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[摘要]建立一种通过固相分散萃取-气相色谱法快速检测大米中21种有机氯农药残留的方法。试样用乙腈提取，提取液经分散固相萃取净化，使用带电子捕获检测器的气相色谱仪检测，根据色谱峰的保留时间定性，外标法定量。本方法在35min内完成《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》（GB 2763-2016）规定限值的大米中21种有机氯农药残留的测定，21种有机氯农药的线性范围为0.005～1.000μg/mL，在0.05、0.1和0.5μg/mL添加水平的回收率为93.5%～106.7%，响应值相对标准偏差范围为1.22%～3.55%（n=6），方法检测限为0.001～0.008mg/kg。该方与国标方法相比快速、准确、灵敏，适合于大米中有机氯类药物残留的监控和筛查工作。
[关键词]有机氯农药;气相色谱法;大米;分散固相萃取法
中图分类号：O657.71;TS210.7 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201910
1 引 言
有机氯农药（organochlorine pesticides，OCPs）是一类具有杀虫活性的氯代烃的总称，该类化合物主要分为3类，滴滴涕（DDT）及其类似物、六六六和环戊二烯衍生物[1-2]。该类化合物化学结构稳定、脂溶性强、不溶或者微溶于水、挥发性小、施用后在环境中分解缓慢、其分解产物一样具有毒性。稳定的化学结构就算在生物体类也不易被酶降解，可在生物体内积蓄，富集在食物链中[3-6]。
由于有机氯农药具有高效的杀虫活性且杀虫谱广，对温血动物毒性较低，持续性长，生产成本低等特点[7-8]，因此，这类农药在世界上曾长期大规模用于农田，对生态系统造成了很大的破坏。科学家在南极企鹅的血液中检测出了DDT[9-10]，DDT进入食物链可能是导致一些肉食性鸟类灭亡的主要原因[11]。 20世纪70年代开始，世界各国纷纷限制或禁用OCPS，我国在1983年开始停止生产六六六和DDT，但是由于有机氯农药的性质稳定，在自然界不易分解，高残留，在世界许多地方的空气、水土壤中还能检测出微量OCPsDE存在，并在很长一段时间内会继续污染粮食生产的安全，危害人类健康[12-16]。因此，对于大米中有机氯农药的监控和筛查依然是十分必要的。
研究人员通过分散固相萃取的应用，提出了一种快速检测大米中21种有机氯农药残留的方法，其样品前处理方法与国标方法相比更加简单方便，有利于大批量的样品前处理，对于大米生产过程的质量控制具有一定实践意义。
2 材料与方法
2.1 仪器与试剂
电子捕获测器的7890B型气相色谱仪：美国安捷伦公司;TGL16G离心机：上海菲恰尔分析仪器有限公司;HY-2調速多用振荡器：金坛市恒丰仪器制造有限公司;ZWM-LSI-20 型超纯水机（中沃水务）;FA1104N型电子天平：上海菁海仪器有限公司。
21种有机氯对照品：丙酮介质、浓度100μg/mL，全部采购于农业部，21种有机氯农药分别为六氯苯、α-六六六、五氯硝基苯、γ-六六六、七氯、艾氏剂、β-六六六、δ-六六六、顺式环氧七氯、α-硫丹、反式氯丹、反式环氧七氯、顺式氯丹、4，4-DDE、狄氏剂、异狄氏剂、2，4-DDT、4，4-DDD、β-硫丹、4，4-DDT、硫丹硫酸盐。
乙腈、醋酸（色谱纯）：国药集团;乙酸钠提取管（50mL，6g无水硫酸镁、1.5g醋酸钠）：北京中检维康生物技术有限公司;PSA/C18净化管（215mL，400mg PSA、400mg C18、1200mg无水硫酸镁）：北京中检维康生物技术有限公司;0.22μm水系滤膜：艾杰尔公司）;实验室用水为中沃水务制超纯水。
2.2 试验方法
2.2.1 溶液配制
