抑芽剂残留在烟草种植、储存和燃吸过程的降解与风险评价

李义强，相振波,2，徐光军，黄巍巍，杨洪美，隋程程,2，姜桦韬,2，张广雨,2

（1.中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101；2.中国农业科学院研究生院，北京 100081；3.安徽皖南烟叶有限责任公司，安徽 宣城 242000；4.云南省烟草公司临沧市公司，云南 云县 675800）

二甲戊灵、仲丁灵和氟节胺为烟叶生产过程中常用抑芽剂，从上世纪80年代开始在烟草上取得登记并广泛使用[1]。但烟草作为嗜好性消费品，外源性农药残留对人体健康的危害倍受关注。近几年开展的烟叶农药残留检测结果发现，抑芽剂农药残留检出率较高，对烟叶质量安全带来一定风险，烟草及烟草制品出口受到影响[2]。合理使用条件下抑芽剂的农药残留量及在不同阶段的降解和燃吸迁移规律对评价农药残留风险和控制烟叶中农药残留具有重要意义。艾小勇[3]、柳敏[4]、相振波[5]等学者分别研究了氟节胺、仲丁灵、二甲戊灵在鲜烟叶及土壤中消解动态，罗华源[6]、万毅伦[7]等研究了仲丁灵及抑芽剂在烟气中的迁移率，以上主要是针对单一农药或单一阶段开展的研究，缺少该类农药在烟叶种植、储存、燃吸过程的总体考虑，对抑芽剂残留控制缺少综合判定依据。在此背景下，通过田间和室内试验，系统研究比较了不同种类抑芽剂合理使用条件下烟叶中农药残留量，明确了常用抑芽剂在烟草种植、储存过程的降解规律及在燃吸过程的转移率，为抑芽剂残留风险评价和农药残留管控提供依据。

1 材料与方法

1.1 药品与试剂

农药标准品（99.9%二甲戊灵、99.9%仲丁灵、99.5%氟节胺，均购自德国Dr.E公司）；乙腈、丙酮、正己烷（上海国药集团化学试剂有限公司，均为分析纯）；无水硫酸钠（AR），600℃烘5 h，充分冷却后使用；SPE-Florisil净化柱（1 g/6 mL，购自百灵威公司）； Φ92 mm剑桥滤片。不同企业生产的3种抑芽剂，具体信息见表1。

1.2 仪器设备

气相色谱仪-电子捕获检测器（Agilent 7890A，美国安捷伦公司）；转盘式20孔道吸烟机（RM20H，德国Borgwalt KC公司）；千分之一电子天平（Shimadzu-UW420H，日本岛津公司）；万分之一电子天平（ER-182A，瑞士赛多利斯公司）；超声波振荡机（RSQ-60AS，宁波亚荣超声波仪器厂）；回旋式振荡器（WSZ-200A，上海一恒科技公司）；旋转蒸发仪（Heidolph-Adcantage，德国海道尔夫公司）。

1.3 试验方法

田间试验分别于2013—2015年在山东青岛、四川西昌进行，品种分别为中烟100和云烟87，田间种植管理符合当地良好农业规范（GAP）生产要求，行株距1.2 m×0.5 m。试验参照“农药残留试验准则”[8]和“农药登记残留田间试验标准操作规程”[9]要求进行设计。小区面积30 m2，重复3次，随机排列，设置保护带与对照小区。

1.3.1 抑芽剂在烟叶中农药残留降解规律 为保证药剂在叶面均匀附着，在现蕾期采用喷雾方式施药，用药量为1.5倍推荐高剂量（33 g/L二甲戊灵乳油制剂0.375 mL/株、36%仲丁灵乳油0.375 mL/株、25%氟节胺乳油0.1 mL/株），用水量为55 mL/株。施药后1 h和1、3、5、7、14、21、28、35、42 d随机采摘不同部位烟叶，每小区不少于30片，切碎缩分，四分法留样200 g，同步采集空白烟叶作为对照。-20℃保存。

1.3.2 合理施用条件下烟叶中抑芽剂残留水平每种农药设置推荐低剂量、推荐高剂量和1.5倍推荐高剂量3个浓度，烟草打顶当天施药1次，施药方式为杯淋，药量20 mL/株。分别于施药后7、14、21 d，采集上中下不同部位烟叶，经三段式工艺烘烤后，干烟叶去除主脉，研磨混匀。缩分后取200 g，-20℃保存。

表1 不同抑芽剂使用信息与田间试验设计Table 1 The information and field trial design of different suckercides

