农产品中新烟碱类杀虫剂噻虫嗪残留分析研究进展

巩文雯，刘庆菊，胡 彬，王纪华，韩 平

（1.北京农业质量标准与检测技术研究中心/农业部农产品质量安全风险评估实验室（北京），北京 100097；2.北京市植物保护站，北京 100029）

噻虫嗪（thiamethoxam）是由瑞士诺华（现先正达）公司1991年开发并于1998年推出市场的一种高效安全、高选择性的新型杀虫剂，该化合物的分子结构中引入了氯代噻唑结构，是第二代新烟碱类化合物的代表品种［1］。噻虫嗪不仅具有触杀、胃毒、内吸活性，而且具有杀虫谱广、活性高、作用速度快、持效期长等特点。噻虫嗪既可用于茎叶处理和土壤处理，也可用于种子处理［2］，可有效防治各种蚜虫、叶蝉、飞虱类、粉虱、马铃薯甲虫、金龟子幼虫、线虫、地面甲虫、潜叶蛾等害虫及与多种类型化学农药产生抗性的害虫，且与吡虫啉、啶虫脒、烯啶虫胺无交互抗性，被广泛应用于种植业和畜牧业［3］。以噻虫嗪为代表的新烟碱类杀虫剂已经成为发展最快的一类化学杀虫剂，在许多国家的多种作物体系广泛使用［4］。噻虫嗪在我国于2001年取得登记，并在水稻等作物上推广使用。随着农药残留引起的食品安全、环境保护等问题被日益关注，开展农药残留分析方法的相关研究具有重要意义。虽然噻虫嗪为低毒杀虫剂，但因其使用量大、应用面积广等因素，其残留检测技术的研究也越来越受到重视。本文拟从噻虫嗪残留检测分析过程中的样品处理、提取、净化、分析仪器等方面，对近年来其在农产品中的残留检测分析方法进展进行综述。

1 样品处理

在对农产品中农药残留仪器检测分析之前，需要对样品进行前处理，即将样品中残留的农药进行提取和分离，并通过不同的净化方式去除提取液中干扰目标农药检测的杂质。根据样品的性质及待测农药的种类不同，样品的处理、提取溶剂及净化方法等均有不同。表1总结了目前国内外针对噻虫嗪在番茄［4］、菠菜［5-7］、蔬菜［8-10］、芥蓝［11］、甘蓝［12］、韭菜［13-14］、黄瓜［15-16］、土豆［7，17-20］、西瓜［21］、南瓜［22］、辣椒［23］、烟叶［24-26］、茶叶［7，27-30］、棉花［31］、小麦［32-33］、水稻［7，18，34-36］、可可豆［37］、蜂蜜［38］等多种农产品中的样品处理、提取溶剂、净化方法及检测分析方法。

在样品前处理过程中，针对不同的基质类型，取样量并不固定，需根据实验条件适当调整，以满足实验要求。对于含水量较大的新鲜果蔬类农产品，如番茄、绿叶蔬菜、黄瓜、西瓜等，样品取样量多为10～20 g。大多数研究可直接在粉碎样品中加入有机提取剂，但也有部分研究在此类样品处理过程中会添加一定量的蒸馏水或盐水，使样品中的待分析目标农药更容易被提取出来［12，15，21］。另外，有研究报道用柠檬酸盐将样品pH调到5～5.5的范围，可使噻虫嗪保持稳定［7］。对于含水量较少的基质，如小麦、水稻等谷物以及晒干的烟叶、茶叶等，取样量通常在0.5～5 g，且通常在提取之前需要加入一定量的水浸泡湿润样品［24-26，29，32-34，37］。此外，也有研究报道对不同类型基质的处理也有不同的方法，如对于高脂肪含量的样品需要在提取前过夜冷冻，对于含硫化物的样品（如洋葱、韭菜等）则可在微波炉中加热几秒钟后再进行萃取［39］。

