頂空氣相色譜法測(cè)定玉米中的乙烯利殘留

黃玉婷，邵 華，楊麗華，李敏杰，杜欣蔚，金茂俊，金 芬，王 靜

（農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，北京 100081）

頂空氣相色譜法測(cè)定玉米中的乙烯利殘留

黃玉婷，邵 華*，楊麗華，李敏杰，杜欣蔚，金茂俊，金 芬，王 靜*

（農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，北京 100081）

利用頂空-氣相色譜-氫火焰離子化分析方法（HS-GC-FID）對(duì)玉米中乙烯利殘留量進(jìn)行了測(cè)定，并分析了不同頂空和色譜條件對(duì)玉米中乙烯利殘留測(cè)定的影響，建立了玉米中乙烯利殘留量的頂空-氣相色譜檢測(cè)方法。玉米樣品經(jīng)甲醇提取、離心、濃縮，采用HS-GC-FID法測(cè)定其中乙烯利含量。方法的線性相關(guān)系數(shù)為0.9999，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.07%～5.70%，樣品加標(biāo)回收率為72.01%～90.85%，方法的最低檢出限為0.1mg/kg。該方法簡(jiǎn)單、易操作，適于玉米中乙烯利的定量分析。

玉米，乙烯利，頂空氣相色譜法

乙烯利是一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，其釋放的乙烯能夠防止玉米倒伏[1]，并有一定的增產(chǎn)效果[2]，目前已廣泛應(yīng)用于玉米生產(chǎn)，但過(guò)量的乙烯利會(huì)造成農(nóng)產(chǎn)品中乙烯殘留，食用后可能產(chǎn)生危害，如加速衰老、腐蝕消化道等。近年來(lái)，許多國(guó)家和地區(qū)對(duì)乙烯利在食品中的殘留都制定了嚴(yán)格的限量，我國(guó)規(guī)定了乙烯利在玉米上的最大殘留限量為0.5mg/kg[3]?，F(xiàn)檢測(cè)乙烯利的方法有離子色譜法[4-5]、重氮衍生化-氣相色譜法[6-9]和頂空氣相色譜法[10-16]等。離子色譜法使用不普遍且易存在其他離子干擾；重氮化方法操作復(fù)雜，對(duì)操作人員和環(huán)境毒性大，已較少使用；頂空氣相色譜法具有操作簡(jiǎn)便、穩(wěn)定和安全等特點(diǎn)，已用于蔬菜、水果、水樣品中乙烯利的測(cè)定[10-15]，但采用頂空氣相色譜法測(cè)定玉米中乙烯利殘留尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。本研究利用乙烯利在堿性條件下能快速熱解成乙烯的特性，建立了頂空-氣相色譜檢測(cè)玉米中乙烯利殘留量的分析方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

氫氧化鉀、氯化鈉、甲醇、鹽酸 分析純；超純水

Milli-Q超純水系統(tǒng)，美國(guó)Millipore公司；乙烯利標(biāo)準(zhǔn)品 德國(guó)Dr.E；玉米樣品 北京市海淀區(qū)蘇家坨鎮(zhèn)柳林村。

Agilent 7890A氣相色譜儀，附氫火焰離子化檢測(cè)器（FID） 美國(guó)Agilent公司；Combi PAL氣相色譜自動(dòng)進(jìn)樣器 瑞士CTC分析儀器股份公司；SGHK-500氫空一體機(jī) 北京東方精華苑科技有限公司；DB-5色譜柱（30m×0.25mm，0.25μm）、20mL螺旋蓋頂空瓶 美國(guó)Agilent公司；高速離心機(jī) Thermo公司；電子分析天平（0.0001g） 梅特勒-托利多儀器有限公司；超聲波清洗機(jī) 昆山市超聲儀器有限公司；粉碎機(jī) 天津市泰斯特有限公司；水浴恒溫回旋振蕩器 金壇市榮華儀器制造有限公司；渦流混合器、精密移液槍、KD濃縮瓶以及其他實(shí)驗(yàn)室常用儀器。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理 玉米粒樣品經(jīng)粉碎成玉米粉，準(zhǔn)確稱取1g（精確至0.01g），加入1mL水、2mL甲醇和25μL甲醇∶鹽酸溶液（9∶1），渦旋混合1min，超聲振蕩提取5min，10000r/min離心5min，上清液轉(zhuǎn)移至KD濃縮瓶，殘?jiān)?mL甲醇重復(fù)提取一次，合并兩次上清液，30℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，定容至1mL后轉(zhuǎn)移至頂空瓶，加入5mL 10mol/L KOH和5mL 0.2 kg/L NaCl溶液，立即旋緊瓶蓋，置于已預(yù)熱到85℃的水浴恒溫回旋振蕩器上，100r/min加熱1h。取出頂空瓶，置自動(dòng)樣品盤上待測(cè)。

