بخشی از مقاله
چکیده: در این تحقیق از روش ریزاستخراج فاز مایع پخشی جهت استخراج آفت کش کربندازیم از نمونه برنج استفاده شده است. طیف سنج تحرک یونی جهت اندازه گیری نهایی آفت کش استخراج شده به کار گرفته شده است. عوامل موثر بر استخراج و پارامترهای دستگاهی طیف سنج تحرک یونی مورد ارزیابی و بهینه سازی قرار گرفت. شرایط بهینه دستگاه شامل دمای محفظه تزریق دستگاه، 260 درجه سانتی گراد، دمای لوله رانش، 200 درجه سانتی گراد، اختلاف پتانسیل لوله رانش 8 کیلوولت، سرعت جریان گاز رانش و گاز حامل به ترتیب 600 و 500 میلی لیتر بر دقیقه به دست آمد.
ناحیه خطی برای ترکیب مورد مطالعه در محدوده 20-2 میلی گرم بر لیتر به دست آمد. شرایط بهینه استخراج شامل کربن تتراکلرید به عنوان حلال استخراجی، متانول به عنوان حلال پخشی به دست آمد. تحت شرایط بهینه، پارمترهای تجزیه ای روش مورد ارزیابی قرار گرفت. فاکتور تغلیظ 550 و حدتشخیص 1 میکروگرم بر لیتر به دست آمد. نهایتا روش مورد نظر جهت اندازه گیری کربندازیم در نمونه برنج متعلق به شمال کشور قرار گرفت و مقدار 10 میکروگرم برکیلوگرم در این نمونه اندازه گیری شد.
مقدمه
آفت کش ها گروهی از مواد شیمیایی که بطور خاص برای استفاده در کنترل آفات کشاورزی و بهداشتی توسعه یافته اند. با این حال، استفاده گسترده آنها در کشاورزی منجر به تجمع باقیمانده آنها در محصولات کشاورزی میشود که یک خطر جدی برای سلامت انسان و محیط زیست در سراسر جهان به شمار میرود .[1] کربندازیم یک قارچ کش است که به طور گسترده در بخش کشاورزی برای حفاظت ومبارزه با انواع آفات موًثر بر میوه ها، آجیل، سبزیجات، چمن و محصولات زراعی استفاده میشود.
ساختار شیمیایی این ترکیب در شکل 1 آورده شده است. این آفتکش در نگهداری مواد غذایی بعد از برداشت و به عنوان یک درمان قبل از کاشت بذر استفاده میشود. کربندازیم هم به صورت مستقیم و هم به صورت اسپری به محصولات اعمال می شود .[2] همچنین کربندازیم به عنوان یک عامل کنترل کرم در زمین های گلف و تنیس استفاده می شود. اثرات منفی این سم در سیستم تولید مثل پستانداران نرگزارش شده است. همچنین کربندازیم باعث ایجاد آسیب جدی به سیستم غدد درون ریز و اثرات ژنتیکی و سرطان زایی بر روی حیوانات میشود بنابراین تعیین کمی کربندازیم بسیار حائز اهمیت است.
تعیین قارچ کش کربندازیم در نمونه های آب و خاک با استفاده از میکرو استخراج مایع-مایع پخشی1 و روش اسپکتروفتومتری ماوراء بنفش-مرئی انجام شده است. از مزایای این روش سادگی، سرعت، هزینه کم عملیات و کاهش حجم حلال، زمان استخراج کوتاه می توان نام برد. با روش فوق دامنه خطی 5 - 600 ng/ml و حد تشخیص 2/1 ng/ml برای کربندازیم گزارش شده است .[2] تعیین همزمان از دو آفت کش وکربندازیم و ایزوپروترون2 توسط توسط آنالیز تک قطره3 با استفاده از یک سنسوره الکتروشیمیایی مبتنی بر گرافن گزارش شده است .دامنه خطی بین 0/5 - 10 mg/L و حد تشخیص 0/11mg/L برای کربندازیم گزارش شده است .[1]
روش طیف سنجی پخش رامان روی سطح طلا برای اندازه گیری کربندازیم در برگ چای به کار رفته است. دامنه خطی بین 0/5 - 8mg/L به دست آمده و حد تشخیص برای کربندازیم 0/1mg/L گزارش شده است .[4] طیف سنجی تحرک یونی یک تکنیک سریع و کارآمد برای جداسازی و شناسایی انواع ترکیبات شیمیایی است.این تکنیک دارای زمان پاسخ کمتر از پنج ثانیه و حد تشخیص در حد پیکوگرم برای تعداد زیادی از ترکیبات شیمیایی است .[5]
اساس کار طیف سنج تحرک یونی به این صورت است که نمونه به همراه گاز حامل به ناحیه یونش دستگاه وارد میشود و فرآیند یونش بر روی آن صورت میگیرد. سپس یونهای تولید شده در هنگام باز بودن دریچه ورود به ناحیه رانش وارد میشوند و تحت میدان الکتریکی یکنواخت این ناحیه، به سمت آشکارساز حرکت میکنند. گونهها بر حسب میزان تحرک از یکدیگر جدا شده و در زمان های متفاوت به آشکارساز میرسند.
با برخورد هر دسته از یون ها به آشکارساز، یک سیگنال ایجاد میشود که محل هر سیگنال نشان دهنده نوع گونه و شدت یا سطح زیر پیک آن متناسب با غلظت آن گونه است. با تغییر قطبش دستگاه میتوان یونهای مثبت یا منفی را آشکار نمود. طیف سنج تحرک یونی تاکنون برای تشخیص و شناسایی آفت کش ها در مواد غذایی بکار رفته است .[5] در این تحقیق روش طیف سنجی تحرک یونی برای اندازه گیری بقایای کربندازیم در نمونه برنج ایرانی بکار رفته است. روش ریزاستخراج فاز مایع پخشی جهت آماده سازی نمونه برنج به کارگرفته شده است.
