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        液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定飼料中喹噁啉類藥物的不確定度評(píng)價(jià)

        2020-12-21 09:53:18趙根龍肖志明
        中國畜牧雜志 2020年12期
        關(guān)鍵詞:卡巴烯酮乙酰

        賈 錚,李 蘭,趙根龍,周 劍,肖志明,李 陽,樊 霞

        (中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所,國家飼料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(北京),北京 100081)

        喹噁啉類化合物(Quinoxaline,QELs)是一類具有抗菌活性的物質(zhì),代表性藥物主要有喹乙醇、卡巴氧、乙酰甲喹和喹烯酮,均屬于化學(xué)合成喹噁啉-1,4-二氧化合物[1],自20 世紀(jì)70 年代以來已被廣泛用于畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中[1]。隨著人們對(duì)喹噁啉類化合物認(rèn)識(shí)的深入,其毒性作用對(duì)動(dòng)物帶來的損害以及造成食品安全的風(fēng)險(xiǎn)越來越受到廣泛的關(guān)注[2]。2017 年“3.15”媒體曝光了部分廠商存在超范圍、超劑量使用藥物飼料添加劑,其中喹乙醇榜上有名。為配合農(nóng)業(yè)行政主管部門迅速、有效地打擊飼料生產(chǎn)和養(yǎng)殖環(huán)節(jié)違法使用喹噁啉類獸用抗菌藥物的行為,有必要對(duì)飼料中此類藥物檢測方法的不確定度進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)定,以提高測量的準(zhǔn)確性和精密度,為此類藥物的監(jiān)管提供相應(yīng)的技術(shù)支撐。

        喹噁啉類物質(zhì)含量的檢測方法主要有高效液相色譜法(HPLC)[3-4]和高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法(HPLCMS/MS)[5-8],本文參考《化學(xué)分析測量不確定度評(píng)定》(JJF 1135-2005)[9]和《測量不確定度評(píng)定與表示》(JJF 1059.1-2012)[10],在采用標(biāo)準(zhǔn)方法《飼料中卡巴氧、乙酰甲喹、喹烯酮和喹乙醇的測定液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法》(農(nóng)業(yè)部2086 號(hào)公告-5-2014)[11]進(jìn)行試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,優(yōu)化試驗(yàn)操作步驟,并對(duì)配合飼料中4 種喹噁啉類藥物含量進(jìn)行添加回收試驗(yàn),對(duì)檢測方法的不確定度來源、評(píng)價(jià)、合成以及量值結(jié)果進(jìn)行探討,建立該方法的測量不確定度模型,對(duì)方法不確定度進(jìn)行定量計(jì)算,為相應(yīng)檢測數(shù)據(jù)的正確評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        1.1.1 試劑 色譜級(jí)乙腈、甲醇、甲酸(Fisher 公司);鹽酸、二甲亞砜、磷酸二氫鉀均為分析純(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);HLB 固相萃取小柱(200 mg,6 mL)(美國Waters 公司);標(biāo)準(zhǔn)品卡巴氧(Carbdox)(純度≥99%)、喹乙醇(Laguindox)(純度≥99%)、喹烯酮(Qaincetone)(純度≥98.5%)(Sigma-Aldrich 公司),乙酰甲喹(Meguindox)(純度≥99.8%)(加拿大TRC公司)。

        1.1.2 主要儀器 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀:Finnigan TSQ Quantum Discovery Max(美國Thermo 公司)、3K15型離心機(jī)(美國Sigma 公司)、Eyela MG-2200 型氮吹儀(東京理化器械株式會(huì)社)、BP310s 型電子天平(賽多利斯公司)、BP211D 型電子天平(賽多利斯公司)、Q2-866 型渦旋混合器(海門市其林貝爾儀器制造有限公司)、SK3300 型超聲清洗器(上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司)。

        1.2 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液配制 準(zhǔn)確稱取卡巴氧、乙酰甲喹、喹烯酮和喹乙醇各10 mg(精確至0.01 mg)于100 mL棕色容量瓶中,加入20 mL 二甲亞砜使固體溶解完全,之后用乙腈定容至刻度,混勻,轉(zhuǎn)移至試劑瓶,于-20℃冰箱內(nèi)避光保存。作為4 種喹噁啉類獸藥的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,該溶液中卡巴氧、乙酰甲喹、喹烯酮和喹乙醇濃度均為100 μg/mL,準(zhǔn)確移取混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1 mL 于100 mL 容量瓶內(nèi),用乙腈稀釋至刻度作為混合標(biāo)準(zhǔn)工作液,該溶液中4 種化合物濃度為1 μg/mL。

