仪器分析自主实验设计：在线固相萃取-高效液相色谱-柱后衍生测定蔬菜中痕量农药残留

doi:10.3724/SP.J.1123.2025.10020

摘要/Abstract

摘要：

为顺应国家现代教育理念及创新型人才培养的要求，仪器分析实验课程在常规实验的基础上增设了学生自主设计实验环节。这一改革旨在强化学生“学以致用”能力的培养，使学生在掌握仪器操作技能的同时，能预判和解决实验过程中所遇到的实际问题。在教师的指导下，学生自主搭建了在线固相萃取-液相色谱分离-柱后衍生荧光检测装置，建立了蔬菜样品中痕量氨基甲酸酯类农药的检测方法，并通过实践攻克了提升方法灵敏度与精密度、消除基质干扰、实现快速分析等关键技术难题。该自主设计实验从学生的学习特点和兴趣出发，有效激发了学生的学习主动性和创新潜能，显著提升了教学效果与学习效率。

关键词: 自主设计实验, 在线固相萃取, 高效液相色谱, 柱后衍生, 农残分析

Abstract:

In line with modern educational concepts and the demand for innovative talents， a course focused on self-designed experiments has been incorporated into the traditional instrumental analysis curriculum. This initiative aims to enhance students’ ability to apply knowledge effectively. While mastering instrument operation， students are encouraged to anticipate potential challenges during experiments. Under instructor guidance， students constructed an online system for solid-phase extraction coupled with liquid chromatography and post-column derivatization with fluorescence detection. They addressed real analytical needs such as improving sensitivity and precision， minimizing interference， and conducting rapid analyses of trace carbamate pesticides in vegetable samples. This self-designed liquid chromatography experiment course， tailored to students’ learning characteristics and interests， successfully engages their initiative and fosters independent innovation capabilities. As a result， it also improves teaching effectiveness and enhances learning efficiency.

Key words: self-designed experiment, online solid-phase extraction （online SPE）, high performance liquid chromatography （HPLC）, post-column derivatization, pesticide residue analysis

中图分类号:

O658

李琰, 刘韫滔, 黄熙恩, 周子易, 王梓丘, 王京, 丁飞, 南晶, 唐安娜. 仪器分析自主实验设计：在线固相萃取-高效液相色谱-柱后衍生测定蔬菜中痕量农药残留[J]. 色谱, 2026, 44(9): 1074-1081.

LI Yan, LIU Yuntao, HUANG Xien, ZHOU Ziyi, WANG Ziqiu, WANG Jing, DING Fei, NAN Jing, TANG Anna. Self-designed experiment in instrumental analysis： online solid phase extraction-high performance liquid chromatography- post column derivatization for the determination of trace pesticide residues in vegetables[J]. Chinese Journal of Chromatography, 2026, 44(9): 1074-1081.

图/表 10

图1 在线SPE-HPLC-PCD-FLD系统

Fig. 1 Online solid-phase extraction-high performance liquid chromatography-post-column derivatization-fluorescence detection （SPE-HPLC-PCD-FLD） systemA1： sample； B1： 10% methanol aqueous solution； A2： 60% methanol aqueous solution； B2： methanol； RT： room temperature； OPA： o-phthaldialdehyde derivatization solution.

表1 SPE-HPLC-PCD-FLD程序及阀切换时间表

Table 1 SPE-HPLC-PCD-FLD program and valve switching schedule

Stage	Sample time/min	Pump 1		Elution time/min	Pump 2		Valve state
Stage	Sample time/min	φ（A₁）/%	φ（B₁）/%	Elution time/min	φ（A₂）/%	φ（B₂）/%	Valve state
Balance	0	0	100	-	100	0	load
Balance	3.0	0	100	-	100	0	load
Sample loading	3.1	100	0	-	100	0	load
Sample loading	13.0	100	0	-	100	0	load
Washing	13.1	0	100	-	100	0	load
Washing	14.0	0	100	-	100	0	load
Elution & detection	-	0	0	0	100	0	inject
	-	0	0	8.0	100	0	inject
	-	0	0	12.0	25	75	inject
	-	0	0	24.0	25	75	inject
	-	0	0	25.0	100	0	inject

图2 衍生原理

Fig. 2 Principle of derivatization

图3 样品溶液的pH对吸附性能的影响（n=3）

Fig. 3 Effect of pH in the sample solution on adsorption performance （n=3）

图4 洗脱剂类型对洗脱性能的影响（n=3）

Fig. 4 Effect of eluent type on elution performance （n=3）

图5 衍生液及水解液的流速对衍生性能的影响（n=3）

Fig. 5 Effect of the flow rate of the derivatization solution and the hydrolysate on the derivatization performance （n=3）