1.2.2 氣相色譜儀條件 頂空自動(dòng)進(jìn)樣器條件：孵育溫度85℃，孵育時(shí)間5min，氣相色譜運(yùn)行時(shí)間10min，進(jìn)樣針待機(jī)溫度90℃，沖洗時(shí)間10s，進(jìn)樣量500μL。

色譜條件：進(jìn)樣口溫度130℃；分流比：20∶1；程序升溫：40℃，保持4min，然后100℃/min升到180℃，保持7min；檢測(cè)器（FID）溫度200℃；載氣流速（氮?dú)猓?9.999%）：0.5mL/min，恒流模式；補(bǔ)償氣：氮?dú)猓?5mL/min；氫氣流速：30mL/min；空氣流速：300mL/min。1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和曲線繪制 準(zhǔn)確稱取適量的乙烯利標(biāo)準(zhǔn)品，用0.1mol/L鹽酸溶液配成濃度為1.00mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。根據(jù)需要再用0.1mol/L鹽酸稀釋標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液以制備適當(dāng)濃度的標(biāo)準(zhǔn)工作液，配制過(guò)程用聚乙烯器皿。在優(yōu)化后的條件下進(jìn)行測(cè)定，以峰面積Y對(duì)相應(yīng)濃度X作圖，得出直線回歸方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品前處理的改進(jìn)

首先采用甲醇做樣品提取溶劑，改進(jìn)了大多文獻(xiàn)報(bào)道的直接采用在堿性條件下熱分解然后測(cè)定而導(dǎo)致回收率偏低的方法，減少了乙烯利損失，提高了提取效率。結(jié)果表明，優(yōu)化的前處理方法回收率高，三個(gè)水平的添加回收率均在70%以上。前處理方法改進(jìn)前后回收率結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 方法的回收率結(jié)果Fig.1 Results of recovery experiment

2.2 頂空條件的改進(jìn)

2.2.1 平衡溫度和平衡時(shí)間 在樣品瓶容量和樣品量一定的情況下，被測(cè)組分在氣液兩相分配比受環(huán)境因素影響較大，即隨著溫度升高，頂空氣體中待測(cè)組分的濃度升高，色譜峰面積增大，檢測(cè)靈敏度提高，同時(shí)平衡時(shí)間縮短。但溫度過(guò)高會(huì)引起頂空瓶的耐壓和氣密性問(wèn)題，還可能導(dǎo)致氣體濃度太大造成色譜柱過(guò)載；此外，溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生較多水汽并隨樣品進(jìn)入色譜柱，極性很強(qiáng)的水分子對(duì)大多數(shù)毛細(xì)管柱固定相有較強(qiáng)的破壞性，造成柱流失，導(dǎo)致柱效降低。在75、85、90℃條件下分別加熱0.5、1、1.5h，以選擇合適的頂空平衡溫度和平衡時(shí)間，峰面積隨提取溫度時(shí)間變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。結(jié)果表明，色譜峰面積在85℃、1h為最大，并且綜合考慮靈敏度和平衡時(shí)間等因素，最終選擇平衡溫度85℃，平衡時(shí)間1h。

圖2 峰面積隨提取溫度和時(shí)間變化趨勢(shì)的折線圖Fig.2 Variation of peak area with extraction temperature and time

2.2.2 裝液量 頂空瓶中樣品量，如果裝樣量過(guò)小，上層頂空空間過(guò)大，則頂空氣體被稀釋，檢測(cè)靈敏度降低；反之裝樣量過(guò)大，頂空體積小，單位體積氣體濃度變大，易導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)壓力太大和氣體泄漏問(wèn)題；另因頂空體積小而進(jìn)樣針易插入樣品中，可能導(dǎo)致進(jìn)樣針的污染和腐蝕。固定樣品質(zhì)量，分別加入6、8、10mL堿溶液和無(wú)機(jī)鹽的混合液（堿溶液和無(wú)機(jī)鹽比例為1∶1），研究乙烯色譜峰面積相應(yīng)的變化。結(jié)果表明，混合液體積為10mL時(shí)峰面積最大，考慮到頂空進(jìn)樣針的長(zhǎng)度和頂空體積，不宜再增加混合液體積，因此本實(shí)驗(yàn)選擇堿溶液和無(wú)機(jī)鹽的混合液用量為10mL。不同裝液量回收率結(jié)果見(jiàn)表1。

圖3 峰面積隨裝液量變化趨勢(shì)的折線圖Fig.3 Variation of peak area with extraction medium volume

