頂空氣相色譜法測定煙草熏蒸后的磷化氫殘留量

盧昕博，邊騰飛，肖衛強，張云蓮，黃健，儲國海，金光輝，丁偉，周小忠，周國俊

浙江中煙工業有限責任公司，浙江省杭州市轉塘鎮科海路118號 310024

頂空氣相色譜法測定煙草熏蒸后的磷化氫殘留量

盧昕博，邊騰飛，肖衛強，張云蓮，黃健，儲國海，金光輝，丁偉，周小忠，周國俊

浙江中煙工業有限責任公司，浙江省杭州市轉塘鎮科海路118號 310024

建立了頂空氣相色譜法測定熏蒸后煙草中的痕量磷化氫。采用PoraPLOT Q毛細管色譜柱，脈沖火焰光度檢測器（PFPD）P模式檢測。結果顯示，方法決定系數R2為0.9998，平均加標回收率為98.90%，日內重復性RSD為0.5%（n=5），日間重復性RSD為2.4%（n=5），方法檢出限為0.0050 μg/g，定量限為0.015 μg/g。運用本方法對熏蒸后煙草進行測試，結果顯示熏蒸結束3天后煙草中磷化氫殘留量均小于0.0069 μg/g。

煙草；磷化氫；氣相色譜法

磷化氫作為國際煙草工業的熏蒸劑之一[1]，由于其殺蟲效果好、殘留低、成本低等優點，預期在今后仍將是倉儲殺蟲最常用的措施。在2009年，CORESTA煙草儲存害蟲和衛生分學組發布了《用于煙草甲和煙草粉螟控制的磷化氫熏蒸參數》指南[2]，指導煙草熏蒸。

磷化氫是劇毒物質，糧食衛生標準給出了殘留最高限量，國際食品法典委員會CODEX和歐盟都規定谷物中磷化氫最大殘留為0.1 mg/kg[3-4]，我國規定不大于0.05 mg/kg[5]。我國煙草行業尚無“煙草及煙草制品磷化氫檢測方法標準”和“殘留限量”規定。隨著煙草行業對產品安全性日益關注，開展磷化氫在煙草中殘留的測試方法及限量的研究是必要的。1997年，匈牙利規定煙草磷化氫最大殘留為0.1 mg/kg[6]。文獻報道煙草在熏蒸后磷化氫殘留是痕量水平，不大于 8.3 μg/kg[7-8]。

有文獻報道采用頂空固相微萃取氣相色譜法（HS-SPME-GC），用FPD或PFPD檢測器，測定儲糧（如小麥或面粉）熏蒸后的磷化氫殘留量[9-10]。英美煙草公司曾報道使用放射性化學分析煙草磷化氫殘留量[11]，菲莫公司等曾使用GC-FPD法測定磷化氫殘留量[12]。我國煙草行業關于熏蒸后磷化氫殘留的測定方法研究較少，張建平等[13]的專利采用氣相色譜/質譜法測定煙草及煙草制品中磷化氫的殘留量。

本文通過頂空氣相色譜法快速測定熏蒸后煙草中殘留的痕量磷化氫，采用PoraPLOT Q毛細管色譜柱，脈沖火焰光度檢測器（PFPD）P模式檢測。脈沖火焰光度檢測器（PFPD）P模式對磷具有很好的選擇性與靈敏度，可消除碳元素基體干擾，操作方便，相比NPD、FPD、MS檢測器在穩定性、靈敏度和選擇性方面更具優勢。

1 樣品與方法

1.1 煙葉倉庫熏蒸樣品采集及樣品前處理

1.1.1 煙葉倉庫熏蒸樣品采集

倉庫熏蒸防蟲作業前，將片煙和煙末樣品盛于敞口容器中，放置在投藥點和煙垛間。熏蒸結束散氣通風72 h后，連續3天對熏蒸前放置的片煙和煙末樣品進行取樣，稱取0.5 g片煙或煙末樣品于20 mL頂空瓶中密封冷藏。煙草熏蒸過程按照煙草行業標準YC/T 300-2009《片煙貯存養護 通用技術要求》規定的熏蒸工作濃度要求執行，熏蒸方式采取整倉熏蒸，熏蒸期間倉庫磷化氫濃度如圖1所示。

