梨中硫酰氟殘留的頂空氣相色譜法測定

陳莉 董繼盼 白雪 靖俊杰 賈春虹

摘要：建立頂空氣相色譜法（headspace gas chromatography，簡稱HS-GC）測定梨中硫酰氟殘留量的分析方法。采用頂空毛細管氣相色譜法測定，HP-PLOT-Q 毛細管氣相色譜柱（30 m×0.53 mm，40 μm），進樣口溫度為200 ℃，分流比為20 ∶1，柱溫為70 ℃，檢測器為ECD，溫度為250 ℃，載氣為N2，恒流為4.5 mL/min，進樣量為1 mL，優(yōu)化頂空平衡溫度、時間等，以頂空進樣器注入氣相色譜儀進行分離檢測，外標法定量分析。結果表明，硫酰氟在0.001～1.000 mg/L 范圍內(nèi)線性關系良好，相關系數(shù)r>0.99，方法檢出限（limit of detection，簡稱LOD，S/N=3）為0.001 mg/kg，定量限（limit of quantitation，簡稱LOQ）為0.01 mg/kg。在0.01、0.50、1.00 mg/kg添加水平下，硫酰氟在梨中的回收率為85.5%～103.3%，相對標準偏差為2.17%～6.01%。說明該方法操作簡便，重現(xiàn)性好，結果準確可靠，可用于梨中硫酰氟殘留的測定。

關鍵詞：硫酰氟;梨;頂空氣相色譜法;殘留;定量限;方法檢出限;HP-PLOT-Q色譜柱

中圖分類號： S481+.8文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）08-0167-04

收稿日期：2020-08-17

基金項目：農(nóng)業(yè)農(nóng)村部國家標準制定和修訂項目（編號：14202018）;國家重點研發(fā)計劃（編號：2017YFD0800900）。

通信作者：陳 莉（1973—），女，河南永城人，博士，副研究員，研究方向為農(nóng)藥標準制定與風險評價。E-mail：chenli517@126.com。

硫酰氟（sulfuryl fluoride）化學式為SO2F2，是一種熏蒸殺蟲劑，20世紀50年代，由美國陶氏益農(nóng)公司研制。蒙特利爾議定書（Montreal protocol） 中明文規(guī)定禁止溴甲烷殺蟲劑使用之后，硫酰氟便成為在全球被廣泛采用的一種熏蒸殺蟲劑[1]。硫酰氟殺蟲的機制為通過抑制昆蟲對氧的吸收，破壞正常的磷酸鹽平衡，并阻止昆蟲體內(nèi)脂肪酸水解[2]，對赤擬谷盜、黑皮蠹、煙草甲、谷象、麥蛾、天牛、粉螟、黏蟲、粉蠹等數(shù)十種害蟲均有良好的防治效果[3-5]，國際食品法典委員會（CAC）、美國、澳大利亞、韓國、歐盟、日本、加拿大以及我國等機構或國家均制定了硫酰氟在食品/農(nóng)產(chǎn)品中的殘留限量標準。植物中的硫酰氟被降解為硫酸鹽和無機氟，然而，經(jīng)過24 h通氣后，硫酰氟仍可能存在于農(nóng)產(chǎn)品中，會產(chǎn)生一定的健康風險[6-8]。因此，有必要監(jiān)測農(nóng)產(chǎn)品上的硫酰氟殘留量。

硫酰氟的檢測方法主要有離子選擇電極法[9]、氣相色譜-熱導檢測器法[10]、氣相色譜-火焰光度檢測器法[11]、氣相色譜-電子捕獲檢測器法[12]、氣相色譜質(zhì)譜法[12-14]等。瞿進文等利用稀硫酸等提取了糧食中的硫酰氟，此方法經(jīng)氮氣吹掃，氫氧化鈉溶液吸收，使其轉化為氟離子，用氟離子選擇電極法測定氟離子濃度，由此推算出硫酰氟含量，該方法對玉米、大米、豌豆中硫酰氟的檢出限分別為0.5、0.8、0.5 mg/kg[9];Park等利用密閉攪拌罐中的水從農(nóng)產(chǎn)品樣品中提取殘留硫酰氟，硫酰氟的線性范圍為0.01～1.00 μg/mL，相關系數(shù)為0.999，回收率為74.1%～108.9%[12];Magnusson等采用商用吸附管碳篩SIII（TM）、空氣毒物（air toxics）和TenaxTA，評估了空氣中硫酰氟、磷化氫和甲基溴高揮發(fā)性化學物質(zhì)的采樣和隨后的熱脫附氣相色譜-質(zhì)譜（TD-GC-MS）分析的效果[1];Du等利用頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法測定了谷物、油籽、堅果和干果中硫酰氟等8種熏蒸劑的含量，硫酰氟的定量限為6.64 ng/g，線性范圍為0.129～12.870 ng/g，相關系數(shù)為0.999，平均回收率為96.8%[13]。但目前尚未見梨中硫酰氟檢測方法的報道。

