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微波消解/萃取儀在農(nóng)產(chǎn)品安全和質(zhì)檢中的應(yīng)用
閱讀：2216 發(fā)布時間：2010-4-16
國產(chǎn)微波化學(xué)儀器以其較高的性價比，在我國各行業(yè)的分析測試和理化檢驗部門發(fā)揮著重要作用。本文節(jié)選了國產(chǎn)微波萃取儀器在農(nóng)產(chǎn)品檢測領(lǐng)域的部分應(yīng)用實例，并通過一篇水產(chǎn)品中抗生素檢測的具體應(yīng)用實例，展示了在這一領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用空間
近年來，隨著國民對生活水平和質(zhì)量的追求不斷提高以及加入WTO后國外對我國農(nóng)產(chǎn)品設(shè)置的技術(shù)壁壘不斷提升，農(nóng)產(chǎn)品安全和品質(zhì)檢測提高到了的高度。當(dāng)前，我國農(nóng)產(chǎn)品檢測的重點包括：蔬菜，水果和茶葉中的農(nóng)藥殘留問題；水果濫用激素問題；茶葉中重金屬超標(biāo)問題；畜禽飼養(yǎng)過程中藥物（抗生素和激素）濫用問題以及同農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)的土壤，肥料和飼料中的重金屬及藥物成分超標(biāo)問題等。但是這些農(nóng)產(chǎn)品都不能直接放到儀器上檢測，必須經(jīng)過繁瑣的樣品預(yù)處理過程。消解和萃取是常用的預(yù)處理方法，測定重金屬等無機(jī)成份要消解，測定農(nóng)殘和藥物等有機(jī)物需萃取。然而，長期以來，傳統(tǒng)的樣品預(yù)處理所占的時間是整個檢驗時間的三分之二還多，而且處理的效果有時還不理想，嚴(yán)重制約了檢驗的速度和度的提高，成為阻礙檢驗水平進(jìn)步的一大瓶頸。<br />微波制樣是近些年來興起的新技術(shù)，其在分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用，近年來在國內(nèi)外都有飛速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，從無機(jī)分析的微波消解，延伸到有機(jī)分析的微波萃取和微波合成。一方面由于微波加熱的里外一致性，消除了傳統(tǒng)加熱的溫度梯度，升溫速度大幅提高；另一方面由于微波的非熱效應(yīng)，加速了物質(zhì)分子間的運(yùn)動和碰撞，大功率的微波可以幫助分子快速分解（消解）；而小功率的連續(xù)微波能解除分子間的作用力，使分析目標(biāo)物從基質(zhì)中解析并快速進(jìn)入溶劑（萃?。煌瑫r微波的作用能使不同的物質(zhì)快速均勻地反應(yīng)并生成新的物質(zhì)（合成），達(dá)到常規(guī)方法需要很長時間甚至難以獲得的效果?？偟膩碚f，同傳統(tǒng)樣品預(yù)處理方法相比，微波制樣具有速度快，效率高，回收*，試劑耗用少，環(huán)保清潔的顯著優(yōu)點，正越來越成為替代傳統(tǒng)方法的新技術(shù)
我國從八十年代后期開始研制微波制樣儀器，九十年代中期推出商品化產(chǎn)品，經(jīng)過十年的不斷開發(fā)，技術(shù)不斷提高，功能已接近國外水平，在農(nóng)檢，商檢，質(zhì)檢，疾控，藥檢，地質(zhì)，冶金和各大專院校等單位的科研和理化檢驗部門積累了大量的用戶。上海新儀微波化學(xué)科技有限公司是國內(nèi)較早開發(fā)微波化學(xué)儀器的單位之一，在國內(nèi)已有600多家用戶單位。其開發(fā)的MK和MDS系列微波萃取儀器已經(jīng)運(yùn)用在商檢、質(zhì)檢、疾控、環(huán)保、農(nóng)科、地質(zhì)、冶金、生物和大專院校等十多個行業(yè)，其中在農(nóng)產(chǎn)品檢測方面也積累了一定的經(jīng)驗