圖1 熏蒸期間倉庫磷化氫濃度變化圖Fig. 1 Changes of phosphine concentration during fumigation

1.1.2 樣品前處理

低溫時部分磷化氫吸附在煙末表面或微孔中，會導致氣相磷化氫含量減少，檢測結果偏低。本實驗通過加熱樣品瓶，使吸附到煙草上的磷化氫脫附，進而測定其殘留量。在分析樣品前將待測樣品瓶在60 ℃烘箱中加熱3 min，取出冷卻至室溫后進樣檢測。由于PFPD檢測器對其他揮發性含碳有機物無響應，因此在此溫度下揮發到樣品瓶中的其他化合物不會對分析結果產生影響。

1.2 實驗方法

1.2.1 儀器及試劑

儀器：氣相色譜儀（布魯克，GC-456），包括脈沖火焰光度檢測器PFPD（磷濾光片中心透過波長530 nm）、頂空進樣器（布魯克，SHS-40）；HY-8調速振蕩器（常州國華電器有限公司）；渦漩混合器（Troemner）。

試劑：磷化鋁（56%片劑，3.2±0.1 g/片）、氯化汞、氫氧化鈉、甲基紅、酚酞、95%乙醇、超純水等，其中試劑等級均為分析純。

1.2.2 色譜條件

采用安捷倫PoraPLOT Q毛細管色譜柱（25 m×0.32 mm，10.00 μm）。氮氣做載氣，載氣流速為2 mL/min，進樣口、檢測器溫度均為200 ℃。程序升溫：初溫50 ℃，保持1 min，以 30 ℃/min升至125 ℃，保持3 min；分流比10：1。

PFPD檢測器設置參數：空氣1流速為17.0 mL/min，氫氣流速為13.0 mL/min，空氣2流速為10.0 mL/min，靈敏度Range為9，PMT電壓500 V，門延遲4.0 ms，門寬10 ms。

頂空進樣器參數：定量環體積1 mL，爐溫40 ℃加熱1 min，傳輸線溫度80 ℃，閥溫度110 ℃，瓶壓50 KPa。

1.2.3 磷化氫標準氣體的制備方法

參考報道的方法制備磷化氫氣體并對磷化氫標準氣體的含量進行測定[10]。磷化鋁片劑壓碎，稱取0.250 g 粉末，放入250 mL頂空瓶（預先用氮氣吹掃）中，加入2.5 mL超純水，旋轉振蕩5 h使反應完全，用注射器移取1 mL頂空瓶中氣體注入20 mL頂空瓶（預先用氮氣吹掃），作為磷化氫標準儲備氣。

1.2.4 磷化氫氣體含量的測定

在150 mL頂空瓶（預先用氮氣吹掃）中加入10 mL95%乙醇、25 mL1.5%氯化汞溶液和兩滴甲基紅指示劑，從250 mL頂空瓶中移取5.0 mL氣體注入其中，高速渦旋2 min，用0.05 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定至黃色，記錄氫氧化鈉溶液消耗量。磷化鋁遇水反應放出磷化氫氣體，磷化氫與氯化汞溶液反應生成氯化氫，用0.05 mol/L氫氧化鈉標定氯化氫濃度，從而計算得到磷化氫標準氣體濃度。取1 mL到磷化氫標準氣體至20 mL頂空瓶配置成磷化氫標準儲備氣，經計算磷化氫標準儲備氣濃度為13.26 μg/mL。

1.2.5 標準工作曲線

取未經熏蒸的片煙或煙末約0.5 g放入20 mL頂空瓶中，從磷化氫標準儲備氣中移取不同體積（2 μL、4 μL、8 μL、20 μL、30 μL）標準氣注入其中，配制成磷化氫濃度分別為1.33、2.65、5.30、13.26、19.89 μg/L的標準氣體。