頂空氣相色譜法是一種間接分析液體樣品中揮發(fā)性組分的方法，分析的是樣品平衡體系中的氣體，而不是液體樣品直接進樣，減少了基體干擾，消除了那些能干擾測定，污染進樣器、檢測器及分離柱的組分的影響[13]，因此，本研究利用硫酰氟強揮發(fā)性的特點，建立頂空毛細管氣相法測定梨中硫酰氟殘留量的方法，方法簡單快速，不需要有機溶劑，同時研究不同條件對硫酰氟靈敏度和梨中回收率的影響，為硫酰氟在梨中的殘留檢測提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

試驗主要試劑有硫酰氟標準品（CAS號：2699-79-8，純度≥99.5%，結構式見圖1）、Aglient 7890B氣相色譜儀（美國安捷倫公司）、頂空進樣器（Aglient 7696A Headspace Sampler，美國安捷倫公司）、JY2002型1/100電子天平（0～200 g，上海舜宇恒平科學儀器有限公司）、ME155DU型1/10萬電子天平[0～42.5 g，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]、鋁箔氣體取樣袋、丙酮（色譜純，德國默克公司）、氯化銨（分析純，北京格瑞恩科技發(fā)展有限公司）;試驗所用水均為Milli-Q超純水。試驗時間為2020年1月，地點為北京市農(nóng)林科學院植物保護環(huán)境保護研究所農(nóng)藥殘留實驗室。

1.2 樣品處理

將市場采集的梨樣品用四分法縮分樣品，然后用不銹鋼刀切成1 cm左右的小段，在均質(zhì)機中充分混勻、打碎，分取2份150 g的樣品，分別裝入封口樣品容器中，貼好標簽，放入-20 ℃低溫冰柜中貯存。

1.3 儀器條件

色譜條件：采用色譜柱為HP-PLOT-Q（30 m×0.53 μm，40 μm）;載氣為氮氣（純度99.999%）;載氣流量為4.5 mL/min;柱溫為程序升溫，初始溫度為70 ℃，保持5 min，然后以20 ℃/min升到 200 ℃，保持5 min，進樣口溫度為200 ℃，檢測器溫度為250 ℃;分流進樣，分流比為 20 ∶1。

頂空進樣條件：爐內(nèi)溫度為 50 ℃，定量環(huán)溫度為60 ℃，傳輸線溫度為 70 ℃，樣品平衡時間為 30 min，進樣量為1.0 mL。

1.4 標準溶液配制

硫酰氟標準儲備液：將鋁箔氣體取樣袋中的硫酰氟注入裝有約 50 mL 丙酮的帶氣密性瓶蓋的頂空瓶中，于分析天平（感量為 0.1 mg）上通過增量法稱得溶解的硫酰氟質(zhì)量，置于低溫冰箱中冷卻至-20 ℃后，立即轉移至 100 mL 容量瓶中，用 -20 ℃ 的冷丙酮定容至刻度，制得濃度約為 5 000 μg/mL 硫酰氟標準儲備液，于-20 ℃低溫冰箱中避光保存。

硫酰氟標準工作液：用移液槍準確移取一定量硫酰氟標準儲備液于100 mL容量瓶中（預先裝有約90 mL -20 ℃冷丙酮，再用-20 ℃冷丙酮定容至刻度），制得濃度為 1.0 μg/mL硫酰氟標準工作液，臨用現(xiàn)配。

