凝胶渗透色谱在不同样本检验中的应用和进展
栾玉静1, 王先亮2, 王瑞花1, 董颖1, 杜鸿雁1, 张蕾萍1, 常靖1, 何毅1
1.公安部物证鉴定中心,北京 100038
2.海南省陵水黎族自治县公安局,572400

作者简介:栾玉静(1979—),女,山东人,副研究员,博士研究生,主要从事毒物检验鉴定工作。Tel:010-66269474; E-mail:18836705@qq.com

摘要

凝胶渗透色谱在毒物检测的前处理过程中具有很大优势,尤其是对富含脂肪、色素等样本的处理方面。本文简单综述了凝胶渗透色谱的原理及其在不同基质样本中的净化应用,并对凝胶渗透色谱在毒物净化处理的应用前景进行了展望。

关键词: 凝胶渗透色谱; 毒物; 前处理
中图分类号:DF795.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2014)04-0041-04
Application of gel permeation chromatography in sample preparation for analysis of drugs and poisons
LUAN Yu-jing, WANG Xian-liang, WANG Run-hua, DONG Yan, DU Hong-yan, ZHANG Lei-ping, CHANG Jing HE Yi
Abstract

Gel permeation chromatography possesses advantages such as removing fats, oils and pigments in sample preparation for analysis of drugs and poisons. In this paper, the theory of gel permeation chromatography was introduced and its application in samples preparation for analysis of drugs and poisons were reviewed.

Keyword: gel permeation chromatography; poisons; sample preparation

随着技术的进步, 对毒物分析检验的要求越来越高, 包括高重现性、高回收率、低检出限和操作简单易行等。毒物分析技术主要包括样本前处理技术和仪器检测技术两部分。在毒物分析中, 复杂生物样本的提取液含有大量的油脂、蛋白质、色素等内源性物质, 这些大分子杂质将极大地影响测定结果, 从而干扰或阻碍毒物的分析。因而, 样本前处理技术是整个分析过程的关键。近年来, 超临界流体萃取、固相微萃取、固相萃取、凝胶渗透色谱、基质固相分散等前处理方法在毒物学领域得到了很好的应用, 这些方法具有高效、快速、重复性好等优点, 成为样本前处理技术研究的热点。其中凝胶渗透色谱在富含脂肪、色素等大分子的样品分离净化方面具有明显的优势。

1 凝胶渗透色谱(GPC)的原理

GPC是近十几年新兴的样本前处理方法之一, 其对分子量大的杂质净化效率高, 显著提高待分析物的回收率, 且自动化程度较高, 因而广泛适用于各类样本的前处理。GPC是基于体积排阻的分离机理, 通过具有分子筛性质的固定相, 来分离分子质量不同的物质, 可以分离分子量从400到1010的分子。此外凝胶渗透色谱还可以用来分析具有相同化学性质而分子体积不同的高分子同系物[1]。由于GPC的色谱柱与化合物本身不发生任何化学反应, 因而分析柱可以重复使用。GPC具有柱性能保持时间长、自动化程度高、重现性好等特点, 可以基本满足检验分析的前处理要求。

GPC中使用的色谱柱填料是凝胶, 是一种表面惰性物质, 含有不同尺寸的孔穴。当含有不同大小分子的样本溶液经过凝胶渗透色谱柱时, 大分子由于不能进入凝胶的微孔而先被洗脱出来, 小分子可以进入微孔而后被洗脱出来。样本中的分子按照分子大小顺序洗脱, 大分子的油脂、色素、生物碱等先洗脱出来, 毒物等相对分子质量较小, 后被洗脱出来, 从而达到分离的目的。

与其它前处理方法比较, GPC可以实现自动化处理, 不与被分离试样发生任何相互作用, 尤其在去除大分子干扰物方面具有明显的优势, 适用于复杂基质的前处理。

2 GPC在不同样本检验前处理中的应用
2.1 农副产品类样本的净化应用

国内最早利用GPC对农副产品进行净化处理, 包括各种农产品如茶叶、小麦、糙米、花生、玉米、大米等粮食或粮食制品。农副产品的主要成分包括蛋白质、淀粉、脂肪等, 利用GPC净化能去除这些大分子物质, 从而有效地将农药分离出来。

