為定量參數,通過下列公式計算各組分含量。mi%=(AIfisA/∑fisAmi)×100%或mi%=(hIfish/∑fishmi)×100%氣相色譜儀結構1.氣路系統:載氣/氫氣、氮氣、氦氣和氬氣。氣路結構/減壓閥、淨化器、穩壓閥、壓力錶、流量計。2.進樣系統:進樣器、汽化室。3.分離系統:色譜柱/填充柱;內徑2—4mm,長度1—10m。柱形有U形和螺旋形。螺旋形直徑與柱內徑之比為15:1—25:1。空心毛細管柱材質為玻璃或石英,內徑一般為0.2—0.5mm,長度為30—300m,螺旋形。色譜柱分離效果與柱長、柱形、柱徑、固定相和柱填料製備技術及操作條件有關。氣相色譜儀結構4.溫控系統:用來設定、控制和測量色譜柱爐溫、汽化室、檢測室得溫度。溫度直接影響色譜柱的選擇性、分離效果和檢測器靈敏度及穩定性。5.檢測系統:檢測器將載氣中組分轉變成易於測量的(電)信號。微分型檢測器分為濃度型(熱導池、電子捕獲檢測器器)和品質型(氫火焰離子化檢測器)。檢測器性能指標
靈敏度:輸入單位被檢測物質時引起的輸出信號S=ΔR/Δm。濃度型:S=Ac1F0/c2m其中:A峰面積(cm2),c1為記錄器靈敏度(mv/cm),c2
為記錄器走紙速度(cm/min),F0為出口流動相速度(mL/min),m為進入檢測器的品質。氣體樣品Sg單位為mv.mL/mL;液體樣品Sl=60Ac1/c2m,Sl單位為mv.mL/mg,60 是時間分換算成秒的因數。檢測限D=2RN/S恰能產生2倍噪音的信號檢測器線性範圍用濃度上下限比值表示:107/10=106檢測器熱導池檢測器(TCD):結構簡單、性能穩定、線性範圍寬。氫火焰離子化檢測器((FID):結構簡單靈敏度高、死體積小、回應快、線性範圍寬、穩定性好(永久性氣體不產生信號)。檢測器電子捕獲檢測器(ECD):只對於具有電負性的物質,如含有鹵素、S、P、N的物質有回應。β—放射源為負極,不鏽剛為正極。脈衝電壓使β—放射源放射β—射線,將載氣電離出低能電子並且向正極運動形成恒定基流,電負性物質俘獲低能電子降低基流,產生負信號—倒峰。火焰光度檢測器(FPD)又叫硫磷檢測器,是對含硫、磷有機化合物具有高度選擇性和高靈敏度的檢測器。離子交換色譜法離子交換色譜種類1、多孔樹脂細網(凝膠型)和粗網(大孔型)。前者溶漲後為多孔樹脂,孔徑大小決定於樹脂交連度。常見的是苯乙烯與二乙烯苯共聚物,具有比較細小的空和伸到內部的溝、管道。優點具有較高的試樣容量;弱點孔徑小傳質慢,柱效低不耐高壓,超限後降壓也不復原。
大孔樹脂孔徑不均勻,解決傳質慢問題。2、薄殼樹脂在玻璃微珠(≈30μm)的表面形成薄的(≈1μm)離子交換樹脂層。具有優點離子只出入表面,樹脂不需要較高的交連度,柱效高,分離速率快;可以製備均勻和任意厚度的樹脂層;化學組分和樹脂交連度沒有限制;選用適當玻璃珠可以製備一定粒度範圍的薄殼樹脂;機械強度好,耐壓,薄殼層不易剝離;可以直接用幹樹脂填充色譜柱。弱點容量低,用靈敏度高的檢測器。3、表面多孔薄殼樹脂在玻璃微珠表面先蓋一層較為惰性的樹脂層作為載體,然後在比較大的孔(80~200μm)上沉積交換樹脂。試樣容量比薄殼樹脂更小,但是表面積對體積比值更高,柱效高,但是強度不如薄殼樹脂,有時會脫落。4、刷子行樹脂在玻璃珠的表面鍵合刷子型的有機餘基,如烷基或芳基,以及引入離子交換基團。由於玻璃微珠表面積小,試樣容量小,但可以用有機溶劑做流動相。