张艳 刘钊 陈恺

摘要：采用非浸提顶空结合气相色谱-质谱（GC-MS）技术建立了粮食中硫酰氟残留量检测方法。粮食样品经非浸提顶空加热平衡使硫酰氟从粮食颗粒解吸至顶空，经GC-MS分析检测，以硫酰氟气体工作标准物质定量。结果显示，样品中硫酰氟残留量在0.01～0.15 mg/kg范围内线性关系良好（R2>0.997），方法检出限（LOD）为3 μg/kg，定量限（LOQ）为10 μg/kg，加标回收率为87%～104%，变异系数为2.7%～7.2%（n=6）。该方法操作简单快捷，灵敏度高，定量准确且无废液产生。

关键词：硫酰氟；气相色谱-质谱；非浸提顶空；粮食

中图分类号：TS210.7 文献标志码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230120

基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（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年由美国Dow Elan公司发展为商品化熏蒸剂，我国于20世纪80年代将其开发为熏蒸剂“熏灭净”[1]。硫酰氟在常温常压下为无色无味气体，沸点为-55.2 ℃。其作为一种广谱熏蒸剂具有渗透性强、散发速度快、无腐蚀等优点[2]，对多种仓储害虫的防治效果良好，目前在国际上被广泛用于建筑物、集装箱、食品加工和粮食仓储熏蒸领域[3]。我国学者也在积极探索硫酰氟在粮食熏蒸方面的应用[4-8]，以期解决长期使用磷化氢带来的害虫抗性问题，并应对磷化氢淘汰所带来的储粮害虫风险。

硫酰氟对人体具有中等毒性，我国食品安全国家标准（GB 2763—2017）中规定了粮食及蔬菜中硫酰氟的限量要求，但尚未发布相应检测标准。文献报道的检测方法多数为气相色谱法（GC）[9-12]，仅欧盟推荐方法[13]和Du等[14]采用了气相色谱-质谱法（GC-MS），在仪器操作上气相色谱仪相对简便，而气相色谱-质谱法（GC-MS）具有较高的选择性和化合物结构鉴定及定量准确的优势。从样品前处理方法看，绝大多数研究采用顶空浸提法，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气液平衡的影响，降低了顶空的测定值。

本研究拟将GC-MS应用于粮食中硫酰氟分析检测，在欧盟推荐方法的基础上，使用本实验室优化的非浸提顶空方式代替稀酸溶液浸提顶空，建立基于非浸提顶空-GC-MS法的粮食中硫酰氟残留的分析检测方法，旨在为粮食硫酰氟熏蒸安全性评估提供更多元的技术支持。

1 材料与方法

1.1 实验材料

顶空瓶（20 mL，具有聚四氟乙烯-硅橡胶密封垫和螺旋盖）：北京迪科马科技有限公司；气体采样袋（0.5 L，材质聚氟乙烯，具有硅胶隔垫）：市售；粮食样品：本实验室保存样品。

硫酰氟标气（BW 0622003，标准状态下质量浓度9.97 mg/L）：北京氦普北分特种气体工业有限公司；硫酰氟（CAS号2699-79-8，纯度≥99%）：龙口市化工厂。

1.2 仪器设备

Trace 1300型气相色谱-TSQ 9000型三重四极杆质谱联用仪、TG-BOND Q+型色谱柱（30 m×0.32 mm×10 μm）、TG-1701MS型色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）：美国赛默飞世尔公司；PoraBOND Q型色谱柱（25 m×0.25 mm×3.0 μm）、DB-WAX UI型色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）：美国安捷伦公司；HS-20型顶空进样器：奥普乐科技集团（成都）有限公司；ML4002型电子天平（感量0.01 g）：瑞士梅特勒-托利多公司；100 μL型气密进样针（最小分度2 μL）：美国赛默飞世尔科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 GC-MS分析条件

色谱条件：进样口温度200 ℃；分流进样，分流比20∶1；载气（高纯氦气）流速1 mL/min；程序升温：初始温度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）。顶空进样加压时间30 s；进样时间2 s。

