吹掃捕集法測定糧食中熏蒸劑氰與氰化氫殘留量

李保同 曾鑫年 Ren Yonglin

(江西農業大學農學院1，南昌 330045)

(華南農業大學農藥與化學生物學教育部重點實驗室2，廣州 510642)

(Cooperative Research Centre For National Plant Biosecurity3，LPO Box 5012，Bruce，ACT 2617，Australia)

氰(C2N2)是一種無色、易燃、略帶苦杏仁氣味的有毒氣體［1］，對赤擬谷盜(Tribolium castaneum)、谷蠹(Rhyzopertha dominica)、米象(Sitophilus oryzae)和谷象(Sitophilus granarius)等貯糧害蟲具有很好的防治效果［2］，澳大利亞聯邦科學與工業組織(CSIRO)和堪培拉大學聯合將其開發為新熏蒸劑［3］。糧食中殘留的熏蒸劑對操作人員有巨大的職業危害，同時處置不當可能導致糧食污染，因此采用經濟高效的方法對其進行監測，為快速獲得糧食中熏蒸劑的殘留水平顯得尤其重要。糧食中熏蒸劑氣體的測定方法有溶劑頂空法、吹掃捕集法等，其中溶劑頂空法因干擾少、操作簡單而被頻繁使用，但不足的是熏蒸劑在糧食—溶劑—頂空間達到平衡通常需要24～48 h甚至更長的時間［4－8］。李保同等［9］報道了小麥中熏蒸劑氰殘留量的溶劑頂空分析方法，其中氰及其降解產物氰化氫(HCN)在小麥—溶劑—頂空間平衡需要長達72 h，檢測十分不便。本研究對吹掃捕集氣相色譜法測定糧食中熏蒸劑氰及其降解產物氰化氫的方法進行了相關探討，以期為今后建立國家標準提供技術儲備。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

氰和氰化氫標準氣體制備與標定參照李保同等［9］方法，氰的純度在93%左右，氰化氫的純度在99%左右，主要雜質為空氣。氰化鉀(分析純):澳大利亞Sigma Aldrich公司;硫酸銅、98%磷酸、丙酮(分析純):澳大利亞Unplex公司。玉米(含水量13.2%)、高粱(含水量12.8%)、稻谷(含水量 12.5%)、小麥(含水量11.8%)和大麥(含水量10.5%):澳大利亞新南威爾士農業生產者協會。

SRI310C氣相色譜儀(帶NPD):J and W Scientific公司;5 μL 注射器，100、500 μL 和 50 mL 氣密性注射器(SGE):澳大利亞Melbourne公司吹掃捕集裝置見圖1，包括水浴加熱裝置、三頸圓底燒瓶(500 mL)、滴液漏斗、載氣(N2)、吸附器(內裝丙酮吸附劑)、液氮冷卻杯、李比希冷凝器、蒸餾管等。

圖1 吹掃捕集蒸餾裝置示意圖

1.2 方法

1.2.1 樣品制備

在1 000 mL的三角瓶(實際體積1 333.5 mL左右)內，加入約950 g糧食(玉米、高粱、稻谷、小麥和大麥，裝載度約85%)，蓋緊磨口塞后，用50 mL氣密性注射器從磨口塞中央隔墊處加入氰或氰化氫標樣氣體53.34 mg(即濃度為40 mg/L)，上下翻轉三角瓶3～4次，置于室溫(25±2)℃的通風櫥內熏蒸3 d后，將糧食倒入35 cm×50 cm的瓷盤內，刮平并通風7 d，備用。

1.2.2 吹掃捕集法測定糧食中氰和氰化氫殘留量

1.2.2.1 測定步驟。

加標樣品:在500 mL三頸瓶內加入20 g空白糧食樣品(玉米、高粱、稻谷、小麥和大麥)和30 mL 50%磷酸溶液，使樣品完全浸漬于磷酸溶液中，再向溶液中分別加入20 μg氰或氰化氫標樣氣體，在一定吹掃溫度和載氣(N2)流速條件下吹掃一定時間，用液氮冷浴中的丙酮捕集氰或氰化氫氣體。用少許丙酮沖洗蒸餾管，并定容至5 mL，在給定的色譜條件下，取2 μL溶液注入色譜內，測定試樣峰面積，外標法定量。

