离子色谱法分析小麦中的矮壮素和缩结胺

张锦梅 王敬花 王珊珊 田海峰

（青岛盛瀚色谱技术有限公司，山东青岛 266101）

离子色谱法分析小麦中的矮壮素和缩结胺

张锦梅 王敬花 王珊珊 田海峰

（青岛盛瀚色谱技术有限公司，山东青岛 266101）

建立了离子交换色谱－直接电导法同时测定小麦中矮壮素和缩结胺残留的分析方法。样品磨碎超声提取后，过固相萃取（SPE）柱去除蛋白质，用0.22μm膜过滤，进样检测。考察了不同的阳离子色谱柱SH－CC－1、SH－CC－2、SH－CC－3，不同的淋洗液对矮壮素、缩结胺的保留时间和分离度的影响。确定了最佳色谱条件为SH－CC－3阳离子色谱柱，直接电导检测，淋洗液选用甲烷磺酸（3.0mmol／L）分离；流速1.0mL／min；柱温40℃；进样量100μL。在此条件下，矮壮素及缩结胺在0.20～20.0mg／L范围内，线性相关系数r均大于0.999，矮壮素和缩结胺的检出限分别为0.070和0.073mg／L，矮壮素、缩结胺的加标回收率分别为76.0%～93.8%和74.9%～91.2%，相对标准偏差在4.2%以下。方法选择性好，灵敏度高，抗干扰能力强，适用于检测小麦中矮壮素和缩结胺的含量。

离子色谱；小麦；矮壮素；缩结胺

1 前言

矮壮素和缩结胺作为植物生长调节剂在我国大量使用，通过抑制赤霉素的合成达到控制植物徒长，可以提高农产品的产品质量，是高效、低毒、无药害内吸性药剂，广泛地用于小麦、水稻、棉花、烟草、玉米及各种块根作物上。这两种植物生长调节剂低毒，但会给人体带来危害。曾有人对低于ADI浓度水平下的矮壮素对动物生殖危害的影响［1］做过研究。矮壮素被列入美国（NIOSH）疑似内分泌干扰物质［2］，残留问题被广泛关注。如2000～2002年欧盟委员会就婴儿食品、鲜果及蔬菜中的矮壮素残留问题，发布了17次快速预警通告。由此可见，这两种物质在食品中的残留已成为影响食品安全的潜在重要因素。矮壮素和缩结胺在土壤中具有吸附性，容易污染地下水，对环境有一定的污染。虽对缩结胺在哺乳类动物体内的残留量有研究，但对缩结胺对人体安全性未作结论。GB 2763—2005规定矮壮素最大残留量为小麦5mg／kg、玉米5mg／kg、棉籽0.5mg／kg，日本食品肯定列表茶叶中矮壮素最高残留限量为0.1mg／kg，2006年欧盟委员会修改矮壮素的最大残留标准为0.05mg／kg。

目前我国检测矮壮素残留的方法有化学法、电位滴定法。化学法通过硝酸银滴定测定游离氯和总氯，来计算矮壮素的含量。但滴定法灵敏度低，误差较大，不适合痕量分析。电位滴定法灵敏度较化学法有所提高，但是样品量大［3］。封顺等［4］对矮壮素和缩结胺的分析方法进展也做了论述。早期分析矮壮素和缩结胺的方法还包括TLC、离子色谱法、气相色谱法和HPLC法。气相色谱法采用衍生法，衍生反应装置复杂而且结果易假阳性。矮壮素和缩结胺的弱挥发性和强极性，自身的化学性质决定了适合液相色谱法检测，但是分子结构简单而且不含有发色基团，因此也需要衍生化进行紫外检测。有文献报道［5］采用液－质联用，但是成本高。傅里叶变换拉曼光谱法［6］成本低，但仪器不普及，不适合常规检测。用离子色谱法测定矮壮素和缩结胺，灵敏度没有气－质谱或液－质谱高，但操作简单、快速、实用成本低，可以满足矮壮素和缩结胺的常规检测，实际推广性强。

2 实验部分

2.1 仪器、试剂与材料

CIC－300离子色谱仪（青岛盛瀚色谱技术有限公司）：配有恒温电导检测池、色谱柱恒温、光学检测器、SH－A自动进样器、SHY－2抑制器。

HW－2000色谱工作站（上海千谱公司），0.22μm过滤膜（天津Automatic Science公司），UPT－Ⅱ－20L型超纯水系统（成都超纯科技有限公司），HS－102600型超声波（天津恒奥科技有限公司），Anke TDL80－2B离心机（上海安亭科学仪器厂），碳十八预处理柱（青岛盛瀚色谱技术有限公司）。

甲烷磺酸（分析纯试剂，国药集团化学试剂有限公司），乙腈（HPLC grade）购自美国Tedia公司。缩结胺、矮壮素标准品（纯度大于99%，德国Dr.Ehrenstorfer公司）。

