頂空氣相色譜法測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

（農業部農產品質量安全重點實驗室，中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所，北京 100081）

頂空氣相色譜法測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*

（農業部農產品質量安全重點實驗室，中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所，北京 100081）

利用頂空-氣相色譜-氫火焰離子化分析方法（HS-GC-FID）對玉米中乙烯利殘留量進行了測定，并分析了不同頂空和色譜條件對玉米中乙烯利殘留測定的影響，建立了玉米中乙烯利殘留量的頂空-氣相色譜檢測方法。玉米樣品經甲醇提取、離心、濃縮，采用HS-GC-FID法測定其中乙烯利含量。方法的線性相關系數為0.9999，相對標準偏差為1.07%～5.70%，樣品加標回收率為72.01%～90.85%，方法的最低檢出限為0.1mg/kg。該方法簡單、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調節劑，其釋放的乙烯能夠防止玉米倒伏[1]，并有一定的增產效果[2]，目前已廣泛應用于玉米生產，但過量的乙烯利會造成農產品中乙烯殘留，食用后可能產生危害，如加速衰老、腐蝕消化道等。近年來，許多國家和地區對乙烯利在食品中的殘留都制定了嚴格的限量，我國規定了乙烯利在玉米上的最大殘留限量為0.5mg/kg[3]。現檢測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；重氮化方法操作復雜，對操作人員和環境毒性大，已較少使用；頂空氣相色譜法具有操作簡便、穩定和安全等特點，已用于蔬菜、水果、水樣品中乙烯利的測定[10-15]，但采用頂空氣相色譜法測定玉米中乙烯利殘留尚未見文獻報道。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，美國Millipore公司；乙烯利標準品 德國Dr.E；玉米樣品 北京市海淀區蘇家坨鎮柳林村。

Agilent 7890A氣相色譜儀，附氫火焰離子化檢測器（FID） 美國Agilent公司；Combi PAL氣相色譜自動進樣器 瑞士CTC分析儀器股份公司；SGHK-500氫空一體機 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Agilent公司；高速離心機 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 昆山市超聲儀器有限公司；粉碎機 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濃縮瓶以及其他實驗室常用儀器。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品前處理 玉米粒樣品經粉碎成玉米粉，準確稱取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，上清液轉移至KD濃縮瓶，殘渣用2mL甲醇重復提取一次，合并兩次上清液，30℃旋轉蒸發濃縮，定容至1mL后轉移至頂空瓶，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，置自動樣品盤上待測。

1.2.2 氣相色譜儀條件 頂空自動進樣器條件：孵育溫度85℃，孵育時間5min，氣相色譜運行時間10min，進樣針待機溫度90℃，沖洗時間10s，進樣量500μL。

色譜條件：進樣口溫度130℃；分流比：20∶1；程序升溫：40℃，保持4min，然后100℃/min升到180℃，保持7min；檢測器（FID）溫度200℃；載氣流速（氮氣，99.999%）：0.5mL/min，恒流模式；補償氣：氮氣，15mL/min；氫氣流速：30mL/min；空氣流速：300mL/min。1.2.3 標準溶液的配制和曲線繪制 準確稱取適量的乙烯利標準品，用0.1mol/L鹽酸溶液配成濃度為1.00mg/mL的標準儲備液。根據需要再用0.1mol/L鹽酸稀釋標準儲備液以制備適當濃度的標準工作液，配制過程用聚乙烯器皿。在優化后的條件下進行測定，以峰面積Y對相應濃度X作圖，得出直線回歸方程。

2 結果與分析

2.1 樣品前處理的改進

首先采用甲醇做樣品提取溶劑，改進了大多文獻報道的直接采用在堿性條件下熱分解然后測定而導致回收率偏低的方法，減少了乙烯利損失，提高了提取效率。結果表明，優化的前處理方法回收率高，三個水平的添加回收率均在70%以上。前處理方法改進前后回收率結果見圖1。

圖1 方法的回收率結果Fig.1 Results of recovery experiment

2.2 頂空條件的改進

2.2.1 平衡溫度和平衡時間 在樣品瓶容量和樣品量一定的情況下，被測組分在氣液兩相分配比受環境因素影響較大，即隨著溫度升高，頂空氣體中待測組分的濃度升高，色譜峰面積增大，檢測靈敏度提高，同時平衡時間縮短。但溫度過高會引起頂空瓶的耐壓和氣密性問題，還可能導致氣體濃度太大造成色譜柱過載；此外，溫度過高會產生較多水汽并隨樣品進入色譜柱，極性很強的水分子對大多數毛細管柱固定相有較強的破壞性，造成柱流失，導致柱效降低。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間，峰面積隨提取溫度時間變化趨勢見圖2。結果表明，色譜峰面積在85℃、1h為最大，并且綜合考慮靈敏度和平衡時間等因素，最終選擇平衡溫度85℃，平衡時間1h。

