動、植物中農藥殘留檢測分析具有基質復雜多樣,測定干擾嚴重,待測成分種類繁多,含量低,多為微量、痕量組分等特點,其中樣品預處理技術具有十分重要的作用,直接決定了分析結果的精確性。固相萃取和基質固相分散萃取技術常用于果蔬等農殘檢測。固相微萃取技術多用于分析環境樣品如水、土壤等。微波輔助萃取廣泛應用于分析土壤、沉積物中的多環芳烴、農藥。超臨界流體萃取多用于土壤、生物樣品、食品和液態樣品中的農殘檢測。加速溶劑萃取在環境、藥物、食品和聚合物工業等領域應用廣泛。而凝膠滲透色譜(gel permeation chromatography,GPC)則在富含脂肪、色素等大分子的樣品分離凈化方面具有明顯的優勢。
由于糧食的主要成分包括淀粉、蛋白質、脂肪等,利用有機溶劑提取農藥殘留時易使干擾物質進入提取液,因此必須選擇適當的凈化方式以消除基質干擾。通過 GPC 處理樣品可高效分離出農藥、脂質、聚合物、蛋白質等。水果、蔬菜中的農藥殘留問題一向是農產品檢測的重點,盡管此類基質的預處理方法多樣,但運用GPC進行凈化也同樣能夠得到理想的結果。
1、GPC 分離原理
GPC 是基于體積排阻的分離機理,通過具有分子篩性質的固定相,用來分離分子量不同的物質,并可分析分子體積不同、化學性質相同的高分子同系物。GPC 的柱填料為凝膠,是一種表面惰性物質,具有三維網狀結構,含有許多不同尺寸的孔穴,不具有吸附、分配和離子交換作用。當含有多種分子的樣品溶液緩慢流經凝膠色譜柱時,各種分子滲入凝膠微孔的程度不同,大分子受排阻不能進入微孔,分子越小則進入微孔越深,因而滯留時間不同。試樣中的各組分按照分子大小順序洗脫,大分子的油脂、色素(葉綠素、葉黃素)、生物堿、聚合物等先被淋洗出來;農藥等分子量較小,后被淋洗出來。通過收集經分離的含有農藥成分的洗脫液,再與檢測器聯用進行檢測分析。
2、GPC 的柱填料
柱填料是 GPC 分離的關鍵因素,其結構直接影響儀器性能及分離效果。因此,要求柱填料具有化學惰性良好、有一定的機械強度、不易變形、流動阻力小、不吸附待測物、分離范圍廣等性質。柱填料可分為有機凝膠和無機凝膠。一般來說,有機凝膠要求濕法裝柱,柱效較高,但其熱穩定性、機械強度和化學惰性差,凝膠易于老化,對使用條件的要求較高;無機凝膠除微粒凝膠外都能夠用干法裝柱,雖然柱效差一些,但在長期使用中性能穩定,對使用條件的要求較低,且易于掌握。根據凝膠對溶劑的使用范圍不同,還可以把凝膠分為親水性凝膠、親油性凝膠和兩性凝膠。親水性凝膠多用于生化體系的分離和分析,親油性凝膠多用于合成高分子材料的分離和分析。
3、 GPC 相對于常規凈化方法的優點
常規的凈化方法消耗有機溶劑量大,操作過程較為煩瑣,分析誤差較大。如對于含油脂較高的樣品(如玉米、芝麻),采用常規的液-液萃取或固相萃取等方法不能將油脂徹底除去。GPC 分離樣品的過程是一個物理過程,能夠很好地分離蛋白質、色素、脂肪等大分子物質和農藥等小分子物質。并且 GPC 的有機溶劑消耗量正隨著柱子的發展而減少,操作簡單,分析誤差小。