摘 要： 建立气相色谱电子捕获检测器测定谷物中滴滴涕、六六六的方法。样品先经10 mL水浸润，然后用石油醚提取，用浓硫酸磺化法进行净化处理，采用气相色谱电子捕获检测器进行测定。滴滴涕、六六六的质量浓度在5～80 ng/mL范围内与色谱峰面积具有良好的线性关系，相关系数均大于0.999，检出限均低于3.0 μg/kg。样品加标平均回收率为79.8%～108.9%，测定结果的相对标准偏差为2.28%～6.69%（n=6）。该方法提高了非极性有机试剂对谷物中滴滴涕和六六六的提取效率，且提取、净化过程简单，成本低，可同时测定谷物中滴滴涕和六六六。

关键词： 气相色谱法； 电子捕获检测器； 六六六； 滴滴涕

 

有机氯农药对人体危害较大，虽然我国早已禁用有机氯农药，但因其难以降解，在我国土壤中仍有残留[1‒3]。谷物作为人类摄入量最大的食物，一旦被土壤或者其他环境中的有机氯农药污染，对人体危害较大。目前，涉及谷物中有机氯农药的标准检测方法主要有GB/T 5009.19—2008《食品中有机氯农药　多组分残留量的测定》第二法、GB/T 5009.146—2008《植物性食品中有机氯和拟除虫聚酯类农药多种残留量的测定》以及GB 23200.113—2018《食品安全国家标准　植物源性食品中208种农药及其代谢物残留量的测定　气相色谱-质谱联用法》。GB/T 5009.19—2008和GB/T 5009.146—2008均采用石油醚直接提取法提取谷物中有机氯农药，用浓硫酸磺化法进行净化，采用气相色谱电子捕获检测器进行测定。上述两种方法操作简单，检测灵敏度高[4‒8]，设备价格相对较低，在我国各级检测机构中应用较为广泛。GB 23200.113—2018采用基于QuEChERS原则的乙腈提取结合分散固定相净化法处理样品，采用气相色谱-质谱联用仪进行检测，具有高通量、操作简单的特点[9‒12]，但是气相色谱-质谱联用设备价格昂贵，QuEChERS试剂采购成本也相对较高，限制了该方法的应用。

然而在实际检测工作中发现，采用石油醚直接提取谷物中的有机氯农药存在一定的局限性，如采用该方法检测某质控样时，测定结果只有采用基于QuEChERS原则的乙腈提取结合分散固定相净化法处理样品测定结果的60%～70%，严重偏离目标值。笔者通过优化谷物中有机氯农药的提取方式及色谱条件，建立了气相色谱电子捕获检测器测定谷物中滴滴涕(DDTs)、六六六(HCHs)的方法。样品先经10 mL水浸润，然后用石油醚提取，用浓硫酸磺化法进行净化处理，提高了石油醚等非极性试剂在提取谷物中有机氯农药中的适应性。该方法准确、便捷、检测成本低。

 

1、 实验部分

 

1.1 主要仪器与试剂

气相色谱仪：Aglient 7980A型，配63Ni-ECD电子捕获检测器，美国安捷伦科技有限公司。

电子天平：BSA224S-CW型，感量为0.1 mg，北京赛多利斯科学仪器有限公司。

振荡仪：Multi Reax型，海道尔夫仪器设备(上海)有限公司。

超声仪：KQ-800DE型，昆山市超声仪器有限公司。

氮吹仪：TTL-DCⅡ型，北京同泰联科技发展有限公司。

石油醚：色谱纯，沸点为60～90 ℃，国药集团化学试剂有限公司。

浓硫酸：分析纯，洛阳昊华化学试剂有限公司。

α-六六六(α-BHC)、β-六六六(β-BHC)、γ-六六六(γ-BHC)、δ-六六六(δ-BHC)、滴滴伊(p，p′-DDE)、o，p′滴滴涕(o，p′-DDT)、p，p′滴滴滴(p，p′-DDD)、p，p′滴滴涕(p，p′-DDT)标准溶液：质量浓度均为100 μg/mL，介质为正己烷，上海安谱璀世标准技术服务有限公司。

