一種全自動QuEChERS前處理一體機及前處理方法
2023-10-27 06:08:52 1
一種全自動QuEChERS前處理一體機及前處理方法
【專利摘要】本發明涉及一種全自動QuEChERS前處理一體機及前處理方法。所述前處理一體機，包括試劑容器，所述試劑容器連接容器分配器，所述容器分配器向外延伸出排液管，所述排液管連接多個提取離心管，每個提取離心管通過第一導管連接除雜離心管；還包括粉碎機和內吸泵，所述粉碎機對所述提取離心管中的樣品進行粉碎，所述內吸泵將所述提取離心管中的上清液泵入所述除雜離心管；所述除雜離心管通過第二導管連接過濾器，加壓泵對所述除雜離心管中的上清液加壓並通過所述過濾器進入進樣容器中。本發明的前處理一體機集樣品粉碎、加液萃取、離心分離、固相萃取過程為一體，節約時間、簡化操作和步驟、減少誤差、高效且安全性高。
【專利說明】一種全自動QuEChERS前處理一體機及前處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及QuEChERS前處理【技術領域】，尤其涉及一種全自動QuEChERS前處理一體機及前處理方法。
【背景技術】
[0002]農業產業化的發展使農產品的生產越來越依賴於農藥、抗生素和激素等外源物質。我國農藥在農產品的用量居高不下，而這些物質的不合理使用必將導致農產品中的農藥殘留超標，影響消費者食用安全，嚴重時會造成消費者致病、發育不正常，甚至直接導致中毒死亡。農藥殘留超標也會影響農產品的貿易，世界各國對農藥殘留問題高度重視，對各種農副產品中農藥殘留都規定了越來越嚴格的限量標準，使中國農產品出口面臨嚴峻的挑戰。
[0003]農藥殘留前處理技術是農藥殘留分析檢測中的關鍵，前處理技術在很大程度上決定了分析結果的準確與否。要在複雜的基質中檢測微量複雜的組分，樣品前處理技術非常重要。樣品前處理是目前分析化學的瓶頸，是分析化學研究的難點和熱點問題之一。由於樣品數量極多，且分析物含量越來越低，基體越來越複雜，迫切要求發展高通量、高選擇性、高效率的在線樣品前處理技術。目前市場上有很多前處理設備，例如提取、分離、濃縮等等，但是設備都具有獨立性，沒有一體式操作，仍然需要耗費人力和時間。急需一種集萃取、純化、濃縮等功能為一體，小巧、簡便且易於與其他分析儀器直接聯用的一體式前處理設備。
[0004]QuEChERS (Quick、Easy、Cheap、Rugged、Safe),是近年來國際上最新發展起來的一種用於農產品檢測的快速樣品前處理技術，由美國農業部Anastassiades教授等於2003年開發的。原理與高效液相色譜(HPLC)和固相萃取(SPE)相似，都是利用吸附劑填料與基質中的雜質相互作用，吸附雜質從而達到除雜淨化的目的。QuEChERS方法的步驟可以簡單歸納為:(I)樣品粉碎；(2)單一溶劑乙腈提取分離；(3)加入MgS04等鹽類除水；(4)加入乙二胺-N-丙基矽烷(PSA)等吸附劑除雜；(5)上清液過濾膜進行GC-MS、LC-MS檢測。
[0005]QuEChERS方法有以下優勢:(I)回收率高，對大量極性及揮發性的農藥品種的回收率大於85% ; (2)精確度和準確度高，可用內標法進行校正；(3)可分析的農藥範圍廣，包括極性、非極性的農藥種類均能利用此技術得到較好的回收率；(4)分析速度快，能在30min內完成6個樣品的處理；(5)溶劑使用量少，汙染小，價格低廉且不使用含氯化物溶劑；(6)操作簡便，無需良好訓練和較高技能便可很好地完成；(7)乙腈加到容器後立即密封，使其與工作人員的接觸機會減少；(8)樣品製備過程中使用很少的玻璃器皿，裝置簡單。
[0006]雖然，QuEChERS方法有以上眾多優勢，但是仍然需要大量的時間和人員，前處理效率還有待提高，存在農藥的揮發與遇光降解等外界幹擾因素，汙染，以及乙腈與人員的接觸帶來的安全問題。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於提供一種能夠節約時間、簡化操作和步驟、減少誤差、高效及安全性高的全自動QuEChERS前處理一體機，以及使用該全自動QuEChERS前處理一體機進行前處理的方法。
[0008]為實現本發明的目的，採用以下技術方案:
[0009]本發明提供一種全自動QuEChERS前處理一體機，包括試劑容器，所述試劑容器連接容器分配器，所述容器分配器向外延伸出排液管，所述排液管連接多個提取離心管，每個提取離心管通過第一導管連接除雜離心管；還包括粉碎機和內吸泵，所述粉碎機對所述提取離心管中的樣品進行粉碎，所述內吸泵將所述提取離心管中的上清液泵入所述除雜離心管；所述除雜離心管通過第二導管連接過濾器，加壓泵對所述除雜離心管中的上清液加壓並通過所述過濾器進入進樣容器中。
[0010]作為本發明的優選，所述排液管有多組，經多通閥分支而形成。進一步優選，所述排液管有兩組，經三通閥分支而形成。更進一步優選，每組所述排液管有6個排液口，每個排液口分別連接一個提取離心管。
[0011]作為本發明的優選，所述試劑容器中裝有乙腈，所述除雜離心管中裝有無水硫酸鎂、氯化鈉、乙二胺-N-丙基矽烷和十八烷基矽烷鍵合矽膠填料。
[0012]作為本發明的優選，所述試劑容器為棕色試劑瓶。
[0013]作為本發明的優選，所述過濾器為針孔式濾膜過濾器。
[0014]作為本發明的優選，還包括避光箱，所述提取離心管、第一導管、除雜離心管、粉碎機、內吸泵、第二導管、過濾器、加壓泵和進樣容器均置於避光箱中。
[0015]本發明還提供一種採用上述全自動QuEChERS前處理一體機的前處理方法，包括:
[0016](I)樣品在提取離心管中粉碎、勻漿和提取；
[0017](2)將所述提取離心管中的上清液泵入除雜離心管，進行除水除雜；
[0018](3)對所述除雜離心管中的上清液加壓並通過所述過濾器過濾。
[0019]作為本發明的優選，所述方法還包括:
[0020](4)將過濾後的上清液通過氮氣系統濃縮至幹，然後加入色譜純乙腈定容，待測。
[0021]本發明的有益效果為:本發明的全自動QuEChERS前處理一體機集傳統的前處理樣品粉碎、加液萃取、離心分離、固相萃取這些複雜的過程為一體，只需一次即可完成樣品的前處理，大大簡化了前處理過程，縮短了前處理時間，提高了前處理效率；並且全程操作都在儀器中進行，保護使用者免受傳染性、毒性及濃厚氣味樣品的傷害，大大提高了安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明全自動QuEChERS前處理一體機的結構示意圖，其中I表示試劑容器，2表不容器分配器,3表不三通閥,4表不排液管,5表不排液口，6表不提取離心管,7表示粉碎機，8表示內吸泵，9表示第一導管，10表示除雜離心管，11表示第二導管，12表示加壓泵，13表示過濾器，14表示進樣容器，15表示避光箱。
[0023]圖2為採用本發明全自動QuEChERS前處理一體機的前處理方法的流程圖。【具體實施方式】[0024]下面將結合【具體實施方式】和實施例對本發明的實施方案進行詳細描述。本領域技術人員將會理解，以下【具體實施方式】和實施例僅為本發明的優選【具體實施方式】和實施例，以便於更好地理解本發明，因而不應視為限定本發明的範圍。對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
[0025]參考圖1，作為本發明的一個【具體實施方式】，本發明的全自動QuEChERS前處理一體機包括:試劑容器1、容器分配器2、三通閥3、排液管4、排液口 5、提取離心管6、粉碎機7、內吸泵8、第一導管9、除雜離心管10、第二導管11、加壓泵12、過濾器13、進樣容器14和避光箱15。
[0026]其中，避光箱15設置在除試劑容器I和容器分配器2以外的其它部件的外面，為的是避免農藥的揮發與遇光降解等外界幹擾因素。同時，為了保證乙腈等提取溶劑免受光照的影響，試劑容器I和容器分配器2儘量採取避光措施，本發明中試劑容器I可以採用棕色試劑瓶。