1.3.3 储存期间烟叶中抑芽剂残留变化 用不含试验农药的烟丝，分别添加3种抑芽剂，充分混匀后得到初始浓度为5和25 mg/kg的初始样品。盛装于纸箱中，分别在山东青岛、安徽合肥、云南玉溪、湖北武汉、福建福州、河南许昌等6个不同地点开展农药残留储存降解试验，在0、5、15、30、45、60、90、120、180、240、300、360 d 取样并冷冻储存，试验结束后统一寄回检测。

1.3.4 燃吸过程烟叶中抑芽剂残留变化 烟丝中分别添加二甲戊灵、仲丁灵和氟节胺农药标准溶液，充分混匀，得到浓度为1和10 mg/kg烟丝，卷制成卷烟。于温度22℃、湿度60%的环境中平衡48 h。按照GB/T 16450—2004调整吸烟机抽吸参数，用RM20H型转盘式20孔道吸烟机抽吸，剑桥滤片收集烟气粒相物，按照1.4的方法，分别检测抽吸前卷烟和抽吸后剑桥滤片的抑芽剂残留。

1.4 检测方法

1.4.1 提取 参照文献[10-12]，优化形成了气相色谱检测不同介质中抑芽剂残留量的方法。具体操作如下：称取样品（鲜烟叶20.0 g，干烟叶/烟丝4.0 g，剪碎的剑桥滤片1片），根据样品含水量，加入5～10 mL水充分浸润样品，加入80 mL乙腈。震荡提取

1 h，加入10～15 g氯化钠，震荡15 min。过滤，无水硫酸钠脱水后量取40 mL滤液，浓缩至近干，用2 mL丙酮/正己烷（1:9，v/v）溶解，待净化。

1.4.2 净化 用5 mL丙酮/正己烷（1:9，v/v）淋洗液预淋SPE-florisil柱（1 g/6 mL），加样后，用15 mL淋洗液分3次淋洗，收集淋出液，减压浓缩至近干，用2 mL淋洗液溶解，待测定。

1.4.3 检测 气相色谱仪-电子捕获检测器（Agilent 7890A），色谱柱：熔融毛细管柱DB-1（30 m×0.32 mm×0.25 μm）。检测条件：进样口温度230℃，检测器温度300℃，程序升温。升温过程：初始温度150℃，保持2 min，以5℃/min升至280℃，保持10 min。载气为氮气（99.999%），3 mL/min；进样量：1 μL，采用不分流进样方式。

1.5 检测方法判定

1.5.1 标准曲线 分别准确称取0.01 g二甲戊灵、仲丁灵和氟节胺农药标准品，用丙酮/正己烷（2:8，V/V）溶解并定容至100 mL，得到100 mg/L的农药储备液。再用丙酮/正己烷（2:8，V/V）逐级稀释，配制成质量浓度分别为 0.05、0.1、0.5、1.0、5.0 mg/L的标准工作溶液，按1.4.3的条件进行检测，每个浓度重复测定3次，外标法定量。以进样浓度为横坐标、峰面积为纵坐标，绘制3种抑芽剂的标准曲线。

1.5.2 添加回收率、变异系数和最低检出限 选取空白干烟叶、鲜烟叶、剑桥滤片，分别开展最低检出浓度（LOQ）、0.5 mg/kg、5 mg/kg 3个水平的添加回收率试验，每个浓度5次平行，并按照1.4的方法进行提取和检测。

2 结果

2.1 方法有效性确认

在0.001～10 mg/kg范围内，3种抑芽剂的峰面积与质量浓度呈良好的线性关系。经过添加回收试验确认，3种抑芽剂在鲜烟叶、干烟叶和剑桥滤片中的LOQ分别为0.01、0.02和0.05 mg/kg（表2）。添加回收率试验中，3种抑芽剂在鲜烟叶、干烟叶（丝）和滤片中的平均回收率分别为88.3%～94.3%、85.5%～97.1%、88.5%～96.4%，相对标准偏差为2.0%～5.9%、3.0%～6.1%、2.8%～7.9%。该方法符合农药残留试验方法要求，具有良好的可靠性。

表2 二甲戊灵、仲丁灵和氟节胺在鲜烟叶、干烟叶/烟丝和滤片中添加回收率Table 2 Recoveries of dlibutalin,flumetralin and pendimethalin in fresh tobacco leaf,cut tobacco and cambridge filter

2.2 烟叶生长过程中抑芽剂消解动态规律

从3种抑芽剂在田间的消解趋势看（表3），不同年份、不同试验地点，抑芽剂的降解速率有一定差异，均符合一级动力学反应模式。在施药后5 d，烟叶中农药残留降解达到50%以上，在施药后21 d，降解率超过90%。二甲戊灵、仲丁灵和氟节胺理论半衰期分别为2.1～5.9 d、5.2～12.2 d、3.3～5.2 d。3种抑芽剂降解规律和半衰期基本一致，与这3种抑芽剂同属于局部内吸性二硝基苯胺类抑芽剂，作用机理相似有直接关系。