如果用多孔矽膠代替玻璃微珠,並在引入離子交換基團後進行矽烷化可以增加容量。樹脂交換量與矽膠表面積成正比,顆粒小的柱效高,分離時間短。樹脂耐壓,流動相成分改變時體積不變。但是矽膠在pH≥8.5時開始溶解,故不能用於鹼性強的溶液作流動相。1975年Small提出用電導檢測器的離子交換色譜法首次實現了有機和無機陰離子的快速分離檢測。用離子交換樹脂要有強的滲透性。不用離子交換樹脂的用含己基硫酸鹽或辛基硫酸鹽的洗脫液動態塗漬的柱子分離陽離子;辛基或十六烷基季銨鹽用於分離陰離子。經典離子交換色譜在樹脂粒度、交換容量、分離柱內徑與長度及分離時間都大於現代離子家換色譜。現代檢測手段先進及用泵輸送流動相流速穩定等優點。離子對色譜法離子對色譜分為正相與反相。正相是極性大的固定相,採用極性小的流動相,極性小的組分先流出,極性大的組分慢流出。反相色譜採用疏水型非極性化學鍵合相,用極性大的流動性。極性大的組分先流出,極性小的組分或流出。如十八烷基矽膠鍵合相或苯基矽膠鍵合相,流動性用低濃度的離子對試劑水溶液或能溶於水的有機溶劑,如甲醇或乙醇等與水組成的混合溶劑。能夠有效的分離有機酸堿和兩性化合物,廣泛用於分離羧酸、磺酸、酚、胺、季銨鹽、氨基酸、多肽、核酸及其衍生物。離子對試劑陽離子型伯銨鹽、仲銨鹽、叔銨鹽、季銨鹽陰離子型無機物鹵離子、磷酸氫根離子、磷酸二氫根離子、高氯酸根離子、硫酸根離子、硝酸根離子。有機物甲酸離子、乙酸離子、丙酸根離子、檸檬酸氫根離子、苯甲酸離子、水楊酸根離子、苦味酸離子、硫酸氫酯離子、磺酸根離子等水是反相離子對色譜法中流動相的主要組成部分,固定相是非極性鍵合相,組分與離子對試劑結合後改變組分離子的親水性或疏水性,改變了保留值。利用碳鏈較長的磺酸鹽可以增大保留值,利用磷酸二氫根可增大親水性。保留值隨離子對試劑濃度增大而增大碳鏈長的離子對試劑由於表面活性劑作用,保留值增大有一個極限值。流動相的pH值影響弱電解質的電離平衡,pH值上升,弱酸電離度增大,陰離子濃度增加,與離子對試劑作用增強。分離兩性化合物時,用陰離子對實際必須使兩性離子帶正電,既流動相的pH值應該小於它們的等電點;用陽離子對試劑必須使兩性離子帶負電,即流動相的pH值應大於它們的等電點。,反相離子對色譜機理各種機理1、與試劑結合後改變了疏水性,影響了在固定相和流動相之間的分配係數,從而改變了色譜行為。2、疏水型性離子對可逆吸附在非極性固定相表面後與祖墳發生動態離子交換,即形成具有離子交換能力的表層。帶相反電荷組分的離子與離子對試劑的平衡離子發生交換。離子對碳鏈長的組分,交換劑的覆蓋面大,保留值長。3、離子相互作用非極性固定相的表面先吸附流動相中部分親脂性的帶正或負電荷的離子對形成第一正、或負電層。為了維持電中性外面吸附了相反電荷的其他離子,形成第二相反電荷層。固定相的表面吸附帶負或正電荷的組分離子使第一層增加負、或正電荷。為了維持電中性,就從流動相中拉入帶相反電荷的離子,結果離子被成對的吸附在固定相表面上,但不是形成離子對。因為各種組分的離子與過渡性表面的疏水作用和雙電層的靜電引力不同因而表現不同的保留值。凝膠色譜凝膠色譜法是一種化學惰性的高度多孔的非離子型凝膠小球作為固定相。特點分離原理分子篩原理,大分子先流出、小分子依次流出。凝膠色譜法適宜於分離非離子型的,分子量大於2000的高分子化合物天然高分子化合物,如蛋白質、核酸可以很好的被分離一般式樣可以用娘叫滲透色譜法進行試分離,一了界試樣的複雜程度和分子量的分佈範圍色譜峰容量小,不能分離分子量近似或相同的物質凝膠色譜固定相固定相的要求在pH值很寬的範圍內是化學惰性。