一种适用于质谱法的二噁英高效样品净化分离柱
阅读说明：本技术 一种适用于质谱法的二噁英高效样品净化分离柱 (High-efficient sample purification and separation column of dioxin suitable for mass spectrometry ) 是由 张维 王培龙 洪靖 张苏 程劼 董姝君 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于质谱法的二噁英高效样品净化分离柱,包括酸柱、复合柱和碳柱；所述酸柱从下到上的填料依次为中性硅胶、44％酸性硅胶、22％酸性硅胶、中性硅胶、无水硫酸钠；所述复合柱下到下的填料依次为中性硅胶、碱性硅胶、中性硅胶、22％酸性硅胶、中性硅胶、无水硫酸钠；所述碳柱从下到上的填料依次为活性炭粉、无水硫酸钠；所述二噁英样品依次通过酸柱、复合柱和碳柱进行净化前处理最后得到多氯联苯和二噁英试样。本发明提供的前处理柱组合,能够满足不同类型的饲料、畜禽产品的样品中二噁英及二噁英类多氯联苯的前处理。(The invention discloses a high-efficiency dioxin sample purification and separation column suitable for mass spectrometry, which comprises an acid column, a composite column and a carbon column; the filling materials of the acid column from bottom to top are neutral silica gel, 44% of acidic silica gel, 22% of acidic silica gel, neutral silica gel and anhydrous sodium sulfate in sequence; the filler under the composite column is neutral silica gel, alkaline silica gel, neutral silica gel, 22% acidic silica gel, neutral silica gel and anhydrous sodium sulfate in sequence; the filling material of the carbon column from bottom to top is activated carbon powder and anhydrous sodium sulfate in sequence; and the dioxin sample is subjected to purification pretreatment through an acid column, a composite column and a carbon column in sequence to obtain polychlorinated biphenyl and dioxin samples. The pretreatment column combination provided by the invention can meet the pretreatment of dioxin and dioxin-like polychlorinated biphenyl in samples of different types of feeds and livestock and poultry products.)
技术领域
本发明涉及化学分析与生物研究领域，尤其涉及一种适用于质谱法的二噁英高效样品净化分离柱。
背景技术
环境污染问题已经成为公众和政府关注的社会热点。以二噁英为代表的持久性有机污染物(POPs)尤其受到人们的关注，这类化合物具有持久性、长距离迁移和生物蓄积等特性，在全球范围内广泛分布，是影响人类健康的重要风险。
二噁英是一类具有强烈致癌、致畸和致突变作用的化合物，其毒性强(国际癌症研究中心将其列为人类Ⅰ级致癌物)，且具有难以降解、可在生物体内蓄积的特点。通常，二噁英指结构和化学性质相关的多氯二苯二噁英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)。某些类二噁英多氯联苯(PCBs)具有相似毒性，归在“二噁英”名下。大约有419种类似二噁英的化合物被确定，其中有近30种被认为与二噁英具有相当的毒性，以2,3,7,8-TCDD的毒性最大，是典型的持久性有机污染物，普遍存在于土壤、水、大气以及食品和饲料中。近年来国内发生的二噁英污染大闸蟹、二噁英污染土鸡蛋等问题，使得公众对于二噁英带来的健康风险日益关注。
