顶空气相色谱法测定玉米中的乙烯利残留

黄玉婷，邵 华，杨丽华，李敏杰，杜欣蔚，金茂俊，金 芬，王 静

（农业部农产品质量安全重点实验室，中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，北京 100081）

顶空气相色谱法测定玉米中的乙烯利残留

黄玉婷，邵 华*，杨丽华，李敏杰，杜欣蔚，金茂俊，金 芬，王 静*

（农业部农产品质量安全重点实验室，中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，北京 100081）

利用顶空-气相色谱-氢火焰离子化分析方法（HS-GC-FID）对玉米中乙烯利残留量进行了测定，并分析了不同顶空和色谱条件对玉米中乙烯利残留测定的影响，建立了玉米中乙烯利残留量的顶空-气相色谱检测方法。玉米样品经甲醇提取、离心、浓缩，采用HS-GC-FID法测定其中乙烯利含量。方法的线性相关系数为0.9999，相对标准偏差为1.07%～5.70%，样品加标回收率为72.01%～90.85%，方法的最低检出限为0.1mg/kg。该方法简单、易操作，适于玉米中乙烯利的定量分析。

玉米，乙烯利，顶空气相色谱法

乙烯利是一种植物生长调节剂，其释放的乙烯能够防止玉米倒伏[1]，并有一定的增产效果[2]，目前已广泛应用于玉米生产，但过量的乙烯利会造成农产品中乙烯残留，食用后可能产生危害，如加速衰老、腐蚀消化道等。近年来，许多国家和地区对乙烯利在食品中的残留都制定了严格的限量，我国规定了乙烯利在玉米上的最大残留限量为0.5mg/kg[3]。现检测乙烯利的方法有离子色谱法[4-5]、重氮衍生化-气相色谱法[6-9]和顶空气相色谱法[10-16]等。离子色谱法使用不普遍且易存在其他离子干扰；重氮化方法操作复杂，对操作人员和环境毒性大，已较少使用；顶空气相色谱法具有操作简便、稳定和安全等特点，已用于蔬菜、水果、水样品中乙烯利的测定[10-15]，但采用顶空气相色谱法测定玉米中乙烯利残留尚未见文献报道。本研究利用乙烯利在碱性条件下能快速热解成乙烯的特性，建立了顶空-气相色谱检测玉米中乙烯利残留量的分析方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

氢氧化钾、氯化钠、甲醇、盐酸 分析纯；超纯水

Milli-Q超纯水系统，美国Millipore公司；乙烯利标准品 德国Dr.E；玉米样品 北京市海淀区苏家坨镇柳林村。

Agilent 7890A气相色谱仪，附氢火焰离子化检测器（FID） 美国Agilent公司；Combi PAL气相色谱自动进样器 瑞士CTC分析仪器股份公司；SGHK-500氢空一体机 北京东方精华苑科技有限公司；DB-5色谱柱（30m×0.25mm，0.25μm）、20mL螺旋盖顶空瓶 美国Agilent公司；高速离心机 Thermo公司；电子分析天平（0.0001g） 梅特勒-托利多仪器有限公司；超声波清洗机 昆山市超声仪器有限公司；粉碎机 天津市泰斯特有限公司；水浴恒温回旋振荡器 金坛市荣华仪器制造有限公司；涡流混合器、精密移液枪、KD浓缩瓶以及其他实验室常用仪器。

1.2 实验方法

1.2.1 样品前处理 玉米粒样品经粉碎成玉米粉，准确称取1g（精确至0.01g），加入1mL水、2mL甲醇和25μL甲醇∶盐酸溶液（9∶1），涡旋混合1min，超声振荡提取5min，10000r/min离心5min，上清液转移至KD浓缩瓶，残渣用2mL甲醇重复提取一次，合并两次上清液，30℃旋转蒸发浓缩，定容至1mL后转移至顶空瓶，加入5mL 10mol/L KOH和5mL 0.2 kg/L NaCl溶液，立即旋紧瓶盖，置于已预热到85℃的水浴恒温回旋振荡器上，100r/min加热1h。取出顶空瓶，置自动样品盘上待测。

1.2.2 气相色谱仪条件 顶空自动进样器条件：孵育温度85℃，孵育时间5min，气相色谱运行时间10min，进样针待机温度90℃，冲洗时间10s，进样量500μL。

色谱条件：进样口温度130℃；分流比：20∶1；程序升温：40℃，保持4min，然后100℃/min升到180℃，保持7min；检测器（FID）温度200℃；载气流速（氮气，99.999%）：0.5mL/min，恒流模式；补偿气：氮气，15mL/min；氢气流速：30mL/min；空气流速：300mL/min。1.2.3 标准溶液的配制和曲线绘制 准确称取适量的乙烯利标准品，用0.1mol/L盐酸溶液配成浓度为1.00mg/mL的标准储备液。根据需要再用0.1mol/L盐酸稀释标准储备液以制备适当浓度的标准工作液，配制过程用聚乙烯器皿。在优化后的条件下进行测定，以峰面积Y对相应浓度X作图，得出直线回归方程。

2 结果与分析

2.1 样品前处理的改进

首先采用甲醇做样品提取溶剂，改进了大多文献报道的直接采用在碱性条件下热分解然后测定而导致回收率偏低的方法，减少了乙烯利损失，提高了提取效率。结果表明，优化的前处理方法回收率高，三个水平的添加回收率均在70%以上。前处理方法改进前后回收率结果见图1。