有机氯农药标准溶液配制：分别取100μg/mL的各有机氯农药标准储备液0.10mL用丙酮混合定容至10mL容量瓶中，配制成浓度为1.0μg/mL的有机氯农药混合标准溶液，将混合标准溶液用丙酮稀释成质量浓度为0.005μg/mL、0.010μg/mL、0.020μg/mL、0.050μg/mL、0.100μg/mL、0.200μg/mL、 0.500μg/mL、1.000μg/mL的系列标准溶液。
醋酸-乙腈提取液：取99mL乙腈，加入醋酸1.0mL混匀。
2.2.2 样品前处理
（1）采样和试样制备。取大米样品500 g，粉碎后使其全部通过425μm的标准网筛，放入聚乙烯瓶或袋中备用。
（2）提取。称取5g试样（精确至0.01g）于50mL乙酸钠提取管中，加10mL水涡旋混匀，静置30min后加入15mL乙腈-醋酸溶液（体积比99∶1），加入乙酸钠提取管提取包（6g无水硫酸镁、1.5g醋酸钠），盖上离心管盖，剧烈振荡1min后5 000r/min离心5min，取上清液备用。
（3）净化。吸取10mL上清液加到15mL PSA/C18净化管2中，加入净化包（400mg PSA、400mg C18、 1 200mg无水硫酸镁），涡旋混匀1min。5 000r/min离心5min，准确吸取5mL上清液于10mL试管中，50℃水浴中氮气吹至近干，加入1mL丙酮复溶，旋涡混匀后果0.45μm孔滤膜过滤。
2.2.3 气相色谱条件
安捷伦DB-1701色谱柱：长30m，内径0.32mm，膜厚0.25μm;检测器：电子捕获检测器;检测器温度：300℃;进样口温度：220℃;载气：氮气;纯度：≥99.999%;流速：1mL/min;进样量：1μL;进样方式：分流进样;分流比：10∶1;程序升温条件：40℃保持1min，以60℃/min程序升温至170℃，再以5℃/min升温至230℃，保持6min，再以5℃/min升温至240℃保持7min，再以25℃/min，升温至280℃，保持9min。 3 结果与分析
3.1 标准曲线及线性范围
对有机氯农药混合标准系类进样测试，以所得峰面积（Y）为纵坐标，进样标准溶液浓度（μg/mL）为横坐标（X）绘制标准曲线，结果见表1，从表中结果可以看出，7种有机磷农药在0.05～0.50 mg/kg的浓度范围内标准曲线相关系数在0.998 8～1.000 0，相关系数好，线性宽度足够大米中农药残留筛查需求。
3.2 回收率与精密度
取3个阴性样品，加入有机氯标准溶液，使各有机氯农药浓度水平分别为0.05mg/kg、0.10mg/kg和0.5mg/kg，按照2.2.2进行样品处理并上机测试，其加标回收率结果见表1，重复测定加标水平为0.1mg/kg的样品6次，计算峰面积和保留时间的标准偏差RSD值，结果见表1，从表中结果可以看出，该方法回收率在93.5%～106.7%，回收率效果好，准确度高，响应值和保留时间的重复性标准偏差分别为1.22%～3.55%和0.20%～0.34%，说明该方法稳定高，重复性好。
3.3 检出限与定量限
用阴性大米样品处理后空白基质溶液稀释有机氯农药的标准溶液，上机测试，稀释至三倍信噪比为检出限，结果见表1，从标准结果看出其检出限范围分别为0.001～0.008mg/kg，各农药的检出限均低于标准《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》（GB 2760-2014）[17]对于该7种有机磷农药的最低限值，能满足测定要求。
3.4 加标样品测试色谱图
由图1可知，使用该方法检测大米中21种有机氯农药残留，各化合物均能完全分离，峰形好，基线稳定。
4 结 论
本方法通过分散固相萃取技术的应用简化了使用国标方法检测大米中21种有机氯农药残留的样品前处理方法，节省了样品处理时间，且操作简单，对实验者的操作要求不高，适合大批量的样品预处理，利用该方法进行方法验证，其线性范围、检出限、重复性、准确度均符合方法验证的要求。该方法的推广使用对于大米中有机氯农药残留的筛查具有一定生产实践的意义。
参考文献
[1] 陈翊，张玉，李正.水环境中有机氯农药残留检测方法研究进展[J].中国卫生检验杂志，2018，28（10）：134-137.