大米粉中六六六质控样品：产品编号为MRM0472，北京美正检测技术有限公司。

待测样品：小麦粉、玉米粉、红薯粉、大米粉，均为市售。

实验用水为新制超纯水。

1.2 色谱条件

色谱柱：DB-1701型毛细管柱(30 m×0.32 mm，0.25 μm，美国安捷伦科技有限公司)；载气：高纯氮气，摩尔分数不小于99.999%，流量为1 mL/min；进样口温度：280 ℃；63Ni-ECD检测器温度：330 ℃；进样方式：分流进样，分流比为1∶1；色谱柱温度：程序升温，初始温度为150 ℃，以6 ℃/min升温至185 ℃，保持5 min，以20 ℃/min升温至250 ℃，保持6 min，以30 ℃/min升温至280 ℃，保持2 min。

1.3 溶液制备

8种农药混合标准储备液：1 μg/mL。准确移取8种农药(α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC、p，p′-DDE、o，p′-DDT、p，p′-DDD、p，p′-DDT)标准溶液各1 mL，置于同一只100 mL容量瓶中，用石油醚定容至标线，混匀，于0～4 ℃冰箱中密封保存。

空白基质溶液：取5 g粉碎的空白大米粉样品，加入10 mL水，振荡20 min，加入20 mL石油醚，振荡10 min，混匀，超声提取20 min，以4 000 r/min转速离心5 min，取10 mL上清液，加入0.5 mL浓硫酸，振荡1 min，以4 000 r/min转速离心5 min，取4 mL上清液氮吹至近干，并用石油醚定容至1 mL，过0.22 μm滤膜。

8种农药系列混合校准溶液：用空白基质溶液将8种农药混合标准储备液稀释成8种农药的质量浓度均分别为5、10、20、40、60、80 ng/mL的系列混合校准溶液。

1.4 实验方法

1.4.1 样品制备

采购小麦粉、玉米粉、红薯粉、大米粉，分别研磨粉碎。

1.4.2 样品处理

精确称取5 g样品，加入10 mL水，振荡20 min，加入20 mL石油醚，振荡10 min，混匀，超声提取20 min，以4 000 r/min转速离心5 min，取10 mL上清液，加入0.5 mL浓硫酸，振荡1 min，以4 000 r/min转速离心5 min，取4 mL上清液氮吹至近干，并用石油醚定容至1 mL，过0.22 μm滤膜，作为样品溶液。

1.4.3 样品测定

取8种农药系列混合校准溶液和样品溶液各1 μL，注入气相色谱仪中，按照1.2色谱条件分别进行测定，以目标物的质量浓度为横坐标，以对应的色谱峰面积为纵坐标，进行线性回归，得各农药线性方程。样品溶液中如检出与相应农药保留时间相一致的色谱峰，则取对应质量浓度的有机氯农药校准溶液，按外标法计算其含量。

 

2、 结果分析

 

2.1 基质效应

农药残留检测易受基质效应的干扰[13]。目标物在空白基质中的响应值与目标物在纯溶剂中的响应值的比值为基质效应，当基质效应超出(100±20)%范围时，认为有较强的基质效应。分别考察玉米粉、红薯粉、小麦粉、大米粉的基质效应。结果表明，在4种基质中，o，p′-DDT和p，p′-DDT的基质效应均大于120%，表明上述4种基质对o，p′-DDT和p，p′-DDT具有显著的基质增强效应，因此采用基质匹配标准曲线法降低基质对o，p′-DDT和p，p′-DDT测定结果的影响。此外，8种农药在上述4种基质中的响应值差异均小于20%，因此由4种基质中的任意一种空白基质配制的校准溶液，均可用于测定其他3种基质的样品。

