王曉威,孟玲玲,蔡丹旎,于世強(qiáng),劉鵬宇,欒紹嶸

(華東理工大學(xué) 化學(xué)與分子工程學(xué)院,上海 200237)

據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)統(tǒng)計(jì),我國(guó)是馬鈴薯種植面積最大的國(guó)家,種植面積穩(wěn)定在8 000萬(wàn)畝以上,全國(guó)馬鈴薯鮮薯產(chǎn)量達(dá)一億噸。在馬鈴薯貯藏過(guò)程中為防止其發(fā)芽、變綠,常在馬鈴薯收獲的前2～4周內(nèi),用0.2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))馬來(lái)酰肼(MH)溶液進(jìn)行葉面噴灑。MH又名抑芽丹,是一種植物生長(zhǎng)抑制劑,能有效抑制植株頂端分生組織細(xì)胞分裂,破壞植株頂端優(yōu)勢(shì),強(qiáng)烈抑制芽的生長(zhǎng),常被用于抑制馬鈴薯、洋蔥、大蒜等蔬菜貯藏期的發(fā)芽。研究發(fā)現(xiàn),MH是一種誘變致癌劑,一定劑量下會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞染色體斷裂,從而產(chǎn)生細(xì)胞毒性,對(duì)人和高等動(dòng)物有潛在風(fēng)險(xiǎn)[1]。據(jù)中國(guó)馬鈴薯協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),中國(guó)人均食用馬鈴薯消費(fèi)量為31.3 kg·a-1,日均消費(fèi)量為85.75 g·d-1。因此,建立馬鈴薯中MH殘留的簡(jiǎn)便、快速的檢測(cè)方法已成為保障人民身體健康的迫切需求。

目前,MH殘留的檢測(cè)方法主要有蒸餾-分光光度法[2-3]、高效液相色譜法(HPLC)[4-6]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)[7-11]、氣相色譜法[12]、毛細(xì)管電泳法[13]、拉曼光譜法[14]、化學(xué)發(fā)光法[15-17]、差分脈沖伏安法[18]等。較為常見(jiàn)的是前3種方法,其中蒸餾-分光光度法是美國(guó)分析化學(xué)家協(xié)會(huì)(AOAC)最初采用的方法,其依賴MH在濃堿及高溫條件下被鋅還原成肼,同時(shí)用氮?dú)獗Ｗo(hù),將生成的肼蒸餾出來(lái),在酸性溶液中與對(duì)二甲基氨基苯甲醛反應(yīng)生成黃色化合物,再用分光光度法進(jìn)行檢測(cè)。該過(guò)程需要濃堿、高溫條件,以及蒸餾等步驟,前處理復(fù)雜,操作繁瑣,導(dǎo)致方法重復(fù)性不好。HPLC檢測(cè)靈敏度較差,若想達(dá)到較低的檢出限,則需要濃縮、復(fù)溶等一系列復(fù)雜的前處理手段。LC-MS/MS檢測(cè)MH雖有較高的靈敏度,但儀器成本高,難以作為常規(guī)檢測(cè)手段。根據(jù)MH的化學(xué)結(jié)構(gòu),它在弱酸性、堿性條件下呈陰離子狀態(tài),并且具有紫外吸收,因此可采用帶有紫外檢測(cè)器的離子色譜法進(jìn)行分析檢測(cè)。例如,文獻(xiàn)[19]采用高效離子排斥色譜法測(cè)定了蔬菜樣品中MH的殘留量,達(dá)到了較理想的結(jié)果;文獻(xiàn)[20]在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了淋洗液濃度和流量,并利用此方法考察了MH在馬鈴薯塊莖及芽葉中的分布情況,結(jié)果表明馬鈴薯塊莖中的MH會(huì)定向向芽葉中遷移并積累,且不同品種馬鈴薯中MH的遷移能力有差異。

