出口蔬菜中多种保鲜剂的检测方法

张婧涵

蔬菜是我国的重要出口产品之一。如何能够更好地保存出口蔬菜是行业面临的问题之一，为了解决这个问题，许多农户和商家选择了使用化学保鲜剂的方法。相较于天然保鲜剂来说，化学保鲜剂具有成本低、易操作等特点，深受农户与商家的青睐。但是如果保鲜剂使用量超标，就会给人体造成伤害。本文进行了出口蔬菜中多种保鲜剂残留的检测，通过实验得到气相色谱-质谱法中最佳的溶剂使用类别和使用量，提高了气相色谱分析法检测农产品保鲜剂残留的准确度与精确度。

出口蔬菜保鲜剂残留超标是容易发生的现象。对于内陆地区来说，出口蔬菜要面临长距离的运输，商家必须保证蔬菜在运输过程中不会自然腐烂，保证送到消费者面前的是新鲜的蔬菜，因此保鲜剂的使用就是必需的。部分商家没有科学知识，不了解多少用量是合规无害的，同时又非常希望蔬菜不会在途中腐烂，所以就可能加大保鲜剂的使用量，最终导致蔬菜上残留化学保鲜剂超标。行业中使用最多的是化学保鲜剂，化学保鲜剂实质上就是农药，如果过多地残留在蔬菜上会让蔬菜无法达到人们的口感要求，甚至会对人体造成不可逆转的伤害。蔬菜在出口之前要做化学物残留的检测，然而国际标准中对蔬菜的残留物检测规定并不全面和细致，也存在一些落后于科技发展的标准，比如有明确蔬菜保鲜剂残留量限制的保鲜剂种类不多，而且限制量上限比较高。出于对消费者餐桌安全和消费信息的考虑，业内必须提高生产安全意识，认识到出口蔬菜化学保鲜剂残留超标的严重性，积极利用已有技术或者创造新的技术提高化学物检测精度与准确度，筑牢食品安全防线。

一、研究方法概述

蔬菜上残留的化学保鲜剂的成分比较多且杂，如果对每种物质都单独检测就会造成检测项目多、检测时间长的问题，浪费更多的时间与资源，降低检测效率，给蔬菜出口通关造成困扰。因此，业界致力于发展和应用能够同时检测多种化学有机物的检测方法，这些检测方法具有灵敏、快速、便捷等特点，有利于缩短检测时间、提高检测效率。目前常用的多种保鲜剂残留物检测的方法包括液相色谱法、气相色谱法、液相色谱-质谱法、气相色谱-质谱法，还有免疫分析法等等，色谱法利用了样品中的有机物性质不同，通过特殊的技术手段，让不同物质的物化性质显现，利用一定的转换手法，让研究人员能够推断出某种物质的存在和含量，按照流动相即带动样品移动物质的状态不同，色谱法被划分为气相色谱法与液相色谱法。在气相色谱法中，作为流动相的是某种气体，这种气体在色谱法中被叫做载气。气相色谱法拥有更高的分离效果和解析速度，将其与能够获取物质结构信息的质谱分析法结合起来就能得到高效的保鲜剂残留物检测方法。曹淑瑞运用气相色谱-质谱分析法成功地检测出了白菜、甘蓝上残留的三唑酮、腈菌唑等保鲜剂成分，谢建军使用气相色谱-质谱分析法检测出了苹果、山竹等水果上残留的超过一百种保鲜剂化学物质残留，李雪等使用气相色谱-质谱分析法对果蔬上的化学残留物成功地做出了定量分析。

同时，检测多种保鲜剂意味着必须充分考虑和利用不同保鲜剂成分的不同理化性质，在试剂的选用上必须经过多次实验，选择对各个成分检出影响最小的。样本的检测前，处理是检测的关键一环，常用的液液萃取需要耗费过多的溶剂，经济性较差，固相萃取法进行样本处理与样本净化耗费的时间过长，效率较低，也不适合用于多种保鲜剂检测中。QuEChERS是现在很流行的样本前处理方法，该方法使用的材料和器材不多，经济效益很好，耗费的时间短，操作简单，在实际工作中被证明是经济实用的，因此广受人们认可，在近些年得到了快速发展。

二、实验过程

（一）材料与样本

仪器：7890-5975C气相色谱-质谱仪，Sartorius BS224S型天平，3-30K台式高速冷冻离心机，XH-B型涡旋振荡混合器，4011Digital旋转蒸仪，Eppendorf移液器。