2.3 烟叶生长过程中抑芽剂最终残留量

不同种类抑芽剂按照不同剂量用药后检测结果表明（表4），推荐低剂量、推荐高剂量和1.5倍高剂量处理，烟叶中农药残留量为较低水平，其中二甲戊灵最高为0.74mg/kg，最低为0.19mg/kg；仲丁灵最高为1.27mg/kg，最低为0.15mg/kg；氟节胺最高为0.38mg/kg，最低为0.02mg/kg。以上残留数据，远低于5mg/kg的残留限量水平。试验结果说明，只要农药使用规范，烟叶中抑芽剂残留超标风险较低。

农药种类、施药量和间隔期3个因子对农药残留量影响的方差分析结果表明（表5），间隔期和施药剂量对农药残留量有显著差异，采收间隔时间越短，剂量越大，残留量越高。农药成分对烟叶中农药残留量影响差异不显著，氟节胺稀释倍数高，正常使用水平下，残留量稍低，另外两种农药残留量相当。

2.4 3种抑芽剂在储存期间的农药残留降解规律

经检测（表6），不同地点储存试验样品的原始沉积量高浓度为19.02～26.50 mg/kg，低浓度为3.04～5.66 mg/kg。3种抑芽剂在烟叶储存过程中残留降解较慢。

高浓度二甲戊灵半衰期为315～495 d，低浓度半衰期为173～364 d；高浓度仲丁灵半衰期为266～462 d，低浓度半衰期为192～301 d；高浓度氟节胺半衰期为330～533 d，低浓度半衰期为216～364 d。与田间试验相比，3种抑芽剂在储存期半衰期显著变长。

表3 二甲戊灵、仲丁灵和氟节胺在鲜烟叶中的消解动态Table 3 Dissipation of dlibutalin,flumetralin and pendimethalin in fresh tobacco leaf

表4 不同农药不同剂量处理的农药残留量Table 4 The terminal residue of three suckercides in cured tobacco leaf

表5 施药因子与残留量显著性差异分析Table 5 the significant difference analysis between the application factor and the suckercide residue

表6 不同地点抑芽剂储存期间的农药残留消解方程Table 6 Dynamic parameters of suckercide residue dissipation during storage process in different site

通过对不同地点试验过程主要环境因素（温度、湿度）的分析，抑芽剂在各地烟叶储存过程中半衰期与环境温度并无明显关系。主要与农药性质有关，二硝基苯胺类农药性质相对稳定，在相对密闭的纸箱中储存，不同试验地点的温湿度差异并不足以引起各地烟叶中农药残留降解速率的差异。

2.5 3种抑芽剂向主流烟气中的转移规律

迁移率试验结果表明（表7），在1、10 mg/kg浓度下，3种抑芽剂残留向主流烟气中的转移率分别为8.5%～14.6%、16.7%～21.0%、13.3%～13.7%。试验结果与前人研究结果相比，高浓度处理结果基本相当，低浓度处理转移率稍高[12-13]。分析原因，主要是因为在抽吸过程中，烟气在流经剑桥滤片时，内含物逐口吸收量会慢慢增多[14]，在逐口吸附过程中，低浓度农药吸附较充分，迁移率偏高。

表7 二甲戊灵、仲丁灵、氟节胺在主流烟气中的转移率Table 7 Transfer rate in smoke of dlibutalin,flumetralin and pendimethalin

3 讨论

虽然不同年份、不同地点结果有差异，但抑芽剂在田间生长阶段的降解速度快，半衰期短。烟叶田间生长过程中，受温度、光照、降雨等外部条件的影响，在微生物的作用下，农药残留可以通过氧化、还原、水解、合成等酶促反应过程，加快降解过程[14]。同时由于现蕾期施药，烟叶仍处于生长阶段，烟叶内含物质进一步积累，叶片重量增加和细胞体积增大对农药残留表现为生长稀释，生长稀释因素在降低烟叶农药残留量方面也发挥着重要的作用[15]。7—8月份田间试验过程中，气温、降雨量及光照等气候条件的差异和不同和烟草品种、土壤和烟株中微生物类型的差异，是导致不同地点、不同年度间烟叶抑芽剂残留存在差异的主要因素[14]。