2.2 提取过程优化

谷物表面存在大量的亲水基团，石油醚等非极性有机试剂无法有效地浸润谷物粉末，可能会导致检测结果失真。

以大米粉质控样品为检测对象，考察提取过程中水的加入对提取效果的影响。另外采用GB 23200.113—2018中基于QuEChERS原则的乙腈提取结合分散固定相净化法进行对比测试。

不加水提取方式：精确称取0.5 g质控样品，加入20 mL石油醚，振荡10 min混匀，超声提取20 min，以4 000 r/min转速离心5 min，取上清液10 mL，加入0.5 mL浓硫酸，振荡1 min，以4 000 r/min转速离心5 min，取4 mL上清液，氮吹至近干，并用石油醚定容至1 mL，过0.22 μm滤膜。

加水提取方式：精确称取0.5 g质控样品，加入10 mL水，振荡20 min，加入20 mL石油醚，此后操作方法同不加水提取方式。

乙腈提取结合分散固定相净化法处理方式：称取0.5 g质控样品，加入10 mL水涡旋混匀，静置30 min。加入10 mL乙腈-乙酸溶液、6 g无水硫酸镁、1.5 g乙酸钠及1颗陶瓷均质子，盖上离心管盖，剧烈振荡1 min，以4 200 r/min转速离心5 min，取8 mL上清液至含有1 200 mg硫酸镁、400 mg N-丙基乙二胺及400 mg C18的15 mL塑料离心管中，涡旋混匀1 min，再以4 200 r/min转速离心5 min，准确吸取2 mL上清液于10 mL试管中，于40 ℃水浴中氮气吹至近干，加入1 mL乙酸乙酯复溶，过微孔滤膜。

按上述3种提取方式，大米粉质控样品的测定结果见表1。由表1可知，不加水提取方式的测定结果只有乙腈提取结合分散固定相净化法测定结果的60%～70%，且测定值不在质控样品标准值区间内，测试结果失真；而加水提取方式的测定值均在标准值区间内。

表1   大米粉质控样品农药质量分数测定结果

Tab. 1   Determination results of pesticide mass fraction of rice powder quality control sample ( mg/kg )

 

 

 

取空白大米粉样品，加入适量8种农药混合标准储备液，使加标质量分数为20 μg/kg，分别按照上述不加水提取方式和加入10 mL水提取方式进行回收率验证，结果见表2。由表2可知，不加水提取方式和加入10 mL水提取方式回收率分别为84.3%～86.6%和92.6%～100.2%，均大于80%，表明两种提取方式均满足回收率测定要求。

表2   不加水取方式和加水提取方式回收率测定结果

Tab. 2   Determination results of recovery for with and without water during eaxtration ( % )

 

采用不加水提取方式时，质控样品测试结果失真，而空白样品加标回收率却大于80%，笔者认为上述回收率测定方法不能反映该提取方式提取效率的真实性。在空白样品加标回收率测定过程中，加标物浮于米粉颗粒表面，可以被石油醚类非极性有机溶剂直接提取。但是在质控样中，目标物不可能仅浮在颗粒表面[14]，而石油醚等非极性溶剂无法渗透至颗粒内部，对颗粒内部的目标物提取效率较低，因此用测定空白样品加标回收率的方法并不能准确反映检测方法的准确性。

谷物淀粉主要化学成分为高分子聚合物，由α-1，4-糖苷键和α-1，6-糖苷键连接的D-吡喃葡萄糖聚合而成，分子中富含羟基。另外，淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，具有半结晶结构，其中支链淀粉构成结晶区，直链淀粉构成无定形区[15]，无定形区的存在使得水分子可以更好地浸润淀粉颗粒。水是极性化合物，可以和谷物淀粉结构中的表面羟基更好地结合。在水的作用下米粉溶胀，水与米粉有充分的接触面，此时加入石油醚后，石油醚与水进行充分的液液萃取，提高了提取效率。图1是加10 mL水提取方式和不加水提取方式处理后的米粉状态，由图1可以看出，加水处理的样品，米粉显得更加蓬松，石油醚和米粉的接触更加充分。