熏蒸樣品:在500 mL三頸瓶內加入20 g熏蒸糧食樣品(玉米、高粱、稻谷、小麥和大麥)和30 mL 50%磷酸溶液，使樣品完全浸漬于磷酸溶液中，在一定吹掃溫度和載氣(N2)流速條件下吹掃一定時間，用液氮冷浴中的丙酮捕集氰和氰化氫氣體。按加標樣品的方法測定熏蒸樣品中氰和氰化氫的殘留量。

1.2.2.2 氣相色譜條件

色譜柱:GSQ型毛細管柱(10 m×0.53 mm id);汽化室和檢測器溫度:140℃;柱溫:98℃;氮氣流速:120 mL/min;氫氣流速:80 mL/min。在此色譜條件下，氰、氰化氫和丙酮的保留時間分別為0.43、0.65和 1.04 min［10］。

1.2.3 溶劑頂空法測定糧食中氰和氰化氫殘留量

參照李保同等［9］方法。稱取熏蒸糧食樣品(玉米、高粱、稻谷、小麥和大麥)20 g，置于100 mL三角瓶內，加入50% 磷酸溶液20 mL，蓋緊磨口塞，并輕輕搖動試瓶，使溶液充分浸漬谷物后，置于室溫(25±2)℃的通風櫥內平衡72 h，測定溶劑頂空氰或氰化氫濃度。以添加標樣樣品處理為標準，計算熏蒸樣品中氰或氰化氫殘留量。即:

式中:mspike為添加標樣樣本中加入的氰或氰化氫量/μg;Saged為熏蒸樣本頂空氰或氰化氫峰面積;Sspike為添加標樣樣本頂空氰或氰化氫峰面積;Mspike為添加標樣樣品與熏蒸樣品質量/g。

2 結果與分析

2.1 吹掃捕集條件優化

氰和氰化氫在磷酸溶液中的溶解度直接影響吹掃效率。通過對吹掃溫度、吹掃載氣流量和吹掃時間的優化可以最大限度地提高氰和氰化氫的吹掃效率，從而降低氰和氰化氫的檢出限，提高方法的精密度和準確度。

2.1.1 吹掃溫度的影響

在吹掃時間120 min、吹掃載氣(N2)流量30 mL/min條件下，考察了吹掃溫度(40、60、80、95 ℃)對氰和氰化氫的加標回收率。結果顯示，在40～80℃范圍內，氰和氰化氫在玉米、高粱、稻谷、小麥和大麥等5種糧食中的回收率隨著吹掃溫度的上升而提高，當吹掃溫度超過80℃時，氰和氰化氫的回收率趨于穩定。因此，本試驗將80℃作為吹掃捕集方法的吹掃溫度。

2.1.2 吹掃載氣(N2)流量的影響

在吹掃溫度80℃、吹掃時間120 min條件下，考察了吹掃載氣(N2)流量(20、30、40、50 mL/min)對氰和氰化氫加標回收率的影響。結果顯示，在吹掃載氣(N2)流量40 mL/min時，吹掃45～60 min即可獲得氰和氰化氫在玉米、高粱、稻谷、小麥和大麥等5種糧食中的最大回收率，而在吹掃載氣(N2)流量20～30 mL/min時，要獲得氰和氰化氫最大回收率需吹掃75～90 min。在吹掃載氣(N2)流量50 mL/min時，盡管吹掃30～45 min即可獲得氰和氰化氫最大回收率，但其值低于流量40 mL/min吹掃60 min的回收率值，且在吹掃60 min后回收率反而降低。因此，本試驗選擇40 mL/min作為吹掃捕集方法的載氣(N2)流量。