1.5 標準曲線繪制

用水代替試樣，在20 mL頂空瓶（預先含有 0.1 g 氯化銨）中分別添加不同體積的硫酰氟丙酮標準溶液，迅速加入10 mL 超純水，蓋緊瓶塞搖勻，置于自動頂空進樣器中，進行氣相色譜電子捕獲檢測器（electron caputure detector，簡稱ECD）測定。

1.6 回收率試驗

分別稱取2 g梨樣品于20 mL頂空瓶中（預先含有0.1 g氯化銨），分別添加不同體積的硫酰氟丙酮溶液，然后迅速加入10 mL 超純水，蓋緊瓶塞搖勻，置于自動頂空進樣器中，進行氣相色譜ECD測定。

1.7 空白試驗

用水代替試樣，稱取2 g水于20 mL頂空瓶中（預先含有0.1 g氯化銨），然后迅速加入10 mL 超純水，蓋緊瓶塞搖勻，置于自動頂空進樣器中，進行氣相色譜ECD測定。

1.8 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010對數(shù)據(jù)進行標準偏差與回歸分析。

2 結果與分析

2.1 頂空平衡溫度的選擇

頂空進樣中，樣品的平衡溫度與樣品的沸點、蒸汽壓的分配系數(shù)直接相關。根據(jù)氣液平衡原理，當溫度升高，液氣中蒸汽壓部分隨之升高[14]。按試驗方法，于20 mL頂空進樣瓶中分別注入0.1 mL質(zhì)量濃度為10 mg/L的硫酰氟丙酮溶液，在40、50、60、70 ℃ 平衡溫度條件下分別進行考察。結果表明，隨著平衡溫度的升高，峰面積的響應值也不斷升高?？紤]隨著溫度升高，蒸汽壓升高，進入色譜柱中的水蒸汽增多，影響硫酰氟的檢測靈敏度，對色譜柱的壽命也有影響，選擇 60 ℃為頂空平衡溫度。

3.2 頂空平衡時間的選擇

頂空進樣中，平衡時間是在一定溫度下溶液達到氣液平衡狀態(tài)所需的時間，關系到氣液兩相的平衡。當平衡時間過短時，導致液體中的硫酰氟未被完全檢出;平衡時間過長時，分析時間太長，影響分析效率，且會夾帶部分水蒸汽[16]。選擇合適的平衡時間非常重要。根據(jù)試驗方法，于20 mL頂空進樣瓶中分別注入0.1 mL質(zhì)量濃度為10 mg/L的硫酰氟丙酮溶液，在 15、30、45、60 min 平衡條件下分別進行考察。試驗結果表明，頂空平衡時間為30 min時，峰面積響應值達到最大，之后隨著平衡時間延長，峰面積響應值逐漸降低。根據(jù)結果確定平衡時間為 30 min。

2.3 氣液體積比的選擇

氣液體積比是影響頂空進樣方法中色譜分析硫酰氟靈敏度的重要因素，氣液體積比不同，組分在氣相中的濃度就不相同;在某些情況下，較大的氣液相體積比可能導致被分析組分全部蒸發(fā)而進入氣相，此時，樣品已不再處于平衡狀態(tài)。因此，本研究采用不同的氣液體積比進行試驗。按試驗方法，分別量取2、6、8、10、12、14 mL于20 mL頂空進樣瓶中，每小瓶注入0.1 mL質(zhì)量濃度為10 mg/L的硫酰氟丙酮溶液，在50 ℃下，平衡30 min，氣相色譜分析表明，氣-液體積比為3 ∶2時，硫酰氟的靈敏度最高，綜合考慮分析物的取樣體積，選擇提取水溶液的體積為10 mL。

2.4 標準曲線線性關系

硫酰氟保留時間為2.426 min（圖2），根據(jù)保留時間定性，以峰面積對濃度繪制硫酰氟的標準曲線。硫酰氟的線性方程為y=218 714.0x-3 116.4，相關系數(shù)r=0.998 7，其中x為硫酰氟濃度，y為硫酰氟峰面積的積分值。表明在0.001～1.000 μg/mL濃度范圍內(nèi)，硫酰氟的線性關系良好。