一、 微波消解技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用<br />微波消解在農(nóng)產(chǎn)品檢測中主要用于土壤、肥料、飼料和蔬菜等物質(zhì)中重金屬元素的測定，其中土壤、飼料和肥料因成分復(fù)雜，在傳統(tǒng)電熱板加熱消解法中，屬于較難處理的一類樣品，不僅耗時，而且重現(xiàn)性差。微波消解土壤樣省時，省力，速度快，效果好。青島市農(nóng)科院的趙明等[1]對土壤樣品消解選用HNO3，HClO4和HF作為消解液在1.5MPa壓力下加熱10分鐘，再在特制電加熱板上加熱至180℃以驅(qū)除多余HClO4和SiF4，zui后加入2ml20%HNO3加熱溶解殘渣。<br />植株樣品中含有大量有機(jī)物，他們選用HNO3，HF和H2O2作為消解液，將植株樣品（大白菜質(zhì)控樣品）1.0000g置于聚四氟乙烯溶樣杯中，加入濃H0ml浸泡過夜，使樣品破碎。次日將溶樣杯置于電子控溫加熱板上加熱處理，控制溫度在150℃左右，加熱至大量NO2棕色氣體冒盡后，取下再加入濃HNO32ml，HF2ml搖勻，裝入消解罐于0.5MPa-1.0MPa壓力條件下微波消解10min。消解結(jié)束后取出溶樣杯，冷卻后加入H2O22ml于電熱板上加熱除去NO2和SiF4，使樣品消解*。實驗看出，預(yù)加熱處理對微波消解效果的影響很大，如消解液中有機(jī)物含量過高，微波消解時溶樣杯中壓力上沖并持續(xù)時間較長，微波消解的作用很小，影響了樣品消解效率。預(yù)處理后再加入少量HNO3和HF，可提高氧化分解效果，zui終消解液應(yīng)呈清亮狀，無明顯黑色殘渣存在。后期檢測準(zhǔn)確度和精密度均符合相關(guān)規(guī)定要求，是值得推廣應(yīng)用的土壤和植株樣品消解方法。<br />中山大學(xué)的李芳等[2]也對植物、土壤和沉積物樣品進(jìn)行處理，植物干樣（西紅柿葉）稱取0.2500g采用4mlHNO3-HClO4（4+1）+0.2mlHF酸介質(zhì)，在0.5MPa 4min, 1.0MPa 3min, 1.5MPa 2min微波條件下加熱。土壤樣品采用HNO3-HClO4-HF（4+1+2）混合酸，在同樣的微波條件下加熱，然后在消化液中加入飽和H3BO3溶液，密封后重新微波加熱（0.5MPa）2min, 使沉淀生成四氟硼酸鹽而溶解。試劑用量可節(jié)省10倍，而時間縮短幾十倍，由于操作過程簡單，大大減少了勞動強(qiáng)度
二、 微波萃取技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用<br />2<br />微波萃取較之于其他萃取方法有三大優(yōu)點：1。微波效應(yīng)使被萃取物分子與溶劑分子高速碰撞摩擦，加速被萃取物溶劑化，提高萃取效率；2。在密閉增壓狀態(tài)下，各種有機(jī)溶劑的沸點會提高30℃-70℃不等，這樣的話，萃取就可以在更高的溫度下進(jìn)行，萃取速度和效率較之常壓下要高；3。微波的加熱效應(yīng)使被萃取物細(xì)胞內(nèi)的少量水分快速升溫膨脹以至于撐破細(xì)胞壁，而使萃取物質(zhì)從細(xì)胞中滲出自動流向溶劑，是所有萃取方法中所*現(xiàn)象。微波萃取技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用包括蔬菜、水果、茶葉和土壤中的農(nóng)藥殘留提取，畜禽和水產(chǎn)品中抗生素和激素含量的測定，以及中藥、茶葉和其他天然植物中有效成分的提取等等。