2 目标农药提取

2.1 提取溶剂

提取溶剂的选择与目标化合物的溶解性质以及目标化合物存在的基质有关。目前，常用的有机提取溶剂有乙腈、甲醇、正己烷、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷等，其中乙腈对大多数农药具有良好的溶解性以及较小的杂质溶出度；甲醇也是一种较好的提取溶剂，但其挥发性较大，而且与水互溶，往往容易造成提取后共存的水分较难去除；丙酮能很好地溶解目标化合物，但容易将样品中的杂质等同时提取，对后续净化过程影响较大。噻虫嗪的水溶性较好，易溶于一般有机溶剂，如丙酮、甲醇、乙腈、乙酸乙酯等。许多学者研究了不同提取剂对不同基质中噻虫嗪的提取效果。李辛夷［7］研究比较了甲醇、甲醇-水（1∶1，V∶V）、乙腈、乙腈（0.1%乙酸）4种提取溶剂配合超声波对火龙果中噻虫嗪的提取效果，分析了回收率和后续净化步骤等因素，认为含0.1%乙酸的乙腈提取效果最好。赵秀霞［28］建立茶叶中噻虫嗪残留检测方法时，比较了乙腈、乙酸乙酯和丙酮对茶叶样品的提取效果和噻虫嗪的回收率，实验结果显示乙腈和乙酸乙酯作为提取剂时茶叶样品共提物含量最少，且基质干扰较少，而乙腈作提取剂时噻虫嗪的回收率最高（达98.7%），表明乙腈对茶叶中噻虫嗪的提取效果较好。谢文等［29］在对茶叶中噻虫嗪等6种烟碱类杀虫剂残留检测的研究中，比较了乙腈和乙酸乙酯对茶叶中目标物的提取效果，结果表明用乙腈为提取剂，烟碱类杀虫剂的回收率大于80.2%，而用乙酸乙酯提取样品，噻虫嗪的回收率仅58.7%。

2.2 提取方法

噻虫嗪残留分析检测的前处理提取过程多采用匀浆提取［8，11，23，27，29］、超声提取［7，17，21，23-24］、振荡提取［5，12-15，18，25-26，32-35，37］或涡旋提取［16，20，22，28，30-31］技术。此外，也有研究使用了微波辅助萃取（MAE）［4，19］和加速溶剂萃取（ASE）［10，36］提取技术。不同提取技术各有优缺点，实际提取时可根据具体需要选择适宜的方法。有学者采用不同的提取方法进行了农产品中噻虫嗪提取研究，并综合比较了各种方法的提取效果。刘景坤等［23］比较了乙腈为提取剂时匀浆法和超声提取两种方法对辣椒中噻虫嗪残留分析的基质效应和准确度的影响，结果表明两种方法的基质效应都比较小，且无明显差异；超声提取虽然方便，但加标回收率相对较低（1.5 mg/kg添加浓度的回收率小于70%），而匀浆提取在0.05～1.5 mg/kg添加浓度下的回收率可达到76.6%～93.1%。金党琴等［10］比较了索氏提取法、超声波萃取、振荡提取和加速溶剂萃取4种提取方法对蔬菜样品中噻虫嗪的提取效果，结果显示加速溶剂萃取的回收率高于95%，偏差低于2%，优于其他3种方法。唐明明［24］综合比较了匀浆、涡旋、振荡、超声以及超声并涡旋5种提取方法对烟草中噻虫嗪的提取效果，根据回收效果及目标化合物色谱峰有无杂峰干扰或分叉等，最终选择超声并涡旋作为烟草中噻虫嗪的最优提取方法。

3 净化方法

净化的目的是将提取后样品溶液中的待测农药与干扰杂质分离，原则是尽量除掉干扰杂质，而又使待测农药损失较小。从文献报道来看，传统的净化方法主要有液-液萃取和玻璃层析柱。随着近几年净化技术的不断发展，出现了许多新型的环境友好的净化方法，目前常用的前处理净化方法有TurboFlow在线净化（TFC）［6，11］、固相萃取 SPE 小柱［5，13，16-19，23-26，28-29］和QuEChERS 方法［7，14，20，22-23，30，37-38］等。