图1 方法的回收率结果Fig.1 Results of recovery experiment

2.2 顶空条件的改进

2.2.1 平衡温度和平衡时间 在样品瓶容量和样品量一定的情况下，被测组分在气液两相分配比受环境因素影响较大，即随着温度升高，顶空气体中待测组分的浓度升高，色谱峰面积增大，检测灵敏度提高，同时平衡时间缩短。但温度过高会引起顶空瓶的耐压和气密性问题，还可能导致气体浓度太大造成色谱柱过载；此外，温度过高会产生较多水汽并随样品进入色谱柱，极性很强的水分子对大多数毛细管柱固定相有较强的破坏性，造成柱流失，导致柱效降低。在75、85、90℃条件下分别加热0.5、1、1.5h，以选择合适的顶空平衡温度和平衡时间，峰面积随提取温度时间变化趋势见图2。结果表明，色谱峰面积在85℃、1h为最大，并且综合考虑灵敏度和平衡时间等因素，最终选择平衡温度85℃，平衡时间1h。

图2 峰面积随提取温度和时间变化趋势的折线图Fig.2 Variation of peak area with extraction temperature and time

2.2.2 装液量 顶空瓶中样品量，如果装样量过小，上层顶空空间过大，则顶空气体被稀释，检测灵敏度降低；反之装样量过大，顶空体积小，单位体积气体浓度变大，易导致瓶内压力太大和气体泄漏问题；另因顶空体积小而进样针易插入样品中，可能导致进样针的污染和腐蚀。固定样品质量，分别加入6、8、10mL碱溶液和无机盐的混合液（碱溶液和无机盐比例为1∶1），研究乙烯色谱峰面积相应的变化。结果表明，混合液体积为10mL时峰面积最大，考虑到顶空进样针的长度和顶空体积，不宜再增加混合液体积，因此本实验选择碱溶液和无机盐的混合液用量为10mL。不同装液量回收率结果见表1。

图3 峰面积随装液量变化趋势的折线图Fig.3 Variation of peak area with extraction medium volume

表1 方法的回收率结果（n=3）Table 1Results of recovery experiment（n=3）

2.3 色谱条件的选择

2.3.1 柱温的选择 一般色谱柱的初始温度接近或略低于待测组分沸点温度，以改善峰形。但乙烯沸点很低，-103.9℃。本实验选择的程序升温条件为：40℃保持4min，以100℃/min速度升温至180℃保持7min，可缩短分析时间，提高分析效率。

2.3.2 分流比的选择 分流比太小，检测灵敏度提高，但易造成色谱柱过载，色谱柱使用寿命缩短；分流比太大，灵敏度降低。固定色谱柱及程序升温条件，选择合适的分流比。在分流比为100∶1、50∶1、20∶1、5∶1时，乙烯的色谱峰面积不断增加，相应地检测限也不断降低，但当分流比降到5∶1时，色谱峰出现裂分，采用20∶1的分流比可得到良好的峰形，且灵敏度符合检测要求，故本实验确定分流比为20∶1。

图4 峰面积随分流比变化趋势的折线图Fig.4 Variation of peak area with split ratio

2.4 方法学考察

2.4.1 线性范围及检出限 分别取1mL系列标准溶液（0.01、0.05、0.1、0.5、1.00、5.00、10.00mg/kg），加入5mL KOH和5mL NaCl溶液，85℃恒温100r/min振荡加热1h，在优化的顶空和色谱条件条件下进行测定。以峰面积Y对相应浓度X作图。结果表明，在0.01～10.00mg/kg范围内，峰面积与样品浓度呈良好的线性关系，线性方程为Y=327310X+11383，相关系数R2为0.9999。通过添加回收率实验得到方法的最低检出限（S/N=3）为0.1mg/kg，如图5所示。

图5 乙烯利标准品线性图Fig.5 Linear figure of ethephon standard

2.4.2 方法的准确度和精密度 称取1.00g玉米空白样品，分别向其中添加1mL浓度为0.1、0.5、1.0mg/kg的乙烯利标准工作液，每个浓度水平进行3次重复添加回收率实验，回收率及RSD结果见表2；图6为乙烯利标准品色谱图。

表2 方法的回收率和RSD测定结果Table 2 Results of recovery experiment

图6 乙烯利标准品气相色谱图Fig.6 Gas chromatogram of an ethephon standard solution

3 结论

通过对顶空气相色谱法测定玉米中乙烯利残留量的实验条件进行优化，建立了玉米中乙烯利先经甲醇提取，再用HS-GC-FID检测的残留分析方法。本方法简单、易操作，检测限、回收率和准确度均能满足玉米中乙烯利残留限量的检测要求。

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Determination of ethephon residues in maize samples by headspace gas chromatography

HUANG Yu-ting，SHAO Hua*，YANG Li-hua，LI Min-jie，DU Xin-wei，JIN Mao-jun，JIN Fen，WANG Jing*
（Key Laboratory of Agrifood Safety and Quality，Ministry of Agriculture，Institute of Quality Standards&Testing Technology for Agro-products，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China）

A headspace-gas chromatography-flame ionization detector（HS-GC-FID） method was used to determine the ethephon residues in maize samples and the influence of different headspace and chromatographic conditions on determination was analyzed，finally a headspace-gas chromatography method was developed for the analysis of ethephon in maize matrix.Maize samples were firstly extracted by methanol，then concentrated after centrifuging，and finally detected by the HS-GC-FID method.The linearity was good and the correlation coefficients（R2） was 0.9999.Recovery experiments were conducted and the average recoveries were from 72.01%to 90.85%with relative standard deviation varying from 1.07%to 5.70%.The detection limit of the method was 0.1mg/kg.The result obtained indicated that this method was simple and safe with satisfying recovery，and therefore it was suitable for the determination of ethephon residues in maize samples.

maize；ethephon；HS-GC-FID

TS207.3

A

1002-0306（2012）22-0078-03

2012－05－15 * 通讯联系人

黄玉婷（1989），女，硕士，研究方向：食品质量与安全。