质谱条件：电子轰击电离源（EI）；电离能量70 eV；离子源温度280 ℃；传输线温度240 ℃；离子监测模式（SIM），m/z 83、67、102。

1.3.2 标准曲线的制作

按照GB/T 6681—2003《气体化工产品采样通则》将硫酰氟标气导入气体采样袋。采用基质标准曲线法，用气密进样针从气体采样袋内抽取不同体积硫酰氟标气（6、10、20、50、60 μL）分别注入顶空瓶（提前加入与待测样品同种类粮食样品5 g并密封）内，摇匀，形成标准曲线。顶空进样，以标准曲线各点含硫酰氟的量为横坐标（x），定量离子峰面积为纵坐标（y），绘制标准曲线。配制标准曲线时应记录环境温度和大气压强。

1.3.3 样品前处理

准确称取粮食样品（5.00±0.05） g，置于顶空瓶内，迅速密封后待测。每个样品2个平行，并设置空白对照。

1.4 数据处理方法

数据和图表处理采用Chromeleon（版本7.2.9）和WPS Office Excel软件处理。

2 结果与分析

2.1 GC-MS分析条件优化

2.1.1 色谱柱的选择

实验比较了不同极性的气相色谱柱PoraBOND Q、DB-WAX UI、TG-BOND Q+、TG-1701MS对硫酰氟的分离效果。结果发现，硫酰氟在PoraBOND Q和TG-BOND Q+色谱柱中均保留较好，可有效分离目标物与粮食基质，其他色谱柱不能将硫酰氟与基质完全分离。选用PoraBOND Q（25 m×0.25 mm×3.0 μm）为分析色谱柱。硫酰氟在小麦基质中的总离子流色谱图见图1。

2.1.2 定性、定量离子

硫酰氟的质谱图见图2，以m/z 83为定量离子，m/z 67、102为定性离子，离子比分别为35%和58%。

2.1.3 分流比的优化

为了得到较好的色谱峰形和响应值，对进样口分流比进行优化。在一系列顶空瓶中加入60 μL硫酰氟标气，分别在5∶1、10∶1、20∶1和50∶1分流比条件下测定，定量峰色谱图见图3。结果表明，随着分流比增大，色谱峰面积逐渐减小，峰宽渐小。分流比20∶1时，峰宽接近最小，峰高接近最大值，具有较好灵敏度和峰形。因此，选择分流比为20∶1。

2.2 基质效应

选用小麦、稻谷、玉米样品，进行基质效应的考察。按照1.3.2配制含3种基质标准曲线以及不加基质的标准曲线各一个系列，顶空进样检测，以标准曲线各点含硫酰氟的量为横坐标，定量离子峰峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，见图4。

通过计算，小麦、稻谷、玉米基质标准曲线的斜率与无基质标准曲线的斜率比值为0.7～0.8，表明存在一定的基质效应，应使用基质标准曲线法进行样品的定量分析。

2.3 方法学验证

2.3.1 方法的线性范围、检出限和定量限

式中：

c ——标准曲线某一级别中硫酰氟的量，ng；

ρ ——标准状态下标准气的密度，mg/L；

P ——大气压强，Pa；

v ——标准曲线某一级别中添加的标准气体积，μL；

t ——制作标准曲线时的室温，℃；

273.15——标准状态下的绝对温度，K；

101 325——标准大气压强，Pa；

拟合结果显示，硫酰氟标气配制的小麦、稻谷、玉米基质标准曲线在50～720 ng（相当于样品含量0.01～0.15 mg/kg）范围内有良好的线性关系，R2分别为0.999、0.997、0.997，符合GB/T 27417—2017《合格评定 化学分析方法确认和验证指南》中的要求，标准曲线及线性回归方程见图3。此线性范围覆盖食品安全国家标准GB 2763—2021中硫酰氟的最高限量值（0.1 mg/kg），满足使用要求。

（2）检出限与定量限：按照GB/T 27417—2017《合格评定 化学分析方法确认和验证指南》中空白标准偏差法评估本方法的检出限与定量限，方法检出限=0+3 s，即在空白基质中添加硫酰氟標气，使5 g样品中含硫酰氟54 ng，进行10平行样品测定。样品经测定后计算，s=4.5 ng，方法检出限=4.5×3/5≈3 μg/kg，定量限按3倍方法检出限计算为10 μg/kg。

2.3.2 正确度与重复性

由于硫酰氟的易挥发性，使其在样品中的含量极不稳定，目前尚无标准样品，因此，本方法通过加标回收实验的测定结果评估正确度，通过各水平加标平行样品测定值的变异系数评估重复性。