2.1.3 吹掃時間的影響

在吹掃溫度80℃、吹掃載氣(N2)流量 40 mL/min條件下，考察了吹掃時間(15、30、45、60、75、90、105、120 min)對氰和氰化氫加標回收率的影響(圖2)，以及對熏蒸樣品氰及其降解產物氰化氫殘留量的影響(圖3)。由圖2、圖3可知，加標樣品(玉米、高粱、稻谷、小麥和大麥)分別在吹掃時間30 min和45 min內，氰和氰化氫的回收率隨著吹掃時間的增加而提高，以后氰和氰化氫的回收率趨于穩定;熏蒸樣品(玉米、高粱、稻谷、小麥和大麥)在吹掃時間90 min內，氰及其降解產物氰化氫殘留量隨著吹掃時間的增加而提高，以后氰和氰化氫的殘留量趨于穩定。因此，在吹掃溫度80℃、吹掃載氣(N2)流量40 mL/min條件下吹掃90 min，可獲得加標樣品氰、氰化氫理想的回收率和熏蒸樣品氰及其降解產物氰化氫理想的提取率。

圖3 吹掃時間對氰及其降解產物氰化氫殘留量的影響

2.2 標準工作曲線

取一定量氰或氰化氫標準氣體，加入到丙酮溶液中，分別配制氰和氰化氫的質量濃度為0.1、0.2、0.5、1、5、10 mg/L 丙酮溶液，測定各處理峰面積，制作標準工作曲線。采用氣相色譜峰面積定量氰和氰化氫的質量濃度，以峰面積(y)與對應的質量濃度(x，mg/L)進行線性回歸，得到氰和氰化氫在0.1～10 mg/L質量濃度范圍內的線性方程分別為y=1.768 9x －0.080 6 和 y=2.543 4x－0.089 2，相關系數(r2)分別為0.997 5 和0.998 5。

2.3 方法回收率和檢出限

在500 mL三頸瓶內加入20 g空白糧食和30 mL 50% 磷酸溶液，再向溶液中分別加入 2、8、20 μg C2N2和 HCN 標樣氣體，制成 0.1、0.4、1 mg/kg 左右氰和氰化氫糧食樣品，在吹掃溫度80℃、吹掃時間90 min、吹掃載氣(N2)流量40 mL/min條件下平行測定6次，C2N2和HCN平均回收率分別為90.88%～96.25%和91.17%～95.83%，相對標準偏差(RSD)分別為0.36%～5.55% 和 0.90%～6.24%(表1)。以色譜峰信噪比為3時的質量濃度確定糧食中氰和氰化氫的檢出限(LOD)分別為0.003 6 mg/kg和0.005 3 mg/kg，以色譜峰信噪比為10時的濃度確定糧食中氰和氰化氫的定量限(LOQ)分別為0.012 0 mg/kg和0.017 7 mg/kg。目前，國內外尚未制定氰在食品中的最大殘留限量標準，參照我國制定的食品中氰化氫最大殘留限量(5 mg/kg)標準［11］，該方法可滿足氰和氰化氫在糧食中殘留分析的要求。

表1 氰和氰化氫在糧食中的添加回收率

表2 兩種方法測定熏蒸糧食中氰及其降解產物氰化氫殘留量比較/mg/kg

2.4 與溶劑頂空法比較測定實際樣品

在500 mL三頸瓶內加入20 g用氰熏蒸的糧食和30 mL 50%磷酸溶液，在吹掃溫度80℃、吹掃時間90 min、吹掃載氣(N2)流量40 mL/min條件下，測定的氰及其降解產物氰化氫在玉米、高粱、稻谷、小麥和大麥等5種糧食中的殘留量與溶劑頂空法測定結果相一致(表2)。

3 結論

采用吹掃捕集－氣相色譜法測定糧食中熏蒸劑氰及其降解產物氰化氫殘留量，以50%磷酸溶液作溶劑，在吹掃溫度80℃、吹掃載氣(N2)流量40 mL/min和吹掃時間90 min條件下，用液氮冰浴中的丙酮捕集，可獲得氰和氰化氫理想的回收率。與溶劑頂空－氣相色譜法比較，方法簡便快速，精密度和準確度均符合要求，便于在農業和糧食部門推廣應用。

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［10］李保同，曾鑫年，任永林，等.吹掃捕集氣相色譜法測定土壤中熏蒸劑氰與氰化氫殘留量［J］.分析測試學報，2012，31(2):225 －229

［11］GB 2763—2005食品中農藥最大殘留限量［S］.