鑒于此,本工作提出了離子交換色譜-紫外檢測(cè)器法測(cè)定馬鈴薯中MH殘留量的方法。相較于蒸餾-分光光度法、HPLC等傳統(tǒng)檢測(cè)方法,該方法前處理簡(jiǎn)單,更易于推廣為常規(guī)檢測(cè)方法;相較于離子排斥色譜法,該方法更加通用,同時(shí)流動(dòng)相避免了有機(jī)溶劑的引入,符合綠色環(huán)保的理念,且流動(dòng)相由KOH淋洗液發(fā)生器在線產(chǎn)生,不僅基線噪聲更低,還避免了手動(dòng)配制流動(dòng)相產(chǎn)生的誤差及二氧化碳的影響,有效提高了方法的精密度和穩(wěn)定性。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

ICS-6000型離子色譜儀,配UltiMate 3000 VWD可變波長(zhǎng)檢測(cè)器、KOH淋洗液發(fā)生器、自動(dòng)進(jìn)樣器和Chromeleon 7.2.10色譜工作站;Xevo G2 TOF型質(zhì)譜儀;Milli-Q型超純水機(jī)。

MH標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：稱取0.051 2 g MH標(biāo)準(zhǔn)品,用50%(體積分?jǐn)?shù))甲醇溶液溶解(超聲輔助)并定容至50 mL,搖勻,配制成MH質(zhì)量濃度為1 014 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液。使用時(shí),用水稀釋至所需質(zhì)量濃度。

MH標(biāo)準(zhǔn)品的純度大于99%;甲醇為色譜純;氫氧化鈉為優(yōu)級(jí)純;試驗(yàn)用水為超純水(電阻率不小于18.2 MΩ·cm)。

1.2 儀器工作條件

Dionex IonPac AS16分析柱(250 mm×4 mm,9 μm),Dionex IonPac AG16保護(hù)柱(50 mm×4 mm,9 μm);柱溫30 ℃;流量1.0 mL·min-1;進(jìn)樣量25 μL;紫外檢測(cè)波長(zhǎng)205 nm。流動(dòng)相為KOH溶液,梯度洗脫程序：0～7.0 min,KOH溶液濃度為3 mmol·L-1;7.0～7.1 min,KOH溶液濃度跳轉(zhuǎn)至30 mmol·L-1,保持17.9 min;25.0～25.1 min,KOH溶液濃度跳轉(zhuǎn)至3 mmol·L-1,保持4.9 min。

1.3 試驗(yàn)方法

本工作分析的市售馬鈴薯均未檢出MH,因此將馬鈴薯浸泡在MH標(biāo)準(zhǔn)溶液中可簡(jiǎn)單模擬MH殘留的馬鈴薯樣品。將馬鈴薯洗凈,切成約1 cm厚度的厚片,浸泡于500 mg·L-1MH標(biāo)準(zhǔn)溶液中,再置于2～8 ℃冰箱中放置24 h。24 h后取出,洗凈、去皮、攪碎。稱取1 g處理后的樣品于15 mL離心管中,加入10 mL甲醇,超聲30 min,每隔5 min振搖1次,使樣品分散均勻,然后于60 ℃水浴加熱5 min,室溫下以轉(zhuǎn)速5 000 r·min-1離心20 min,上清液過(guò)0.22 μm聚醚砜針式濾器和IC-RP反相前處理柱,濾液按照儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取溶劑的選擇

試驗(yàn)采用陰離子交換色譜柱,流動(dòng)相為堿性溶液,若提取溶劑選擇不當(dāng),不僅會(huì)影響提取效率,還會(huì)影響待測(cè)物的保留時(shí)間和檢測(cè)結(jié)果。試驗(yàn)考察了含20 mmol·L-1氫氧化鈉的甲醇溶液、20 mmol·L-1氫氧化鈉溶液、水以及甲醇分別作為提取溶劑時(shí)模擬馬鈴薯樣品中MH的測(cè)定值,結(jié)果如圖1所示。

