毛细管色谱法检测小麦中溴甲烷残留量研究

张 浩纪俊敏邬 冰李雪琴

(河南工业大学粮油食品学院1,郑州 450052)

(河南中储粮质量检测中心有限公司2,郑州 450003)

毛细管色谱法检测小麦中溴甲烷残留量研究

张 浩1纪俊敏1邬 冰2李雪琴1

(河南工业大学粮油食品学院1,郑州 450052)

(河南中储粮质量检测中心有限公司2,郑州 450003)

探讨了用毛细管色谱法测定小麦中溴甲烷残留量的检测方法。以正己烷为溶剂,采用酸回流方法提取小麦中的溴甲烷,进行毛细管色谱分离,用 ECD检测器检测。在 0～47μg/mL范围内,色谱峰面积与浓度有较好的线性关系,线性方程 y=90 484.89x,标准工作曲线相关系数 R2为 0.999 7,检出限为0.02 mg/kg。添加回收率为 71.4%～86.77%。结果表明:采用酸回流方法提取,用毛细管色谱法检测操作简便、结果准确、灵敏度高,适合小麦中溴甲烷残留量的分析。

毛细管色谱法 小麦 溴甲烷 检测

溴甲烷(methyl bromide)广泛应用于土壤消毒、仓库消毒、建筑物熏蒸、植物检疫、运输工具消毒等[1]。虽然溴甲烷是一种优良的熏蒸剂,但是对环境污染严重,是一种破坏臭氧层的物质,世界各国正逐步禁止使用溴甲烷作为粮食、食品熏蒸剂,并将于 2015年淘汰[2]。由于熏蒸剂和所熏蒸材料中的某些成分之间发生化学反应,通常有少量的永久残留存在[3]。其反应物是一般容易检出的无机溴[4-5]。我国粮食卫生标准中规定粮食中溴甲烷残留量≤5 mg/kg[6]。

在粮食熏蒸和散气过程中,常用测溴灯、溴甲烷浓度测定仪等来检查空气中的溴甲烷。粮食、食品中溴甲烷残留量的测定方法,一般采用滴定法、色谱法等[7-10]。气相色谱法以灵敏、准确、快捷的优势在原粮农药残留检测中得到广泛应用,本研究以毛细管色谱法对色谱分离条件及提取方法进行了研究。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用小麦品种为:豫麦 34,豫麦 52,郑麦 4号,豫农 949,周麦 16。

1.2 试剂

溴甲烷标准品:纯度≥99%,密度为 1.730 g/mL (0℃时);溴甲烷标准溶液:先将 2 mL的空安瓿瓶准确称量,加入溴甲烷(约 1.0 g,加入时需要冰盐浴),熔封密闭安瓿瓶,再准确称量。两次称量之差即为溴甲烷的质量 (精确到 0.001 g)。将溴甲烷安瓿瓶放入约 500 mL装有正己烷的盐水瓶中,塞紧橡皮塞,振摇,使安瓿瓶破裂,释放出溴甲烷并被正己烷吸收。然后打开橡皮塞,将溶液移至 1 000 mL容量瓶中,用正己烷定容配成标准储备溶液。根据需要再以正己烷稀释成适用浓度的标准工作溶液。所用试剂均为分析纯,水为蒸馏水。

1.3 仪器和设备

安捷伦 6890N气相色谱仪 (配有 ECD检测器,安捷伦色谱工作站):美国安捷伦公司;毛细管气相色谱柱(HP-5,30 m×0.25 mm×0.32 mm):中国科学院兰州物理化学研究所色谱技术研究开发中心; LB801超级恒温器:辽阳市恒温仪器厂;酸回流提取装置见图1。