        1.3 樣品提取 準(zhǔn)確稱取飼料樣品2 g(精確至0.001g),置于50 mL 聚乙烯離心管中,加入0.1%甲酸-乙腈溶液10 mL,渦旋混合1 min,超聲提取10 min,取出后放入離心機(jī)以9 000 r/min 離心5 min,收集上清液于50 mL聚乙烯離心管中;按照上述步驟重復(fù)提取1 次,合并提取液,混勻。準(zhǔn)確量取5.0 mL 提取液(為分取液)于10 mL 試管中,60℃下氮?dú)獯抵良s2 mL,加入4.0 mL 0.1 mol/L 磷酸二氫鉀充分溶解,備用。

        1.4 樣品凈化 選用6 cc HLB 固相萃取柱對(duì)提取液進(jìn)行凈化,分別用3 mL 甲醇、3 mL 水活化固相萃取柱,將1.3 樣品提取液過柱,控制過柱速度在1 mL/min 以內(nèi),以3 mL 0.02 mol/L 鹽酸和3 mL 5%甲醇溶液淋洗固相萃取柱,擠干,以5 mL 甲醇洗脫2 次,收集并合并2次洗脫液,于60℃下氮?dú)獯蹈?。?zhǔn)確加入20%乙腈溶液1 mL,超聲5 min,渦旋振蕩1 min,過0.22 μm 濾膜,待測。

        1.5 基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液 稱取空白配合飼料樣品,按1.3~1.4 步驟操作制得1 mL 空白基質(zhì)樣品溶液,分別移取適量的卡巴氧、乙酰甲喹、喹烯酮和喹乙醇混合標(biāo)準(zhǔn)工作液,60℃下氮?dú)獯蹈珊?,加? mL 空白基質(zhì)樣品溶液溶解,配制成濃度為200 ng/mL 的基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液,超聲5 min 溶解殘余物,渦旋1 min,經(jīng)0.22 μm濾膜過濾后供液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀測定。

        1.6 儀器分析條件

        1.6.1 液相色譜條件 色譜柱:C18 柱,50 mm×2 mm,2.1 μm,美國Thermo 公司;柱溫:30℃;流動(dòng)相:A 為0.1%甲酸水溶液,B 為0.1%甲酸乙腈溶液;流速:0.2 mL/min;進(jìn)樣量:10 μL。

        1.6.2 質(zhì)譜條件 離子源:ESI;電噴霧電壓:4 000 V;霧化溫度:350℃;輔助氣流速:8 L/min;掃描方式:正離子掃描;檢測方式:SRM。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 數(shù)學(xué)模型 對(duì)基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣,以峰面積為縱坐標(biāo)、基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo),采用單點(diǎn)法對(duì)樣品進(jìn)行定量。以試驗(yàn)前處理步驟和儀器條件對(duì)添加一定濃度各化合物的配合飼料樣品進(jìn)行測定,平行測定6 次得到各化合物含量的平均值分別為卡巴氧0.334 mg/kg、乙酰甲喹0.342 mg/kg、喹乙醇0.455 mg/kg、喹烯酮0.379 mg/kg。

        試樣中待測物質(zhì)含量X(mg/kg)的計(jì)算公式:

        式中,A為試樣溶液中待測藥物的峰面積;As為基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)工作液中待測藥物的峰面積;Cs為基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)工作液中待測藥物濃度(μg/mL);V為溶解殘余物的體積(mL);m為樣品的質(zhì)量(g);V1為分取液體積(mL);V2為提取液總體積(mL)。

        2.2 不確定度來源分析 從檢測方法可以判斷,引入不確定度因素主要有樣品質(zhì)量、樣品前處理、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、檢測儀器、樣品的回收率以及測量重復(fù)性等,各不確定度來源因果關(guān)系見圖1。

        圖1 配合飼料中4 種喹啉類獸藥含量測定的不確定來源

        各影響因素相互獨(dú)立,且計(jì)算公式中各量值為乘除關(guān)系,因此合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以表征:

