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液相色谱法检测水体中微囊藻毒素

建立了液相色谱检测水体中微囊藻毒素(microcystins,mcs)的方法。选择xad2树脂为富集树脂,采用四氯化碳10%乙醇10%丙酮连续淋洗,获得较好的杂质去除效果,采用90%甲醇可以将树脂柱上的mcs*洗脱。hplc采用v(0.1%tfa):v(甲醇)=42∶58混合溶液为流动相进行等度洗脱,mcrr和mclr取得较好分离效果,回收率均达到90%以上。水样富集2000倍后,方法的检出限为0.05μg/l。本方法操作简便、灵敏度高、检测速度快。
【关键词】微囊藻毒素;液相色谱
1引言
随着工农业的迅速发展以及污水排放量的增加,水体富养化日益严重,频繁暴发蓝藻水华,微囊藻毒素是在蓝藻水华污染中出现频率zui高、产量zui大、造成危害zui严重的藻毒素。zui常见的有微囊藻毒素rr(microcystinsrr,mcrr)和微囊藻毒素lr(microcystinslr,mclr)。mcs具有明显的肝毒性,会导致肝癌的发生。
目前,检测水体中mcs的常用方法有hplcuv法[1,3,5]和lcms法[2,4,6~8]。其中质谱法检出限低,测定结果准确,但是价格昂贵。由于天然水体中mcs的含量低,因此在进样检测之前需要对其进行富集,文献中主要采用固相萃取柱(spe)[2~5,8]和免疫亲和层析柱(iac)[1]进行富集,但是这些柱子成本过高,且不能重复使用。本研究采用xad2大孔吸附树脂富集mcs,成本低,且树脂经活化后可以重复使用。
本研究以mclr和mcrr为对象,对色谱检测条件以及水样前处理过程中使用的富集柱、淋洗液和洗脱液进行了选择,建立并且优化了xad2树脂富集hplcuv检测水体中的微囊藻毒素的方法。
2实验部分
2.1仪器与试剂
l7110型液相色谱仪(日本日立公司);浙江大学n2000色谱工作站(浙江大学智达公司);xad2树脂(sigmaamberlite公司);旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);超纯水机(美国millipore公司);0.45μm混合纤维素酯微孔滤膜(天津津腾实验设备有限公司)。mcrr和、mclr标准品(alexis公司);甲醇和三氟乙酸均为分析纯。藻粉:北京市玉渊潭公园的水华蓝藻经干燥、粉碎制得。
2.2色谱条件
inerteilods3色谱柱(416mm×250mm,5μm);柱温25℃,流动相:v(0.1%tfa)∶v(甲醇)=42∶58,流速:1ml/min,进样量:20μl,检测波长为239nm。
2.3mcrr、mclr标准曲线的绘制
取mcrr和mclr的标准品分别配成浓度梯度为5.0,10.0,20.0和25.0mg/l的标准溶液,在上述色谱条件下用hplc进行检测,以峰面积y对标准品浓度x(mg/l)绘制标准曲线。
2.4样品前处理
2.4.1xad2树脂的预处理取40gxad2树脂,采用湿法装柱,柱床高约45cm,装柱后依次用甲醇和水清洗,除去杂质,赶走可能吸附于树脂上的空气泡,备用。
2.4.2微囊藻毒素的富集与净化取2l水样,用滤纸过滤后,通过富集柱进行富集,依次用90ml四氯化碳、90ml10%乙醇和90ml10%丙酮连续淋洗,去除杂质后,用150ml90%甲醇溶液洗脱。将洗脱液旋转蒸发后用氮气吹至体积小于1ml,用纯甲醇定容至1ml,过0.45μm滤膜,以hplc检测。若不及时进样,将样品密封,置-20℃冰箱内保存。
3结果与讨论
3.1色谱分析条件的优化