中山大學(xué)的楊云等[3]用微波萃取/氣質(zhì)聯(lián)用分析蔬菜中的有機(jī)磷農(nóng)藥，稱取5g蔬菜樣品，加入二氯甲烷溶劑25ml（經(jīng)過同丙酮，甲醇，正己烷及其混合物的多種萃取溶劑體系比較后選定），微波萃取時間5min，并控制萃取溫度在93℃，萃取后經(jīng)氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）測定回收率為72.2%~102.0%, RSD為1.5%~11.0%。同傳統(tǒng)的機(jī)械振蕩萃取法相比，兩者萃取效率相當(dāng)，但微波萃取具有省時省溶劑的優(yōu)點。<br />中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所的朱叔韜等提取茶葉中的茶氨酸和茶多酚，用純凈水作溶劑，微波加熱10min，控制溫度在85℃，其結(jié)果同常規(guī)沸水浴浸提1小時相當(dāng)，大大縮短時間，提率。
上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院的盧立泓等運(yùn)用微波萃取鰻魚中磺胺類藥物（見附文）也取得了滿意的效果。<br />國內(nèi)采用國產(chǎn)微波化學(xué)儀器用于農(nóng)產(chǎn)品檢測的實例遠(yuǎn)不止這些，其應(yīng)用范圍和處理樣品的種類還在不斷擴(kuò)大，同時國產(chǎn)微波化學(xué)儀器的性能也在不斷提高。上述實例中使用的都是上海新儀微波化學(xué)科技有限公司研制生產(chǎn)的MK、MDS和MAS系列微波消解/萃取儀器，大部分實例中使用還都是老型號的儀器，新儀器在性能和可操作性上更有提高。除了壓力控制之外，溫度控制和微波功率隨溫度、壓力自動調(diào)節(jié)及非脈沖式微波連續(xù)加熱等控制技術(shù)已集中體現(xiàn)在新儀微波化學(xué)公司的新一代MDS和MAS系列微波消解/萃取儀產(chǎn)品上。作為我國微波化學(xué)儀器的廠家--新儀微波化學(xué)公司積累了較為豐富的樣品前處理經(jīng)驗，并已為國內(nèi)十多個行業(yè)的600多家用戶單位提供了質(zhì)優(yōu)價廉的國產(chǎn)微波化學(xué)儀器，它們正在為這些行業(yè)的用戶發(fā)揮出巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益
近年來，隨著國民對生活水平和質(zhì)量的追求不斷提高以及加入WTO后國外對我國農(nóng)產(chǎn)品設(shè)置的技術(shù)壁壘不斷提升，農(nóng)產(chǎn)品安全和品質(zhì)檢測提高到了的高度。當(dāng)前，我國農(nóng)產(chǎn)品檢測的重點包括：蔬菜，水果和茶葉中的農(nóng)藥殘留問題；水果濫用激素問題；茶葉中重金屬超標(biāo)問題；畜禽飼養(yǎng)過程中藥物（抗生素和激素）濫用問題以及同農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)的土壤，肥料和飼料中的重金屬及藥物成分超標(biāo)問題等。但是這些農(nóng)產(chǎn)品都不能直接放到儀器上檢測，必須經(jīng)過繁瑣的樣品預(yù)處理過程。消解和萃取是常用的預(yù)處理方法，測定重金屬等無機(jī)成份要消解，測定農(nóng)殘和藥物等有機(jī)物需萃取。然而，長期以來，傳統(tǒng)的樣品預(yù)處理所占的時間是整個檢驗時間的三分之二還多，而且處理的效果有時還不理想，嚴(yán)重制約了檢驗的速度和度的提高，成為阻礙檢驗水平進(jìn)步的一大瓶頸。<br />微波制樣是近些年來興起的新技術(shù)，其在分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用，近年來在國內(nèi)外都有飛速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，從無機(jī)分析的微波消解，延伸到有機(jī)分析的微波萃取和微波合成。