孙 星 刘川静 杨邦保 耿韧华 王冬兰 余向阳
(省部共建国家重点实验室培育基地-江苏省食品质量安全重点实验室,南京 210014)
桃为蔷薇科李属植物,其肉质细腻且味美芳香,富含蛋白质、糖等多种营养元素[1],是深受百姓喜爱的时鲜水果。桃原产于我国,其栽培面积在我国的落叶果树中仅次于苹果和梨,位居第3[2]。桃产业在脱贫攻坚、乡村振兴、美丽中国、健康中国建设中发挥了重要作用。但桃在种植过程中会遭受以细菌性穿孔病、褐腐病和疮痂病为主的病害,以及桃蚜、桃小食心虫、梨小食心虫和山楂红蜘蛛为主的虫害,这些病虫害的侵扰严重影响了桃的品质和产量[3]。
目前,化学防治依然是防控桃病虫害的主要手段,其中防治桃小食心虫和梨小食心虫的常用农药有高效氯氰菊酯、氯虫苯甲酰胺等[4]。但高效氯氰菊酯作用位点单一,频繁大量使用易诱使害虫产生抗药性[5~6]。氯虫苯甲酰胺作为双酰胺类第一代鱼尼汀受体抑制类杀虫剂,其作用机制新颖、对非靶标生物安全且对环境相容性好,防治桃小食心虫效果突出[7~9],因此,被广泛用于桃种植过程中桃小食心虫和梨小食心虫的防治。
氯虫苯甲酰胺对蜜蜂、鱼、鸟等动物的毒理学研究表明其属于低毒化合物[10~11]。截至2022年7月1日,经查询中国农药信息网[12],氯虫苯甲酰胺尚未在桃上登记使用,开展氯虫苯甲酰胺在桃中的残留行为分析及膳食风险评估很有必要。近年来,关于氯虫苯甲酰胺的残留分析方法主要为气相色谱法[13]、液相色谱法[14~17]、气相色谱-串联质谱法[18~19]和液相色谱-串联质谱法[20~30],基质包含烟草、糖料、谷物、油料、蔬菜和水果等多种作物,尚未见桃中氯虫苯甲酰胺残留分析方法的研究报道。本研究选用5%氯虫苯甲酰胺悬浮剂对桃进行残留试验,采用QuEChERS方法进行样品前处理,应用高效液相色谱-串联质谱(High performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,HPLCMS/MS)检测桃中氯虫苯甲酰胺的残留量,并对其残留量进行膳食风险评估,旨在为氯虫苯甲酰胺在桃上的残留安全评价提供参考依据。
(一)材料与试剂5%氯虫苯甲酰胺悬浮剂(深圳诺普信农化股份有限公司);氯虫苯甲酰胺标准品(100 mg/L,农业农村部环境保护科研监测所);乙腈 (色谱级,德国默克化工技术有限公司);甲酸(色谱级,美国Sigma-Aldrich公司);乙二胺-N-丙基硅烷(Primary secondary amine,PSA,上海安谱实验科技股份有限公司);无水硫酸镁(西陇化工股份有限公司)。
(二)仪器与设备1290-6470A液相色谱-串联质谱联用仪(美国Agilent公司);R10.v.v食品切碎搅拌机(法国Robot coupe公司);QL-901涡流混合器(江苏海门市麒麟医用仪器厂);Talboys数显型多管式漩涡混合器(上海安谱实验科技股份有限公司);AL204十万分之一电子天平[梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司];JJ200百分之一电子天平(常州双杰电子有限公司)。
(三)试验方法
1.田间试验设计。在江苏省南京市、湖南省长沙市、河南省新乡市、河北省邢台市、陕西省西安市和山东省莱阳市6个试验点进行残留试验,其中江苏省和河南省试验点进行最终残留试验和降解动态试验,其余4个试验点只进行最终残留试验。
