玉米汁中甲草胺的超聲波降解

徐夢蕾，劉靜波，趙頌寧，馬爽，張燕

（吉林大學(xué)營養(yǎng)與功能食品實驗室，吉林長春130062）

玉米汁中甲草胺的超聲波降解

徐夢蕾，劉靜波*，趙頌寧，馬爽，張燕

（吉林大學(xué)營養(yǎng)與功能食品實驗室，吉林長春130062）

甲草胺是吉林省玉米種植環(huán)節(jié)中廣泛使用的除草劑，可能隨玉米果實進入到玉米汁中，從而對飲料安全及人體健康構(gòu)成潛在的威脅。研究超聲波在去除玉米汁中甲草胺農(nóng)藥殘留降解技術(shù)的中的作用及甲草胺的變化規(guī)律。在超聲波功率1 900 W時，通過添加100 ng/mL的甲草胺，根據(jù)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的國標(biāo)方法測定含量，得到了90 min之內(nèi)，甲草胺含量隨時間變化的規(guī)律，即在0～20 min，甲草胺濃度下降較快，在60 min時，甲草胺濃度趨于穩(wěn)定，達到83.22%，一級反應(yīng)動力方程為C（t）=0.658 3e-0.0189（tR2=0.904 8），二級動力學(xué)反應(yīng)方程為1=0.000 7t+ C0.012 1 （R2=0.964 8），符合方程。

玉米汁；甲草胺；超聲波；降解；氣-質(zhì)聯(lián)用

玉米是中國谷物傳統(tǒng)主食中的一種，可以供給人的營養(yǎng)。玉米汁是新興的谷物飲料[1]，具有營養(yǎng)、方便的特性。甲草胺是吉林省玉米田地中廣泛使用的一種除草劑類農(nóng)藥[2]，在使用的過程中，可能隨果實進入到玉米汁中，對飲料的安全及人體健康構(gòu)成潛在的威脅。很多研究都在關(guān)注食品在整個生產(chǎn)過程中的檢測，隨時監(jiān)測痕量污染物的含量等[3]。已有報道是關(guān)于水體中農(nóng)藥殘留降解的，這些非熱能方法包括利用UV/O3[4]或者UV/H2O2[5]進行氧化反應(yīng)，利用電離輻射[6]或者超聲波處理[7]等。

超聲波處理技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化學(xué)物質(zhì)的降解，例如降解水體中的1，2-二氯乙烷[8]、二嗪農(nóng)[9]、甲草胺[10]、殺螟硫磷[11]、敵敵畏[12]，水溶液中的對硫磷[13]、樂果[14]、滴滴涕[15]，蘋果汁中的馬拉硫磷、毒死蜱[7]、二嗪農(nóng)[16]、擬除蟲菊酯類[17]等。

氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于痕量有機物的測定[18]。本文利用氣質(zhì)聯(lián)用來研究測定甲草胺在超聲波作用下的降解行為，并進行了分析。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

玉米汁購自吉林省長春市歐亞超市；甲草胺標(biāo)準(zhǔn)品購自農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥鑒定所；乙腈（色譜純）、無水硫酸鈉（分析純）、Envi-18小柱購自SUPELCO公司。超聲波清洗器（UL TRASONS-H）：西班牙Abrera公司；QP2010 ULTRA氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀：日本島津公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制備

準(zhǔn)確量取甲草胺標(biāo)準(zhǔn)品溶液，用甲醇溶解，配制成10 μg/mL的儲備液，密封保存于4℃冰箱中，使用時將其加入玉米汁中，制備成甲草胺濃度為100 ng/mL的玉米汁加標(biāo)溶液。

1.2.2 超聲波處理方法

將含甲草胺濃度100 ng/mL的玉米汁進行超聲波處理，90 min之內(nèi)每隔10分鐘取樣，凈化、濃縮后測定甲草胺含量，同時做空白對照及二組平行樣。

1.3 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測定

現(xiàn)代工業(yè)區(qū)位的奠基人著名的地理學(xué)家阿爾弗雷德·韋伯提出假設(shè)交通成本是決定區(qū)位考慮的主要因素，最優(yōu)區(qū)位是將原材料運輸?shù)焦S并把最終產(chǎn)品運輸?shù)绞袌鼋煌ǔ杀咀畹偷牡胤剑饕苓\輸距離和運輸重量影響。用平板繪圖儀法建立如下重力模型（如下圖所示），這個重力模型在有幾種原材料來源的情況下，用重力來證明最低交通成本點的存在，平衡點就是所有力量取得相互平衡的點，就是生產(chǎn)成本最低的工廠區(qū)位。