图1 酸回流提取装置

1.4 测定方法

1.4.1 样品准备

小麦于容器内用溴甲烷标准品常温密闭熏蒸 7 d后,冷冻方式下取样待测。

1.4.2 提取

如图 1安装好酸回流提取装置。干燥管下部垫少许玻璃棉,装入 10 g左右无水硫酸钠。上口用2 mm(内径)聚乙烯管联通到通气管,通气管内加入6～7 cm高的无水硫酸钠。通气管插入 25 mL预先装好 20 mL正己烷的容量瓶中,埋入冰盐浴中冷却。冷凝器接到恒温水浴循环器,水浴温度为 56～59℃。接通后使冷凝水保持恒温。移开冷凝器,称取试样 50.0 g(精确至 0.01 g)于提取器的烧瓶中,并同时加入 200 mL硫酸溶液,迅速联接好冷凝器。通入氮气,调整流量为 20～30 mL/min,缓缓加热硫酸溶液到微沸(约 20～30 min),保持微沸状态,通气2 h后停止加热,将通气管抽离吸收液液面,关闭氮气流,用少量正己烷多次冲洗通气管内外。取出容量瓶,待容量瓶温度平衡到室温后,定容,溶液供气相色谱分析。

1.4.3 色谱条件

进样口温度 150℃,色谱柱温度 70℃,检测器温度 300℃,载气流速 1.5 mL/min,尾吹气流速 30 mL/min,分流比 1∶20,进样量 1μL。

1.4.4 色谱测定

根据样液中溴甲烷含量情况,选定峰高相近的标准工作溶液,测得相应的峰面积 (或峰高)。以溴甲烷标准溶液的峰面积 (或峰高)为纵坐标,以溴甲烷标准测定液的浓度为横坐标绘制标准曲线。将吸收溶液进行气相色谱分析,由溴甲烷的峰面积和标准曲线得到吸收液中溴甲烷的浓度,计算试样中溴甲烷的含量。

空白试验,除不加试样外,按上述测定步骤进行。

1.5 结果计算

试样中溴甲烷的含量以质量比(mg/kg)表示,按以下公式计算:

式中:Cx为试样中溴甲烷残留含量/mg/kg;A为吸收液溴甲烷的峰面积或峰高;As为标准工作液溴甲烷的峰面积或峰高;c为标准工作液溴甲烷的质量浓度/μg/mL;V吸收液体积/mL;m为样量/g;计算结果需扣除空白值。

2 结果与讨论

2.1 提取溶剂的选择

考虑 ECD的特点,比较了异辛烷、石油醚、正己烷等溶剂,研究发现,异辛烷和石油醚组成成分复杂,杂质峰干扰较大,溴甲烷峰与杂质及溶剂峰在出峰时间上出现重叠,溴甲烷峰不能有效分离,正己烷组份较单一,溴甲烷峰与溶剂峰能够有效分离,见图 2。故选用正己烷作为提取溶剂。

图2 溴甲烷标准品色谱图

2.2 回流时间的确定

采用酸回流提取方法对溴甲烷回流吸收时间进行了试验,缓缓加热到微沸 (约 20～30 min),保持微沸,以 20～30 mL/min N2流量通气开始计时。准确称取同一样品 50.0 g,分别设置不同的回流吸收时间,提取完毕溶液供气相色谱分析,测定结果见图3。

图3 回流时间对溴甲烷残留测定值的影响

由图 3可见回流时间在 1～2 h内,溴甲烷测定值随着蒸馏时间的增加而逐渐上升,2 h后测定值变化不大,说明样品中的溴甲烷已全部蒸馏出来,若蒸馏时间过长,则大量水蒸气进入吸收瓶中,影响色谱测定。N2流量不易过大,否则影响正己烷的吸收。

2.3 通气流量的确定

在酸回流提取过程中对通入的氮气流量进行了试验,采用同一批样品,改变 N2的流量,回流时间均定为 2 h,提取完毕后,溶液供气相色谱分析,测定结果见表1。

表 1 通气流量对溴甲烷残留量测定值的影响

从表 1可看出,同一批样品在提取时间为 2 h时,随着N2流速增加,溴甲烷测定值逐渐增加,在流速为 20～30 mL/min时,样品中溴甲烷测定值达到最高;继续增加 N2流量,则溴甲烷测定值下降。说明在 2 h内以较小的N2流量溴甲烷未能全部从样品中蒸馏出,蒸馏的速度慢;N2流量太大则正己烷吸收效果不好,测定值低。故试验中采用通气的N2流量为 20～30 mL/min。