本研究设有空白对照区(不施药)、最终残留低剂量处理区、最终残留高剂量处理区和降解动态处理区,每个小区不少于4株桃树,空白对照、最终残留和降解动态处理区域间设保护隔离区。最终残留试验:低剂量处理区施药剂量按制剂量1 000倍液(50 mg a.i./kg),2个小区分别施药2次和3次,高剂量处理区施药剂量按制剂量667倍液(75 mg a.i./kg),2个小区分别施药2次和3次,施药间隔期为7 d,于桃生长期施药。降解动态试验:施药剂量为制剂量667倍液(75 mg a.i./kg),于最终残留试验最后一次施药时施药。
桃样品采集与制备:最终残留试验采样时间为末次施药后7、14、21 d,降解动态试验采样时间为施药后2 h和1、3、5、7、14、21、28 d。样品用随机方法在小区内不同方向及果树上、中、下、里、外等不同部位采集12个以上(不少于2 kg)生长正常、无病害、成熟的桃果实。将桃样品除去果柄后,用不锈钢刀具沿纵向切成均匀的4瓣,弃去果核(称重),取对角的二瓣,切成0.5 cm以下的碎块,在不锈钢盆中充分混匀,用四分法缩分样品,分别取样品两份。
2.样品提取净化。称取5.0 g制备好的桃样品置于50 mL离心管中,加入2.0 g氯化纳和20 mL乙腈,放入数显型多管式漩涡混合器振荡20 min,经5 000 r/min离心后移取2 mL上清液。在上清液中加入25 mg PSA和200 mg无水硫酸镁,漩涡振荡后静置2 min,吸取上清液并用0.22μm滤膜过滤后于进样瓶中待测。
3.HPLC-MS/MS检测条件。色谱条件:ZORBAX Eclipse Plus C18色谱柱(50 mm×2.1 mm,1.8μm);柱温35℃;进样体积2.0μL;流动相为乙腈-0.1%甲酸水(80∶20,体积比)。质谱条件:电喷雾离子源(Electron spray ionization,ESI);多反应监测(Multiple reaction monitoring,MRM)模式正离子扫描;毛细管电压3 500 V;干燥气压力103.42 kPa;温度300℃;雾化气压力310.26 kPa;辅助气压力482.63 kPa;采集参数见表1。
表1 氯虫苯甲酰胺的质谱参数
(一)标准曲线与基质效应HPLC-MS/MS检测样品时会产生离子增强或抑制,因此本研究考察了氯虫苯甲酰胺在桃中的基质效应(Matrix effect,ME),分别用桃基质液和纯溶剂配制0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0、200.0、500.0μg/L质量浓度的标准工作溶液,在上述HPLC-MS/MS检测条件下检测,得到各自标准工作曲线,并计算ME,结果见表2。结果表明,在0.5~500.0μg/L范围内,氯虫苯甲酰胺在桃基质液和纯溶剂中线性关系良好,ME为-12.5%,存在较弱的离子抑制作用,利用基质标准曲线计算即可消除影响,因此本研究选择基质标准曲线的方法进行定量计算。
表2 基质标准曲线与溶剂标准曲线的比较
(二)方法准确度、精密度和灵敏度本研究以3倍信噪比为方法检出限(Limits of detection,LOD),得到方法检出限为1×10-3ng;以最低添加水平为方法定量限(Limits of quantification,LOQ),得到方法定量限为0.01 mg/kg。分别向空白桃样品中添加氯虫苯甲酰胺的标准溶液,添加水平为0.01、0.05、1.00 mg/kg,每个添加水平设置5份平行样品,结果见表3。结果表明,氯虫苯甲酰胺在桃中的平均回收率为90%~108%,相对标准偏差均为4%,符合农药残留分析的要求。添加回收样品典型色谱图见图1。
表3 氯虫苯甲酰胺在桃中的添加回收率和相对标准偏差
图1 样品HPLC-MS/MS色谱图
