刘宁;张威;何红波;解宏图;白震;张旭东腹膜后
【摘 要】建立了固相萃取-气相谱法测定土壤中木质素的方法.采用碱性氧化铜法水解木质素聚合物,水解产生的木质素酚类单体通过固相萃取小柱后用乙酸乙酯洗脱,用双(三甲基甲硅烷基)三氟乙酰胺(BSTFA)衍生.在水解前加入乙基香草醛作为内标物来定量木质素衍生的单体.木质素的含量用8种木质素单体的总和来表征.该方法的平均回收率为83%～112%,相对标准偏差为4.4%～6.2%.在0.05～5.00mg/mL范围内,各木质素单体的质量浓度与峰面积呈良好的线性关系,相关系数均大于0.999.该方法定量准确,精密度高,可有效消除因实验操作和仪器波动等引起的测定误差,尤其适用于土壤等复杂样品的分析.
【期刊名称】《分析仪器》
院星航【年(卷),期】2010(000)006
科学家发现迄今最小恐龙【总页数】4页(P30-33)
【关键词】固相萃取;气相谱法;土壤;木质素;内标法
【作 者】刘宁;张威;何红波;解宏图;白震;张旭东
【作者单位】中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳,110016;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳,110016;中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳,110016;中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳,110016;中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳,110016;中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳,110016;辽宁沈阳农田生态系统国家野外观测研究站,沈阳,110016
【正文语种】中 文
江西医学院第二附属医院1 前 言
木质素是一类含有酚结构单元的天然高分子化合物和地球上最丰富的芳香族化合物，是陆地活体生物量的重要组分[1，2]。由于木质素的芳香环结构及其与烷基碳的结合，形成了非常稳定的土壤有机碳(SOC)形态[3，4]，能够抵抗微生物和酶的进攻，因此，长期以来人们认为木质素是土壤中稳定有机碳的主要来源[5-7]，在土壤有机碳稳定性研究中显得尤为
葫芦岛锌厂
重要，倍受人们关注[2]。土壤中的木质素主要来源于植物残体。然而，由于其在土壤中经历了复杂的化学和生物变化，未经分离的木质素无法进行直接分析[2]，因此，必须通过化学降解的方法将其转化为小分子化合物，然后利用各种谱技术进行分析和测定。国外一般采用碱性氧化铜氧化法先将木质素氧化降解成特征的小分子酚类化合物，然后采用气相谱法或高效液相谱法进行测定[2，-9]。目前国内有关测定木质素的研究工作尚很少见，仅有傅天保等[10,11]和于灏等[12]采用液液萃取-气相谱法测定海洋和沉积物中木质素的报道。虽然该方法准确度和精密度都较高，但前处理步骤较为烦琐，且液液萃取过程消耗大量有机溶剂，对环境造成污染。而国内关于土壤中木质素的测定尚无报道。本文基于固相萃取(SPE)技术建立了气相谱分离，FID检测器测定土壤中木质素的方法。该方法采用内标法进行定量，结果准确、重现性好，应用于土壤样品测定，结果能满足要求。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
Agilent GC6890气相谱仪(美国Agilent公司)，配备FID检测器；DB-1毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)；SPH-3型全自动空气源(北京中惠普分析技术研究所)；SPH-300
型氢气发生器(北京中惠普分析技术研究所)；固相萃取仪(美国Varian公司)，配备大容量采样器；C18固相萃取柱(250mg/3mL，美国Agilent公司)；旋转蒸发仪(日本东京理化公司)；Reacti-Vap III型氮吹仪(美国PIERCE公司)；pH 510型pH计(美国EUTECH公司)；TDL-5-A型离心机(上海安亭科学仪器厂)；Reacti-Therm III型加热磁力搅拌器(美国PIERCE公司)；自制聚四氟反应罐。
氧化铜、葡萄糖、六水合硫酸亚铁铵、氢氧化钠、盐酸、、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、二氯甲烷均为分析纯；乙基香草醛、木质素水解后各酚类标准物质、双(三甲基甲硅烷基)三氟乙酰胺(BSTFA)均为分析纯(美国Sigma公司)；吡啶为谱纯(美国Sigma公司)。实验用水为去离子水。
土壤样品采自吉林省农科院“国家黑土肥料肥力效益长期定位监测基地”的耕层土壤(0～20cm)。土壤经自然风干，挑出明显植物碎屑，研磨过0.425 mm筛备用。
2.2 溶液的配制
内标溶液：准确称取10 mg乙基香草醛(精确至0.001 mg)于100 mL棕容量瓶中，用2 mol/L NaOH准确定容至刻度。
溶液：准确称取2.5 mg(精确至0.001 mg)于100 mL棕容量瓶中，用无水甲醇准确定容至刻度。
2.3 C18固相萃取柱的活化
在常压状态下，依次用3mL乙酸乙酯、3mL无水乙醇、5mL去离子水浸润和淋洗固相萃取柱，每种溶液在柱中均浸润2min，备用。
2.4 土壤中木质素的水解和纯化