[0027]如圖1所示，本發明的全自動QuEChERS前處理一體機中，試劑容器I連接容器分配器2，容器分配器2向外延伸出排液管4。本實施例中排液管4有兩組(或兩條)，通過三通閥3分支而形成，當然根據需要，也可以設置多組排液管4，通過多通閥分支而形成。每組排液管4有6個排液口 5，每個排液口 5分別連接一個提取離心管6，每個提取離心管6分別完成一個獨立的樣品的提取，具體是:試劑容器I中的乙腈等提取溶劑通過帶有刻度的容器分配器2加壓並按照一定量，經排液管4及排液口 5進入提取離心管6中，提取離心管6是完全封閉的，然後通過粉碎機7對樣品進行統一控制進行樣品粉碎、勻漿，邊粉碎邊提取。本領域的技術人員能夠理解，本發明中每組排液管4上設置的排液口 5並不局限於6個，可以是任意適合的數量，比如8個或10個等，相應的提取離心管6的數量也不限於6個，可以是任意適合的數量，比如8個或10個等。通過上述每組排液管4連接多個提取離心管6的設置方式，可以實現同時進行多個獨立樣本的提取，大大提高了效率，在有兩組排液管4並且每組排液管4連接6個提取離心管6的情況下，從粉碎到進樣整個分析速度能達到30min內完成12個樣品的前處理，每臺機器12個小時基本能處理300個樣品的前處理，大大提高前處理的效率，為整個樣品處理節省了大量的時間。
[0028]在提取離心管6中的提取結束後，內吸泵8通過自動編程吸液、加液，將提取離心管6中的上清液通過第一導管9泵入到下層的除雜離心管10中，除雜離心管10可以採用50mL四氟聚乙烯離心管，其中裝有無水硫酸鎂、氯化鈉及淨化劑(比如乙二胺-N-丙基矽烷和十八烷基矽烷鍵合矽膠填料)，在除雜離心管10中完成除水和除雜。
[0029]在除雜離心管10中完成除水和除雜後的上清液通過加壓泵12加壓並經第二導管11導入過濾器13，過濾器13可以採用針孔式濾膜過濾器，便於與第二導管11和進樣容器14連接，上清液經過濾器13過濾後進入進樣容器14中，就完成了整個前處理過程。
[0030]本發明的全自動QuEChERS前處理一體機節約時間、簡化操作、簡化步驟並減少誤差。其優點主要體現在:(1)只需要第一步人為操作；(2)分析速度更快，從粉碎到進樣整個分析速度能達到30min內12個樣品的處理，這樣一個人12個小時基本能處理300個樣品，大大提高前處理的效率，為整個樣品處理節省了大量的時間；(3)與之前操作相比避免農藥的揮發與遇光降解等外界幹擾因素；(4)全程操作都在儀器中進行，汙染更小；(5)不需要人為添加乙腈到容器中，避免乙腈與工作人員的接觸，具有傳統提取分離分析方法所不具有的眾多優點。
[0031]參考圖2，基於本發明的全自動QuEChERS前處理一體機，本發明的前處理方法，包括:
[0032]S1.樣品在提取離心管中粉碎、勻漿和提取；
[0033]S2.將所述提取離心管中的上清液泵入除雜離心管，進行除水除雜；
[0034]S3.對所述除雜離心管中的上清液加壓並通過所述過濾器過濾；
[0035]S4.將過濾後的上清液通過氮氣系統濃縮至幹，然後加入色譜純乙腈定容；
[0036]S5.待測。
[0037]其中，步驟S1-S3在本發明的全自動QuEChERS前處理一體機中完成，只需要一步人為加樣操作。
[0038]實施例:添加回收實驗
[0039]空白加標回收，是在沒有被測物質的空白樣品基質中加入定量的標準物質，按樣品的處理步驟分析。所得到的結果與理論值的比值即為空白加標回收率，它是實驗室內經常用以自控的一種質量控制技術。對於它的計算方法，給定了一個理論公式:加標回收率=(加標試樣測定值一試樣測定值)加標量X 100%。
[0040]採用本發明的全自動QuEChERS前處理一體機提取蘋果或西紅柿中的甲基對硫磷農藥的前處理方法的流程，具體包括步驟:
[0041](I)將縮分好的IOg蘋果或西紅柿樣品放入最上層的50mL提取離心管中，加入IOmL乙腈溶液，調節調速電機的速度，利用粉碎機將樣品粉碎、勻漿、提取；
[0042](2)提取完畢後，利用內吸泵收集5mL上清液於中層已經裝好3g無水硫酸鎂、2g氯化鈉、0.1g乙二胺-N-丙基矽烷(PSA)和0.1g十八烷基矽烷鍵合矽膠填料(C18)的50mL除雜離心管中；
[0043](3)將除雜淨化後的上清液通過加壓泵，加壓過濾2mL上清液通過過濾器的濾膜，進入到下層的進樣容器中；
[0044](4)將進樣容器中收集到的上清液通過氮氣系統濃縮至幹，加入ImL色譜純乙腈定容；
[0045](5)待測。
[0046]按照實驗室常規前處理方法提取蘋果或西紅柿中的甲基對硫磷農藥的流程，具體包括步驟:
[0047](I)將縮分好的樣品勻漿混勻，準確稱取IOg樣品於50mL四氟聚乙烯離心管中；
[0048](2)用移液槍分別吸取IOmL乙腈，加入離心管中，渦旋5min ；