[2] 王锐晓，王莉莉.对植物油中有机氯农药检测方法及分析[J].中国科技博览，2010（28）：16-16.
[3] 陈叙龙，张毓琪，陈志琼.六六六、滴滴涕在渤海湾鱼体内的蓄积分布及在生态系中的迁移[J].海洋环境科学，1983（3）：14-19.
[4] 梁卫青，浦锦宝，郑军献，等.气相色谱法测定中药材中有机氯农药残留量[J].浙江中醫杂志，2011，46（5）：376-377.
[5] 郑清瑗，陈炜璇，钱浩泉.中药栓剂中有机氯农药残留量测定方法的探索（1）[J].中药新药与临床药理，2008，19（2）：126-129.
[6] 史双昕，周丽，张烃，等.北京地区水体沉积物中有机氯农药残留状况研究[C]//持久性有机污染物论坛暨持久性有机污染物全国学术研讨会.2009，2.
[7] 楼健，Jalal，赵德生.气相色谱法测定天花粉中有机氯农药残留[J].宁波工程学院学报，2001，13（3）：74-75.
[8] 赵玉婉，陈坤.环境有机氯污染及其与大肠癌、乳腺癌发病率关系的研究现状[J].浙江医学教育，2003，2（4）：53-60.
[9] 石超英，孙维萍，卢冰，等.南极企鹅粪土沉积柱样、蛋卵中OCPs、PCBs含量分布及其环境意义[J].极地研究，2008，20（3）： 240-247.
[10] Lubick，Naomi.DDT levels in Antarctic penguins present a complex mystery[J].Environmental Science & Technology，2008，42（11）：3909.
[11] Wurster D H，Charles F.Wurster，Jr.and Walter N. Strickland. Bird Mortality Following DDT Spray for Dutch Elm Disease[J].Ecology，1965，46（4）：488-499.
[12] 梁玉兰.九龙江流域农田土壤有机氯农药残留污染特征[J].水生态学杂志，2019，40（1）：73-80.
[13] 丁洋，黄焕芳，李绘，等.广州南沙红树林湿地水体和沉积物中有机氯农药的残留特征[J].环境科学，2017，38（4）：1431-1441.
[14] 谢文平，覃顺枫，马丽莎，等.海南淡水养殖环境中有机氯农药及重金属残留情况分析[J].环境化学，2017，36（6）：1407-1416.
[15] 赵玲，滕应，骆永明.我国有机氯农药场地污染现状与修复技术研究进展[J].土壤，2018，50（3）：435-445.
[16] 刘珊.高纬度多年冻土中典型有机氯农药（OCPs）残留特征研究[D].哈尔滨：黑龙江大学，2018.
[17] GB 2760-2014.食品安全国家标准 食品添加剂使用标准[S].
Determination of Seven Organophosphorus Pesticides in Rice by Disperse Solid Phase Extraction Gas Chromatography
He Pan1，Chen Qulin2， Nie Pengbo1， Liu Ming1， Lu Siqin1， Li Zaozao1， Yan Dongge1 （Zhongnan grain and oil Food Science Research Institute Co Ltd，Changsha，Hunan 410000;
2.Hunan Grain Refco Group Ltd，Changsha，Hunan 410000）
Abstract： A method for rapid determination of 21 organochlorine pesticide residues in Rice by solid phase dispersion extraction and gas chromatography was established.. The sample was extracted with acetonitrile， the extract was purified by dispersed solid phase extraction， and detected by gas chromatography with electron capture detector. The quality of the sample was determined according to the retention time of the chromatographic peak and quantified by external standard method.The method has been applied to the determination of 21 organochlorine pesticides residues in rice within 35 minutes. The linear range of 21 organochlorine pesticides is 0.005 ～1.000 ug/mL in 0.05， 0.1 and 0.5 ug/mL. The recovery of the 21 organochlorine pesticides is 93.5%～106.7%， and the relative standard deviation of response value is 1.22%～3.55%（n=6）. The limit is 0.001 ～0.008 mg/kg. Compared with the national standard method， this prescription is fast， accurate and sensitive， and is suitable for monitoring and screening of organochlorine residues in rice.