材料：乙腈、丙酮、乙酸乙酯、正己烷，PSA（乙二胺-N-丙基硅烷，粒度60μm），ODS（十八烷基硅烷键合硅胶，粒度 60μm），C18固相萃取柱（6mL，0.50g），活性炭固相萃取柱（6mL，0.50g），NH2固相萃取柱（6mL，0.50g）。

蔬菜樣本为本地大型超市的辣椒、黄瓜、甘蓝、白菜、茄子等商品。

（二）溶液配制

本实验使用外标法测量样本中成分与其浓度，外标法需要配置标准溶液，首先得到标准溶液的质谱，将其各个锋面的高度与面积与成分浓度对应起来绘制标准曲线，用作样本中各成分的定量对比分析。

标准储备液：将标准物质各称量0.01克放于烧杯中，加入少量丙酮溶液，待烧杯中的物质充分溶解后将其转移到10毫升容量瓶中，按照配置固定浓度溶液的方法，配置以丙酮为溶剂的浓度为1000毫克每升单标储备液。

混合标准溶液：取适量配好的标准储备液，用与配置标准储备液同样的方法，配置以丙酮为溶剂的16种保鲜剂物质的混合标准溶液。

两种溶液均放置于-18摄氏度环境下保存备用。

（三）样品处理

辣椒、黄瓜、甘蓝、白菜、茄子等蔬菜各称取250克，用匀质器将蔬菜制作成质地均匀的蔬菜浆，将其各自放置于干净的容器中，做好容器上的信息标识，最后放置于4摄氏度的环境下保存待用。

做好的蔬菜匀浆还要经历提取与净化两个步骤才能正式做保鲜剂检测。

提取：提取是指将蔬菜中的保鲜剂成分提取出来。将蔬菜匀浆取出10克，做好螺旋盖聚四氟乙烯离心管仪器的清洁与调试工作，避免在使用过程中对样本造成污染或者发生故障，在离心管中放入匀浆与10毫升乙腈、4毫升浓度为2摩尔每升的乙酸铵溶液，涡旋振荡2分钟，使其充分接触形成稳定的物质状态，然后加入5克氯化钠，同样进行涡旋震荡1分钟，之后将涡旋震动后形成的物质置于离心机内，将离心机调试到适当的转速，离心过程持续3分钟，该步骤完成后，物质将分为两相即容器内形成两部分互不相容的物质，将其中的有机相提取出来。再次进行此系列操作，得到另一份有机相，将两份有机相融合。

净化：净化是为了去除溶液中与检测保鲜剂无关的杂质，降低杂质对检测结果的干扰。具体操作是取10毫升提取步骤中得到的有机相放置入15毫升的螺旋盖聚四氟乙烯离心管中加入100毫克粒度60微米乙二胺-N-丙基硅烷，150毫克粒度60微米的十八烷基硅烷键合硅胶，500毫克的无水硫酸镁，涡旋1分钟，以每分钟5000转的转速将涡旋后的溶液离心3分钟，将离心后的溶液的上清液取出放置于25毫升的旋蒸瓶中，清洁与调试旋转蒸仪，保证其正常运转，将旋蒸瓶放到仪器上，启动，蒸干过程中要维持环境温度不能高于40摄氏度。观察溶液状态，溶剂几乎被全部蒸干时关上仪器，用丙酮溶解得到的物质，过0.22微米有机滤膜于气相进样容器中，待用。

三、实验结果

（一）16 种保鲜剂的色谱图

按照前步骤配置浓度为每升1毫克的16种保鲜剂混合标准溶液，使用色谱、质谱分析仪器分析，操作过程中保证仪器在最佳状态下运转，保证实验所用材料符合实验要求，最后得到标准色谱图。该混合标准溶液中的16种保鲜剂在色谱分析法中有很好的分离度，使用色谱分析蔬菜上的保鲜剂残留是可行的。

根据标准混合溶液的色谱峰面积与各个保鲜剂浓度绘制标准曲线，用作样本保鲜剂含量定性分析与定量分析的依据。以峰面积为纵轴和因变量，以浓度为横轴和因变量，利用专业数据分析软件进行线性回归分析，结果显示，在每升0.02毫克到2毫克的浓度范围内，峰面积与浓度之间呈现较规律的线性关系。

（二）方法的回收率和精密度

回收率是有效样本数量与总样本数量的比例，精密度是由相同条件下进行试验得到结果，也就是最小实验偏差，与完全不同的条件下实验得到的结果，也就是最大实验偏差，两者共同决定了它是衡量实验结果准确的重要指标。在辣椒、黄瓜、甘蓝、白菜、茄子等蔬菜匀浆中加入制好的混合标准溶液，然后按照上述方法测量实验的回收率与精密度。结果显示，实验的样本回收率波动率较小，样本回收程度较高，精密度较高，得到的实验结果与实际情况基本吻合，实验结果可靠。