本身中性,不含可離解基團。分離過程不發生離子交換。溶漲度受交連度影響,交連度越低溶漲度越大,對大分子滲透性越強。機械強度要好,否則使用過程變形,增大阻力,減少流速以至阻塞。固定相種類葡聚糖凝膠SephadexG蔗糖經微生物發酵後製成的有葡萄糖殘基構成的分子量大的聚合物。經提純後用鹽酸降解為分子量平均為104~20×104葡聚糖。用乙醇分級沉澱,在鹼性溶液中與環氧氯丙烷,生成由甘油交連的葡聚糖醚的不溶性三維強親水結構。G後面的數字表示沒10kg幹葡聚糖凝膠溶漲吸水量如SephadexG—200表示1g幹凝膠吸水20mL左右。SephadexG系列可以經受高溫消毒,對水、鹽溶液、有機溶劑、堿和弱酸都穩定。強酸型醚鍵水解。長時間與氧化劑接觸骨架會破壞。SephadexG的分級方法是用微球直徑表示。適用於水、甲醇、DMSO作流動相。主要用於分離蛋白質、核酸、酶和多糖。分離範圍從1000以下到8×105,固流比0.8~
1.8,不能承受壓力SephadexLH—20,LH表示親脂溶劑和親水溶劑均能溶漲。可以分離不溶於水的的物質。聚丙烯醯胺凝膠由丙烯醯胺與N,N’—亞甲基雙丙烯醯胺共聚而成。後者為交連劑。交連劑的比例越大,產品的孔徑越小。商品名Bio—GelP。加水自然溶漲,P後的數字乘1000表示肽與蛋白質的排除極限。性質與SephadexG很相似,可以不被微生物腐蝕,耐酸鹼性不如前者。吸水量與SephadexG有近似值。規格劃分較細。甲基丙烯酸聚乙二醇凝膠甲基丙烯酸單酯與雙甲基乙二醇酯共聚物。改變配比可以改變孔徑、比表面積和羥基官能團數目。商品名Spheron,各種型號。具有良好的化學穩定性與機械強度,可以在高流速下使用,溶漲後體積變化小。內部結構是大網狀幹凝膠和氣溶膠的混合物。瓊脂糖凝膠瓊脂糖是由1,3—連接的β—吡喃半乳糖殘基和3,6—脫水,α—
半乳糖1,4—交替交連而成,糖鏈呈雙螺旋狀,鏈間有氫鍵連系,縱橫交錯成多孔狀結構。商品名Sepharose和Bio—GelA等,製成微球。前者一溶漲狀態,懸浮在0.02℅的疊氮化鈉(防腐劑)溶液中,後者懸浮在0.02℅的疊氮化鈉的0.001mol/L三羥甲基氨基甲烷和EDTA中,一充分水合形式供應。不能脫水乾燥,否則不能復原。分級範圍相同是可以代替SephadexG和Bio—GelP,不可用於破壞氫鍵的物質。其他凝膠小孔球形矽膠滲鹽後高溫焙燒而成。化學惰性、熱穩定性、機械強度好。使用溫度高、使用壽命長。粗粒多孔矽膠的柱效比交連聚苯乙烯凝膠的低。微粒多孔矽膠是高效高速凝膠,多孔矽膠平均力度為10~
200nm,排除極限為10~
106。多孔玻璃珠商品有Bioglass系列和CPG[controlledporeglass控孔玻璃]系列。特點是孔徑均勻,孔徑不受流動相的化學性質、pH值和離子強度影響不被微生物腐蝕、機械強度好、高壓高速使用以及可以用熱硝酸清洗,500℃