2 結果與討論

2.1 色譜柱和檢測器的選擇

實驗比較了DB-5和PoraPLOT Q毛細管色譜柱對樣品分析效果的影響，結果如圖2、圖3所示。采用DB-5毛細管柱分析樣品時，空氣峰與目標物不能很好的分離，空氣峰會干擾磷化氫定量；采用PoraPLOT Q毛細管色譜柱，目標物與空氣峰分離效果好，該色譜柱有保護柱，可防止柱流失對檢測器污染。因此，實驗采用PoraPLOT Q毛細管色譜柱分析磷化氫殘留量。

脈沖火焰光度檢測器（PFPD）P模式的設計原理使其具有比FPD或NPD對磷元素更高的靈敏度，與質譜檢測器相比，其選擇性響應是后者不具有的。因此，實驗選擇脈沖火焰光度檢測器（PFPD）P模式。

圖2 磷化氫在DB-5毛細管色譜柱上的色譜圖Fig. 2 Chromatogram of phosphine on DB-5 capillary column

圖3 磷化氫在PoraPLOT Q毛細管色譜柱上的色譜圖Fig. 3 Chromatogram of phosphine on PoraPLOT Q capillary column

2.2 標準工作曲線

用外標法計算標準工作曲線，結果顯示PFPD檢測器P模式下磷化氫濃度與峰面積線性相關。標準工作曲線線性方程為

磷化氫色譜峰面積和磷化氫濃度呈現較好的線性關系，決定系數R2為 0.9998，線性范圍為1.33 ～19.89 μg/L。每進行20次樣品測定后，加入一個中等濃度的標準氣控制樣，如果測定值相差超過5%，則重新進行標準曲線的制作。

2.3 重復性和回收率實驗

稱取約0.5 g未熏蒸的煙草及煙草制品放入20 mL頂空瓶中，分別加入2 μL磷化氫標準儲備氣，按待測樣品前處理方法進行前處理，對同一濃度樣品平行測定5次的日內重復性RSD為0.5%，對同一濃度樣品平行測定5次的日間重復性RSD為2.4%。

稱取約0.5 g未熏蒸的煙草及煙草制品放入20 mL頂空瓶中，加入高、低兩種體積的磷化氫標準儲備氣，按待測樣品前處理方法進行前處理后，分別測定回收率（見表1）?；厥章试?2.46%～113.81%之間，平均回收率為98.90%?？瞻讟悠肪礄z出目標物磷化氫。

表1 煙草及煙草制品磷化氫殘留量方法回收率Tab. 1 Recoveries of phosphine residues in tobacco and tobacco product

2.4 檢出限和定量限

將本方法所配磷化氫氣體工作曲線最低濃度平行測定5次，取分析結果標準偏差的3倍及10倍作為本方法檢出限及定量限，分別為0.0050 μg/g，0.015 μg/g。表明本方法靈敏度高，具有較低的檢出限和定量限，適合于測定熏蒸后煙草中殘留的痕量磷化氫。

2.5 樣品測定

磷化氫熏蒸作業完成并散氣通風72 h后，從第4天開始連續3天對置于投藥點和煙垛間的片煙和煙末取樣并進行測試（樣品色譜圖見圖4）。結果表明，熏蒸后煙草及煙草制品有痕量的磷化氫殘留（見表2），片煙與煙末的磷化氫殘留量無明顯差異，說明采用本方法對樣品進行前處理能消除樣品狀態對測量結果的影響，磷化氫能夠完全離開煙草吸附表面與孔隙。熏蒸結束3天后煙草中磷化氫殘留量均小于0.0069 μg/g，遠小于國際食品法典委員會CODEX和歐盟規定的谷物中磷化氫最大殘留量0.1 μg/g，以及匈牙利規定的煙草磷化氫最大殘留量0.1 μg/g。

圖4 樣品色譜圖Fig. 4 Chromatogram for samples

表2 熏蒸后片煙及煙末磷化氫殘留量Tab. 2 Phosphine residues in flake tobacco and tobacco dust after fumigation

3 結論

本方法通過頂空氣相色譜外標法快速測定熏蒸后煙草中殘留的痕量磷化氫，采用PoraPLOT Q毛細管色譜柱，脈沖火焰光度檢測器（PFPD）P模式進行分析測定。方法的決定系數R2為0.9998，平均加標回收率為98.90%，日內重復性RSD為0.5%（n=5），日間重復性RSD為2.4%（n=5），方法檢出限為0.0050 μg/g，定量限為0.015 μg/g。