Key words：organochlorine pesticides， gas chromatography， rice， disperse solid phase extrac
[关键词]有机氯农药;气相色谱法;大米;分散固相萃取法
中图分类号：O657.71;TS210.7 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201910
1 引 言
有机氯农药（organochlorine pesticides，OCPs）是一类具有杀虫活性的氯代烃的总称，该类化合物主要分为3类，滴滴涕（DDT）及其类似物、六六六和环戊二烯衍生物[1-2]。该类化合物化学结构稳定、脂溶性强、不溶或者微溶于水、挥发性小、施用后在环境中分解缓慢、其分解产物一样具有毒性。稳定的化学结构就算在生物体类也不易被酶降解，可在生物体内积蓄，富集在食物链中[3-6]。
由于有机氯农药具有高效的杀虫活性且杀虫谱广，对温血动物毒性较低，持续性长，生产成本低等特点[7-8]，因此，这类农药在世界上曾长期大规模用于农田，对生态系统造成了很大的破坏。科学家在南极企鹅的血液中检测出了DDT[9-10]，DDT进入食物链可能是导致一些肉食性鸟类灭亡的主要原因[11]。 20世纪70年代开始，世界各国纷纷限制或禁用OCPS，我国在1983年开始停止生产六六六和DDT，但是由于有机氯农药的性质稳定，在自然界不易分解，高残留，在世界许多地方的空气、水土壤中还能检测出微量OCPsDE存在，并在很长一段时间内会继续污染粮食生产的安全，危害人类健康[12-16]。因此，对于大米中有机氯农药的监控和筛查依然是十分必要的。
研究人员通过分散固相萃取的应用，提出了一种快速检测大米中21种有机氯农药残留的方法，其样品前处理方法与国标方法相比更加简单方便，有利于大批量的样品前处理，对于大米生产过程的质量控制具有一定实践意义。
2 材料与方法
2.1 仪器与试剂
电子捕获测器的7890B型气相色谱仪：美国安捷伦公司;TGL16G离心机：上海菲恰尔分析仪器有限公司;HY-2調速多用振荡器：金坛市恒丰仪器制造有限公司;ZWM-LSI-20 型超纯水机（中沃水务）;FA1104N型电子天平：上海菁海仪器有限公司。
21种有机氯对照品：丙酮介质、浓度100μg/mL，全部采购于农业部，21种有机氯农药分别为六氯苯、α-六六六、五氯硝基苯、γ-六六六、七氯、艾氏剂、β-六六六、δ-六六六、顺式环氧七氯、α-硫丹、反式氯丹、反式环氧七氯、顺式氯丹、4，4-DDE、狄氏剂、异狄氏剂、2，4-DDT、4，4-DDD、β-硫丹、4，4-DDT、硫丹硫酸盐。
乙腈、醋酸（色谱纯）：国药集团;乙酸钠提取管（50mL，6g无水硫酸镁、1.5g醋酸钠）：北京中检维康生物技术有限公司;PSA/C18净化管（215mL，400mg PSA、400mg C18、1200mg无水硫酸镁）：北京中检维康生物技术有限公司;0.22μm水系滤膜：艾杰尔公司）;实验室用水为中沃水务制超纯水。
2.2 试验方法
2.2.1 溶液配制
有机氯农药标准溶液配制：分别取100μg/mL的各有机氯农药标准储备液0.10mL用丙酮混合定容至10mL容量瓶中，配制成浓度为1.0μg/mL的有机氯农药混合标准溶液，将混合标准溶液用丙酮稀释成质量浓度为0.005μg/mL、0.010μg/mL、0.020μg/mL、0.050μg/mL、0.100μg/mL、0.200μg/mL、 0.500μg/mL、1.000μg/mL的系列标准溶液。
醋酸-乙腈提取液：取99mL乙腈，加入醋酸1.0mL混匀。
2.2.2 样品前处理
