非浸提頂空-氣相色譜-質(zhì)譜法測定糧食中硫酰氟含量

張艷 劉釗 陳愷

摘要：采用非浸提頂空結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）技術(shù)建立了糧食中硫酰氟殘留量檢測方法。糧食樣品經(jīng)非浸提頂空加熱平衡使硫酰氟從糧食顆粒解吸至頂空，經(jīng)GC-MS分析檢測，以硫酰氟氣體工作標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定量。結(jié)果顯示，樣品中硫酰氟殘留量在0.01～0.15 mg/kg范圍內(nèi)線性關(guān)系良好（R2>0.997），方法檢出限（LOD）為3 μg/kg，定量限（LOQ）為10 μg/kg，加標(biāo)回收率為87%～104%，變異系數(shù)為2.7%～7.2%（n=6）。該方法操作簡單快捷，靈敏度高，定量準(zhǔn)確且無廢液產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：硫酰氟；氣相色譜-質(zhì)譜；非浸提頂空；糧食

中圖分類號：TS210.7 文獻標(biāo)志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230120

基金項目：中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項（ZX1923）。

Application of Non-soak headspace-GC-MS in determination of sulfuryl fluoride in grain

Zhang Yan， Liu Zhao， Chen Kai

（ Academy of National Food and Strategic Reserves Administration， Beijing 100037 ）

Abstract： Non-soak headspace combined with the GC-MS technique was developed for the determination of sulfuryl fluoride residues in grain. The sulfuryl fluoride in grain sample was desorbed to headspace by the mode of headspace heating， then detected by GC-MS， and quantified by the gaseous working standard of sulfuryl fluoride. The results showed that there is existed good linearity for the sulfuryl fluoride in grain sample over the concentration range of 0.01～0.15 mg/kg with their correlation coefficients no less than 0.997， the detection limit （LOD） was 3 μg/kg and the quantification limit （LOQ） of the method was 10 μg/kg. The recoveries ranged from 87% to 104% with the coefficient of variation （CV） of 2.7%～7.2% （n=6）. The method is simple， quick， sensitive， accurate and no waste liquid produced.

Key words： sulfuryl fluoride， gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）， non-soak headspace， grain

硫酰氟（sulfuryl fluoride）于1901年在法國被合成，1957年由美國Dow Elan公司發(fā)展為商品化熏蒸劑，我國于20世紀(jì)80年代將其開發(fā)為熏蒸劑“熏滅凈”[1]。硫酰氟在常溫常壓下為無色無味氣體，沸點為-55.2 ℃。其作為一種廣譜熏蒸劑具有滲透性強、散發(fā)速度快、無腐蝕等優(yōu)點[2]，對多種倉儲害蟲的防治效果良好，目前在國際上被廣泛用于建筑物、集裝箱、食品加工和糧食倉儲熏蒸領(lǐng)域[3]。我國學(xué)者也在積極探索硫酰氟在糧食熏蒸方面的應(yīng)用[4-8]，以期解決長期使用磷化氫帶來的害蟲抗性問題，并應(yīng)對磷化氫淘汰所帶來的儲糧害蟲風(fēng)險。

硫酰氟對人體具有中等毒性，我國食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 2763—2017）中規(guī)定了糧食及蔬菜中硫酰氟的限量要求，但尚未發(fā)布相應(yīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)。文獻報道的檢測方法多數(shù)為氣相色譜法（GC）[9-12]，僅歐盟推薦方法[13]和Du等[14]采用了氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS），在儀器操作上氣相色譜儀相對簡便，而氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）具有較高的選擇性和化合物結(jié)構(gòu)鑒定及定量準(zhǔn)確的優(yōu)勢。從樣品前處理方法看，絕大多數(shù)研究采用頂空浸提法，包括水浸提法和稀酸溶液浸提法，但浸提法受到硫酰氟溶解度低和氣液平衡的影響，降低了頂空的測定值。

本研究擬將GC-MS應(yīng)用于糧食中硫酰氟分析檢測，在歐盟推薦方法的基礎(chǔ)上，使用本實驗室優(yōu)化的非浸提頂空方式代替稀酸溶液浸提頂空，建立基于非浸提頂空-GC-MS法的糧食中硫酰氟殘留的分析檢測方法，旨在為糧食硫酰氟熏蒸安全性評估提供更多元的技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