3.1 传统净化方法

液-液萃取方法常用的有机相有二氯甲烷［15］、三氯甲烷［8］等；玻璃层析柱使用的净化填料通常为弗罗里硅土和无水硫酸钠，洗脱液有丙酮 /正己烷［12］、乙腈［27］、甲醇 /二氯甲烷［32］、石油醚［34］等。研究表明，洗脱液组分不同对不同类型农产品中噻虫嗪洗脱效果差异较大。相金等［34］在对水稻中噻虫嗪消解动态的研究中，使用了无水硫酸钠和弗罗里硅土填充的玻璃层析柱的净化方法，并比较了正己烷、丙酮、甲醇、乙腈及两种不同配比的甲醇/二氯甲烷洗脱液对麦粒中噻虫嗪的洗脱效果。结果表明，正己烷、丙酮、甲醇、乙腈的洗脱效率均较低，0.02 mg/kg添加水平的回收率为15.2%～59.9%；而甲醇/二氯甲烷（1∶1，V∶V）混合洗脱液的回收率最高，且在相同氮吹条件下可较快浓缩近干。

3.2 固相萃取方法

固相萃取（SPE）利用固体吸附剂吸附样品中的目标化合物，再用洗脱液洗脱，达到分离和富集目标化合物的目的，与液-液萃取相比净化效果更好，且处理过程不发生乳化现象，可实现定量萃取、快速和自动化，显著减少了有机溶剂的用量。烟草中含有较多的烟碱、色素、多酚等杂质，农残检测时对前处理净化的要求较高。宋超等［25］分别考察了PSA柱、Florisil柱和NH2柱3种净化柱及不同配比的二氯甲烷和甲醇、正己烷和甲醇作为淋洗液对净化效果的影响。结果表明，对于烟草中噻虫嗪残留检测，采用NH2柱且以二氯甲烷/甲醇（99∶1，V∶V）为淋洗液时净化效果最好，目标峰附近无杂质干扰且回收率符合农残检测标准。茶叶也是一种成分非常复杂的基质，色素、多酚类和生物碱含量非常高，对农残分析造成较大影响。赵秀霞［28］分别对比了Envi-Carb-II/PSA柱、Carbon GCB柱、Carbon/NH2柱和Cleanert PC/NH2柱4种固相萃取小柱对茶叶样品基质的净化效果，结果表明，使用Envi-Carb-II/PSA柱和Cleanert PC/NH2柱作为净化柱时茶叶中样品共提物含量最少，而Envi-Carb-II/PSA柱净化后的样品检测时目标物色谱峰附近无干扰峰出现，净化效果更好。谢文等［29］考察了3种常用固相萃取小柱（MCX、Oasis HLB和C18柱）对茶叶样品中烟碱类农药残留的净化效果，结果显示使用Oasis HLB柱时回收率较高。同时，为了去除茶叶样品中的色素，提高样品净化效果，还同时添加了活性炭对样品进行净化。此外，也有研究报道使用两种填料的SPE小柱组合对样品进行净化处理。汤富彬等［15］用Envi-Carb石墨固相小柱、Florisil柱以及两者混合的柱子对添加1.0 mg/kg噻虫嗪的黄瓜样品进行萃取净化，结果表明，使用单一的Envi-Carb石墨固相小柱和Florisil柱均能满足回收率的要求，但从色谱图来看，以1.0 g弗罗里硅土和0.5 g Envi-Carb的混合柱效果最佳。

3.3 QuEChERS方法

QuEChERS方法是由Anastassiades等于2003年提出［40］，该方法具有快速、简单、廉价、有效、可靠及安全的特点，可根据样品和目标化合物的性质，选择合适的提取溶剂和净化材料，目前已广泛应用于食品和农产品中农药残留的分析。QuEChERS方法常用的净化材料有C18、PSA、石墨化炭黑（GCB）和无水硫酸镁。其中，C18可吸附样品中的脂肪和蛋白质，PSA主要吸附样品中的脂肪酸和糖类杂质，GCB主要去除植物中的叶绿素等杂质，无水硫酸镁可去除样品中的水分。可根据不同基质类型和目标化合物性质，灵活选取不同的净化材料组合以及用量配比以获取更好的净化效果。