图1   不加水提取方式（左）和加水提取方式（右）处理后的大米粉

Fig. 1   Extracted rice flour without water（left）and with water（right）

综上所述，不加水提取方式适用于目标物浮于颗粒表面的情景，应用范围有限。在使用非极性溶剂提取谷物中的农药残留时，加水浸润谷物颗粒，可以有效提高非极性溶剂对颗粒内部目标物的提取效率，拓宽了非极性溶剂提取谷物中农药残留的应用范围，且测定结果更加准确。

2.3 进样口温度和检测器温度优化

考察进样口温度分别为250、280、300 ℃和检测器温度分别为280、300、330 ℃时目标物的响应值。结果表明，当进样口温度为280 ℃、检测器温度为330 ℃时，各目标物均具有最大响应，故选择进样口温度为280 ℃、检测器温度为330 ℃。

2.4 方法专属性试验

在1.2色谱条件下，测定8种农药基质匹配混合标准溶液，色谱图如图2所示。由图2可以看出，空白基质没有明显干扰峰，8种农药分离度良好，没有受到基质干扰，满足分析要求。

图2   8种农药基质匹配混合标准溶液色谱图

Fig. 2   Chromatograms of 8 pesticide matrix matching mixed standard solutions

2.5 线性方程与检出限

在1.2色谱条件下，测定8种农药系列混合校准溶液，以8种目标物的质量浓度为横坐标，对应的色谱峰面积为纵坐标，建立标准曲线，计算线性方程和相关系数。

依据GB/T 27417—2017《合格评定化学分析方法确认和验证指南》，以3倍基线噪声对应的质量浓度作为检出限，根据称样质量和定容体积换算成样品中的含量，以质量分数（μg/kg）表示。

8种农药质量浓度线性范围、线性方程、相关系数和检出限见表3。由表3可知，8种农药的质量浓度在5～80 ng/mL范围内与对应的色谱峰面积具有良好的线性关系，相关系数均大于0.999，方法检出限均不大于3.0 μg/kg，灵敏度较高。

表3   8种农药质量浓度线性范围、线性方程、相关系数和检出限

Tab. 3   Linear range of mass concentration，linear equation，correlation coefficient，and detection limit of 8 pesticide

2.6 加标回收与精密度试验

在空白米粉中加入适量的8种农药混合标准储备液，进行低(10 μg/kg)、中(20 μg/kg)、高(60 μg/kg)3种浓度水平的加标回收试验，测定结果见表4。由表4可知，样品加标平均回收率为79.8%～108.9%，测定结果的相对标准偏差为2.28%～6.69%，表明该方法具有良好的准确性和精密度。

表4   加标回收与精密度试验结果

Tab. 4   Results of spiked recovery and precision test

 

 

 

3、 结语

 

建立了气相色谱电子捕获检测器测定谷物中滴滴涕、六六六的方法。先用水对谷物进行浸润，然后以石油醚为溶剂进行提取，结合浓硫酸磺化法净化，采用气相色谱电子捕获检测器进行检测。该方法提高了谷物中石油醚对目标物的提取效率，拓宽了非极性有机试剂提取谷物中滴滴涕和六六六的适用范围，且提取、净化过程简单，成本低廉。

 

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引用本文： 王会宁，韩冰，刘佳铭，等 . 气相色谱电子捕获检测器测定谷物中滴滴涕、六六六［J］. 化学分析计量，2024，33（9）：95. (WANG Huining, HAN Bing, LIU Jiaming, et al. Determination of DDTs and HCHs in grains by gas chromatography with electron capture detector[J]. Chemical Analysis and Meterage, 2024, 33(9): 95.)