頂空瓶（20 mL，具有聚四氟乙烯-硅橡膠密封墊和螺旋蓋）：北京迪科馬科技有限公司；氣體采樣袋（0.5 L，材質(zhì)聚氟乙烯，具有硅膠隔墊）：市售；糧食樣品：本實驗室保存樣品。

硫酰氟標(biāo)氣（BW 0622003，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下質(zhì)量濃度9.97 mg/L）：北京氦普北分特種氣體工業(yè)有限公司；硫酰氟（CAS號2699-79-8，純度≥99%）：龍口市化工廠。

1.2 儀器設(shè)備

Trace 1300型氣相色譜-TSQ 9000型三重四極桿質(zhì)譜聯(lián)用儀、TG-BOND Q+型色譜柱（30 m×0.32 mm×10 μm）、TG-1701MS型色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）：美國賽默飛世爾公司；PoraBOND Q型色譜柱（25 m×0.25 mm×3.0 μm）、DB-WAX UI型色譜柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）：美國安捷倫公司；HS-20型頂空進樣器：奧普樂科技集團（成都）有限公司；ML4002型電子天平（感量0.01 g）：瑞士梅特勒-托利多公司；100 μL型氣密進樣針（最小分度2 μL）：美國賽默飛世爾科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 GC-MS分析條件

色譜條件：進樣口溫度200 ℃；分流進樣，分流比20∶1；載氣（高純氦氣）流速1 mL/min；程序升溫：初始溫度40 ℃（保持5 min），以20 ℃/min升至150 ℃（保持3 min），再以20 ℃/min降至40 ℃（保持1 min）。頂空進樣加壓時間30 s；進樣時間2 s。

質(zhì)譜條件：電子轟擊電離源（EI）；電離能量70 eV；離子源溫度280 ℃；傳輸線溫度240 ℃；離子監(jiān)測模式（SIM），m/z 83、67、102。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

按照GB/T 6681—2003《氣體化工產(chǎn)品采樣通則》將硫酰氟標(biāo)氣導(dǎo)入氣體采樣袋。采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線法，用氣密進樣針從氣體采樣袋內(nèi)抽取不同體積硫酰氟標(biāo)氣（6、10、20、50、60 μL）分別注入頂空瓶（提前加入與待測樣品同種類糧食樣品5 g并密封）內(nèi)，搖勻，形成標(biāo)準(zhǔn)曲線。頂空進樣，以標(biāo)準(zhǔn)曲線各點含硫酰氟的量為橫坐標(biāo)（x），定量離子峰面積為縱坐標(biāo)（y），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。配制標(biāo)準(zhǔn)曲線時應(yīng)記錄環(huán)境溫度和大氣壓強。

1.3.3 樣品前處理

準(zhǔn)確稱取糧食樣品（5.00±0.05） g，置于頂空瓶內(nèi)，迅速密封后待測。每個樣品2個平行，并設(shè)置空白對照。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)和圖表處理采用Chromeleon（版本7.2.9）和WPS Office Excel軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 GC-MS分析條件優(yōu)化

2.1.1 色譜柱的選擇

實驗比較了不同極性的氣相色譜柱PoraBOND Q、DB-WAX UI、TG-BOND Q+、TG-1701MS對硫酰氟的分離效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硫酰氟在PoraBOND Q和TG-BOND Q+色譜柱中均保留較好，可有效分離目標(biāo)物與糧食基質(zhì)，其他色譜柱不能將硫酰氟與基質(zhì)完全分離。選用PoraBOND Q（25 m×0.25 mm×3.0 μm）為分析色譜柱。硫酰氟在小麥基質(zhì)中的總離子流色譜圖見圖1。

2.1.2 定性、定量離子

硫酰氟的質(zhì)譜圖見圖2，以m/z 83為定量離子，m/z 67、102為定性離子，離子比分別為35%和58%。

2.1.3 分流比的優(yōu)化

為了得到較好的色譜峰形和響應(yīng)值，對進樣口分流比進行優(yōu)化。在一系列頂空瓶中加入60 μL硫酰氟標(biāo)氣，分別在5∶1、10∶1、20∶1和50∶1分流比條件下測定，定量峰色譜圖見圖3。結(jié)果表明，隨著分流比增大，色譜峰面積逐漸減小，峰寬漸小。分流比20∶1時，峰寬接近最小，峰高接近最大值，具有較好靈敏度和峰形。因此，選擇分流比為20∶1。

2.2 基質(zhì)效應(yīng)