以甲醇tfa水体系作为流动相并进行等度洗脱,实验成本低,实验后色谱柱容易清洗,对实验人员的危害小。考察了流动相中0.1%tfa与甲醇的体积比(30∶70,40∶60,48∶52和50∶50)对分离的影响。结果表明,v(0.1%tfa)∶v(甲醇)=30∶70和40∶60,mcrr和mclr的保留时间短,但在mcrr出峰处有干扰;v(0.1%tfa)∶v(甲醇)=50∶50,干扰不明显,但在35~40min内出峰才能完成。v(0.1%tfa)∶v(甲醇)=48∶52,在25min内完成出峰,避开了mcrr出峰处的干扰。图1藻毒素的容量因子随甲醇比例的变化趋势
将计算所得的mcs的容量因子对甲醇的浓度作图(图1)。从图1可以看出,mclr比mcrr的容量因子大,柱子对前者吸附能力较强。藻毒素的容量因子受流动相中甲醇比例的影响,随着甲醇比例的增加,两种mcs的容量因子变小,并且mclr较mcrr变化得更快。
3.2洗脱液的选择
根据文献报道以及实验结果中mcs的回收率和色谱峰的干扰情况,采用90%甲醇作为洗脱液。
将藻粉用50%甲醇反复冻溶、进行超声提取,得到藻毒素提取液,加水配制成20.6和7.1μg/l的模拟水样。将水样过xad2树脂柱富集,用90%甲醇洗脱,每流出10ml洗脱液作为一个样品,图2mcrr和mclr的洗脱曲线
fig.2elutioncurvesofmicrocystinsrr(mcrr)andmicrocystinslr(mclr)连续收集,依次编号。将样品浓缩至1ml,用hplc检测每个样品中mcs的含量,绘制mcrr和mclr的洗脱曲线(图2)。由图2可见,90ml洗脱液即可*洗脱mcrr和mclr。考虑到实际水样中含有的mcs可能高于模拟水样,本实验采用150ml90%甲醇作为洗脱液。
3.3淋洗液的选择
xad2树脂富集柱在洗脱前用适当的淋洗液进行淋洗,可以减少杂质及其对分析的干扰。使用未检出mcs的天然水样添加蓝藻提取液配制成mcrr和mclr分别为20.6和7.1μg/l的模拟水样。此模拟水样富集后,尝试以四氯化碳、10%乙醇、10%丙酮、10%乙酸、正己烷和正丁醇作为淋洗液,再用90%甲醇洗脱mcs,杂质淋洗液和mcs的洗脱液分别进样分析,对比不同淋洗液的淋洗效果。谱图分析发现,正己烷和正丁醇对杂质几乎没有洗脱效果。乙酸对杂质洗脱效果明显,但是同时会洗下较多的藻毒素。综合考虑淋洗杂质及回收率素,本实验采用ccl410%乙醇10%丙酮进行梯度淋洗,其杂质淋洗效果见图3。在上述前处理以及色谱条件下,得出微囊藻毒素的典型色谱图如图4。
3.5标准曲线、回收率、精密度及检出限
mcrr的标准曲线为:y=24263x-18094,r=0.9997;mclr的标准曲线为:y=22190x-19309,r=0.9999。两者的线性范围均为5.0~25.0mg/l。在信噪比(s/n)为3时,检出限可达0.1mg/l。将藻毒素提取液加入未检出微囊藻毒素的天然水体,配制成3种浓度的模拟水样:高浓度:41.2μg/lmcrr,14.2μg/lmclr;中浓度:13.7μg/lmcrr,4.73μg/lmclr;低浓度:4.12μg/lmcrr,1.42μg/lmclr。采用优化后条件分别对3种浓度的水样进行重复测定5次。结果显示:3种浓度下mcrr和mclr的回收率均大于90%,相对标准偏差小于均1.4%,说明本方法具有较好的重现性。在信噪信噪比(s/n)为3,富集倍数为2000时,水体中两者的检出限均为0.05μg/l。
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