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

2.2.2 裝液量 頂空瓶中樣品量，如果裝樣量過小，上層頂空空間過大，則頂空氣體被稀釋，檢測靈敏度降低；反之裝樣量過大，頂空體積小，單位體積氣體濃度變大，易導致瓶內壓力太大和氣體泄漏問題；另因頂空體積小而進樣針易插入樣品中，可能導致進樣針的污染和腐蝕。固定樣品質量，分別加入6、8、10mL堿溶液和無機鹽的混合液（堿溶液和無機鹽比例為1∶1），研究乙烯色譜峰面積相應的變化。結果表明，混合液體積為10mL時峰面積最大，考慮到頂空進樣針的長度和頂空體積，不宜再增加混合液體積，因此本實驗選擇堿溶液和無機鹽的混合液用量為10mL。不同裝液量回收率結果見表1。

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

表1 方法的回收率結果（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組分沸點溫度，以改善峰形。但乙烯沸點很低，-103.9℃。本實驗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，可縮短分析時間，提高分析效率。

2.3.2 分流比的選擇 分流比太小，檢測靈敏度提高，但易造成色譜柱過載，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，乙烯的色譜峰面積不斷增加，相應地檢測限也不斷降低，但當分流比降到5∶1時，色譜峰出現裂分，采用20∶1的分流比可得到良好的峰形，且靈敏度符合檢測要求，故本實驗確定分流比為20∶1。

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

2.4 方法學考察

2.4.1 線性范圍及檢出限 分別取1mL系列標準溶液（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，在優化的頂空和色譜條件條件下進行測定。以峰面積Y對相應濃度X作圖。結果表明，在0.01～10.00mg/kg范圍內，峰面積與樣品濃度呈良好的線性關系，線性方程為Y=327310X+11383，相關系數R2為0.9999。通過添加回收率實驗得到方法的最低檢出限（S/N=3）為0.1mg/kg，如圖5所示。

圖5 乙烯利標準品線性圖Fig.5 Linear figure of ethephon standard

2.4.2 方法的準確度和精密度 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的乙烯利標準工作液，每個濃度水平進行3次重復添加回收率實驗，回收率及RSD結果見表2；圖6為乙烯利標準品色譜圖。

表2 方法的回收率和RSD測定結果Table 2 Results of recovery experiment

圖6 乙烯利標準品氣相色譜圖Fig.6 Gas chromatogram of an ethephon standard solution

3 結論

通過對頂空氣相色譜法測定玉米中乙烯利殘留量的實驗條件進行優化，建立了玉米中乙烯利先經甲醇提取，再用HS-GC-FID檢測的殘留分析方法。本方法簡單、易操作，檢測限、回收率和準確度均能滿足玉米中乙烯利殘留限量的檢測要求。

[1]張敏恒.農藥商品手冊[M].北京：化學工業出版社，1999：89.

[2]徐映明，朱文達.農藥問答[M].第四版.北京：化學工業出版社，2004：470-471.

[3]中華人民共和國衛生部，中華人民共和國農業部.GB 26130-2010食品中百草枯等54種農藥最大殘留限量[S].北京：中國標準出版社，2010.

[4]張培敏，吳軍，徐育.國產離子色譜儀電導檢測測定土壤中的乙烯利[J].農藥，2001，40（11）：22-23.

[5]賈麗，范筱京，顧平圻，等.離子色譜法測定土壤中植物激素乙烯利[J].分析實驗室，2006（10）：99-101.

[6]農業部熱帶農產品質量監督檢驗測試中心.NY/T 1016-2006水果蔬菜中乙烯利殘留量的測定-氣相色譜法[S].北京：中國標準出版社，2006.

[7]中華人民共和國陜西進出口商品檢驗局.SN 0705-1997出口肉及肉制品中乙烯利殘留量檢驗方法[S].北京：中國標準出版社，1997.

[8]尹桂毫，黨玉麗，劉茵，等.番茄中乙烯利測定的新方法[J].河南農業大學學報，2006，40（6）：611-613.

[9]全國農藥標準化委員會.GB 23554-2009 40%乙烯利水劑[S].北京：中國標準出版社，2009.

[10]郭瀟，李丹紅，趙紅，等.催熟番茄中的乙烯利殘留量及產品品質分析[J].藥學學報，2008，10（4）：464-468.

[11]儲曉剛，雍煒，蔡慧霞，等.頂空氣相色譜法快速測定濃縮菠蘿汁中乙烯利的殘留量[J].色譜，2001，19（3）：286-288.

[12]周艷明，牛森，許仁驥，等.水果、蔬菜中乙烯利殘留量的測定方法[J].食品科學，2006，19（3）：176-178.

[13]姚偉琴，李鋒格，尚德軍，等.自動頂空氣相色譜法測定番茄醬中乙烯利的殘留量[J].中國衛生檢驗雜志，2008，18（8）：1537，1692.

[14]郭瀟，孫昌梅，田益玲，等.乙烯利在果蔬中殘留量的快速分析方法[J].食品研究與開發，2008，29（2）：116-119.

[15]曹洪恩，夏慧，盧平，等.靜態頂空-氣相色譜法測定豆芽中乙烯利的農藥殘留[J].農藥，2011，50（4）：286-288.

[16]孔祥虹，李春艷，鄒陽，等.頂空氣相色譜法快速測定肉及肉制品中乙烯利的殘留量[J].分析實驗室，2010，29（4）：18-21.

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 * 通訊聯系人

黃玉婷（1989），女，碩士，研究方向：食品質量與安全。