刘咏梅[2]等在2004年利用GPC净化-气相色谱测定糙米中7种常见有机磷农药残留, 最小检出限是0.001~0.008mg/kg, 精密度为0.2%~10%。随后, 刘咏梅等[3]在2005年利用GPC净化-气相色谱检测糙米中50种常见有机磷农药, 方法检出限为0.001~0.089mg/kg, 其中40多种农药的平均回收率在70%~120%。张伟国[4]等采用GPC-气质联用仪检测大米中的5种拟除虫菊酯类农药, 回收率在70%~90%。王明泰[5]等先用GPC进行净化, 再结合固相萃取技术去除样本中的色素, 利用气相色谱-质谱检测玉米、花生、菠菜、柑橘中的甲草胺残留, 回收率范围为86.0%~98.2%。付善良[6]等利用在线GPC对茶叶中6种有机锡化合物进行净化, 当添加水平为0.01mg/kg、0.05和0.10mg/kg时, 回收率为66.2%~105.6%, 相对标准偏差为2.7%~10.4%, 检出限达到0.01mg/kg。张伟国[7]等利用GPC-气相色谱-质谱仪检测玉米中三唑酮、三唑醇-a、三唑醇-b 3种农药残留, 3种农药(0.05、0.5、2mg/kg)的回收率在90%~110%, 相对标准偏差(RSD)< 10%。

2.2 蔬菜水果类样本的净化应用

蔬菜水果类样本主要富含色素、糖类、蜡酯等杂质, 利用GPC作为净化方法可以很好地将这些杂质去除。目前GPC作为净化方法已经用于胡萝卜、西红柿、番茄、青椒、蘑菇等蔬菜类样品和西瓜、柑橘类、苹果、草莓、葡萄等水果类样本的净化处理, 效果良好。

Gelsomino[8]等利用GPC净化, GC-ECD对胡萝卜、西红柿、西瓜样本的霜脲氰等77种农残进行检测, 最低检出限为0.01mg/kg, 添加回收率为70%~108%。季玉玲[9]等用GPC-GC方法对蔬菜中的10种有机磷农药残留物进行测定, 检出限为0.002~0.03mg/kg, 添加回收率为80.1%~104.0%。宋欢[10]等利用GPC净化, 液相色谱法测定辣椒及其制品中对位红和5种苏丹红的方法, 对位红和苏丹红在0.01~10.0mg/kg时线性关系良好, 加标回收率为90%~102%, 相对标准偏差为1.6%~5.2%, 6种染料的检出限均为0.01mg/kg。刘杰[11]等利用GPC净化, 液相色谱法检测葡萄中多菌灵和噻菌灵残留, 2种杀菌剂在0.01~200mg/kg范围内线性良好, 添加2个浓度水平( 0.1、0.4mg/kg) 的2种杀菌剂在葡萄中的回收率均在90.3%~97.4%, 该方法中多菌灵和噻菌灵的检出限分别为0.0035和0.0015mg/kg, 均符合农药残留检测的常规要求。王天[12]等利用GPC净化, 气质联用仪检测草莓中残留的克百威, 在0.01~5.00mg/kg范围内的加标回收率为87.6%~92.4%, 相对标准偏差为3.4%~5.1%, 检出限为0.01mg/kg。潘灿平[13]等利用GPC净化, 毛细管气相色谱-火焰光度检测器测定黄瓜、番茄和青椒中的15种有机磷农药, 最小检出限均低于5× 10-3mg/kg, 添加的平均回收率为77.8%~106%。

2.3 高蛋白高脂肪样本的净化应用

随着技术的进步, GPC的应用又发展到高脂肪、高蛋白含量基质样本的处理, 如坚果类、油脂类、动物类食品、动物组织甚至人体组织。这些样本中含有大量的脂肪、甾醇、蛋白质等大分子干扰基质。