        2.3 不確定度評(píng)定

        2.3.1 樣品質(zhì)量m引入的不確定度 樣品質(zhì)量m引入的不確定度主要包括天平校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度u1(m)和天平重復(fù)性產(chǎn)生的不確定度u2(m),試驗(yàn)中使用的電子天平鑒定證書給出的重復(fù)性為1 mg,最大允許誤差為5 mg,按均勻分布考慮,6 次樣品稱量的平均值是2.019 g,則校準(zhǔn)產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

        2.3.2 樣品提取、凈化過程溶液體積V引入的不確定度

        2.3.2.1 提取液體積 在環(huán)境溫度為20℃條件下,10 mL移液器吸取10 mL 溶液時(shí)容量允許誤差為±0.6%,則校準(zhǔn)不確定度為:u1(V1000)=α/k=10 000×0.6%/ √—3=34.64 μL,溫度引入的不確定度:提取液為0.1% 甲酸乙腈溶液(4+6),在95%的置信系數(shù)下,溫度引起的體積變化:ΔV=V×液體膨脹系數(shù)×ΔT=7.92×0.002 07×3+0.08×0.001 03×3+12×0.001 37×3=0.098 7 mL,溫度引入的不確定度計(jì)算公式:u2(V1000)=α/k=0.098 7/1.96=50.35 μL;則10 mL 移液器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

        由此可以計(jì)算出提取液總體積V2的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:urel(V2)

        2.3.2.2 分取液體積 過固相萃取柱的提取液體積 使用了5 mL可調(diào)節(jié)移液器,其不確定度:u1(V5000)=α/k=,溫度引入的不確定度:ΔV=V× 液體膨脹系數(shù)× ΔT=1.98×0.002 07×3+0.02×0.001 03×3+3×0.001 37×3=0.024 7 mL,溫度引入的不確定度計(jì)算公式:u2(V5000)=α/k=0.024 7/1.96=12.6 μL,則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

        2.3.2.3 定容體積 定容體積V使用了1 mL 可調(diào)節(jié)移液器,其不確定度:u1(V5000)=α/k=1 000×0.6%/√—3 =3.464 μL,溫度引入的不確定度:ΔV=V×液體膨脹系數(shù)×ΔT=0.80×0.001 80×3+0.20×0.001 37×3=0.005 12 mL,溫度引入的不確定度計(jì)算公式為:u2(V5000)=α/k=0.005 12/1.96=2.61 μL,則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

        因此,樣品在提取、凈化過程中由體積變化引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

        2.3.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度 引入的不確定度

        2.3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)品純度引入的不確定度 由對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書查得,卡巴氧、喹乙醇、喹烯酮的相對(duì)擴(kuò)展不確定度均為±1.0%,包含因子k=2,則其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:urel(p)=1.0%/2=0.005;乙酰甲喹的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為0.3%,包含因子k=2,則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度: urel(V3)=0.3%/2=0.001 5。

        2.3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)品稱量m引入的不確定度 包括天平校準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度u1(ms)和天平重復(fù)性產(chǎn)生的不確定度u2(ms),試驗(yàn)中使用的電子天平鑒定證書給出的重復(fù)性為0.05 mg,最大允許誤差為0.05 mg,按均勻分布考慮,則校準(zhǔn)產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

        2.3.3.3 定容體積引入的不確定度 包括容量瓶校準(zhǔn)引入的不確定度u1(V100)、溫度引入的不確定度u2(V100)、容量瓶估讀誤差引入的不確定度u3(V100)。根據(jù)《常用玻璃量器檢定規(guī)程》(JJG 196-2006)[12]規(guī)定,100 mL容量瓶的允差為±0.10 mL,按均勻分布考慮,引入的不確定度:u1(V100)=0.10 mL/=0.057 7 mL。

        用水對(duì)100 mL 容量瓶進(jìn)行10 次的定容和稱量試驗(yàn),得到標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.06 mL,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度:u(1V100)

        測定時(shí)的試驗(yàn)環(huán)境為23℃,與容量瓶校準(zhǔn)時(shí)的溫度(20℃)相差3℃,乙腈的膨脹系數(shù)(20℃)為0.001 37,在95%的置信系數(shù)下,溫度引起的體積變化:ΔV=V×液體膨脹系數(shù)×ΔT=100×0.001 37×3=0.411 mL,溫度引入的不確定度:u2(V100)=α/k=0.411/1.96=0.209 7 mL;從而得到100 mL 容量瓶的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