蒸汽消毒。交連聚苯乙烯凝膠苯乙烯與二乙烯苯共聚物。適宜於凝膠滲透色譜用。商品Poragel的微孔尺寸很小,排除極限分子量是14000。大孔交連聚苯乙烯凝膠Styragel和Bio—BeadSM系列是大孔幹凝膠和氣溶膠混合體,具有良好的色譜特性,化學穩定性和機械強度,溶漲後體積變化很小。除丙酮和乙醇等強極性溶劑外,其他有機溶劑均可以作流動相。另有大空聚苯乙烯凝膠是將凝膠骨架磺化到一定程度,商品名Aquapak,可以用水作流動相,但是有離子交換作用,影響凝膠色譜特性,可用離子強度高的液體作流動相可以消除影響。聚乙二醇凝膠商品名FractogelPGM2000,對分離親脂性和親水性的物質都有用。丙烯醯胺/瓊脂糖凝膠商品名Ultrogel是顆粒堅硬的微球,在水中溶漲,機械強度好。親和色譜法基本原理被提純物質與載體形成親和物,然後用不同pH值的淋洗液洗脫。親和十分牢固的大分子用強酸、強鹼洗脫。洗脫後迅速中和稀釋、透析,恢復大分子的天然活性。也可以加入特種配基將結合牢固的配基置換出來。特點簡單快速回收率高,一次可以將粗品純化千百倍。用於提純蛋白質、酶、酶抑制劑、抗體、抗原、基因、激素、核酸等。製備親和物載體的條件均勻、有一定硬度、不溶解於水;易為大分子滲透的多孔網狀結構;具有相當數量可以供交連的基團;沒有吸附性;有足夠的化學穩定性;不受微生物腐蝕或酶解。摸前還沒有完全滿足以上條件的載體。較好的是瓊脂凝膠、交連葡聚糖、聚丙烯醯胺凝膠、多孔玻璃微球。最常用瓊脂凝膠。紙上色譜紙上色譜源自19世紀中葉,20世紀初成為毛細管分離法。現代紙上色譜是1941年提出,用於氨基酸分離。固定相一般是纖維素上吸附的水分,流動相為與水互不相溶的有機溶劑;也可以用紙吸附甲醯胺、緩衝溶液作固定相。操作試樣用點樣管點在濾紙一端,紙條直立在密閉槽裏,槽底部放有展開溶劑,帶有試樣的一端浸在展開劑中在毛細作用下展開劑向上展開帶動試樣中組分向上行。試樣中的組分在兩相中進行分配而分離開。當展開劑前沿上升一定高度,取出紙條,風乾展開劑,用噴霧器噴上顯色劑後被分離組分就顯示出色斑。如果一次分離多個試樣,可以用大濾紙點好試樣後訂成圓筒,直立在展開槽中展開。點樣前可以將濾紙挖成柵欄狀,可以避免展開過程中試樣橫向擴散。下行法展開是將展開劑放在展開槽上部,濾紙條跨越容器口下垂,展開劑滲入濾紙條後借重力下垂展開。圓形濾紙展開法用一圓形濾紙,圓心開一小孔,插如一棉芯或紙芯。在紙芯外用鉛筆畫同心圓,將式樣點在同心圓圓周上。將圓形濾紙平放在培養皿上。紙芯插入培養皿內的展開劑內。在濾紙上再蓋一個同樣大小的培養皿。展開後各組分是一系列同心圓。圓形紙色譜法比一般紙色譜法快分離效果好。但是裏圓心越遠同心圓越大,因此檢出靈敏度低。薄層色譜法—
淋洗中組分的離子在流動相的作用下離開固定相表面,雙電荷平衡破壞。為了維持電中型,對離子對等的離開固定相表面。極性強的對離子趨向於形成離子鍵,非極性強的對離子通過動態離子交換的趨勢大。提高反相離子對色譜的分離效能條件非極性鍵合相鍵合最大的可以提高組分離子的保留值鍵合相中碳鏈長的可以增加固定相的親脂性使用濃度大的和疏水性強的離子對試劑可以提高組分離子的保留值選擇適當的緩衝溶液流動相中有機溶劑與水的配比小的有利於提高離子對的疏水性柱溫低一利於分離,提高柱溫可以降低組分離子的保留值氣相色譜分析實例氣相色譜法測定葡萄中烯唑醇農藥的殘留量
烯唑醇(diniconazole)又稱力克菌、特普唑,是具有保護和治療作用的三唑類內吸殺菌劑和甾醇脫甲基化抑制劑,可預防各類作物葉部和穗部病害,具有廣譜殺菌作用。主要儀器和試劑
ShimadzuGC—17A氣相色譜儀,配備ECD和CR2A數據處理器。
烯唑醇標準品:純度>99%。準確稱取烯唑醇標準品O.1000g,用少量丙酮溶解後,用正己烷定容至l00mL,配成l.00g/L的烯唑醇標準儲備液。再根據檢測要求用正己烷稀釋成相應的標準工作溶液。色譜分析條件