康庆贺[14]等利用GPC净化, 气质联用仪检测松子仁中的28种有机氯和拟除虫菊酯类农药, 加标水平为0.105mg/kg时, 大部分农药的回收率为70%~120%, 相对标准偏差小于15%, 28种农药的检出限为0.1002~0.105mg/kg。柯华[15]等利用GPC净化, 高效液相色谱法检验油脂中苯并芘(BaP), BaP标准曲线在0.01~0.05mg/kg范围内呈线性关系, 回收率为86.9%~95.2%, 方法检出限0.0002mg/kg。吉文亮[16]等利用GPC净化, 液相色谱质谱检测花生油样本中涕灭威及其代谢产物涕灭威亚砜和涕灭威砜残留, 涕灭威及涕灭威砜的检出限为0.002mg/kg, 涕灭威亚砜的检出限为0.001mg/kg, 在加标浓度分别为0.01和0.1mg/kg 时的回收率为85.2%~117.4%, 相对标准偏差为7.59%~11.0%。Katan[17]等用GPC净化猪油、鱼油、氢化的植物油、橄榄油中的油脂, 利用气相色谱-质谱检测有机氯农药残留, 回收率范围为70%~110%, RSD< 10%。Guo-Fang Pang[18]等采用GPC净化, 检测动物组织中660种农药残留, 检出限达到0.0002~0.6mg/kg。Antonia[19]等利用GPC净化检测动物肝脏中的有机氯类和有机磷类农药残留, 回收率为70%~115%, 取得了较好的效果。姚翠翠[20]等利用GPC净化, 气相色谱串联质谱法测定动物脂肪中164种农药, 检出限为0.0001~0.36mg/kg, 其中在0.01mg/kg以下的有121种, 占研究农药总数的73.8%。用猪、鸡、牛、羊4 种不同的脂肪在低、中、高3个添加水平评价了164种农药的方法效率, 其中有150种农药的回收率在70%~120%之间。Mario[21]等利用GPC净化人体组织, GC-MS检测有机磷农药的残留。利用Bio-Beads SX-3凝胶作为柱填料, 流动相位乙酸乙酯-正己烷( 3︰7, V/V), 检出37种有机磷农药, 回收率在60%~106%之间, 检出限为0.01~0.09mg/kg。

2.4 其他特殊样本的净化应用

除了常规样本外, GPC还被应用于中药材、土壤、酱腌菜等农残检测的样本净化。聂志强[22]等利用GPC净化, 气质联用仪检测土壤中三嗪类除草剂, 添加水平为0.010~0.100mg/kg时, 平均回收率为72.1%~118.3%, 相对标准偏差为2.6%~19.8%, 方法的检出限为0.0003~0.0025mg/kg。高梦南[23]等选用GPC和佛罗里硅土两种净化方法对土壤萃取样本进行比较, 经GPC净化后, 20种有机氯农药的平均回收率为79.0%, 比佛罗里硅土净化的平均回收率高14.9%, 且凝胶渗透色谱的净化效率较好。夏品华[24]等利用GPC净化提取中成药中有机氯农药, 采用的流动相为丙酮-环己烷(1∶ 4) , 最佳流速是5mL/min, 最佳馏分收集时间是15~26 min。低、中、高3个添加水平的回收率分别为85.5%~115.0%, 84.3%~123.4%, 86.7%~114.0%, RSD为0.1%~9.3%, 检出限范围为0.000008~0.00005mg/kg。杨晓凤[25]等利用GPC净化, 气相色谱法测定酱腌菜中山梨酸和苯甲酸, 目标物在50~800mg/kg时回收率为82.2%~91.7%, 检出限分别为0.55mg/kg和0.84mg/kg, 能满足酱腌菜中山梨酸、苯甲酸的测定要求。

3 展 望

GPC作为一种净化技术在国外已经普遍应用, FDA, AOAC, USDA(美国农业部), MHW(日本厚生省)以及欧盟的D FGS-19法中都有采用, 但在我国应用领域较少。GPC作为药毒物分析中的一种全新的样本前处理技术, 能分离大分子类干扰杂质, 有效地将农药残留物从复杂的基质中提取出来。但由于GPC柱子内径大, 因而所需溶剂量大。此外, 由于不同毒物分子大小、形状以及凝胶阻滞作用的差异可能会导致样品分离不完全, 较大分子量的毒物会提前流出不被收集而影响回收率, 一些小分子干扰物会夹杂在毒物中而影响净化效果。但总体来看, GPC净化方法操作简便, 能够有效去除大分子杂质, 降低目标物的检出限, 显著提高药毒物分析检测的效率。主要优点是可大大降低大分子基质干扰, 自动化和标准化程度高, 且可以自动浓缩和定容, 减少了人工带来的误差, 显著提高方法的精密度和重现性。将GPC技术与气相色谱、气质联用、液相色谱和液质联用相结合, 可以实现自动化分析, 提高毒物的检出率。因而, GPC技术在毒物的前处理净化上有着广泛的应用前景。

The authors have declared that no competing interests exist.

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