胶束毛细管电泳法检测三嗪类和磺酰脲类除草剂

【核心介绍】本文在对电泳分离条件进行考查的基础上，分别建立了胶束毛细管电泳检测水样中三嗪类和磺酰脲类6种除草剂的方法。其中西玛津及莠去津采用背景缓冲液30 mmol/L 硼酸盐（pH=8.03）与30 mmol/L SDS混合液，在25kV电压下10min内即可完成分析，检出限分别是0.20μg/mL、0.18μg/mL；甲磺隆、玉嘧磺隆、噻吩磺隆和苯磺隆，背景缓冲液为27 mmol/L 磷酸盐(pH=8.03)与95 mmol/L SDS的混合液，并向其中添加 5 mmol/L β-CD与 10 mmol/L 　

胶束毛细管电泳法检测三嗪类和磺酰脲类除草剂

王燕燕^1*，王晨²，孟品佳²，李晓娟²

（1.北京市公安司法鉴定中心，北京,100192；2.中国人民公安大学，北京，100042）

摘要 本文在对电泳分离条件进行考查的基础上，分别建立了胶束毛细管电泳检测水样中三嗪类和磺酰脲类6种除草剂的方法。其中西玛津及莠去津采用背景缓冲液30 mmol/L 硼酸盐（pH=8.03）与30 mmol/L SDS混合液，在25kV电压下10min内即可完成分析，检出限分别是0.20μg/mL、0.18μg/mL；甲磺隆、玉嘧磺隆、噻吩磺隆和苯磺隆，背景缓冲液为27 mmol/L 磷酸盐(pH=8.03)与95 mmol/L SDS的混合液，并向其中添加 5 mmol/L β-CD与  10 mmol/L  TMAC用于改善分离，25kV电压下20min内四种磺隆均很好的分离，检出限可达到0.08μg/mL、0.15μg/mL、0.11μg/mL、0.15μg/mL。

关键词 胶束毛细管电泳；三嗪类除草剂；磺酰脲类除草剂

中图分类号 O657.8

Determination of Three Triazine Herbicides and Sulfosulfuron Herbicides in Water by Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography

WANG Yan-yan¹，WANG Chen²，MENG Pin-jia²，LI Xiao-juan²

（1.Forensic Science Service of Beijing Public Security Bureau，Beijing,100192；2.Chinese People Public Security university，Beijing，100042）

Abstract: In the presented work, a simple method using micellar electrokinetic chromatography (MEKC) was developed aiming at the detection of three triazine herbicides and sulfosulfuron herbicides in water. With using the buffer solution containing 30mmol/L borate (pH=8.03) and 30mmol/L SDS，the separation of simazine and atrazine was finished within 10 min with running voltage 25kV. The detection limit of  simazine and atrazine was 0.20μg/mL，0.18μg/mL respectively. With using the buffer solution containing 27mmol/L phosphate (pH=8.03), 95mmol/L SDS, 5mmol/L β-CD and 10mmol/L TMAC，the separation of 4 sulfosulfuron herbicides was finished within 20 min. The detection limit of the metsulfuron-methyl, tribenuron-methyl, thifensulfuron-methyl, rimsulfuron was 0.08μg/mL，0.15μg/mL，0.11μg/mL，0.15μg/mL respectively .

Keywords: Micellar electrokinetic capillary (MEKC); Three triazine herbicides; Sulfosulfuron herbicides

除草剂又称杀草剂，是一类用来杀死植物的药剂。这些药剂能够选择性地作用于特定目标，使其他对于人类有用的农作物不受伤害，或受的伤害较小。除草剂的种类有很多，其中，磺酰脲类除草剂是目前世界上使用量最大的一类除草剂 ^[1]，它是具有高效、广谱^[2]、低毒、高选择性等特点。该类除草剂至今已有几十个品种被商品化，我国广泛应用的有甲磺隆、苯磺隆、玉嘧磺隆、烟嘧磺隆、氯嘧磺隆、噻吩磺隆等。三嗪类除草剂起初的化合物是随机筛选所得，虽然近些年三嗪类除草剂逐年下降，但它仍在各大除草剂中排名前五 ^[3]。