色譜柱:OV—170l石英毛細管柱,30m×O.53mmi.d.×1.μm(膜厚)。柱溫為220℃,進樣口溫度為270℃,檢測器溫度為300℃;載氣為氮氣(99.999%),流速20mL/min,尾吹100kPa;外標法定量;進樣量:1μL。實驗步驟提取:將葡萄樣品用組織搗碎機搗碎,稱取均勻試樣5g(精確到0.0lg)於30mL離心管中,加入5mL丙酮,在混勻器上混勻lmin,以2500r/min的速率離心3min,將上清液倒人另一50mL離心瓶中,殘渣用2×5mL丙酮處理,合併提取液。
淨化:在提取液中加入l0mL50g/L硫酸鈉水溶液和7mL正己烷,於混勻器上混勻lmin,以2500r/min的速率離心3min後,用尖嘴吸管將有機相取到另一試管中,提取液再用2×7mL正己烷提取,合併提取液並於45℃空氣流下濃縮至近幹,用2mL丙酮—正己烷(體積比為1:1)溶液溶解殘渣。將固相萃取小柱自上而下的按SupelcleanEN—VI—CarbSPE小柱(3mL)、SupelcleanLC—ALUMN—INANSPE小柱(3mL)的順序串聯接好,安裝在真空抽濾裝置上,用8mL丙酮—正己烷(體積比為1:1)溶液淋洗小柱;然後在固相萃取小柱下放好收集管,將2mL樣品提取液加到小柱上,再用4×2mL丙酮—正己烷(體積比為1:1)溶液洗滌試管並一起轉移至小柱中。收集洗脫液(保持洗脫流速為2mL/min)。將洗脫液於45℃空氣流下吹幹,用1.0mL正己烷溶解殘渣後進行GG-ECD測定。
液相色譜分析實例中藥材中氨基甲酸酯類農藥殘留量的反相高效液相色譜法儀器與藥品:島律LC—10AT泵,SPD—10Avp陣列二極體檢測器,C1sss—10Avp5工作站,SIL—10A自動進樣器。DWF—100型電動植物粉碎機;CSF—1A型超聲波發生器;LD5—2A型離心機;ZFQ—922型旋轉薄膜蒸發器;玻璃層析柱(25cm×1.5cm,頭尖)。涕滅威(aldicarb)、呋喃丹(carbofuran)和西維因(carbaryl)農藥對照品純度均大於99%。三七、白芍、西洋參藥材各3批;當歸藥材3批丙酮(1000mL加lg高錳酸鉀重蒸餾)、二氯甲烷(重蒸餾),無水硫酸鈉均為分析純;中性層析用氧化鋁(100—200目),(550℃活化5h,冷卻後,加水使含水量為3.0%減活,加水後振搖至不結塊。
色譜條件YWG—C18(250mm×4.6mm)5μL加YwG—C18預柱;柱溫:室溫;流動相:乙脂—水(38:62);流量:1.OmL/min;進樣量:20μL;檢測波長:200nm(檢測涕滅威、呋喃丹),220nm(檢測西維因)按上述色譜條件.提取
將自然晾乾的田七、西洋參、白芍和當歸(當歸切片後再用矽膠乾燥)切片後,用植物粉碎機粉碎,各取通過2號篩的樣品粉末約2.0g.精密稱定,置50mL量瓶中。加丙酮,超聲波振盪提取3次(40,20,20ML),提取時間分別為30,10。10min,
合併丙酮提取液.離心10min(4000r/min),傾其上清液於250mL圓底燒瓶中,在40℃水浴中減壓濃縮至近幹,然後用空氣輕吹至幹。即刻用2%氯化鈉溶液30mL分次將殘渣完全移至60mL分液漏斗中用二氯甲烷萃取5次(20ml,15mL×4),每次至少振搖1min。萃取液通過裝有
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