同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法是二噁英样品检测的“金标准”，该方法前处理过程包括样品提取、净化和浓缩，前处理步骤复杂、分析周期长，对分析人员要求较高，前处理效果关系到二噁英检测数据的准确性与灵敏度。净化环节是前处理过程中的关键步骤，直接影响前处理效果。常用的净化方式有手工净化、半自动净化及全自动净化，其中手工净化方式仍是目前环境、食品及农业领域二噁英样品前处理应用最为广泛的净化方式。针对不同的样品基质，应用不同填料组成，手工制备净化柱，诸如酸性硅胶柱、复合硅胶柱、佛罗里硅土柱、活性炭柱等，以提高样品净化效果。
在现有技术中有两种常见的前处理方法，一种是样品提取液依次经过(1)混合硅胶柱(从下到上依次填充玻璃棉、中性硅胶、33％碱性硅胶、中性硅胶、44％酸性硅胶、中性硅胶、无水硫酸钠)、(2)碱性氧化铝柱和(3)活性硅胶柱。净化柱(1)用体积比为97：3的正己烷/二氯甲烷混合溶剂洗脱，柱(2)依次用正己烷、体积比为98：2正己烷/二氯甲烷混合溶剂淋洗，以体积比1：1正己烷/二氯甲烷混合溶剂回收二噁英，柱(3)先用正己烷淋洗除杂质，以体积比95：5正己烷/二氯甲烷混合溶剂回收二噁英。该方法适用于土壤、大气降尘等环境样品的检测，对于饲料、畜禽产品等含有较多脂肪样品杂质去除效果不佳；对于二噁英类多氯联苯(PCBs)分离效果未明确。
另外一种是样品提取液依次经过(1)弗罗里土(1％水)柱(从下至上依次为2g无水硫酸钠、2g活化弗罗里土(1％水)、2g无水硫酸钠)和(2)硝酸盐硅胶柱(从下至上依次为2g无水硫酸钠、2g硝酸银硅胶(10％)、2g无水硫酸钠)。净化柱(1)依次用正己烷和二氯甲烷洗脱，净化柱(2)依次用正己烷、体积比1：1正己烷/二氯甲烷洗脱。该方法适用于底泥、土壤、大气、树皮等环境和生物样品的检测，对于饲料、畜禽产品等不同介质及含有较多脂肪样品的杂质去除效果不佳。
因而，目前急需要开发一种适用于同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法以及气相色谱-串联质谱法的饲料、畜禽产品等农产品基质中二噁英类样品检测前处理净化分离柱，有助于提高农业领域二噁英样品分析效率。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种适用于质谱法的二噁英高效样品净化分离柱，有助于提高农业领域二噁英样品分析效率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种适用于质谱法的二噁英高效样品净化分离柱，包括酸柱、复合柱和碳柱；所述酸柱从下到上的填料依次为中性硅胶、44％酸性硅胶、22％酸性硅胶、中性硅胶、无水硫酸钠；所述复合柱下到下的填料依次为中性硅胶、碱性硅胶、中性硅胶、22％酸性硅胶、中性硅胶、无水硫酸钠；所述碳柱从下到上的填料依次为活性炭粉、无水硫酸钠；所述二噁英样品依次通过酸柱、复合柱和碳柱进行净化前处理，最后得到多氯联苯和二噁英试样。
作为对上述技术方案的改进，所述酸柱中的中性硅胶、44％酸性硅胶、22％酸性硅胶、中性硅胶、无水硫酸钠分别为1g、10g、2g、1g、2cm高；所述复合柱中的中性硅胶、碱性硅胶、中性硅胶、22％酸性硅胶、中性硅胶、无水硫酸钠分别为1g、4g、1g、8g、1g、2cm高；所述碳柱中的活性炭粉、无水硫酸钠分别为1.5g、2cm高。
作为对上述技术方案的改进，所述酸柱、复合柱用70mL正己烷预淋洗，上样后用100mL正己烷洗脱；所述碳柱先后用10mL甲苯和10mL正己烷预淋洗，上样后，用50mL正己烷洗脱多氯联苯，80mL甲苯洗脱二噁英。
本发明适用于质谱法的二噁英高效样品净化分离柱的工作原理是：
1)饲料、畜禽产品(肉、蛋、奶等)基质复杂、种类多样，缺乏高效、通用的饲料和畜禽产品样品前处理柱。本发明提供的前处理柱组合，能够满足不同类型的饲料、畜禽产品的样品中二噁英及二噁英类多氯联苯的前处理；