        相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:urel(V100)=u(V100)/100=0.217/100=0.002 183。

        2.3.3.4 稀釋引入的不確定度 根據(jù)《移液器計(jì)量檢定規(guī)程》(JJG 646-2006)[13],在環(huán)境溫度為20℃條件下,1 mL移液器吸取1 mL 溶液時(shí)容量允許誤差為±1.0%,則校準(zhǔn)不確定度:u1(V1)=α/k=1 000×1.0%/=5.775 μL。

        溫度引入的不確定度計(jì)算公式:u2(V1)=α/k=100×0.001 37×3/1.96=0.209 7 μL。

        則1 mL 移液器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

        相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:ure(lV1)=5.779/1000=0.005 779。

        100 mL 容量瓶體積的不確定度分析同2.3.3.3 中容量瓶體積不確定度的計(jì)算,得到urel(V100)=0.002 183 mL。

        稀釋過程按1:100 稀釋,引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

        標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

        經(jīng)過計(jì)算,得到因標(biāo)準(zhǔn)溶液引入的卡巴氧、喹乙醇、喹烯酮的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(Cs)=0.010 27,乙酰甲喹urel(Cs)=0.009 103。

        2.3.4 重復(fù)性引入的不確定度 測量重復(fù)性引入的不確定度主要受實(shí)驗(yàn)人員的熟練程度、儀器自身性能等因素影響,包括稱量的重復(fù)性、樣品提取和凈化過程中溶液體積變化的重復(fù)性、儀器檢測的重復(fù)性等,均屬于A類不確定度。本試驗(yàn)將6 次平行測定的各組分含量值帶入貝塞爾公式,計(jì)算4 種化合物的標(biāo)準(zhǔn)偏差、標(biāo)準(zhǔn)不確定度和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度,結(jié)果見表1。

        2.3.5 添加回收率R 引入的不確定度 由表2 可見,6 次樣品添加回收試驗(yàn)得到的卡巴氧、乙酰甲喹、喹乙醇和喹烯酮的添加回收率分別在80.7%~89.5%、80.9%~96.0%、87.2%~94.4%、85.5%~101.3%。

        采用t檢驗(yàn)法對(duì)各化合物平均回收率與1.0 進(jìn)行顯著性檢驗(yàn),代入公式t=/- 1.0//S(R)計(jì)算各化合物t值,與t(0.05,5)=2.015 比較以確定回收率是否計(jì)入含量的計(jì)算中。4 種化合物的t值分別為卡巴氧:t=4.53,乙酰甲喹:t=2.21,喹乙醇:t=2.59,喹烯酮:t=0.82,由計(jì)算結(jié)果可知,卡巴氧、乙酰甲喹和喹乙醇3 種化合物須采用回收率因子R修正結(jié)果。

        2.3.5 合成不確定度、擴(kuò)展不確定度及結(jié)果表示 由公式ure(lX)=計(jì)算得到4 種喹噁啉類藥物的合成不確定度,根據(jù)《化學(xué)分析測量不確定度評(píng)定》(JJF 1135-2005)中規(guī)定的一般正態(tài)分布、95%的置信區(qū)間對(duì)應(yīng)的k=2,則各化合物的擴(kuò)展不確定度為U=urel××2,從而計(jì)算得到采用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法測定配合飼料中4 種喹噁啉類藥物含量不確定度的結(jié)果,見表3。

        3 結(jié) 論

        本研究對(duì)液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定配合飼料中4種喹噁啉類獸藥含量的測量不確定度的評(píng)定結(jié)果表明,影響測量不確定度的主要因素是測量重復(fù)性、添加回收率,其次是標(biāo)準(zhǔn)溶液配制和提取、凈化過程的溶劑體積變化,而樣品稱量過程引入的不確定度較小。因此,在實(shí)際操作過程中可以從試驗(yàn)操作能力、儀器設(shè)備、測量重復(fù)性等方面考慮,通過培訓(xùn)提高操作人員的檢化驗(yàn)水平、增加平行樣測定次數(shù)、定期檢定儀器設(shè)備、保持HPLC-MS/MS 的靈敏度和穩(wěn)定性以及嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)室環(huán)境等方式,盡量減小測量不確定度,從而保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。

        表1 含量測定結(jié)果數(shù)據(jù)

        表2 回收率測定結(jié)果數(shù)據(jù)

        表3 各組分?jǐn)U展不確定度及結(jié)果表示

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