冯义志等［14］检测韭菜中噻虫嗪残留量时使用了100 mg C18和50 mg MgSO4作为净化剂，结果表明，在0.01～20 mg/kg添加水平，噻虫嗪在韭菜中的平均回收率为93.0%～101.5%，相对标准偏差为1.5%～6.6%，符合农药残留分析标准要求。闫思月［22］使用了150 mg MgSO4和50 mg PSA对南瓜花蜜、花粉、花朵、果实以及叶片样品分别进行了净化，结果表明噻虫嗪的平均回收率在72.7%～103.2%，相对标准偏差为1.2%～16%。张芬等［30］分别考察了PSA、GCB等7种净化填料对4 mL茶叶提取液中杂质的净化效果，最终选取PSA、GCB、Florisil和无水MgSO4组成的混合填料对样品进行净化，并针对干茶和鲜叶提取液分别优化了净化填料的配比。此外，还有学者研究比较了SPE小柱净化法和QuEChERS 方法对样品的净化效果［7，23］。李辛夷［7］研究了菠菜、土豆、稻米、茶叶等14种农产品中噻虫嗪的残留检测方法，通过比较SPE小柱净化法和QuEChERS方法对样品的净化效果，最终选取了回收率更高、操作更简便、更快速的QuEChERS方法。同时，针对基质中脂肪、色素的含量，优化了净化剂的种类和配比，可满足不同样品净化的需要，噻虫嗪检测色谱峰峰形较好，基线噪音较小。刘景坤等［23］比较了SPE柱和PSA管对辣椒中噻虫嗪的回收效果，结果表明在0.05～1.5 mg/kg添加水平，两种方法回收率均在75%～100%，净化效果均较佳，但PSA法回收率相对高于SPE法。

4 检测仪器

随着仪器检测技术的不断发展，色谱的高分离性能与质谱的高选择性能使其能够快速、准确地对化合物进行定性和定量分析。在农药残留分析中，高效液相色谱法（HPLC）、液相色谱-质谱/串联质谱法（LC-MS、LC-MS/MS）、气相色谱法（GC）、气相色谱-串联质谱法（GC-MS/MS）、超临界流体色谱法（SFC）、毛细管区带电泳法（CZE）等都是常用的手段。

由于噻虫嗪在高温下易分解，通常采用的检测仪器为HPLC和LC-MS （表1）。流动相通常采用不同比例的甲醇-水（或甲酸、乙酸水）体系、乙腈-水体系等度或梯度洗脱，质谱仪通常采用电喷雾离子源正离子扫描模式（ESI+），噻虫嗪的定性离子对（m/z）：292.1/211.2，292.1/132.0，定量离子对（m/z）：292.1/211.2。检出限和定量限是残留方法分析水品的重要评价指标，通常来说，LC-MS/MS比HPLC的灵敏度高，检出限（LOD）低。方法检出限不仅与仪器的噪音有关，还取决于整个测定环节，包括样品的取样量、基质类型、提取净化方法以及测定条件的优化等。例如，文献报道使用乙腈振荡提取、NH2-SPE柱净化、HPLC-MS检测菠菜中噻虫嗪的LOD值为0.02 mg/kg［5］，使用乙腈振荡提取、SPE柱/QuEChERS法净化、HPLC-MS检测韭菜中噻虫嗪LOD值为0.01 mg/kg［13-14］，而对基质较为干净的棉花采取甲醇涡旋提取、不用净化、HPLC-MS检测噻虫嗪的LOD值可达到0.00036 mg/kg［31］。

目前仅见1 篇文献使用气相色谱法-电子捕获检测器（GC-ECD）同时测定茶叶中噻虫嗪、虫螨腈和高效氯氟氰菊酯的残留，该方法对噻虫嗪的定量限（LOQ）达到0.005 mg/kg［30］。此外，孙娟等［9］使用毛细管电泳在线推扫技术建立了蔬菜中同时测定吡虫啉、啶虫脒和噻虫嗪残留的方法，该方法对噻虫嗪的检出限（LOD）达0.0025 mg/kg。在未来的发展中，更高灵敏度、更强抗干扰能力和抗污染能力、更高通量检测将是仪器检测技术发展的方向。

5 结论与展望

随着人们对农产品质量安全问题的重视，促使各国政府及其职能部门不断加强对农产品中农药残留的监测工作，并制定越来越严格的残留限量标准。目前，欧盟、日本等国家和地区对部分农产品中噻虫嗪的最大残留限量（MRLs）作出了规定，这将对农产品中噻虫嗪的残留分析方法提出更高的要求。近年来，农产品中噻虫嗪残留分析检测技术发展已取得了很大进展，但开发建立高效、灵敏、准确、绿色的噻虫嗪残留快速检测技术，实现样品前处理的简单化和通用化，以及检测仪器的高通量化仍是未来噻虫嗪残留分析检测的主攻方向。此外，农产品中噻虫嗪的降解产物和代谢产物残留分析的研究相对较少，亟需建立同时检测其降解产物和代谢产物的残留分析方法。

［1］杨吉春，李淼，柴宝山，等. 新烟碱类杀虫剂最新研究进展［J］. 农药，2007，46（7）：433-438.