方法靈敏度高，操作簡便，穩定性好，可作為煙草中磷化氫殘留量快速測定方法。試驗測得熏蒸后煙草樣品的磷化氫殘留，遠小于國際食品法典委員會CODEX和歐盟規定的谷物中磷化氫最大殘留量0.1 μg/g，以及匈牙利規定的煙草磷化氫最大殘留量0.1 μg/g。

[1]程新勝, 王方曉, 魏重生. 從CORESTA指南談我國煙草倉庫熏蒸滅蟲實踐[C]. // 中國煙草學會2004年學術年會論文集. 北京：中國煙草學會, 2004：477-480.

[2]Phosphine fumigation parameters for the control of cigarette beetle and tobacco moth[EB/OL]. Coresta Guide No 2, 2009. http://www.coresta.org/Guides/Guide-No02-Fumigation_June09.pdf

[3]WHO/FAO CODEX. Pesticide residues in food and feed[EB/OL]. http://www.codexalimentarius.net/pestres/data/index.html

[4]European Parliament, Council, Regulation, EC: 396 /2005[EB/OL]. http://ec.europa.eu/sanco_pesticides/public/index.cfm?event=substance.historic

[5]中華人民共和國衛生部. GB2715-2005 糧食衛生標準[S].北京: 中國標準出版社,2005.

[6]Limits apply to green; exception: phosphine on dried tobacco[Z]. Hungary, issued by the Ministry of Agriculture,Department of Plant Protection and Agronomy. 1997.

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[8]Childs D P, Overby J E, Niffenegger D. Phosphine fumigation of flue-cured tobacco warehouses for the control of the cigarette beetle[J]. Tobacco Sci, 1969, 168(21): 20-25.

[9]Ren Y L, Padovan B. Evaluation of headspace Solid Phase Micro-extraction method for analysis of phosphine residues in wheat[C]. 10th International Working Conference on Stored Product Protection, 2010.

[10]林晨, 劉利, 王玉芹, 等. 氣相色譜法檢測面粉中磷化氫殘留量[J]. 分析測試技術與儀器，2008，14(2)：92-95.

[11]Underwood J G. The radiochemical analysis of phosphine residues in fumigated tobaccos [J]. Tobacco International,1972, 174 (21): 47-50.

[12]Moser, F. Determination of phosphine (PH3) residues in tobacco (Headspace-GC Method)[DB/OL]. 1987. http://tobaccodocuments.org/pm/2501231591-1600.html

[13]張建平, 黃惠貞, 黃朝章, 等. 一種快速測定煙草及煙草制品中磷化氫殘留的方法：中國，CN103115977A [P].2013-05-22.

Determination of phosphine residues in fumigated tobacco by headspace gas chromatography

LU Xinbo，BIAN Tengfei，XIAO Weiqiang，ZHANG Yunlian，HUANG Jian，CHU Guohai，JIN Guanghui，Ding Wei，ZHOU Xiaozhong，ZHOU Guojun
China Tobacco Zhejiang Industrial Co., Ltd., Hangzhou 310024, China

A method was developed by headspace gas chromatography to monitor trace phosphine residue in fumigated tobacco.PoraPLOT Q capillary column and pulsed flame photometric detector (PFPD) in P-mode were employed. Results showed thatR2was 0.9998,average recovery of 98.90%, intra-day RSD of 0.5% (n=5), inter-day RSD of 2.4% (n=5), and that limit of detection and quantification of phosphine were 0.005 and 0.015 μg/g, respectively. Concentration of phosphine in fumigated tobacco was less than 0.0069 μg/g three days after fumigation.

tobacco; phosphine; gas chromatography

10.3969/j.issn.1004-5708.2014.04.002

TS411 文獻標志碼：A 文章編號：1004-5708（2014）04-0007-04

盧昕博（1981—），博士，工程師，主要從事煙草化學研究工作，Email：luxb@zjtobacco.com

周國俊（1973—），博士，副研究員，主要從事煙草化學研究工作，Email：zhougj@zjtobacco.com

2013-12-03