图6 水解温度对衍生性能的影响（n=3）

Fig. 6 Effect of hydrolysis temperature on derivatization performance （n=3）

表2 3种目标分析物的线性方程、相关系数、线性范围、检出限、定量限、日内RSD（n=5）和日间RSD（n=5）

Table 2 Linear equations， correlation coefficients （R2）， linear ranges， LODs， LOQs， intra-day RSDs （n=5） and inter-day RSDs （n=5） of the three target compounds

Compound	Linear equation	R²	Linear range/（μg/L）	LOD/（μg/L）	LOQ/（μg/L）	RSDs/% （n=5）
Compound	Linear equation	R²	Linear range/（μg/L）	LOD/（μg/L）	LOQ/（μg/L）	Intra-day	Inter-day
Methomyl	y=4.9x‒1.11	0.9979	2.0‒400	0.20	0.69	2.2	3.5
3-Hydroxycarbofuran	y=10.9x‒0.19	0.9692	1.0‒200	0.10	0.34	2.1	3.6
Carbaryl	y=21.7x‒1.07	0.9997	0.5‒100	0.05	0.15	2.3	4.0

表3 3种实际样品中氨基甲酸酯的加标回收率（n=5）

Table 3 Spiked recoveries of carbamate in three real samples （n=5）

Sample	Analyte	Content/（μg/L）	Spiked/（ng/g）	Recovery/%	RSD/%
Cabbage	methomyl	ND	40	88.2	2.5
	methomyl	ND	200	92.1	3.4
	3-hydroxycarbofuran	ND	40	89.1	3.0
	3-hydroxycarbofuran	ND	200	96.0	3.1
	carbaryl	ND	40	87.9	2.9
	carbaryl	ND	200	91.3	3.5
Cucumber	methomyl	ND	40	89.8	1.9
	methomyl	ND	200	90.5	2.2
	3-hydroxycarbofuran	ND	40	88.9	2.8
	3-hydroxycarbofuran	ND	200	92.7	2.6
	carbaryl	ND	40	87.5	3.0
	carbaryl	ND	200	92.2	2.8
Celery	methomyl	ND	40	90.1	3.0
	methomyl	ND	200	95.5	3.4
	3-hydroxycarbofuran	ND	40	90.2	3.3
	3-hydroxycarbofuran	ND	200	94.3	2.8
	carbaryl	ND	40	88.2	3.3
	carbaryl	ND	200	93.0	3.5

图7 圆白菜（a）空白样品及（b）加标（0.2 μg/g）样品的色谱图

Fig. 7 Chromatograms of （a） a blank cabbage sample and （b） a spiked （0.2 μg/g） cabbage sample1. methomyl； 2. 3-hydroxycarbofuran； 3. carbaryl.

参考文献

[1]	Peng J Y， Wang F， Yuan H M， et al. University Chemistry， 2025， 40（9）： 317
	彭俊钰，王峰，袁红梅，等. 大学化学， 2025， 40（9）： 317
[2]	Zhang P P， Xiao D， Zhou S Y， et al. University Chemistry， 2025， 40（4）： 232
	章平平，肖东，周视玉，等. 大学化学， 2025， 40（4）： 232
[3]	Zhao R， Zhang L， Zhang K， et al. Chinese Journal of Chromatography， 2025， 43（2）： 197
	赵冉，张玲，张鲲，等. 色谱， 2025， 43（2）： 197
[4]	Bai L G， Liu B， Qiao X Q， et al. Chinese Journal of Chromatography， 2024， 42（5）： 487
	白立改，刘玢，乔晓强，等. 色谱， 2024， 42（5）： 487
[5]	Li Y， Ding F， Wang J， et al. University Chemistry， 2024， 39（2）： 208
	李琰，丁飞，王京，等. 大学化学， 2024， 39（2）： 208
[6]	Dai S F， Li Y L， Wang L， et al. Modern Food， 2023， 29（18）： 165
	代升飞，李园莉，王林，等. 现代食品， 2023， 29（18）： 165
[7]	Shi W D， Zhang T Q， Wang J， et al. Agriculture of Henan， 2014（7）： 28
	石卫东，张同庆，王瑾，等. 河南农业， 2014（7）： 28
[8]	Wang J Z. World Pesticide， 2025， 47（7）： 31
	王建忠. 世界农药， 2025， 47（7）： 31
[9]	Fan Y， Dai X B. Vegetables， 2019（8）： 28
	范叶，戴先焙. 蔬菜， 2019（8）： 28
[10]	GB 2763-2021
[11]	GB 23200.112-2018
[12]	Zang X， Chang Q， Pang Y， et al. Food Chem， 2021， 359： 129984
[13]	Li S， Li Z， Ma S， et al. J Chromatogr A， 2022， 1677： 463326
[14]	Martínez-Pérez-Cejuela H， Pravcová K， Česlová L， et al. Microchim Acta， 2021， 188（6）： 197
[15]	Wan N， Chang Q， Hou F， et al. Anal Chim Acta， 2022， 1195： 339458