一方面由于微波加熱的里外一致性，消除了傳統(tǒng)加熱的溫度梯度，升溫速度大幅提高；另一方面由于微波的非熱效應(yīng)，加速了物質(zhì)分子間的運(yùn)動和碰撞，大功率的微波可以幫助分子快速分解（消解）；而小功率的連續(xù)微波能解除分子間的作用力，使分析目標(biāo)物從基質(zhì)中解析并快速進(jìn)入溶劑（萃?。煌瑫r微波的作用能使不同的物質(zhì)快速均勻地反應(yīng)并生成新的物質(zhì)（合成），達(dá)到常規(guī)方法需要很長時間甚至難以獲得的效果?？偟膩碚f，同傳統(tǒng)樣品預(yù)處理方法相比，微波制樣具有速度快，效率高，回收*，試劑耗用少，環(huán)保清潔的顯著優(yōu)點，正越來越成為替代傳統(tǒng)方法的新技術(shù)
我國從八十年代后期開始研制微波制樣儀器，九十年代中期推出商品化產(chǎn)品，經(jīng)過十年的不斷開發(fā)，技術(shù)不斷提高，功能已接近國外水平，在農(nóng)檢，商檢，質(zhì)檢，疾控，藥檢，地質(zhì)，冶金和各大專院校等單位的科研和理化檢驗部門積累了大量的用戶。上海新儀微波化學(xué)科技有限公司是國內(nèi)較早開發(fā)微波化學(xué)儀器的單位之一，在國內(nèi)已有600多家用戶單位。其開發(fā)的MK和MDS系列微波萃取儀器已經(jīng)運(yùn)用在商檢、質(zhì)檢、疾控、環(huán)保、農(nóng)科、地質(zhì)、冶金、生物和大專院校等十多個行業(yè)，其中在農(nóng)產(chǎn)品檢測方面也積累了一定的經(jīng)驗
一、 微波消解技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用<br />微波消解在農(nóng)產(chǎn)品檢測中主要用于土壤、肥料、飼料和蔬菜等物質(zhì)中重金屬元素的測定，其中土壤、飼料和肥料因成分復(fù)雜，在傳統(tǒng)電熱板加熱消解法中，屬于較難處理的一類樣品，不僅耗時，而且重現(xiàn)性差。微波消解土壤樣省時，省力，速度快，效果好。青島市農(nóng)科院的趙明等[1]對土壤樣品消解選用HNO3，HClO4和HF作為消解液在1.5MPa壓力下加熱10分鐘，再在特制電加熱板上加熱至180℃以驅(qū)除多余HClO4和SiF4，zui后加入2ml20%HNO3加熱溶解殘渣。<br />植株樣品中含有大量有機(jī)物，他們選用HNO3，HF和H2O2作為消解液，將植株樣品（大白菜質(zhì)控樣品）1.0000g置于聚四氟乙烯溶樣杯中，加入濃H0ml浸泡過夜，使樣品破碎。次日將溶樣杯置于電子控溫加熱板上加熱處理，控制溫度在150℃左右，加熱至大量NO2棕色氣體冒盡后，取下再加入濃HNO32ml，HF2ml搖勻，裝入消解罐于0.5MPa-1.0MPa壓力條件下微波消解10min。消解結(jié)束后取出溶樣杯，冷卻后加入H2O22ml于電熱板上加熱除去NO2和SiF4，使樣品消解*。實驗看出，預(yù)加熱處理對微波消解效果的影響很大，如消解液中有機(jī)物含量過高，微波消解時溶樣杯中壓力上沖并持續(xù)時間較長，微波消解的作用很小，影響了樣品消解效率。預(yù)處理后再加入少量HNO3和HF，可提高氧化分解效果，zui終消解液應(yīng)呈清亮狀，無明顯黑色殘渣存在。后期檢測準(zhǔn)確度和精密度均符合相關(guān)規(guī)定要求，是值得推廣應(yīng)用的土壤和植株樣品消解方法。<br />中山大學(xué)的李芳等[2]也對植物、土壤和沉積物樣品進(jìn)行處理，植物干樣（西紅柿葉）稱取0.2500g采用4mlHNO3-HClO4（4+1）+0.2mlHF酸介質(zhì)，在0.5MPa 4min, 1.0MPa 3min, 1.5MPa 2min微波條件下加熱。土壤樣品采用HNO3-HClO4-HF（4+1+2）混合酸，在同樣的微波條件下加熱，然后在消化液中加入飽和H3BO3溶液，密封后重新微波加熱（0.5MPa）2min, 使沉淀生成四氟硼酸鹽而溶解。試劑用量可節(jié)省10倍，而時間縮短幾十倍，由于操作過程簡單，大大減少了勞動強(qiáng)度