目前，三嗪类和磺酰脲类除草剂的检测方法有很多，不同方法具有不同的优点，其中毛细管电泳就分析速度，分离效率，试剂消耗和运行成本等而言都具有一定的优势，详见表1。此外，由于使用少量的水相分离缓冲液，所以被认为是一种更为环保的技术。

表1 三嗪类和磺酰脲类除草剂分析方法比较

大多数药物分析，无论是从药物制剂^[17]或从生物样品中^[18]，都可以成功地通过胶束毛细管电泳（MEKC）实现，特别是对中性的药物分子的有效分离。此外，MEKC也已在食品、环境和植物分析方面得到应用。目前国内外均有运用MEKC法检测磺酰脲类除草剂的报道 ^[14,15]。相比较磺酰脲类，三嗪类除草剂的毛细管电泳检测法已经非常成熟^[8-10]。

本文通过对胶束结构、pH值、温度、水相添加剂、有机改性剂、环糊精改性等的考查，优化了MEKC的分离检测条件，建立了三嗪类和磺酰脲类6种除草剂的胶束毛细管电泳检测方法，可用于农作物及人体生物检材中该类药物的检测。

1实验部分

1.1 仪器与试剂

P/ACEMDQ毛细管电泳仪，附带二极管阵列检测器(美国Beckman公司)；未涂层熔融石英毛细管(50μm* 75 cm，有效长度50 cm)(河北永年锐沣色谱器件有限公司)；ME215S电子天平(德国Sartorius公司)；PB-10 pH计（德国Sartorius公司）。

十二烷基硫酸钠（SDS）（分析纯，广东汕头市西陇化工厂）；硼酸（分析纯，天津市福晨化试剂有限公司）；硼砂（分析纯，国药集团化学有限公司）；屈臣氏饮用纯净水；β-环糊精（β-CD）（分析纯，天津光复精细化工研究所）；四甲基氯化铵（TMAC）（分析纯，上海伊卡生物技术有限公司）；磷酸氢二钠（分析纯，国药集团化学有限公司）；磷酸（分析纯，国药集团化学有限公司）。西玛津，莠去津、甲磺隆、玉嘧磺隆、噻吩磺隆、苯磺隆对照品。

1.2标准品溶液配制

标准品储备液：称量西玛津、莠去津、甲磺隆、玉嘧磺隆、噻吩磺隆、苯磺隆0.0100g，分别用甲醇溶解于10mL容量瓶并定容。配成1mg/mL 标准样品液。之后放在0℃以下冰柜冷冻，实验时用水稀释到所需浓度。注意西玛津溶液在低温条件下会析出，配制溶液时放置在室温或超声使之加速溶解，待完全溶解后配制所需浓度。

1.3电泳分离条件

缓冲液组成成分为30mmol/L 硼酸盐（pH=8.03）30mmol/L SDS，毛细管（50μm * 70cm，有效长度60cm）,0.5psi压力进样18s，分离电压25kV，分离温度为25℃，检测波长为214nm。缓冲液使用前用0.45μm滤膜过滤，并超声脱气。每天开机冲洗使用0.1mol/L HCl ，0.1mol/L NaOH冲洗5min，之间用水冲洗两分钟。用缓冲液冲洗20min。之后进行空白检测。每次更换样品时用缓冲液冲洗10min。

2结果与讨论

2.1胶束毛细管电泳法检测三嗪类除草剂

2.1.1电泳分离条件优化

SDS浓度对分离效果的影。SDS在胶束毛细管电泳中起的作用是与分析物形成胶束，本文分别对SDS浓度为10 mmol/L、20 mmol/L、30 mmol/L进行考查，经过实验发现，随着SDS浓度的增加分离效果，先上升后下降，由于加入SDS浓度会使溶液中的电流增大产生的焦耳热，过高的焦耳热会使分离效果下降。故最终选定SDS浓度为30 mmol/L。

硼酸盐对分离效果的影响。通过改变硼酸盐浓度分别为10 mmol/L、15 mmol/L、20 mmol/L、25 mmol/L、30 mmol/L观察分离效果得出分离效果不会随着硼酸盐缓冲液的浓度变化而变化，考虑到缓冲液的各组分浓度相似，会使整体稳定性提高，最终确定硼酸盐的浓度为30 mmol/L。