［2］Rodrigues K J A，Santana M B，Nascimento J L M D，et al. Behavioral and biochemical effects of neonicotinoid thiamethoxam on the cholinergic system in rats［J］. Ecotox Environ Safe，2010，73：101-107.

［3］赵云，秦信蓉，徐春，等. 杀虫剂噻虫嗪的残留研究进展［J］. 贵州农业科学，2012，40（2）：75-79.

［4］Singh S B，Foster G D，Khan G U. Microwaveassisted extraction for the simultaneous determination of thiamethoxam，imidacloprid，and carbendazim residues in fresh and cooked vegetable samples［J］. J Agr Food Chem，2004，52：105-109.

［5］赵莉，沈桂明，马琳. 噻虫嗪在保护地和露地菠菜中的消解规律及安全使用［J］. 农药学学报，2014，16（4）：457-461.

［6］孟海涛，艾连峰，徐牛生. 在线净化液相色谱-串联质谱法测定蔬菜中噻虫嗪和氯虫苯甲酰胺的残留［J］. 环境化学，2014，33（2）：369-371.

［7］李辛夷. UPLC-MS/MS测定14种农产品中噻虫嗪和噻虫胺残留的研究［D］. 天津：天津大学，2010.

［8］刘烨潼，郭永泽，陈秋生，等. 氯虫苯甲酰胺和噻虫嗪在移栽小白菜上的残留趋势［J］. 天津农业科学，2015，21（3）：99-104.

［9］孙娟，陈冠华，王坤，等. 毛细管电泳在线电推扫测定蔬菜中3种氯化烟碱类农药残留［J］.分析化学，2010，38（8）：1151-1155.

［10］金党琴，丁邦东，孔勇. 快速溶剂萃取高效液相色谱法测定蔬菜中噻虫嗪残留量［J］. 分析仪器，2014（2）：69-72.

［11］孟东升，郭强，翟军法，等. 氯虫·噻虫嗪在芥蓝中的残留消解动态研究［J］. 中国植保导刊，2012，32（11）：5-8.

［12］何娟，王跃竹，龙友华，等. 甘蓝中毒死蜱和噻虫嗪残留的高效液相色谱分析［J］. 贵州农业科学，2013，41（8）：113-115.

［13］罗梅梅，铁柏清，贺敏，等. 超高效液相色谱-串联质谱法检测韭菜中噻虫嗪及其代谢物噻虫胺［J］. 农药，2014，53（7）：494-508.

［14］冯义志，潘金菊，齐晓雪，等. 噻虫嗪及其代谢物噻虫胺在韭菜和土壤中的残留消解动态及残留量［J］. 现代农药，2016，15（5）：45-48.

［15］汤富彬，陈宗懋，罗逢健，等. HPLC法测定黄瓜和土壤中噻虫嗪的残留量［J］. 农药，2007，46（5）：335-337.

［16］Garrido F A，Martinez V J L，Pastor-Montoro E，et al. High-throughput determination of pesticide residues in food commodities by use of ultraperformance liquid chromatography-tandem mass spectrometry［J］. Anal Bioanal Chem，2008，390：947-959.

［17］黄伟，李建中，王会利，等. 噻虫嗪在马铃薯中的残留分析［J］. 环境化学，2010，29（5）：970-973.

［18］Lee H M，Park S S，Lim M S，et al. Multiresidue analysis of pesticides in agricultural products by a liquid chromatography/tandem mass spectrometry based method［J］. Food Sci Biotechno，2013（22）：1-12.