[0049](3)稱量3.0g無水MgS04、2.0g氯化鈉加入到離心管中，混勻5min後5000rpm離心5min靜置；
[0050](4)抽取1.5mL上清液加入到裝有0.1g乙二胺-N-丙基矽烷(PSA)和0.1g十八烷基矽烷鍵合矽膠填料(C18)吸附劑去除雜質，渦旋5min，離心5min，靜置；
[0051 ] (5)吸取上清液過濾膜進行氣相色譜檢測。
[0052]按上述過程提取蘋果或西紅柿樣品，添加不同濃度(0.lmg/kg、0.5mg/kg和
0.05mg/kg)甲基對硫磷，進行添加回收率試驗，每個處理重複5次，結果見表I和表2。[0053]結果表明，採用實驗室內常規前處理方法的甲基對硫磷在蘋果中回收率為85.1-114.0%，相對標準偏差為4.4-6.3% ;採用本發明全自動QuEChERS前處理一體機的前處理方法的甲基對硫磷在蘋果中回收率為88.9-117.3%，相對標準偏差為2.5-3.7%。採用實驗室內常規前處理方法的甲基對硫磷在西紅柿中回收率為95.3-97.1%，相對標準偏差為
5.3-6.0% ;採用本發明全自動QuEChERS前處理一體機的前處理方法的甲基對硫磷在西紅柿中回收率為87.5-97.9%，相對標準偏差為1.3-3.8%。上述結果均符合農藥殘留量測定的要求。且採用全自動QuEChERS前處理一體機的前處理方法的相對標準偏差小於實驗室內常規前處理方法的相對標準偏差，證明採用全自動QuEChERS前處理一體機的前處理方法的平行性較好。
[0054]表1蘋果中甲基對硫磷的添加回收測定結果(5個重複)
【權利要求】
1.一種全自動QuEChERS前處理一體機，包括試劑容器，所述試劑容器連接容器分配器，所述容器分配器向外延伸出排液管，所述排液管連接多個提取離心管，每個提取離心管通過第一導管連接除雜離心管；還包括粉碎機和內吸泵，所述粉碎機對所述提取離心管中的樣品進行粉碎，所述內吸泵將所述提取離心管中的上清液泵入所述除雜離心管；所述除雜離心管通過第二導管連接過濾器，加壓泵對所述除雜離心管中的上清液加壓並通過所述過濾器進入進樣容器中。
2.根據權利要求1所述的全自動QuEChERS前處理一體機，其特徵在於，所述排液管有多組，經多通閥分支而形成。
3.根據權利要求2所述的全自動QuEChERS前處理一體機，其特徵在於，所述排液管有兩組，經三通閥分支而形成。
4.根據權利要求2或3所述的全自動QuEChERS前處理一體機，其特徵在於，每組所述排液管有6個排液口，每個排液口分別連接一個提取離心管。
5.根據權利要求1-3任一項所述的全自動QuEChERS前處理一體機，其特徵在於，所述試劑容器中裝有乙腈，所述除雜離心管中裝有無水硫酸鎂、氯化鈉、乙二胺-N-丙基矽烷和十八烷基矽烷鍵合矽膠填料。
6.根據權利要求1-3任一項所述的全自動QuEChERS前處理一體機，其特徵在於，所述試劑容器為棕色試劑瓶。
7.根據權利要求1-3任一項所述的全自動QuEChERS前處理一體機，其特徵在於，所述過濾器為針孔式濾膜過濾器。
8.根據權利要求1-3任一項所述的全自動QuEChERS前處理一體機，其特徵在於，還包括避光箱，所述提取離心管、第一導管、除雜離心管、粉碎機、內吸泵、第二導管、過濾器、力口壓泵和進樣容器均置於避光箱中。
9.一種採用權利要求1-8任一項所述的全自動QuEChERS前處理一體機的前處理方法，包括: (1)樣品在提取離心管中粉碎、勻漿和提取； (2)將所述提取離心管中的上清液泵入除雜離心管，進行除水除雜； (3)對所述除雜離心管中的上清液加壓並通過所述過濾器過濾。
10.根據權利要求9所述的前處理方法，其特徵在於，還包括: (4)將過濾後的上清液通過氮氣系統濃縮至幹，然後加入色譜純乙腈定容，待測。
【文檔編號】G01N30/06GK103822999SQ201410073673
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月28日 優先權日:2014年2月28日
【發明者】李敏敏, 孔志強, 盧嘉, 範蓓, 賀妍, 王鳳忠, 王 鋒, 吳韜, 董元元, 方芳, 來吉祥, 王東暉, 顧豐穎, 李凱 申請人:中國農業科學院農產品加工研究所