（1）采样和试样制备。取大米样品500 g，粉碎后使其全部通过425μm的标准网筛，放入聚乙烯瓶或袋中备用。
（2）提取。称取5g试样（精确至0.01g）于50mL乙酸钠提取管中，加10mL水涡旋混匀，静置30min后加入15mL乙腈-醋酸溶液（体积比99∶1），加入乙酸钠提取管提取包（6g无水硫酸镁、1.5g醋酸钠），盖上离心管盖，剧烈振荡1min后5 000r/min离心5min，取上清液备用。
（3）净化。吸取10mL上清液加到15mL PSA/C18净化管2中，加入净化包（400mg PSA、400mg C18、 1 200mg无水硫酸镁），涡旋混匀1min。5 000r/min离心5min，准确吸取5mL上清液于10mL试管中，50℃水浴中氮气吹至近干，加入1mL丙酮复溶，旋涡混匀后果0.45μm孔滤膜过滤。
2.2.3 气相色谱条件
安捷伦DB-1701色谱柱：长30m，内径0.32mm，膜厚0.25μm;检测器：电子捕获检测器;检测器温度：300℃;进样口温度：220℃;载气：氮气;纯度：≥99.999%;流速：1mL/min;进样量：1μL;进样方式：分流进样;分流比：10∶1;程序升温条件：40℃保持1min，以60℃/min程序升温至170℃，再以5℃/min升温至230℃，保持6min，再以5℃/min升温至240℃保持7min，再以25℃/min，升温至280℃，保持9min。 3 结果与分析
3.1 标准曲线及线性范围
对有机氯农药混合标准系类进样测试，以所得峰面积（Y）为纵坐标，进样标准溶液浓度（μg/mL）为横坐标（X）绘制标准曲线，结果见表1，从表中结果可以看出，7种有机磷农药在0.05～0.50 mg/kg的浓度范围内标准曲线相关系数在0.998 8～1.000 0，相关系数好，线性宽度足够大米中农药残留筛查需求。
3.2 回收率与精密度
取3个阴性样品，加入有机氯标准溶液，使各有机氯农药浓度水平分别为0.05mg/kg、0.10mg/kg和0.5mg/kg，按照2.2.2进行样品处理并上机测试，其加标回收率结果见表1，重复测定加标水平为0.1mg/kg的样品6次，计算峰面积和保留时间的标准偏差RSD值，结果见表1，从表中结果可以看出，该方法回收率在93.5%～106.7%，回收率效果好，准确度高，响应值和保留时间的重复性标准偏差分别为1.22%～3.55%和0.20%～0.34%，说明该方法稳定高，重复性好。
3.3 检出限与定量限
用阴性大米样品处理后空白基质溶液稀释有机氯农药的标准溶液，上机测试，稀释至三倍信噪比为检出限，结果见表1，从标准结果看出其检出限范围分别为0.001～0.008mg/kg，各农药的检出限均低于标准《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》（GB 2760-2014）[17]对于该7种有机磷农药的最低限值，能满足测定要求。
3.4 加标样品测试色谱图
由图1可知，使用该方法检测大米中21种有机氯农药残留，各化合物均能完全分离，峰形好，基线稳定。
4 结 论
本方法通过分散固相萃取技术的应用简化了使用国标方法检测大米中21种有机氯农药残留的样品前处理方法，节省了样品处理时间，且操作简单，对实验者的操作要求不高，适合大批量的样品预处理，利用该方法进行方法验证，其线性范围、检出限、重复性、准确度均符合方法验证的要求。该方法的推广使用对于大米中有机氯农药残留的筛查具有一定生产实践的意义。
参考文献
[1] 陈翊，张玉，李正.水环境中有机氯农药残留检测方法研究进展[J].中国卫生检验杂志，2018，28（10）：134-137.
[2] 王锐晓，王莉莉.对植物油中有机氯农药检测方法及分析[J].中国科技博览，2010（28）：16-16.
