顶空固相萃取-磷化氢测定仪快速检测粮食中磷化氢残留

陈培栋 薛科 陈志华 唐玮娜 朱睿寅 朱江

摘要：建立了顶空固相萃取-磷化氢测定仪快速测定粮食中磷化氢残留的方法。结果表明：其最佳顶空固相萃取条件为60 ℃恒温萃取30 min。顶空固相萃取-磷化氢测定仪法线性范围为0.000 17～0.002 8 mg/kg，相关系数0.999 7，测定低限为0.000 17 mg/kg；检测结果重复性较好，相对标准偏差（RSD）2.9%，样品加标平均回收率95.9%。与传统的钼蓝比色法相比具有快速、简便、灵敏度高等特点，适用于粮食中磷化氢残留的快速测定。

关键词：顶空固相萃取；磷化氢测定仪；粮食；磷化氢残留

中图分类号：TS210.7 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20210325

目前我国粮食部门普遍通过磷化氢熏蒸来保障粮食储藏安全[1-2]。但磷化氢有剧毒、极易扩散且渗透性强，熏蒸过后容易残留在粮食中。由于磷化氢对人、牲畜等哺乳动物毒害性较强，因此粮食中磷化氢残留问题一直受到各界的高度重视，联合国粮农组织、世界卫生组织以及我国国家标准都规定磷化氢在粮食中最大残留限量为0.05 mg/kg。

目前国内磷化氢残留量测定的国家标准方法为钼蓝比色法，其磷化物（以PH3计）的检出限为0.01 mg/kg，且操作繁琐、耗时长，灵敏度低，重现性差。采用顶空气相色谱法测定粮食中磷化氢残留量在国内已有许多报道[3-5]，顶空气相色谱法具有准确度高，稳定性强，灵敏度高等特点。但是气相色谱仪操作复杂，仪器成本较高且对检验人员有较高的技术要求。

无锡中粮工程科技有限公司研制了磷化氢专用气相色谱仪——ZL-1型粮食中磷化氢测定仪，该产品采用对磷化物具有高选择性、高灵敏度的火焰光度检测器，以磷化氢标准气体进行定性，多点校准外标法定量，具有操作简便、自动计算、定量分析精度高等优点。本实验拟建立一种顶空固相萃取-磷化氢测定仪测定粮食中磷化氢残留的方法，能够快速准确的测定粮食中磷化氢残留量。

1 材料与方法

磷化氢释放剂：无锡中粮工程科技有限公司；磷化氢标准气体：北京北氧特种气体研究所有限公司；高锰酸钾（分析纯）、硫酸（优级纯）、盐酸（优级纯）、磷酸二氢钾（分析纯）、钼酸铵（分析纯）、亚硫酸钠（分析纯）、氯化亚锡（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；实验用水均为三级水。

1.2 仪器与设备

ZL-1型粮食中磷化氢测定仪：无锡中粮工程科技有限公司；ZL-1型顶空固相萃取器：无锡中粮工程科技有限公司；722N可见分光光度计：上海菁华科技仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 磷化氢测定仪标准工作曲线绘制

采用标准磷化氢气体稀释至不同浓度，0.012 5、0.025 0、0.050 0、0.100、0.200 mL/m3共5个浓度点，每个浓度点平行进样测定3次，以各浓度测定峰面积y对磷化氢浓度x作线性拟合。

1.3.2 顶空固相萃取

称取谷物试样（5.00 ± 0.05） g装入50 mL萃取池内，滴入3～4滴磷化氢释放剂，立即装入活塞推至50 mL处，用堵头堵住萃取池气口并固定好活塞，将萃取池放入恒温套内固定。通过设定实验所需的反应时间后打开顶空固相萃取器开关，使萃取池在恒温套内作360°翻滚式旋转，反应结束后取出萃取池，直接将萃取池内气体注入磷化氢测定仪，系统将自动计算出磷化氢浓度。

1.3.3 萃取条件优化

（1）萃取时间：称取（5.00 ± 0.05） g样品，在萃取温度60 ℃，恒温套转速15 r/min条件下，研究不同萃取时间（分别为10、20、30、40 min）条件下同一样品释放磷化氢浓度变化。

（2）萃取温度：称取（5.00 ± 0.05） g样品，在恒温套转速15 r/min，萃取30 min条件下，研究不同萃取温度（分别为30、40、50、60、70 ℃）条件下，同一样品释放磷化氢浓度变化[6-8]。

1.3.4 粮食中磷化氢含量计算

x = c×0.013 9 （1）

式中：x为粮食中磷化氢含量，mg/kg；c为萃取池内磷化氢浓度，mL/m3；0.013 9为转换系数。

1.3.5 加标样回收率实验

将2 mL/m3标准磷化氢气体用注射器准确取50 mL注入100 mg乙醇中密封，置于室温4 h，每隔1 h颠倒4次，加速磷化氢溶解。将配置好的磷化氢乙醇溶液避光倒置保存于室温条件，供下一步测定分析。

在（5.00 ± 0.05） g空白粮食样品中加入磷化氢乙醇溶液密封混匀静置过夜，将样品磷化氢含量制成0.1 mg/kg，通过顶空固相萃取-磷化氢测定仪法测定样品磷化氢残留，计算回收率。

1.3.6 重复性测试

抽取磷化氢标准气体稀释至0.2 mL/m3，将磷化氢标准气体注入磷化氢测定仪进行检测分析，平行测定5次。用顶空固相萃取-磷化氢测定仪法测定同一熏蒸过的粳稻谷样品，称取5 g稻谷样品，在萃取温度60 ℃，恒温套转速15 r/min条件下萃取30 min，平行测定10次。