表1 方法的回收率結(jié)果（n=3）Table 1Results of recovery experiment（n=3）

2.3 色譜條件的選擇

2.3.1 柱溫的選擇 一般色譜柱的初始溫度接近或略低于待測(cè)組分沸點(diǎn)溫度，以改善峰形。但乙烯沸點(diǎn)很低，-103.9℃。本實(shí)驗(yàn)選擇的程序升溫條件為：40℃保持4min，以100℃/min速度升溫至180℃保持7min，可縮短分析時(shí)間，提高分析效率。

2.3.2 分流比的選擇 分流比太小，檢測(cè)靈敏度提高，但易造成色譜柱過(guò)載，色譜柱使用壽命縮短；分流比太大，靈敏度降低。固定色譜柱及程序升溫條件，選擇合適的分流比。在分流比為100∶1、50∶1、20∶1、5∶1時(shí)，乙烯的色譜峰面積不斷增加，相應(yīng)地檢測(cè)限也不斷降低，但當(dāng)分流比降到5∶1時(shí)，色譜峰出現(xiàn)裂分，采用20∶1的分流比可得到良好的峰形，且靈敏度符合檢測(cè)要求，故本實(shí)驗(yàn)確定分流比為20∶1。

圖4 峰面積隨分流比變化趨勢(shì)的折線圖Fig.4 Variation of peak area with split ratio

2.4 方法學(xué)考察

2.4.1 線性范圍及檢出限 分別取1mL系列標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.01、0.05、0.1、0.5、1.00、5.00、10.00mg/kg），加入5mL KOH和5mL NaCl溶液，85℃恒溫100r/min振蕩加熱1h，在優(yōu)化的頂空和色譜條件條件下進(jìn)行測(cè)定。以峰面積Y對(duì)相應(yīng)濃度X作圖。結(jié)果表明，在0.01～10.00mg/kg范圍內(nèi)，峰面積與樣品濃度呈良好的線性關(guān)系，線性方程為Y=327310X+11383，相關(guān)系數(shù)R2為0.9999。通過(guò)添加回收率實(shí)驗(yàn)得到方法的最低檢出限（S/N=3）為0.1mg/kg，如圖5所示。

圖5 乙烯利標(biāo)準(zhǔn)品線性圖Fig.5 Linear figure of ethephon standard

2.4.2 方法的準(zhǔn)確度和精密度 稱取1.00g玉米空白樣品，分別向其中添加1mL濃度為0.1、0.5、1.0mg/kg的乙烯利標(biāo)準(zhǔn)工作液，每個(gè)濃度水平進(jìn)行3次重復(fù)添加回收率實(shí)驗(yàn)，回收率及RSD結(jié)果見(jiàn)表2；圖6為乙烯利標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖。

表2 方法的回收率和RSD測(cè)定結(jié)果Table 2 Results of recovery experiment

圖6 乙烯利標(biāo)準(zhǔn)品氣相色譜圖Fig.6 Gas chromatogram of an ethephon standard solution

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)頂空氣相色譜法測(cè)定玉米中乙烯利殘留量的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化，建立了玉米中乙烯利先經(jīng)甲醇提取，再用HS-GC-FID檢測(cè)的殘留分析方法。本方法簡(jiǎn)單、易操作，檢測(cè)限、回收率和準(zhǔn)確度均能滿足玉米中乙烯利殘留限量的檢測(cè)要求。

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Determination of ethephon residues in maize samples by headspace gas chromatography

HUANG Yu-ting，SHAO Hua*，YANG Li-hua，LI Min-jie，DU Xin-wei，JIN Mao-jun，JIN Fen，WANG Jing*
（Key Laboratory of Agrifood Safety and Quality，Ministry of Agriculture，Institute of Quality Standards&Testing Technology for Agro-products，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China）

A headspace-gas chromatography-flame ionization detector（HS-GC-FID） method was used to determine the ethephon residues in maize samples and the influence of different headspace and chromatographic conditions on determination was analyzed，finally a headspace-gas chromatography method was developed for the analysis of ethephon in maize matrix.Maize samples were firstly extracted by methanol，then concentrated after centrifuging，and finally detected by the HS-GC-FID method.The linearity was good and the correlation coefficients（R2） was 0.9999.Recovery experiments were conducted and the average recoveries were from 72.01%to 90.85%with relative standard deviation varying from 1.07%to 5.70%.The detection limit of the method was 0.1mg/kg.The result obtained indicated that this method was simple and safe with satisfying recovery，and therefore it was suitable for the determination of ethephon residues in maize samples.

maize；ethephon；HS-GC-FID

TS207.3

A

1002-0306（2012）22-0078-03

2012－05－15 * 通訊聯(lián)系人

黃玉婷（1989），女，碩士，研究方向：食品質(zhì)量與安全。