選用小麥、稻谷、玉米樣品，進行基質(zhì)效應(yīng)的考察。按照1.3.2配制含3種基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線以及不加基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線各一個系列，頂空進樣檢測，以標(biāo)準(zhǔn)曲線各點含硫酰氟的量為橫坐標(biāo)，定量離子峰峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見圖4。

通過計算，小麥、稻谷、玉米基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率與無基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率比值為0.7～0.8，表明存在一定的基質(zhì)效應(yīng)，應(yīng)使用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線法進行樣品的定量分析。

2.3 方法學(xué)驗證

2.3.1 方法的線性范圍、檢出限和定量限

式中：

c ——標(biāo)準(zhǔn)曲線某一級別中硫酰氟的量，ng；

ρ ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)氣的密度，mg/L；

P ——大氣壓強，Pa；

v ——標(biāo)準(zhǔn)曲線某一級別中添加的標(biāo)準(zhǔn)氣體積，μL；

t ——制作標(biāo)準(zhǔn)曲線時的室溫，℃；

273.15——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對溫度，K；

101 325——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強，Pa；

擬合結(jié)果顯示，硫酰氟標(biāo)氣配制的小麥、稻谷、玉米基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線在50～720 ng（相當(dāng)于樣品含量0.01～0.15 mg/kg）范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系，R2分別為0.999、0.997、0.997，符合GB/T 27417—2017《合格評定 化學(xué)分析方法確認和驗證指南》中的要求，標(biāo)準(zhǔn)曲線及線性回歸方程見圖3。此線性范圍覆蓋食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2763—2021中硫酰氟的最高限量值（0.1 mg/kg），滿足使用要求。

（2）檢出限與定量限：按照GB/T 27417—2017《合格評定 化學(xué)分析方法確認和驗證指南》中空白標(biāo)準(zhǔn)偏差法評估本方法的檢出限與定量限，方法檢出限=0+3 s，即在空白基質(zhì)中添加硫酰氟標(biāo)氣，使5 g樣品中含硫酰氟54 ng，進行10平行樣品測定。樣品經(jīng)測定后計算，s=4.5 ng，方法檢出限=4.5×3/5≈3 μg/kg，定量限按3倍方法檢出限計算為10 μg/kg。

2.3.2 正確度與重復(fù)性

由于硫酰氟的易揮發(fā)性，使其在樣品中的含量極不穩(wěn)定，目前尚無標(biāo)準(zhǔn)樣品，因此，本方法通過加標(biāo)回收實驗的測定結(jié)果評估正確度，通過各水平加標(biāo)平行樣品測定值的變異系數(shù)評估重復(fù)性。

選用糧食儲備庫中4種主要原糧小麥、稻谷、玉米、大豆作為加標(biāo)基質(zhì)，根據(jù)食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的硫酰氟限量值，加標(biāo)水平及測定結(jié)果見表1。

由表1可知，3個加標(biāo)水平的回收率平均值為87%～104%，變異系數(shù)為2.7%～7.2%，符合GB/T 27417—2017《合格評定 化學(xué)分析方法確認和驗證指南》中的要求。

2.4 實際樣品的分析檢測

使用硫酰氟對小麥樣品進行密閉熏蒸，熏蒸劑量為30 g/m3，5 d后通風(fēng)散氣，散氣時間分別為1、5、10 h，稱取3組樣品各6平行進行硫酰氟含量的測定，結(jié)果見表2。

結(jié)果顯示，3組樣品中硫酰氟含量測定值的變異系數(shù)為4.9%～9.6%，測定值均小于0.1 mg/kg，符合GB 2763—2021中的限量要求，且含量隨散氣時間的延長而下降，說明熏蒸后充分地散氣可使糧食中硫酰氟含量降至安全水平。

3 結(jié) 論

本方法將非浸提頂空-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法用于測定糧食樣品中硫酰氟含量，樣品測定值具有良好重復(fù)性，樣品中硫酰氟含量在0.01～0.15 mg/kg范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，方法檢出限為3 μg/kg，定量限為10 μg/kg，回收率為87%～104%，變異系數(shù)為2.7%～7.2%，方法性能符合GB/T 27417—2017《合格評定 化學(xué)分析方法確認和驗證指南》。與氣相色譜法相比，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法可更準(zhǔn)確地進行定性分析與定量測定；與稀酸溶液浸提頂空相比，非浸提頂空可使樣品中硫酰氟更充分釋放至頂空，檢測結(jié)果更可靠。

參 考 文 獻

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