1.3.7 钼蓝比色法测定磷化氢

按GB/T 25222—2010 《粮油检验 粮食中磷化物残留量的测定 分光光度法》执行。

2 结果与讨论

2.1 磷化氢测定仪标准工作曲线和磷化氢含量测定低限

如图1所示，磷化氢浓度x与峰面积y线性方程为y =106x + 4 214.9，R2=0.999 7，说明磷化氢测定仪峰面积与磷化氢浓度线性关系良好。粮食磷化氢检测仪线性范围为0.012 5～0.200 mL/m3，测定低限为0.012 5 mL/m3，根据方法式（1）计算，顶空固相萃取-磷化氢测定仪法线性范围为0.000 17～0.002 8 mg/ kg，測定低限为0.000 17 mg/kg。

2.2 萃取條件优化

2.2.1 萃取时间

由图2可知，磷化氢浓度随萃取时间的增加而增大，而萃取时间超过30 min后释放出的磷化氢浓度开始降低，因此萃取时间选择30 min为佳。

图2 不同萃取时间对磷化氢浓度的影响

2.2.2 萃取温度

由图3可知，同一样品释放磷化氢浓度随萃取温度的增加而增大，而萃取温度在60 ℃左右释放的磷化氢浓度趋于相同，因此综合考虑选择60 ℃为萃取温度。

2.3 重复性测试

抽取磷化氢标准气体稀释至0.2 mL/m3，将磷化氢标准气体注入磷化氢测定仪进行检测分析，平行测定5次测定结果见表1。

实验用顶空固相萃取-磷化氢测定仪法测定同一粳稻谷样品，称取5 g稻谷样品，在萃取温度60 ℃，恒温套转速15 r/min条件下萃取30 min，平行测定10次测定结果见表2。

2.4 加标样品回收率

用空白小麦加入标准磷化氢乙醇溶液制成加标量样品，检测顶空固相萃取-磷化氢测定仪法的回收率，平行测定5次实验结果见表3，平均回收率95.9%，标准偏差0.004。

2.5 不同测定方法的对比

分别采用顶空固相萃取-磷化氢测定仪法与钼蓝比色法测定稻谷和小麦样品中磷化氢残留量，检测结果见表4。结果表明顶空固相萃取-磷化氢测定仪法和钼蓝比色法所测得的磷化氢残留量基本一致。

钼蓝比色法在实验开始前就需要配制大量的实验试剂，搭建复杂的实验装置，检测4次的全过程至少需要耗费一整天的时间。而顶空固相萃取-磷化氢测定仪法无需配制试剂，实验装置简单易用，检测1次的时间在40 min左右，如果配有多台顶空固相微萃取器同时工作，检测时间将会更短。

粮食磷化氢快速测定仪整机一体化高，设有微量、常量双量程气体进样阀，取样可用外置手动和自动在线方式，内置式色谱工作站具有自动启动功能，电子自动点火系统，仪器体积小、重量轻便于携带，可用于现场巡回检测。磷化氢标准工作曲线绘制使用磷化氢标准气体稀释的方法获不同浓度气体，采用多点校准，以峰面积（或峰高）外标法多点校正制作标准工作曲线，曲线的响应值与浓度线性关系良好。该方法克服了自行配制标准气体的麻烦，符合标准品规范，操作简便、全自动计算、分析结果精度高。

3 结 论

粮食中磷化氢残留量测定中样品前处理和提取是关键，顶空固相萃取-磷化氢测定仪检测粮食中磷化氢是快速、准确、灵敏、实用的新方法。实验结果表明，顶空固相萃取-磷化氢测定仪法检测粮食中磷化氢残留量的重复性好，相对标准偏差（RSD）2.9%，检测低限0.000 17 mg/kg，平均回收率95.9%，操作简便，具有很高的应用推广价值。顶空固相萃取-磷化氢测定仪法同时对于检测坚果、枸杞、干果、干蔬菜、烟草、中草药等的磷化氢残留量具有重要的参考意义，值得进一步研究和讨论。

参 考 文 献

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Headspace Solid Phase Extraction-Phosphine Determinator Rapid Determination of Phosphine Residues in Grain

Chen Peidong1， Xue Ke1， Chen Zhihua1， Tang Weina1， Zhu Ruiyin2， Zhu Jiang2

（ 1. Wuxi COFCO Engineering & Technology Co.， Ltd.， Wuxi， Jiangsu 214035； 2. Wuxi Laideng Technology Development Co.， Ltd.， Wuxi， Jiangsu 214028 ）

Abstract： A method for rapid determination of phosphine residues in grain with headspace solid phase extraction-phosphine determinator was developed. It was the optimal extraction conditions for headspace solid phase extraction at 60 ℃ for 30 min. The results show that linearity range of this method for headspace solid phase extraction-phosphine determinator was 0.000 17～0.002 8 mg/kg. The low limit of this determination was 0.000 17 mg/kg and the correlation coefficients was 0.999 7. The repeatability of detection results was preferable and the relative standard deviation was 2.9%. The recovery of grain sample was 95.9%. This rapid determination compared with molybdenum blue colorimetry was more fast， simple and sensitive. It was really applicable for rapid determination of phosphine residues in grain.

Key words： headspace solid phase extraction， phosphine determinator， grain， phosphine residues