2.5 添加回收率與檢出限

分別在空白梨樣本中添加不同濃度的硫酰氟標準溶液，添加濃度為0.01、0.50、1.00 mg/kg，進行添加回收試驗，每個添加濃度做5個樣品，按照“1.5”節(jié)的方法進行添加回收試驗，結果表明梨中硫酰氟平均回收率范圍為85.5%～103.3%，標準偏差為2.17%～6.01%，回收率滿足農(nóng)藥殘留分析的要求[15] （表1）。硫酰氟標準（濃度0.5 mg/kg）、梨添加（添加濃度0.5 mg/kg）、梨空白的色譜圖譜見圖2～圖4。

根據(jù)3倍信噪比計算出方法檢出限為 0.001 mg/kg，10倍信噪比計算出定量限為 0.01 mg/kg，該定量限也滿足添加回收率的要求。

3 結論

本研究建立頂空進樣氣相色譜法測定梨中硫酰氟殘留量，硫酰氟在0.001～1.0 mg/L范圍內(nèi)的線性關系良好，相關系數(shù)r=0.998 7，方法簡單、快速，靈敏度、準確度和精密度均滿足農(nóng)藥殘留分析的要求，可用于梨等水果中硫酰氟殘留量的檢測。

參考文獻：

[1]Magnusson R，Rittfeldt L，stot C. Evaluation of sorbent materials for the sampling and analysis of phosphine，sulfuryl fluoride and methyl bromide in air[J]. Journal of Chromatography A，2015，1375：17-26.

[2]嚴曉平，穆振亞，李丹丹，等. 硫酰氟防治儲糧害蟲研究和應用進展[J]. 糧食儲藏，2018，47（4）：15-19.

[3]袁志能，徐 浪，黃河清，等. 硫酰氟熏蒸對竹綠虎天牛卵的殺滅效果[J]. 植物檢疫，2020，34（2）：63-66.

[4]郭 超，曾 伶，勞傳忠，等. 小麥粉堆垛硫酰氟熏蒸及殺蟲效果的實倉試驗[J]. 糧油食品科技，2016，24（3）：104-107.

[5]Cottrell T E，Aikins M J，Thoms E M，et al. Efficacy of sulfuryl fluoride against fourth-instar pecan weevil （Coleoptera：Curculionidae） in pecans for quarantine security[J]. Journal of Economic Entomology，2020，113（3）：1152-1157.

[6]鄭劍寧，裘炯良. 硫酰氟在國外的研究及應用進展[J]. 中華衛(wèi)生殺蟲藥械，2004，10（4）：244-248.

[7]謝少秋，王殿軒，韓 偉，等. 小麥倉多點施藥環(huán)流硫酰氟濃度變化及對銹赤扁谷盜的致死效果[J]. 糧油食品科技，2020，28（5）：89-95.

[8]Tao J. Estimating sulfuryl fluoride emissions during structural fumigation of residential houses[J]. Water，Air，& Soil Pollution，2019，230（4）：96.

[9]瞿進文，張中亞，徐海聶. 離子選擇電極法測定熏蒸劑硫酰氟殘留量[J]. 理化檢驗-化學分冊，2001，37（8）：367-368.

[10]王玉芹，劉 利，張衛(wèi)東. 氣相色譜法分析氣霧型殺蟲劑產(chǎn)品中的硫酰氟和環(huán)氧乙烷[J]. 色譜，2007，25（2）：290-291.

[11]Sekhon R K，Schilling M W，Phillips T W，et al. Sulfuryl fluoride fumigation effects on the safety，volatile composition，and sensory quality of dry cured ham[J]. Meat Science，2010，84（3）：505-511.

[12]Park H，Kim H J，Kwon J E，et al. Development and validation of an analytical method for quantification of sulfuryl fluoride residues in agricultural products using gas chromatography with electron capture detection[J]. Food Science and Biotechnology，2014，23（6）：1799-1804.

[13]Du X，Zhang W J，Liu B，et al. Optimization and validation of HS-SPME-GCMS method for determination of multifumigant residues in grain，oilseeds，nuts，and dry fruit[J]. Journal of AOAC International，2019，102（6）：1877-1883.

[14]時麗艷，陳 銳，趙 娜，等. 頂空-氣相色譜法測定珍珠粘土中13種揮發(fā)性有機化合物[J]. 中國標準化，2018，11（22）：192-194.

[15]李雪原，楊 銀，李銘敏，等. 頂空氣相色譜法測定水中吡啶的影響因素分析[J]. 環(huán)境工程，2019，37（12）：144-148.