選用粮食储备库中4种主要原粮小麦、稻谷、玉米、大豆作为加标基质，根据食品安全国家标准规定的硫酰氟限量值，加标水平及测定结果见表1。

由表1可知，3个加标水平的回收率平均值为87%～104%，变异系数为2.7%～7.2%，符合GB/T 27417—2017《合格评定 化学分析方法确认和验证指南》中的要求。

2.4 实际样品的分析检测

使用硫酰氟对小麦样品进行密闭熏蒸，熏蒸剂量为30 g/m3，5 d后通风散气，散气时间分别为1、5、10 h，称取3组样品各6平行进行硫酰氟含量的测定，结果见表2。

结果显示，3组样品中硫酰氟含量测定值的变异系数为4.9%～9.6%，测定值均小于0.1 mg/kg，符合GB 2763—2021中的限量要求，且含量随散气时间的延长而下降，说明熏蒸后充分地散气可使粮食中硫酰氟含量降至安全水平。

3 结 论

本方法将非浸提顶空-气相色谱-串联质谱法用于测定粮食样品中硫酰氟含量，样品测定值具有良好重复性，样品中硫酰氟含量在0.01～0.15 mg/kg范围内线性关系良好，方法检出限为3 μg/kg，定量限为10 μg/kg，回收率为87%～104%，变异系数为2.7%～7.2%，方法性能符合GB/T 27417—2017《合格评定 化学分析方法确认和验证指南》。与气相色谱法相比，气相色谱-质谱联用法可更准确地进行定性分析与定量测定；与稀酸溶液浸提顶空相比，非浸提顶空可使样品中硫酰氟更充分释放至顶空，检测结果更可靠。

参 考 文 献

[1] 徐国淦，陈仲梅，赵森，等.硫酰氟熏蒸应用技术的开发研究[J].粮食储藏，2001，30（1）：12-18.

[2]郑剑宁，裘炯良.硫酰氟在国外的研究及应用进展[J].中华卫生杀虫药械，2004，10（4）：244-248.

[3] 严晓平，穆振亚，李丹丹，等.硫酰氟防治储粮害虫研究和应用进展[J].粮食储藏，2018，47（4）：15-19.

[4]罗正有，徐玉琳，曹宇，等.硫酰氟与磷化铝在储粮熏蒸中的对比试验[J].粮油仓储科技通讯，2017（3）：35-37.

[5] 周业平，周忠祥，张栋，等.硫酰氟在重庆地区粮仓熏蒸杀虫中的应用[J].粮食储藏，2018，47（3）：21-23+27.

[6] 崔淼，黄呈兵，方江坤，等.硫酰氟熏蒸在砖圆仓应用效果评价研究[J].粮油食品科技，2021，29（4）：68-72.

[7]吴文强，杨建国，林小龙，等.温度相对偏低条件下粮堆局部熏蒸硫酰氟的杀虫效果[J].粮食科技与经济，2022，47（1）：77-79.

[8] 方智毅，黄呈兵，方江坤，等.硫酰氟局部熏蒸的应用研究[J].粮食科技与经济，2019，44（11）：90-91.

[9] 瞿进文，徐海聂，张中亚.粮食中熏蒸剂硫酰氟残留量的顶空气相色谱测定[J].分析测试学报，2000，19（3）：76-78.

[10]程茂高，乔卿梅，李阳.硫酰氟对中药材仓储害虫的杀虫活性及其残留量分析[J].现代牧业，2018，2（4）：25-29.

[11]陈莉，董继盼，白雪，等.梨中硫酰氟残留的顶空气相色谱法测定[J].江苏农业科学，2021，49（8）：167-170.

[12]张艳，陈恺，吴乾坤，等.非浸提顶空-气相色谱法测定粮食中硫酰氟残留量[J/OL].中国粮油学报.（2022-06-24）[2022-07-10].https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2864. TS.20220623.1619.012.html.

[13] European Commission. Analysis of the fumigant sulfuryl fluoride applying headspace-GC-MSD[EB/OL].[2022-07-06].https：// www.eurl-pesticides.eu/userfiles/file/EurlSRM/EurlSrm_Observation_Sulfuryl_fluoride_V1.pdf.

[14] DU X， ZHANG W J， LIU B， et al. Optimization and validation of HS-SPME-GCMS method for determination of multifumigant residues in grain， oilseeds， nuts， and dry fruit[J]. Journal of AOAC International，2019，102（6）：1876-1883.