二、 微波萃取技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用<br />2<br />微波萃取較之于其他萃取方法有三大優(yōu)點：1。微波效應(yīng)使被萃取物分子與溶劑分子高速碰撞摩擦，加速被萃取物溶劑化，提高萃取效率；2。在密閉增壓狀態(tài)下，各種有機(jī)溶劑的沸點會提高30℃-70℃不等，這樣的話，萃取就可以在更高的溫度下進(jìn)行，萃取速度和效率較之常壓下要高；3。微波的加熱效應(yīng)使被萃取物細(xì)胞內(nèi)的少量水分快速升溫膨脹以至于撐破細(xì)胞壁，而使萃取物質(zhì)從細(xì)胞中滲出自動流向溶劑，是所有萃取方法中所*現(xiàn)象。微波萃取技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用包括蔬菜、水果、茶葉和土壤中的農(nóng)藥殘留提取，畜禽和水產(chǎn)品中抗生素和激素含量的測定，以及中藥、茶葉和其他天然植物中有效成分的提取等等。
中山大學(xué)的楊云等[3]用微波萃取/氣質(zhì)聯(lián)用分析蔬菜中的有機(jī)磷農(nóng)藥，稱取5g蔬菜樣品，加入二氯甲烷溶劑25ml（經(jīng)過同丙酮，甲醇，正己烷及其混合物的多種萃取溶劑體系比較后選定），微波萃取時間5min，并控制萃取溫度在93℃，萃取后經(jīng)氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）測定回收率為72.2%~102.0%, RSD為1.5%~11.0%。同傳統(tǒng)的機(jī)械振蕩萃取法相比，兩者萃取效率相當(dāng)，但微波萃取具有省時省溶劑的優(yōu)點。<br />中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所的朱叔韜等提取茶葉中的茶氨酸和茶多酚，用純凈水作溶劑，微波加熱10min，控制溫度在85℃，其結(jié)果同常規(guī)沸水浴浸提1小時相當(dāng)，大大縮短時間，提率。
上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院的盧立泓等運(yùn)用微波萃取鰻魚中磺胺類藥物（見附文）也取得了滿意的效果。<br />國內(nèi)采用國產(chǎn)微波化學(xué)儀器用于農(nóng)產(chǎn)品檢測的實例遠(yuǎn)不止這些，其應(yīng)用范圍和處理樣品的種類還在不斷擴(kuò)大，同時國產(chǎn)微波化學(xué)儀器的性能也在不斷提高。上述實例中使用的都是上海新儀微波化學(xué)科技有限公司研制生產(chǎn)的MK、MDS和MAS系列微波消解/萃取儀器，大部分實例中使用還都是老型號的儀器，新儀器在性能和可操作性上更有提高。除了壓力控制之外，溫度控制和微波功率隨溫度、壓力自動調(diào)節(jié)及非脈沖式微波連續(xù)加熱等控制技術(shù)已集中體現(xiàn)在新儀微波化學(xué)公司的新一代MDS和MAS系列微波消解/萃取儀產(chǎn)品上。作為我國微波化學(xué)儀器的廠家--新儀微波化學(xué)公司積累了較為豐富的樣品前處理經(jīng)驗，并已為國內(nèi)十多個行業(yè)的600多家用戶單位提供了質(zhì)優(yōu)價廉的國產(chǎn)微波化學(xué)儀器，它們正在為這些行業(yè)的用戶發(fā)揮出巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益