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(xì)管氣相色譜法測定，HP-PLOT-Q 毛細(xì)管氣相色譜柱（30 m×0.53 mm，40 μm），進(jìn)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(jìn)樣量為1 mL，優(yōu)化頂空平衡溫度、時間等，以頂空進(jìn)樣器注入氣相色譜儀進(jìn)行分離檢測，外標(biāo)法定量分析。結(jié)果表明，硫酰氟在0.001～1.000 mg/L 范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)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(biāo)準(zhǔn)偏差為2.17%～6.01%。說明該方法操作簡便，重現(xiàn)性好，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可用于梨中硫酰氟殘留的測定。

關(guān)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(xiàn)標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)制定與風(fēng)險評價。E-mail：chenli517@126.com。

硫酰氟（sulfuryl fluoride）化學(xué)式為SO2F2，是一種熏蒸殺蟲劑，20世紀(jì)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(gòu)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(biāo)準(zhǔn)。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(fēng)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(dǎo)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(jìn)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(zhuǎn)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(guān)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(xué)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(guān)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(jìn)樣，減少了基體干擾，消除了那些能干擾測定，污染進(jìn)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(xì)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)品（CAS號：2699-79-8，純度≥99.5%，結(jié)構(gòu)式見圖1）、Aglient 7890B氣相色譜儀（美國安捷倫公司）、頂空進(jìn)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(xué)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(xué)院植物保護(hù)環(huán)境保護(hù)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(biāo)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(jìn)樣口溫度為200 ℃，檢測器溫度為250 ℃;分流進(jìn)樣，分流比為 20 ∶1。

頂空進(jìn)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(jìn)樣量為1.0 mL。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

硫酰氟標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)儲備液，于-20 ℃低溫冰箱中避光保存。

硫酰氟標(biāo)準(zhǔn)工作液：用移液槍準(zhǔn)確移取一定量硫酰氟標(biāo)準(zhǔn)儲備液于100 mL容量瓶中（預(yù)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(biāo)準(zhǔn)工作液，臨用現(xiàn)配。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

用水代替試樣，在20 mL頂空瓶（預(yù)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(biāo)準(zhǔn)溶液，迅速加入10 mL 超純水，蓋緊瓶塞搖勻，置于自動頂空進(jìn)樣器中，進(jìn)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(yù)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(jìn)樣器中，進(jìn)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(yù)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(jìn)樣器中，進(jìn)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(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)偏差與回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 頂空平衡溫度的選擇

頂空進(jìn)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(guān)。根據(jù)氣液平衡原理，當(dāng)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(jìn)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(jìn)行考察。結(jié)果表明，隨著平衡溫度的升高，峰面積的響應(yīng)值也不斷升高。考慮隨著溫度升高，蒸汽壓升高，進(jìn)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(jìn)樣中，平衡時間是在一定溫度下溶液達(dá)到氣液平衡狀態(tài)所需的時間，關(guān)系到氣液兩相的平衡。當(dāng)平衡時間過短時，導(dǎo)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(jìn)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(jìn)行考察。試驗結(jié)果表明，頂空平衡時間為30 min時，峰面積響應(yīng)值達(dá)到最大，之后隨著平衡時間延長，峰面積響應(yīng)值逐漸降低。根據(jù)結(jié)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(jìn)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(dǎo)致被分析組分全部蒸發(fā)而進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)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(biāo)準(zhǔn)曲線。硫酰氟的線性方程為y=218 714.0x-3 116.4，相關(guān)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(guān)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(biāo)準(zhǔn)溶液，添加濃度為0.01、0.50、1.00 mg/kg，進(jìn)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(jìn)行添加回收試驗，結(jié)果表明梨中硫酰氟平均回收率范圍為85.5%～103.3%，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)（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(jié)論

本研究建立頂空進(jìn)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(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r=0.998 7，方法簡單、快速，靈敏度、準(zhǔn)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。

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