2.4 标准工作曲线与检测限

将质量浓度为 4.5、6、12、23.5、47μg/mL的标准工作溶液和空白样各取 1μL,在 1.4.3色谱条件下进样测定,溴甲烷的保留时间约为 1.9 min,色谱图见图 2。以标准工作溶液质量浓度 (μg/mL)为横坐标,以对应得峰面积为纵坐标,结果见图4。由图4可看出在 0～47μg/mL范围内,色谱峰面积与质量浓度有较好的线性关系,线性方程为 y=90 484.89x, R2=0.999 7。根据 3倍信噪音的峰响应值、取样量和进样量,得出方法的检测限为 0.02 mg/kg。

图4 溴甲烷标准工作溶液曲线

2.5 回收率

以豫麦 34为样品,分别添加不同浓度的溴甲烷标准样品,按 1.4.2方法提取,在 1.4.3的色谱条件下进行测定,结果见表 2。小麦中溴甲烷低浓度水平回收率为 71.40%,中浓度水平回收率为 86.77%,高浓度水平回收率为 77.71%。

表2 回收率测定试验结果

3 结论

以正己烷为溶剂,通过酸回流提取,用毛细管色谱分离的方法检测小麦中残留的溴甲烷,操作简便、结果准确、灵敏度高。在 0～47μg/mL范围内,色谱峰面积与浓度有较好的线性关系,标准工作曲线相关系数 R2为 0.999 7,检测限为 0.02 mg/kg。小麦中溴甲烷中浓度水平回收率较高,为 86.77%。

[1]谌运清,姜良郎,苏长流.溴甲烷在我国的应用现状和前景分析[J].中国进出境动植检,1997(4):38-40

[2]马承铸.农用溴甲烷的淘汰和代用品的发展前景[J].上海农业学报,1999,15(3):62-64

[3]黄庆林,高崇省.帐幕熏蒸中溴甲烷气体浓度变化规律及检测标准的研究[J].植物检疫,1998(6):321-325

[4]中村由美子.在贮藏、蒸煮过程中有机磷农药和溴甲烷在稻米中的残留[J].国外农学 -植物保护,1994,7(2):31-32

[5]Bell CH.Fumigation-The few remaining compounds[J]. Phytoparasitica,2002,30(1):3～6

[6]GB2715-2005粮食卫生标准分析方法[S]

[7]Seo S TBalock J W,BurdittAK Jr,et al.Residues of ethyl2 ene di bromide,methyl bromide and ethylene chlorobromide resulting from fumigation of fruits and vegetables infestedwith fruit flies[J].J.Econ Entomal.,1970,63(4):1093-1094

[8]吴玉銮,杜志峰,郭新东,等.顶空气相色谱法测定食品中溴甲烷的残留量[J].现代食品科技,2007,23(8)77-79

[9]王海涛,张睿,段宏安,等.毛细管气相色谱法检测食品中溴甲烷残留量[J].口岸卫生控制,2004(1):16-18

[10]GB/T 16084—1995车间空气中溴甲烷的直接进样气相色谱测定方法[S].

DetectingMethylBromide Residue inWheat by Capillary Chromatography

Zhang Hao1Ji Junmin1Wu Bing2Li Xueqin1
(Grain&Food College,Henan University of Technology1,Zhengzhou 450052)
(Quality Testing CenterL imited Company of China Grain Reserves Corporation Henan Branch2,Zhengzhou 450003)

A determination method of methyl bromide residue in wheat by capillary chromatography was stud2 ied.The procedure of the developed method is as follows:Using n-hexane i mpregnant and acid circumfluence,the methyl bromide residue in wheat is separated by capillary chromatogram columniation and detected by ECD detector. The linear plots obtained are in range of 0～47μg/mL with detection limit of 0.02 mg/kg.The correlation coefficient of standard analysis curve is 0.999 7,linearity equation is y=90 484.89x,and recoveries range from 71.4% to 86.77%.Thismethod is shown to be simple,sensitive and precise.

capillary chromatography,wheat,methyl bromide,deter mination

TS210.7 文献标识码:A 文章编号:1003-0174(2010)06-0119-04

国家标准制定项目(20071604-T-449)

2009-06-08

张浩,男,1977年出生,硕士,讲师,农产品储藏与品质分析