准确称取适量的缩结胺和矮壮素标准品，用超纯水配制成质量浓度为1 000mg／L的标准储备溶液，将该溶液在－18℃冰箱中保存；实验用水为超纯水（电阻率≥18.2MΩ·Cm）。

小麦均为市售。

2.2 样品前处理

选取小麦样品于食品粉碎机粉碎，四分法取样。称取10.0g样品于碘量瓶中，加入超纯水30mL，振荡5min，并用超声波浸取30min，转移至100mL，并用超纯水定容至刻度。在14 000r／min速率的条件下离心10min。取3mL上清液过用甲醇和超纯水预先活化好的碳十八小柱，弃去先前流出的2mL溶液，接取约1mL溶液进行测定。

2.3 色谱条件

淋洗液用甲烷磺酸（3mmol／L）等度淋洗，流速1.0mL／min。直接电导检测，检测温度40℃，进样量100μL。以保留时间定性，峰面积定量。色谱柱为SH－CC－3阳离子交换柱（150mm×4.6mm，5μm），填料表面为羧酸基的聚丙烯酸树脂。

3 结果与讨论

3.1 色谱柱和淋洗液的选择

粮食谷物成分复杂，钠、钾、镁、钙常见阳离子含量较高，而且这些离子的电导响应较灵敏，缩结胺和矮壮素的强极性决定了在色谱柱中保留性较强，所以要选用容量低的色谱柱来分离，仪器当时没有实现梯度淋洗的功能，必须选用等度淋洗。Sh－CC－1型色谱柱是羧酸型阳离子交换柱，常规的甲烷磺酸（3mmol／L）分离条件，钠、钾、镁、钙可以洗脱出来，但是缩结胺和矮壮素本身的化学性质强保留，在该条件下30min洗脱不出来，流动相浓度加倍后，调整有机溶剂乙腈的配比，乙腈浓度分别选用10%、 8%、6%（体积比）的可以洗脱出来，但是由于有机溶剂的加入，导致响应变低，而且峰形严重拖尾，达不到实际需要的检出限。Sh－CC－2型色谱柱常用的流动相是甲烷磺酸（10mmol／L），钠、钾、镁、钙出峰在15min左右，缩结胺、矮壮素在40min之内淋洗不出来，加有机溶剂乙腈改良，加入体积比10%的乙腈，洗脱在20min左右，由于用的是直接电导检测，导致高的背景电导，使目标离子检出限较高，大约在1mg／L，难以满足待测离子实际样品的检出限。Sh－CC－3型色谱柱是羧酸型阳离子交换柱，是一款快速分离柱，适合于强保留离子的分离，用甲烷磺酸（3mmol／L）就可以直接将钠、钾、镁、钙洗脱出来，矮壮素缩、结胺在10min之内就可以出峰。不需要添加有机溶剂，节约实验成本，而且检出限可以达到要求，因此实验选用甲烷磺酸（3mmol／L）等度淋洗，SH－CC－3型阳离子色谱柱作为分离柱。

3.2 色谱柱分离温度的选择

固定淋洗液浓度及淋洗液程序，改变柱温和检测温度，进样测定混合标准溶液中各物质的保留时间，以甲烷磺酸（3mmol／L）为淋洗液，流速为1.0mL／min，考察温度对SH－CC－3柱的分离中各离子的影响，其中温度对钾离子的保留时间变化较大，温度从25～40℃，随温度的升高，保留时间逐渐变短，其它离子保留时间变化不大，在40℃时，钾离子出峰在镁、钙之前，不会干扰到其它阳离子以及缩结胺和矮壮素的检测，因此实验温度选用40℃。

3.3 色谱分离

在确定的最佳实验条件下，5种阳离子标准溶液的色谱图见图1，除去钠、铵根离子，各组分基本达到基线分离，此条件下，钾离子、镁离子、钙离子对矮壮素、缩结胺离子的测定没有干扰，钠离子和铵离子分离度不能达到基线分离，但是在本实验中，并不对钠离子、铵离子、镁离子、钙离子定性。在标准品中加大钙离子的浓度至30mg／L，不会干扰缩结胺和矮壮素的测定。

图1 阳离子混合标准溶液色谱图Figure 1.A chromatogram of a mixed solution of cation standards.