此外，还考查了pH值、温度、分离电压等条件，实验表明，采用30mmol/L 硼酸盐（pH=8.03）30mmol/L SDS缓冲体系，25℃、25kV下分离10min检测效果最佳。

2.1.2方法的检出限和分离度

使用对照品储备液配制0.5μg/mL西玛津和莠去津，在优化条件下进行分析，进行3次重复实验，其相对标准偏差均小于10%，该方法可以实现两种除草剂很好的分离（如图1），其检出限分别为西玛津0.2μg/mL、莠去津0.18μg/mL。

图1 西玛津和莠去津MEKC检测色谱图
1- 西玛津，2- 莠去津

缓冲液组成成分为30mmol/L硼酸盐（pH=8.03）和30mmol/L SDS，

0.5psi压力进样18s，分离电压25kV，分离温度为25℃，浓度为1μg/mL

2.2胶束毛细管电泳法检测磺酰脲类除草剂

2.2.1电泳分离条件优化

缓冲体系对分离效果的影响。采用硼酸盐缓冲液对4种磺酰脲类除草剂分离进行考查，发现无论硼酸盐、SDS和β-CD浓度配比如何改变，玉嘧磺隆和噻吩磺隆都很难完全分离，改用磷酸盐缓冲液后发现分离度有所改善。

TMAC对分离效果的影响。考虑到在碱性条件下时，四种磺隆均带负电荷，电量与质量之比相近，其与胶束包裹时区分度不大，较难分离。故在优化缓冲体系的基础上，添加离子对试剂来中和其表面负电。磺酰脲类除草剂与四烷基铵离子（TAA - ）在pH=8.0形成离子对，从而形成不带电的复合物，可能会更容易被包裹在胶束中。分离效率取决于四烷基铵盐烷基的大小^[39]。由于具有弱静电力，短烷基链TAA+更容易与阴离子分析物形成稳定的离子对配合物结果表明加入10 mmol/ L TMAC即可明显改善分离（图2）。且分析物的出峰顺序不受影响。

此外，还考查了pH值、温度、分离电压等条件，实验表明，采用27mmol/L 的磷酸盐(pH=8.03) 、95mmol/L 的SDS加5 mmol/L的β-CD及10mmol/L的TMAC作为缓冲体系，25℃、25kV下分离10min检测效果最佳。

图2  四种磺酰脲类除草剂的MEKC检测色谱图

1—甲磺隆，2—玉嘧磺隆，3—噻吩磺隆，4—苯磺隆

缓冲液组成成分为27mmol/L磷酸盐(pH=8.03)、95mmol/L SDS、5 mmol/Lβ-CD和10mmol/L TMAC，

0.5psi压力进样18s，分离电压25kV，分离温度为25℃，浓度为1μg/mL

2.2.2方法的检出限和分离度

使用对照品储备液配制1μg/mL甲磺隆、玉嘧磺隆、噻吩磺隆和苯磺隆，在优化条件下进行分析，进行3次重复实验，其相对标准偏差均小于10%。方法的分离度和检出限见表2。

表2 四种磺酰脲类除草剂分离度和检出限

* R₁ R₂ R₃ R₄ R₅ 分别为甲磺隆和玉嘧磺隆、甲磺隆和噻吩磺隆、甲磺隆和苯磺隆、玉嘧磺隆和噻吩磺隆、噻吩磺隆和苯磺隆的分离度。

3结论

本文较为深入地研究了胶束毛细管电泳技术，建立了较为统一的背景缓冲体系，用于两类常用除草剂的分离检测。采用胶束毛细管电泳技术，建立了同时分离测定水样中三嗪类除草剂莠去津、西玛津的新方法。建立了胶束毛细管电泳法分离磺隆除草剂，通过引入离子对试剂，中和了磺隆类表面的电荷，改善了分离。

胶束毛细管电泳具有众多的优点，其缓冲体系稳定、重现效果好。缺点是背景缓冲液中使用加有SDS的硼酸-硼砂体系导致背景电流增大，从而产生大量的焦耳热导致分离变差。在实际应用中要注意各个组分的成分，控制电流。此外，胶束解离样品在线富集技术发展时间较短应用还是比较少。可以进一步拓宽其应用范围，是将来努力的方向。

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