參照GB/T 19694-2007[19]進行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線及回收率

測定標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=6329.4x+53070（R2=0.998 7）（圖1），說明方法準(zhǔn)確，回收率為81.8%～96.7%，可以進行測定。

圖1 甲草胺標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard curve of alachlor

2.2 化學(xué)方程模型分析

2.2.1 一級動力學(xué)反應(yīng)擬合

在0～20 min，甲草胺的濃度下降較快，在60 min時濃度趨于穩(wěn)定（圖2），清除率達到83.22%。其濃度變化規(guī)律為C（t）=63.979e-0.0189t，（R2=0.904 9），以100 ng/mL為基準(zhǔn)，得到方程為C（t）=0.658 3e-0.0189t。

圖2 甲草胺濃度隨時間的變化曲線Fig.2 The concentration profiles for alachlor degradation with time

為取得線性方程，按公式lnC（t）=lnC0-kt進行計算。經(jīng)計算得到：lnC（t）=-0.019 8t+4.158 6（R2= 0.924 0）（圖3）。一級反應(yīng)動力學(xué)公式為C（t）=C0e-kt，本方程符合一級動力學(xué)反應(yīng)方程模型。

圖3 一階模型數(shù)據(jù)擬合Fig.3 The first-order model data fitting

2.2.2 二級動力學(xué)反應(yīng)擬合

圖4 二階模型數(shù)據(jù)擬合Fig.4 The second-order model data fitting

3 結(jié)論

本文研究了超聲波技術(shù)在去除玉米汁中甲草胺農(nóng)藥殘留的作用及其變化規(guī)律。在超聲波功率1 900 W時，通過添加100 ng/mL的甲草胺，每10 min根據(jù)國標(biāo)方法測定含量，得到了90 min之內(nèi)，甲草胺含量隨時間變化的規(guī)律，并討論其一級及二級動力學(xué)反應(yīng)方程。其一級反應(yīng)動力方程為C（t）=0.658 3e-0.0189（tR2=0.9048），二級動力學(xué)反應(yīng)方程為

（R2=0.9648），符合模型。本文為玉米汁中農(nóng)藥殘留的降解方法提供了新的研究思路與方法。

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Effect of Sonication Treatment on Alachlor Degradation Behaviors in Maize Beverage

XU Meng-lei，LIU Jing-bo*，ZHAO Song-ning，MA Shuang，ZHANG Yan
（Laboratory of Nutrition and Functional Food，Jilin University，Changchun 130062，Jilin，China）

Currently，herbicides are widely used on corn，soybean，peanuts and woody ornamentals in Jilin province of China.These herbicides were developed to be toxic to target weed species，but at certain levels they may also be harmful to humans.Whereas，their extensive use in agricultural production is very prevalent in China.The aim of this paper was to describe herbicide residue degradation in maize beverages by sonication treatment.We discuss the efficacy of sonication on the degradation of alachlor in maize beverage.It turned out that the optimized condition was as followed：sonication treatment power 1 900 W，time 60 min，with 83.22% clearance rate.First-order kinetics model was C（t）=0.658 3e-0.0189t（R2=0.904 8）；second-order kinetics model wasC1=0.000 7t+0.012 1（R2=0.964 8）.

maize beverage；alachlor；sonication treatment；degradation；GC-MS

2013-12-10

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.02.004

吉林省世行貸款農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全應(yīng)用研究項目（2011-Z67）；吉林省科技發(fā)展計劃項目（20120250）作者簡介：徐夢蕾（1988—），女（漢），博士研究生，研究方向：營養(yǎng)與功能食品。

*通信作者：劉靜波（1962—），女（漢），教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：營養(yǎng)與功能食品。