[3] 陈叙龙，张毓琪，陈志琼.六六六、滴滴涕在渤海湾鱼体内的蓄积分布及在生态系中的迁移[J].海洋环境科学，1983（3）：14-19.
[4] 梁卫青，浦锦宝，郑军献，等.气相色谱法测定中药材中有机氯农药残留量[J].浙江中醫杂志，2011，46（5）：376-377.
[5] 郑清瑗，陈炜璇，钱浩泉.中药栓剂中有机氯农药残留量测定方法的探索（1）[J].中药新药与临床药理，2008，19（2）：126-129.
[6] 史双昕，周丽，张烃，等.北京地区水体沉积物中有机氯农药残留状况研究[C]//持久性有机污染物论坛暨持久性有机污染物全国学术研讨会.2009，2.
[7] 楼健，Jalal，赵德生.气相色谱法测定天花粉中有机氯农药残留[J].宁波工程学院学报，2001，13（3）：74-75.
[8] 赵玉婉，陈坤.环境有机氯污染及其与大肠癌、乳腺癌发病率关系的研究现状[J].浙江医学教育，2003，2（4）：53-60.
[9] 石超英，孙维萍，卢冰，等.南极企鹅粪土沉积柱样、蛋卵中OCPs、PCBs含量分布及其环境意义[J].极地研究，2008，20（3）： 240-247.
[10] Lubick，Naomi.DDT levels in Antarctic penguins present a complex mystery[J].Environmental Science & Technology，2008，42（11）：3909.
[11] Wurster D H，Charles F.Wurster，Jr.and Walter N. Strickland. Bird Mortality Following DDT Spray for Dutch Elm Disease[J].Ecology，1965，46（4）：488-499.
[12] 梁玉兰.九龙江流域农田土壤有机氯农药残留污染特征[J].水生态学杂志，2019，40（1）：73-80.
[13] 丁洋，黄焕芳，李绘，等.广州南沙红树林湿地水体和沉积物中有机氯农药的残留特征[J].环境科学，2017，38（4）：1431-1441.
[14] 谢文平，覃顺枫，马丽莎，等.海南淡水养殖环境中有机氯农药及重金属残留情况分析[J].环境化学，2017，36（6）：1407-1416.
[15] 赵玲，滕应，骆永明.我国有机氯农药场地污染现状与修复技术研究进展[J].土壤，2018，50（3）：435-445.
[16] 刘珊.高纬度多年冻土中典型有机氯农药（OCPs）残留特征研究[D].哈尔滨：黑龙江大学，2018.
[17] GB 2760-2014.食品安全国家标准 食品添加剂使用标准[S].
Determination of Seven Organophosphorus Pesticides in Rice by Disperse Solid Phase Extraction Gas Chromatography
He Pan1，Chen Qulin2， Nie Pengbo1， Liu Ming1， Lu Siqin1， Li Zaozao1， Yan Dongge1 （Zhongnan grain and oil Food Science Research Institute Co Ltd，Changsha，Hunan 410000;
2.Hunan Grain Refco Group Ltd，Changsha，Hunan 410000）
Abstract： A method for rapid determination of 21 organochlorine pesticide residues in Rice by solid phase dispersion extraction and gas chromatography was established.. The sample was extracted with acetonitrile， the extract was purified by dispersed solid phase extraction， and detected by gas chromatography with electron capture detector. The quality of the sample was determined according to the retention time of the chromatographic peak and quantified by external standard method.The method has been applied to the determination of 21 organochlorine pesticides residues in rice within 35 minutes. The linear range of 21 organochlorine pesticides is 0.005 ～1.000 ug/mL in 0.05， 0.1 and 0.5 ug/mL. The recovery of the 21 organochlorine pesticides is 93.5%～106.7%， and the relative standard deviation of response value is 1.22%～3.55%（n=6）. The limit is 0.001 ～0.008 mg/kg. Compared with the national standard method， this prescription is fast， accurate and sensitive， and is suitable for monitoring and screening of organochlorine residues in rice.
Key words：organochlorine pesticides， gas chromatography， rice， disperse solid phase extrac