圖1 提取溶劑對(duì)MH測(cè)定值的影響Fig.1 Effect of extraction solvent on the determined values of MH

由圖1可知,以甲醇和含20 mmol·L-1氫氧化鈉的甲醇溶液為提取溶劑時(shí),MH測(cè)定值分別為44.19 μg·g-1和45.37 μg·g-1,略高于以20 mmol·L-1氫氧化鈉溶液和水為提取溶劑時(shí)的(MH測(cè)定值分別為36.23 μg·g-1和34.90 μg·g-1)?？紤]到加入堿會(huì)影響溶液酸度,從而影響待測(cè)物的出峰時(shí)間,試驗(yàn)選擇以甲醇為馬鈴薯中MH的提取溶劑。

2.2 儀器工作條件的選擇

2.2.1 淋洗液發(fā)生器的使用

陰離子交換色譜柱的流動(dòng)相可通過(guò)KOH淋洗液發(fā)生器在線產(chǎn)生,也可用手動(dòng)配制的NaOH溶液。試驗(yàn)考察了這兩種方式的流動(dòng)相對(duì)MH檢測(cè)的影響,淋洗液發(fā)生器采用的流動(dòng)相為3 mmol·L-1KOH溶液,手動(dòng)配制的流動(dòng)相為3 mmol·L-1NaOH溶液,結(jié)果如圖2所示。

圖2 淋洗液發(fā)生器與手動(dòng)配制流動(dòng)相對(duì)MH檢測(cè)的影響Fig.2 Effects of eluent generator and hand-made mobile phase on the determination of MH

結(jié)果表明,采用KOH淋洗液發(fā)生器的基線噪聲比采用手動(dòng)配制NaOH溶液的小。這是由于NaOH溶液在手動(dòng)配制過(guò)程中會(huì)吸收空氣中二氧化碳,對(duì)基線造成一定的影響,而淋洗液發(fā)生器可實(shí)時(shí)制備出較為純凈的KOH溶液,避免了雜質(zhì)干擾。因此,試驗(yàn)采用KOH淋洗液發(fā)生器提供流動(dòng)相。

2.2.2 色譜柱

試驗(yàn)考察了Dionex IonPac AS11-HC和AG11-HC、Dionex IonPac AS15和AG15、Dionex IonPac AS16和AG16、Dionex IonPac AS18和AG18以及Dionex IonPac AS19和AG19等5種色譜柱(前者為分析柱,后者為保護(hù)柱)對(duì)模擬馬鈴薯樣品中MH色譜峰的影響,結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 不同色譜柱檢測(cè)模擬馬鈴薯樣品中MH的色譜圖Fig.3 Chromatograms of MH in the simulated potato sample determined by different chromatographic columns

結(jié)果表明：采用Dionex IonPac AS11-HC和AG11-HC色譜柱分離時(shí)(流動(dòng)相為1 mmol·L-1KOH溶液), 基線不穩(wěn)定, 且MH出峰前出現(xiàn)保留時(shí)間為12.75 min的未知峰(由于含量太少,圖中未能顯示),與MH的分離度為1.22,小于1.5,不適用于MH的分離檢測(cè);采用Dionex IonPac AS19和AG19色譜柱分離時(shí)(流動(dòng)相為5 mmol·L-1KOH溶液),MH顯示為倒峰,可能是由于模擬樣品中有其他物質(zhì)與MH在同一位置出峰,且在205 nm檢測(cè)波長(zhǎng)下的吸光度比基線小,不宜用于MH的檢測(cè);Dionex IonPac AS15和AG15(流動(dòng)相為10 mmol·L-1KOH溶液)、Dionex IonPac AS16和AG16(流動(dòng)相為3 mmol·L-1KOH溶液)、Dionex IonPac AS18和AG18(流動(dòng)相為5 mmol·L-1KOH溶液)色譜柱均可較好地分離MH,但Dionex IonPac AS16和AG16色譜柱得到的MH色譜峰峰高相對(duì)較高,半峰寬相對(duì)較小,對(duì)稱性較好。因此,試驗(yàn)選用Dionex IonPac AS16和AG16色譜柱進(jìn)行檢測(cè)。