بخش تجربی
تمامی آزمایش ها با طیف سنج تحرک یونی - مدل - IMS-300 ساخت شرکت تاف فناور پارس - اصفهان-ایران - انجام شد. شرایط بهینه دستگاه به صورت زیر تنظیم گردید: دمای محفظه تزریق: 260 درجه سانتی گراد، دمای لوله رانش: 200 درجه سانتی گراد، ولتاژ لوله رانش: 8 کیلوولت، گاز رانش: هوا، سرعت جریان گاز رانش: 600 میلی لیتر بر دقیقه، سرعت جریان گاز حامل: 500 میلی لیتر بر دقیقه. آفت کش کربندازیم با خلوص %99 از شرکت سیگما-آلدریچ تهیه گردید. سپس محلول مادر با غلظت 800 میلی گرم بر لیتر از آفت کش فوق در داخل متانول تهیه گردید. سایر محلول ها مورد نیاز با رقیق سازی محلول مادر تهیه گردید. برای تهیه محلول های آبی از آب دو بار تقطیر استفاده شد. متانول، کربن تتراکلرید، کلروفرم از شرکت مرک آلمان تهیه گردید.
جهت آماده سازی نمونه برنج، مقدار 2 گرم از نمونه آسیاب شده داخل ظرف شیشه ای انتقال داده شده و به آن 8 میلی لیتر متانول اضافه گردید. سپس نمونه به مدت 20 دقیقه با سرعت 500 دور در دقیقه به کمک همزن مغناطیسی به هم زده شد. پس از اتمام مرحله همزدن نمونه به داخل لوله آزمایش منتقل شده و به کمک سانتریفیوژ، فاز آلی از مواد جامد به طور کامل تفکیک گردید.
مقدار 20 میکرولیتر از حلال کربن تتراکلرید به 1/5 میلی لیتر از متانول استخراجی اضافه شده و سپس مخلوط مورد نظر به کمک یک سرنگ گازبندی شده به سرعت به داخل 5 میلی لیتر آب حاوی %2 نمک تزریق گردید. در این شرایط یک محلول کدر که شامل قطرات بسیار ریز از حلال کربن تتراکلرید می باشد شکل می گیرد. بلافاصله پس از شکل گیری محلول مورد نظر فرایند استخراج به داخل حلال انجام می گیرد. نهایتا به کمک سانتریفیوژ حلال مورد نظر از فاز آبی جدا شده و به کمک سرنگ مقدار 3 میکرولیتر به کمک پروب به دستگاه طیف سنج تحرک یونی تزریق گردید.
نتایج و بحث
در ابتدا به منظور تعیین محل پیک مربوط به ترکیب مورد مطالعه در طیف سنج تحرک یونی، غلظت 5 میلی گرم بر لیتر از ترکیب کربندازیم در متانول تهیه و مقدار 3 میکرولیتر از آن به دستگاه تزریق گردید. اثر عوامل مختلف دستگاهی مانند ولتاژ لوله رانش، سرعت جریان لوله رانش، گاز رانش و عامل دوپانت مورد ارزیابی و بهینه سازی قرار گرفت. شکل 2 طیف تحرک یونی مربوط به ترکیب کربندازیم را تحت شرایط بهینه نمایش می دهد.
به منظور تعیین ناحیه خطی دستگاه برای ترکیب هدف، غلظتهای مختلف از 1 تا 100 میلی گرم بر لیتر در متانول تهیه شده و مقدار 3 میکرولتر از آن به دستگاه تزریق گردید. شکل 3 منحنی درجه بندی برای ترکیب را نمایش می دهد. همانطور که مشاهده می شود، ناحیه خطی در محدوده 2 تا 20 میلی گرم بر لیتر و 1 مرتبه بزرگی به دست آمد. میزان ضریب همبستگی 0/9932 به دست آمد.
چون هدف از این تحقیق اندازه گیری باقیمانده کربندازیم در نمونه برنج بود، برای این منظور از روش ریزاستخراج فاز مایع پخشی استفاده گردید. در این روش دو حلال به کار گرفته می شود که یکی به عنوان حلال پخشی و دیگری به عنوان حلال استخراج کننده شناخته می شوند. حلال پخشی باید قابلیت امتزاج پذیری با آب و حلالهای آلی را داشته باشد.
به منظور استخراج از نمونه های جامد، فرایند استخراج در دو مرحله انجام می گیرد. در مرحله اول حلال پخشی به نمونه جامد اضافه می شود و فرایند استخراج اولیه به کمک این حلال بر روی نمونه جامد انجام می گیرد، سپس این حلال در مرحله دوم پس از افزودن حلال استخراجی به داخل محلول آبی تزریق می گردد تا فرایند پخش حلال استخراجی انجام می گیرد. در این مرحله، فرایند پاکسازی و تغلیظ ترکیب هدف در حلال استخراجی انجام می گیرد و در پایان حلال استخراجی به دستگاه تزریق می گردد.
سه حلال استون، اتانول و متانول به عنوان حلال پخشی مورد ارزیابی قرار گرفت و از بین آنها حلال متانول به عنوان حلال پخشی انتخاب گردید. جهت انتخاب حلال استخراجی نیز سه حلال کلروفرم، کربن تتراکلرید و تتراکلرواتیلن مورد بررسی قرار گرفتند که حلال کربن تتراکلرید به عنوان حلال بهینه انتخاب گردید. مقدار حلالهای مورد بررسی نیز بهینه سازی شد و مقادیر 20 میکرولیتر و 1/5 میلی لیتر به ترتیب برای کربن تتراکلرید و متانول به دست آمد.