准确称取0.5g土壤样品、0.5g经二氯甲烷萃取过的氧化铜粉末、0.1g六水合硫酸亚铁铵和0.05g葡萄糖(均精确至0.0001g)于自制的聚四氟反应罐内，加入15mL氢氧化钠溶液(2mol/L)和0.4mL内标溶液，170℃加热磁力搅拌2h，冷却至室温并搅拌过夜。将水解后的溶液和沉淀全部转移至棕离心管中，于3000r/min离心15 min后将上清液移出，用水清洗沉淀后再次离心，合并上清液，用盐酸(6mol/L)酸化至pH 1.8～2.2后，于暗处静置1h，然后于4000r/min离心20min，将上清液移出，用20mL盐酸(体积比1 ︰1000)清洗沉淀，再次离心，合并上清液于100mL棕容量瓶中，用去离子水准确定容至刻度。取定容后的溶液
10mL，在减压条件下经大容量采样器缓慢(呈滴状)通过C18固相萃取柱。用重蒸的乙酸乙酯洗提6～7次，每次用量为0.5 mL。收集洗提液至50mL棕鸡心瓶中，于38℃旋蒸至近干。再加入0.5mL溶液，超声振荡至完全溶解后转移至衍生瓶中，室温下用N2吹干。然后加入0.1 mL BSTFA作衍生化试剂，0.05 mL吡啶作溶剂，60℃下衍生10 min，冷却至室温后立即上气相谱仪进行测定。
2.5 气相谱条件
载气为高纯氮气(纯度99.999%)，恒流模式，流速1.5 mL/min；氢气流速40 mL/min，空气流速450 mL/min。进样口温度300℃，进样量1 μL，分流进样，分流比10 ︰1，检测器温度300℃。谱柱升温程序：初始温度100℃，以8℃/min升温至140℃，再以4℃/min升温至170℃，保持5 min，最后以10℃/min升到300℃，保持4 min。
2.6 定量方法
使用碱性氧化铜法可将土壤中的木质素大分子分解生成单环酚类单体，这些单环酚为具有苯酰基(H)、香草基(V)、丁香基(S)和肉桂基(C)的醛、酮和酸侧链分子[13]。其中，V类单
体包括香草醛(vanillin)、香草酮(acetovanillone)和香草酸(vanillic acid)，S类单体包括丁香醛(syringaldehyde)、丁香酮(acetosyringone)和丁香酸(syringic acid)，而C类单体则包括对-香豆酸(p-coumaric acid)和阿魏酸(ferulic acid)。由于H酚可来自非木质素源，因此不将其作为木质素标识物[2]。人们通常用V、S、C三类单体共8种酚类物质作为木质素分子标识物，计算其总和指示土壤中木质素的含量[9]。
本文采用内标法进行定量。根据组分浓度与谱峰面积的关系得出：
(1)
zn2
式中，Ci和Cs分别为内标物和各木质素酚类单体的浓度；Ai和As分别为内标物和各木质素单体的谱峰面积；fi和fs分别为内标物和各木质素单体的校正因子。令 ，称为相对校正因子，则土壤样品中的各木质素单体浓度Cx的计算式为：
其中，Ci为添加的已知内标物浓度，Ai和Ax分别为谱仪测定得到内标物质和土壤样品中各木质素单体的峰面积。
3 结果与讨论
3.1 谱条件的优化
在上述实验条件下，木质素衍生酚类物质的混合标准谱图以及土壤样品谱图如图1所示。结果表明，使用该方法得到的8种木质素单体的谱峰与内标物谱峰能够完全分离，同时与土壤样品中各杂质峰均能完全分离，因而可对内标物和木质素准确测定，同时利用公式(1)可进行木质素单体的定量计算。
3.2 方法的精密度及加标回收率
准确称取已知木质素含量的土壤样品(香草醛、香草酮、香草酸、丁香醛、丁香酮、丁香酸、对-香豆酸和阿魏酸8种单体的含量分别为52.4、14.2、37.0、49.8、30.7、32.5、22.9和13.9 mg/kg)于聚四氟反应罐中，加入一定浓度的混标，按实验步骤进行目标物的水解、纯化和谱分析，结果见表1。实验结果表明，8种单体的平均回收率为83～112%，相对标准偏差为4.4%～6.2%，可以满足测定的要求。
图 1 标样(A)与土壤样品(B)中木质素单体与内标物谱图标识物(未衍生的前体)：1.苯甲酸 2. 3.对-羟基苯甲醛 4.对-羟基苯乙酮 5.香草醛 6.间-羟基苯甲酸 7.乙基香草醛 8.香
草酮 9.对-羟基苯甲酸 10.丁香醛 11.丁香酮 12.香草酸 13. 3，5-二羟基苯甲酸 14.丁香酸 15.对-香豆酸 16.阿魏酸
表 1 方法精密度和回收率(n=6)化合物加入量(mg/kg)检测值(mg/kg)回收率(%)相对标准偏差(%)香草醛2017.0855.1香草酮2022.41124.6香草酸2016.6835.4丁香醛1514.3956.2丁香酮1515.91066.1丁香酸1513.2884.4对-香豆酸109.0904.7阿魏酸1010.31035.7
3.3 线性范围
在上述谱条件下，对不同质量浓度的8种木质素单体混合标准溶液进行测定，并对测定结果进行线性相关分析，结果见表2。实验结果表明，在0.05～5.00 mg/mL范围内，各木质素单体的质量浓度(X)与峰面积(Y)呈良好的线性关系，相关系数(r)均大于0.999。
表 2 8种木质素单体的线性方程化合物线性方程相关系数(r)香草醛Y=154.5X+0.0840.9996香草酮Y=170.1X-0.4190.9995香草酸Y=163.5X-1.1370.9991丁香醛Y=122.2X-0.0160.9996丁香酮Y=128.1X+0.3160.9996丁香酸Y=139.1X-0.4990.9996对-香豆酸Y=176.5X-1.1130.9996阿魏酸Y=200.0X-3.1880.9995
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议