2.2.3 洗脫程序

試驗(yàn)考察了KOH溶液濃度分別為3,4,5 mmol·L-1時(shí)模擬馬鈴薯樣品中MH的分離情況,結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 KOH溶液濃度對(duì)MH分離的影響Fig.4 Effect of the concentration of KOH solution on the separation of MH

結(jié)果表明,當(dāng)KOH溶液濃度由5 mmol·L-1降低至3 mmol·L-1時(shí),MH色譜峰與前面未知峰的分離度逐漸增加,其中3,4 mmol·L-1KOH溶液得到的MH分離度(1.99,1.68)均滿足大于1.5的要求。鑒于3 mmol·L-1KOH溶液得到的MH分離度更好,且保留時(shí)間也比較合理,試驗(yàn)選擇以3 mmol·L-1KOH溶液分離MH。MH洗脫分離后,立即將KOH溶液濃度升至30 mmol·L-1來(lái)沖洗雜質(zhì),最后再將KOH溶液濃度降至3 mmol·L-1平衡系統(tǒng)。

2.3 系統(tǒng)適用性

按照儀器工作條件分別對(duì)空白溶液(不添加馬鈴薯樣品,其余前處理步驟同1.3節(jié))、未浸泡MH的樣品溶液(馬鈴薯直接去皮、攪碎后處理,其余前處理步驟同1.3節(jié))以及2.028 mg·L-1MH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定,考察MH的干擾情況,結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 系統(tǒng)適用性考察Fig.5 Investigation of the system suitability

由圖5可知,空白溶液和未浸泡MH的樣品溶液中均未出現(xiàn)干擾MH的物質(zhì),說(shuō)明該方法對(duì)馬鈴薯中MH的檢測(cè)不存在干擾。

2.4 方法學(xué)驗(yàn)證

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和測(cè)定下限

取10,20,50,80,100 μL 1 014 mg·L-1MH標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,用水定容至10 mL,搖勻,即得質(zhì)量濃度分別為1.014,2.028,5.070,8.112,10.14 mg·L-1的MH標(biāo)準(zhǔn)溶液系列;分取360 μL 5.070 mg·L-1MH標(biāo)準(zhǔn)溶液,用水定容至10 mL,搖勻,即得質(zhì)量濃度為0.182 5 mg·L-1的MH標(biāo)準(zhǔn)溶液。按照儀器工作條件對(duì)上述6個(gè)濃度水平的MH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定,以MH質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),對(duì)應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸。結(jié)果表明：MH標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為y=2.194x-0.064 24,相關(guān)系數(shù)為0.999 9,線性范圍為0.182 5～10.14 mg·L-1。

分別以3,10倍信噪比(S/N)確定檢出限(3S/N)和測(cè)定下限(10S/N),結(jié)果分別為0.06 mg·L-1和0.18 mg·L-1。

2.4.2 儀器精密度和重復(fù)性試驗(yàn)

將2.028 mg·L-1MH標(biāo)準(zhǔn)溶液按照儀器工作條件測(cè)定6次,結(jié)果顯示,MH的保留時(shí)間和峰面積的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為0.073%,3.7%,表明儀器穩(wěn)定,精密度較好。

摘 要：新時(shí)代教育工作的開(kāi)展，必須保持積極的創(chuàng)新思路，不能繼續(xù)按照老舊的灌輸式方法來(lái)完成。從客觀的角度分析，小學(xué)數(shù)學(xué)教育信息化的應(yīng)用，已經(jīng)得到了業(yè)界的高度肯定，同時(shí)能夠在教育的可靠性、可行性方面獲得良好的提升，針對(duì)未來(lái)教育的進(jìn)步，能夠奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在師生素質(zhì)的共同提升方面，均能夠產(chǎn)生良好的推動(dòng)作用。因此，研究在教育信息化背景下具體的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)策略，能為教學(xué)指出更明確的方向。