烘烤环节的持续高温使烤后干烟叶中微生物活性几乎丧失，同时储存过程烟叶水分含量较低，烟叶内含物质代谢缓慢。在储存过程中，随着自然陈化的进行，叶面微生物数量均逐渐减少[16]，导致抑芽剂降解较慢，半衰期是大田生长阶段鲜烟叶中的几十倍甚至近百倍。在此阶段，抑芽剂残留降解的速率明显弱于田间生长阶段，如果烤后烟叶中抑芽剂含量较高，对后期卷烟制品中农药残留带来较大风险。在燃吸阶段，农药从卷烟到烟气的迁移率较低，对保障人体健康和安全有较明显的作用。

国际烟草合作研究中心（CORESTA）标准“烟草及烟草制品中指导性农药残留限量（2016）”规定烟草中二甲戊灵、仲丁灵、氟节胺的农药最大残留限量（MRL）值皆为5.0 mg/kg[17]。按照正常剂量和方法规范施用抑芽剂，烤后烟叶中3种抑芽剂残留量分别为0.19～0.74、0.15～1.27和0.02～0.38 mg/kg，远小于残留限量。3种抑芽剂的施药方式均为杯淋或涂抹，施药过程比较规范，一般只在腋芽处着药，抑芽剂的局部内吸特性会导致烟叶中存在一定的农药残留[18-19]，如果在使用过程中抑芽剂撒溅到叶片上，烟叶中农药残留明显增高，这也是实际烟叶生产中个别产区抑芽剂残留偏高的主要原因。

4 结论

种植阶段烟叶中抑芽剂残留半衰期较短2.1～12.2 d，储存阶段半衰期较长173～533 d，自然生长过程降解速率明显快于储存阶段，按照推荐剂量和方法规范使用农药，适当延长采收间隔期，控制大田期抑芽剂初始残留，是抑芽剂残留防控的关键措施。合理使用抑芽剂条件下，初烤烟叶中抑芽剂残留水平远低于限量标准要求。

[1]马京民.烟草抑芽剂的分类及施用技术[J].中国植保导刊，2006（9）：35-36.

[2]宋稳成，单炜力，简秋.我国农药残留监管现状及推进措施[J].农产品质量与安全，2010（6）：34-37.

[3]艾小勇.鲜烟叶中抑芽剂和农药检测方法探讨以及仲丁灵消解动态初步研究[D].武汉：华中农业大学，2015.

[4]柳敏.25%氟节胺悬浮剂在烟草上的残留分析与消解动态研究[D].贵阳：贵州大学，2016.

[5]相振波，孙惠青，王秀国，等.二甲戊灵在烟草和土壤中的残留消解动态和残留量[J].农药，2013（1）：45-47.

[6] 罗华元，王绍坤，董石飞，等.烟草中“仲丁灵”残留量及其向烟气中的转移率[J].烟草科技，2010（12）：36-39.

[7]万毅伦，张洪非，高川川，等.卷烟中126种农药在燃吸过程中的迁移行为[J].贵州农业科学，2015（5）：101-106.

[8]王运浩.农药登记残留田间试验标准操作规程[M].北京：中国标准出版社，2007.

[9]中华人民共和国农业部农药检定所.NY/T 788农药残留试验准则[S].北京：中国农业出版社，2004.

[10]唐吉旺，王建秀，袁列江，等.气相色谱-串联质谱法测定茶叶中24种农药残留量[J].理化检验（化学分册），2015（11）：1557-1561

[11]李义强，杨立强，刘万峰，等.三唑酮及其代谢物在烟叶中的降解规律[J].中国烟草学报，2015，36（5）：62-67.

[12]罗彦波，李翔宇，朱风鹏，等.在线GPC-GC-MS/MS法直接检测烟叶中的农药残留[J].烟草科技，2016（9）：42-49.

[13]王兆守.微生物降解茶叶农药残留的研究[D].福州：福建农林大学，2003.

[14]丁超，徐如彦，张洪召，等.卷烟主流烟气粒相物中逐口生物碱含量测定及其递送规律[J].烟草科技，2011（5）：59-65.

[15]王秀国，李义强，孙惠青，等.氯溴异氰尿酸在烟叶及其土壤中的残留分析及消解动态[J].农药学学报，2012（2）：191-917.

[16]韩锦峰，朱大恒，刘卫群.陈化发酵期间烤烟叶面微生物活性及其应用研究[J].中国烟草科学，1997，18（4）：13-14.

[17]Agro-Chemical Advisory Committee (ACAC) of CORESTA.CORESTA guidance No.1：The concept and implementation of CPA guidance residue level[DB/OL](2016-07). http://www.coresta.org/Guides/Guide-No01-GRLs(4th-Issue-July2016).pdf.

[18]陈德鑫，王凤龙，杨清林，等.烟草抑芽剂及其使用方法[J].烟草科技，2003（3）：46-48.

[19]相振波.常用抑芽剂在烟叶中残留降解和燃吸迁移率[D].北京：中国农业科学院，2013.