3.4 方法的定量分析参数

在最佳的色谱条件下，对缩结胺和矮壮素的系列标准溶液进行测定，以峰面积（y）对离子的质量浓度（x，mg／L）进行线性回归，得到线性方程；以3倍的信噪比计算检出限。峰面积的相对标准偏差（RSD）由连续5次重复测试的缩结胺和矮壮素混合标准溶液得到，结果见表1。结果表明：在0.2～20.0mg／L的浓度范围内，缩结胺和矮壮素的相对标准偏差分别为1.4%和2.1%，方法稳定。

表1 矮壮素和缩结胺的线性回归方程、检出限以及峰面积的相对标准偏差Table 1 linear regression equations，limits of detection（LOD）and relative standard deviations for the peak areas（RSDs）（n＝5）of Chlorocholine chloride and mepiquat chloride

3.5 样品分析及加标回收率

采用建立的方法测定2.2处理的小麦粉中的矮壮素和缩结胺。空白小麦样品的色谱图见图2，小麦样品中的矮壮素和缩结胺采用空白加标法色谱图见图3。采用标准加入法检测方法的回收率，样品中添加矮壮素和缩结胺的质量浓度均分别为0.40、0.80、0.20mg／L，经过2.2处理后进行离子色谱分析，计算矮壮素和缩结胺在不同加标水平下的回收率和精密度。结果及回收率见表2。表2的数据为加标后5次测定的平均值，其RSD均小于5%。结果表明，方法具有很好的准确性和精密度，能满足小麦中矮壮素和缩结胺的定量分析要求。

4 结论

建立的离子色谱直接电导法检测小麦中的残留矮壮素和缩结胺的方法，前处理方法有效去除了干扰，方法重现性好，方便，快捷，可同时测量这两种物质。存在的问题是，由于食品安全问题越来越受到重视，食品中农残的限量会更加严格，此方法的分离方式可以借鉴，与其他检测器联用以求得更低的检出限。

图2 小麦样品空白色谱图Figure 2.A chromatogram of wheat blank.

图3 小麦样品加标色谱图Figure 3.A chromatogram of a wheat with standard addition.

表2 小麦中3种加标水平下矮壮素和缩结胺的回收率和精密度（n＝5）Table 2 Recoveries and relative standard deviations of the chlorocholine chloride and mepiquat chloride in a wheat sample spiked with three concentrations of standard

［1］Tomer H，Blottner S，Kuhla S，et a1.Influence of chlorocholinechloride－treated wheat on selected in vitro fertility parameters in male mice［J］.Reprot Toxicol，1999，13（5）：399－404.

［2］Srerm MT，DanielsenV.Effects of the plant growth regulator，chlormequat，on mammalian fertility［J］.International Journal of Andrology，2006，29：129－133.

［3］张曦，金芬，钱永忠，等.食品中矮壮素和缩节胺分析方法的研究进展［J］.食品与发酵工业，2008，34（10）：127－131.

［4］封顺，张旭龙，王吉德.矮壮素和缩节胺分析方法进展［J］.新疆农业科学，2010，47（10）：2091－2096.

［5］王金花，卢晓宇，黄梅，等.超高效液相色谱－质谱法快速分析番茄及其制品中矮壮素和缩节胺残留［J］.分析化学2007，35（10）：l509－1512.

［6］Quintas G，Garrigues S，Pastor A，eta1.FT－Raman determination of mepiquat chloride in agrochemical products［J］.Vibrational Spectroscopy，2004，36：41－45.

Determination of Chlormequat Chlorideand Mepiquat Chloride in Wheat by Ion Chromatography

ZHANG Jinmei，WANG Jinghua，WANG Shanshan，TIANHaifeng
（QingdaoShenghanChromatographTechnologyCo.Ltd.，Qingdao，Shandong266101，China）

An analytical method for simultaneous determination of chlormequat chloride（CQ）and mepiquat chloride（MQ）residues in wheat was developed by ion exchange chromatography（IC）with direct conductivity detection.After being ground and extracted by ultrasonic treatment，the sample passed through SPE column to remove proteins and then was filtered by 0.22μm filtering membrane.The chromatographic separation was performed on SH－CC－1，SH－CC－2and SH－CC－3cation exchange columns with corresponding eluents.The effects of chromatographic column and types of eluents on the separation and retention factors for the CQ and MQ were investigated.The optimized chromatographic conditions for the determination of the MQ and CQ were as following：3.0mmol／LMSA as eluent，a column temperatures of 40℃and a flow rate of 1.0mL／min，SH－CC－3cation exchange column，sample loop：100uL.Under the optimal conditions，the calibration curves for MQ and CQ were linear in the range of 0.20to 20.0mg／L（r≥0.999）.The limits of detections for CQ and MQ were 0.070and 0.073mg／L，respectively.The standard addition recoveries for the CQ and MQ were about 76.0%～93.8%and 74.9%～91.2%，respectively.The RSD of the MSA peak area was below 4.2%.This method was simple，rapid，accurate and sensitive with a small matrix interference，thus suitable for determination of MQ and CQ in wheat.

ion chromatography；wheat；chlormequat chloride；mepiquat chloride

张锦梅，女，工程师，主要从事离子色谱应用研究。E－mail：zhangjinmei＿qd＠126.com

O657.7＋5；TH833

A

2095－1035（2012）03－0076－04

10.3969／j.issn.2095－1035.2012.03.024

2012－07－06

2012－07－20

科技部科技型中小企业技术创新基金（09C26213711749）。