取同一模擬馬鈴薯樣品,按照試驗(yàn)方法平行處理6份并測(cè)定,結(jié)果顯示,MH的保留時(shí)間、測(cè)定值和峰面積的RSD分別為0.15%,3.8%,3.4%,表明本方法重復(fù)性較好。

2.4.3 穩(wěn)定性試驗(yàn)

將2.082 mg·L-1MH標(biāo)準(zhǔn)溶液及模擬馬鈴薯樣品溶液在室溫下放置,于0,6,12,18,24 h分別進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果顯示：標(biāo)準(zhǔn)溶液中MH的保留時(shí)間和峰面積的RSD分別為1.6%,2.2%,模擬馬鈴薯樣品溶液中MH的保留時(shí)間和峰面積的RSD分別為1.3%,1.8%,說(shuō)明24 h內(nèi)MH的穩(wěn)定性良好。

2.4.4 耐用性試驗(yàn)

試驗(yàn)考察了柱溫、流量和檢測(cè)波長(zhǎng)這3個(gè)參數(shù)的耐用性。

改變柱溫為28 ℃和32 ℃,其他條件不變,對(duì)2.082 mg·L-1MH標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定6次,對(duì)模擬馬鈴薯樣品溶液測(cè)定1次。結(jié)果表明：當(dāng)柱溫為28,32 ℃時(shí),MH色譜峰與未知峰的分離度分別為1.91和2.10,均滿足分離度大于1.5的要求;6次測(cè)定的MH峰面積的RSD分別為4.0%和4.4%,精密度較好,說(shuō)明柱溫為(30±2)℃時(shí)對(duì)MH的檢測(cè)沒(méi)有影響。

改變流量為0.9 mL·min-1和1.1 mL·min-1,其他條件不變,對(duì)2.082 mg·L-1MH標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定6次,對(duì)模擬馬鈴薯樣品溶液測(cè)定1次。結(jié)果表明：當(dāng)流量為0.9,1.1 mL·min-1時(shí),MH色譜峰與未知峰的分離度分別為1.95和2.03,均滿足分離度大于1.5的要求;6次測(cè)定的MH峰面積的RSD分別為3.1%和4.1%,精密度較好,說(shuō)明流量為(1.0±0.1)mL·min-1時(shí)對(duì)MH的檢測(cè)沒(méi)有影響。

2.4.5 回收試驗(yàn)

在模擬馬鈴薯樣品中加入MH本底值80%,100%,120%的MH標(biāo)準(zhǔn)品,即分別加入22,28,33 μL 1 014 mg·L-1MH標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,每個(gè)濃度水平平行加標(biāo)3次,按照試驗(yàn)方法進(jìn)行處理和測(cè)定,計(jì)算回收率,結(jié)果如表1所示。

表1 回收試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知：MH回收率為97.9%～108%,表明本方法的準(zhǔn)確度較高。

2.5 樣品分析

隨機(jī)從4個(gè)商家購(gòu)買4份馬鈴薯樣品,按照試驗(yàn)方法分析其中MH的殘留情況。結(jié)果顯示,馬鈴薯樣品中均未檢出MH(殘留量均低于檢出限),遠(yuǎn)低于GB 2763-2019 《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》規(guī)定的馬鈴薯中MH的最大殘留量(50 μg·g-1)。

本工作提出了離子交換色譜-紫外檢測(cè)器法測(cè)定馬鈴薯中MH殘留量的方法,該方法分析快速,準(zhǔn)確度高,重復(fù)性和穩(wěn)定性均較好,可作為馬鈴薯中MH殘留檢測(cè)的通用方法,并可推廣到其他農(nóng)產(chǎn)品如大蒜、洋蔥中MH的檢測(cè)和質(zhì)量控制。