(2)现有的前处理柱针对高分辨气相色谱-高分辨质谱方法开发，在气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)方法开发应用中，缺少对应的前处理方法与高效前处理柱。本发明提供的前处理柱可为HRGC-HGMS、GC-MS/MS等方法提供配套前处理；
(3)现有的复合硅胶柱与活性炭柱等，每次过柱需收集滤液、浓缩、再上样的过程，操作繁琐，周期长。本发明提供的前处理柱可实现复合硅胶柱与活性炭柱的直接连接，省去复合硅胶柱处理后滤液的收集、浓缩、再上样过程；
(4)现有的前处理柱人工装填、手动加样与淋洗，无法自动化。本发明提供的前处理柱可通过匹配自动前处理仪，实现样品的自动前处理。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
本发明的适用于质谱法的二噁英高效样品净化分离柱，(1)通过模块化组合酸柱和复合硅胶柱中填料的配比，建立系列适用于饲料、畜禽产品中二噁英和二噁英类多氯联苯的前处理柱；实现利用“酸柱+复合硅胶柱+碳柱”结合的方式对饲料、畜禽产品中二噁英及二噁英类多氯联苯的高效前处理与净化；(2)本发明提供的处理柱组合可应用于HRGC-HGMS和GC-MS/MS两种二噁英检测方法的样品前处理；(3)通过改进柱型或其他方式，可将处理柱进一步应用于自动化、高通量自动前处理仪的配套使用；(4)可以通过前处理柱柱型和填料配比的改变，实现多类样品基质中二噁英和二噁英类多氯联苯的检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明酸柱的结构示意图；
图2为本发明复合柱的结构示意图；
图3为本发明碳柱的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
如图1至3所示，本发明的适用于质谱法的二噁英高效样品净化分离柱，包括酸柱1、复合柱2和碳柱3；所述酸柱1从下到上的填料依次为中性硅胶、44％酸性硅胶、22％酸性硅胶、中性硅胶、无水硫酸钠；所述复合柱2下到下的填料依次为中性硅胶、碱性硅胶、中性硅胶、22％酸性硅胶、中性硅胶、无水硫酸钠；所述碳柱3从下到上的填料依次为活性炭粉、无水硫酸钠；所述二噁英样品依次通过酸柱1、复合柱2和碳柱3进行净化前处理最后得到多氯联苯和二噁英试样。
所述酸柱1中的中性硅胶、44％酸性硅胶、22％酸性硅胶、中性硅胶、无水硫酸钠分别为1g、10g、2g、1g、2cm高；所述复合柱2中的中性硅胶、碱性硅胶、中性硅胶、22％酸性硅胶、中性硅胶、无水硫酸钠分别为1g、4g、1g、8g、1g、2cm高；所述碳柱3中的活性炭粉、无水硫酸钠分别为1.5g、2cm高。所述酸柱1、复合柱2用70mL正己烷预淋洗，上样后用100mL正己烷洗脱；所述碳柱3先后用10mL甲苯和10mL正己烷预淋洗，上样后用50mL正己烷洗脱多氯联苯，80mL甲苯洗脱二噁英。
本发明的适用于质谱法的二噁英高效样品净化分离柱的工作原理是：
1)饲料、畜禽产品(肉、蛋、奶等)基质复杂、种类多样，缺乏高效、通用的饲料和畜禽产品样品前处理柱。本发明提供的前处理柱组合，能够满足不同类型的饲料、畜禽产品的样品中二噁英及二噁英类多氯联苯的前处理；
(2)现有的前处理柱针对高分辨气相色谱-高分辨质谱方法开发，在气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)方法开发应用中，缺少对应的前处理方法与高效前处理柱。本发明提供的前处理柱可为HRGC-HGMS、GC-MS/MS等方法提供配套前处理；
(3)现有的复合硅胶柱与活性炭柱等，每次过柱需收集滤液、浓缩、再上样的过程，操作繁琐，周期长。本发明提供的前处理柱可实现复合硅胶柱与活性炭柱的直接连接，省去复合硅胶柱处理后滤液的收集、浓缩、再上样过程；
(4)现有的前处理柱人工装填、手动加样与淋洗，无法自动化。本发明提供的前处理柱可通过匹配自动前处理仪，实现样品的自动前处理。
本发明的适用于质谱法的二噁英高效样品净化分离柱，(1)通过模块化组合酸柱和复合硅胶柱中填料的配比，建立系列适用于饲料、畜禽产品中二噁英和二噁英类多氯联苯的前处理柱；实现利用“酸柱+复合硅胶柱+碳柱”结合的方式对饲料、畜禽产品中二噁英及二噁英类多氯联苯的高效前处理与净化；(2)本发明提供的处理柱组合可应用于HRGC-HGMS和GC-MS/MS两种二噁英检测方法的样品前处理；(3)通过改进柱型或其他方式，可将处理柱进一步应用于自动化、高通量自动前处理仪的配套使用；(4)可以通过前处理柱柱型和填料配比的改变，实现多类样品基质中二噁英和二噁英类多氯联苯的检测。