［19］Karmakar R，Singh S B，Kulsherstha G.Water based microwave assisted extraction of thiamethoxam residues from vegetables and soil for determination by HPLC［J］. B Environ Contam Tox，2012，88：119-123.

［20］Malhat F M，Watanabe H，Loutfy N M，et al. Hazard assessment of the neonicotinoid insecticide thiamethoxam residues in tomato：a prelude to risk assessment profile［J］. Toxico Environ Chem，2014，96：318-327.

［21］李一帆，董兆克，相玉苗，等. 吡虫啉和噻虫嗪防治瓜蚜的最终残留及膳食风险评估［J］. 农药，2015，54（9）：667-670.

［22］闫思月. 吡虫啉和噻虫嗪在南瓜中的残留行为及其对蜜蜂的风险评估［D］. 沈阳：沈阳农业大学，2016.

［23］刘景坤，武春媛，贾明明，等. 液质联用法测定辣椒中噻虫嗪残留［J］. 江苏农业学报，2016，32（4）：934-938.

［24］唐明明. 32%联苯·噻虫嗪悬浮剂在烟草上的残留分析和消解动态研究［D］. 贵阳：贵州大学，2016.

［25］宋超，李海萍，刘万峰，等. 高效液相色谱法检测烟草中噻虫嗪残留及消解动态［J］. 农药学学报，2014，16（4）：477-482.

［26］Wang X，Xiang Z，Yan X，et al. Dissipation rate and residual fate of thiamethoxam in tobacco leaves and soil exposed to field treatments［J］. B Environ Contam Tox，2013，91（2）：246-250.

［27］楼正云，汤富彬，陈宗懋，等. 高效液相色谱法检测茶叶中噻虫嗪残留量［J］. 分析试验室，2009，28（S1）：76-78.

［28］赵秀霞. 茶叶中噻虫嗪残留检测方法及其在茶叶中的残留消解动态［D］. 合肥：安徽农业大学，2011.

［29］谢文，钱艳，丁慧瑛，等. 液相色谱-电喷雾电离三级四极杆质谱法测定茶叶中6种烟碱类农药残留［J］. 分析化学，2009，37（4）：495-499.

［30］张芬，张新忠，罗逢健，等. QuEChERS净化GC/ECD测定茶叶与土壤中噻虫嗪、虫螨腈及高效氯氟氰菊酯残留［J］. 分析测试学报，2013，32（4）：393-400.

［31］梁旭阳，刘新刚，徐军，等. 噻虫嗪在棉花和土壤中的残留动态研究［J］. 植物保护，2013，39（2）：101-104.

［32］邵建果，杨俊柱，王军. 噻虫嗪在小麦中的残留消解动态及风险评估［J］. 农药学学报，2013，15（1）：98-102.

［33］吴绪金，李萌，张军锋，等. 小麦和土壤中噻虫嗪残留及消解动态分析［J］. 麦类作物学报，2014，34（7）：1010-1017.

［34］相金，杨俊柱，张胜义. 噻虫嗪在水稻中的消解动态及风险评估［J］. 安徽大学学报，2013，37（4）：88-92.

［35］赵文晋，李明. 稻田土壤及水稻中噻虫嗪的残留检测与降解［J］. 广东农业科学，2014，41（1）：132-136.

［36］Telo G M，Senseman S A，Marchesan E，et al.Residues of thiamethoxam and chlorantraniliprole in rice grain［J］. J Agr Food Chem，2015，63（8）：2119-2126.

［37］Dankyi E，Carboo D，Gordon C，et al.Application of the QuEChERS procedure and LC-MS/MS for the assessment of neonicotinoid insecticide residues in cocoa beans and shells［J］.J Food Compos Anal，2015，44：149-157.

［38］Pau C V，Fernando C，Enroque S，et al.Efficiency of QuEChERS approach for determining 52 pesticide residues in honey and honey bees［J］. Methodsx，2016，3：452-458.

［39］刘满满，康澍，姚成. QuEChERS方法在农药多残留检测中的应用研究进展［J］. 农药学学报，2013，15（1）：8-22.

［40］Anastassiades M，Lehotay S J，Stajnbaher D，et al. Fast easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and“dispersive solid-phase extraction”for the determination of pesticide residues in produce［J］. J Aoac Int，2003，86（2）：412-431.