此外，以三倍信号噪声比计算能够检出某物质存在的最低含量值即检出限（LOD），以十倍信号噪声比计算能够检出某物质含量的最低含量值即定量限（LOQ），计算结果显示保鲜剂的检出限浓度为每千克0.004微克到0.965微克，检出限浓度为0.013微克到3.215微克。

（三）实际样品检测

本实验中的样品蔬菜检测结果显示，只有几种蔬菜检测含有某几种化学保鲜剂，大部分的蔬菜没有被检测出内部残留了化学保鲜剂。本实验是在优化后的现有最佳条件下进行的，实验过程严格遵守相关的操作标准与操作要求，实验结果真实可靠。因此可以推断，我国的出口蔬菜的化学保鲜剂残留水平较低，能够达到出口标准，在没有特殊情况时，该保鲜剂残留剂量不会伤害到消费者的身体健康。

四、讨论

（一）提取溶剂的优化选择

由于16种保鲜剂的物理性质存在很大差别，不同溶剂的溶解度都有所不同，因此本实验使用不同的溶剂进行了回收率测试，以确定哪种溶剂更有利于有效提取16种保鲜剂。本实验测试了丙酮、正己烷-乙酸乙酯、乙腈三种溶剂的溶解水平，综合来看，乙腈对所有种类的保鲜剂的溶解水平都是中等偏上的，因此本实验选取了乙腈溶剂。

16种保鲜剂中的羟基苯甲酸酯类保鲜剂显弱酸性，如果能够调节溶液的PH值，那么就能使这类保鲜剂更容易溶于乙腈溶剂。以此为理论基础，实验考虑在溶液中加入乙酸铵缓冲溶液调节溶液酸碱度。根据现有的研究资料证明，在溶液中加入每升2摩尔浓度的乙酸铵缓冲溶液，能够明显提高羟基苯甲酸酯类保鲜剂的回收率。本实验验证了加入不同剂量乙酸铵缓冲溶液下保鲜剂的回收率，结果显示，当加入4毫升缓冲液时回收效果最好，且对其他类别的保鲜剂回收率没有明显影响，因此本实验在样本溶液中加入了4毫升浓度为每升2摩尔浓度的乙酸铵缓冲溶液。

（二）净化条件的优化选择

相关QuEChERS样本前处理文件说明，样本溶液的净化主要使用PSA吸附劑、ODS吸附剂与GCB，其中GCB吸附剂能够有效去除溶液中的色素成分，但是其对于多酚类和某些化合物的回收效果较差，因此本实验没有使用GCB吸附剂，而是使用了PSA、ODS两种吸附剂。

为了确认何种剂量能够达到最好的净化效果，本实验使用了控制变量法测试了不同剂量下的样本的回收率。统一使用辣椒这个实验基质，添加相同浓度的16种保鲜剂，浓度固定为每千克0.05毫克。首先固定ODS吸附剂的用量，加入0到200毫克之间均匀排布的五个PSA吸附剂用量水平，测试回收效果。结果显示，PSA吸附剂的用量为100毫克时总体回收效果更好。然后固定PSA吸附剂的用量为100毫克，其他实验元素保持不变重复上述步骤。结果显示，不同水平的ODS吸附剂用量对保鲜剂的回收水平没有明显影响。接着对ODS吸附剂处理后的样本做谱图分析，谱图显示，样本中残留最多的杂质包括三种：二乙基草酰胺、苯胺和5-乙酯基氨基-8-甲氧基喹啉，150毫克的ODS吸附剂用量能够很好地去除苯胺杂质，但是对其他两种杂质的去除效果不是很好，50mg ODS吸附剂对5-乙酯基氨基-8-甲氧基喹啉净化效果最好。根据对其作用原理的推断，实验者判断使用150毫克的ODS吸附剂的整体实验效果最好。

很多实验都需要浓缩样本溶液，在通常情况下，采用最多的是利用氮气吹干，在一般的实验中，这种方法是最经济也是最快速的。但是本实验的提取溶剂是乙腈，氮气没办法在短时间内吹干乙腈。出于对整个实验的效率考虑，本实验使用了旋转抽干。

结论

本研究优化了气相色谱-质谱研究法检验出口农产品残留化学保鲜剂的方法和过程，证明了检验16种保鲜剂时使用乙腈溶剂并且加入4毫升浓度为每升2摩尔浓度的乙酸铵缓冲溶液能够提高保鲜剂回收率，100毫克PSA吸附剂与150毫克的ODS吸附剂用量净化效果最好。