(三)氯虫苯甲酰胺在桃中的降解动态氯虫苯甲酰胺在江苏省和河南省两地桃上的降解动态结果见图2。由图2可知,施药后2 h采集的桃样品中氯虫苯甲酰胺的原始沉积量分别为0.65 mg/kg(江苏省)和0.15 mg/kg(河南省),其残留量与施药后间隔时间成指数关系,降解动态符合一级反应动力学方程,在江苏省试验点降解方程为C=0.554 8e-0.05t,相关系数 (R2)为0.852 7,半衰期为13.9 d;在河南省试验点降解方程为C=0.190 6 e-0.106t,相关系数(R2)为0.867 7,半衰期为6.6 d。
图2 氯虫苯甲酰胺在桃中的降解动态曲线
(四)氯虫苯甲酰胺在桃中的最终残留量1年6地的样品试验结果表明,末次施药后7 d采样的桃果肉和桃全果中氯虫苯甲酰胺的规范残留试验中值(Supervised trials median residue,STMR)分别为0.36 mg/kg和0.33 mg/kg;末次施药后14 d采样的桃果肉和桃全果中氯虫苯甲酰胺的STMR分别为0.23 mg/kg和0.21 mg/kg;末次施药后21 d采样的桃果肉和桃全果中氯虫苯甲酰胺的STMR分别为0.09 mg/kg和0.08 mg/kg;氯虫苯甲酰胺在6地的桃果肉和桃全果中的最终残留量分别为<0.01~1.10mg/kg和<0.01~1.00 mg/kg(见表4)。总体上看,氯虫苯甲酰胺在桃果肉和桃全果中的STMR随采收间隔期的增加而降低,与降解动态规律一致。
表4 氯虫苯甲酰胺在桃中的残留量
(五)长期膳食摄入评估长期膳食摄入评估是依据我国居民营养与健康状况监测调查数据,结合STMR或最大残留限量(Maximum residue limit,MRL)计算国家估算每日摄入量(National estimated daily intake,NEDI)。目前,氯虫苯甲酰胺在我国登记作物有水稻、玉米、棉花、大豆等19种作物。GB 2763-2021《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》中对氯虫苯甲酰胺残留物的定义和农药残留联合会议(Joint Meeting on Pesticide Residues,JMPR)报告中对氯虫苯甲酰胺评估的定义均为氯虫苯甲酰胺,氯虫苯甲酰胺每日允许摄入量 (Acceptable daily intake,ADI)为2 mg/kg bw。根据风险最大化原则,本研究选择末次施药后7 d的桃果肉中氯虫苯甲酰胺残留中值0.36 mg/kg,结合我国居民人均膳食结构进行计算(我国居民平均体重取63 kg)。计算结果显示,普通人群的氯虫苯甲酰胺国家估算每日摄入量是2.348 3 mg,占日允许摄入量的1.86%(见表5),小于100%,说明氯虫苯甲酰胺残留量通常不会对普通人群健康产生不可接受的风险。
表5 氯虫苯甲酰胺在所有登记作物中的长期膳食摄入风险评估
本研究采用高效液相色谱-串联质谱法对桃中氯虫苯甲酰胺残留进行了定性和定量分析。结果表明,所用方法稳定性好、灵敏度高、高效快捷,适用于桃中氯虫苯甲酰胺的定量分析。基于该检测方法研究了氯虫苯甲酰胺在桃中的残留降解动态和最终残留量,结果表明,氯虫苯甲酰胺在桃中的降解半衰期分别为13.9 d(江苏省试验点)和6.6 d(河南省试验点);本研究中氯虫苯甲酰胺在桃上的最终残留量(最大值为1.10 mg/kg),均低于我国制定的氯虫苯甲酰胺在桃中的最大残留限量值2 mg/kg。按风险最大化原则进行长期膳食摄入评估,结果表明,普通人群的氯虫苯甲酰胺国家估算每日摄入量是2.348 3 mg,占日允许摄入量的1.86%,说明氯虫苯甲酰胺残留量不会对普通人群健康产生不可接受的风险。以上结果可为氯虫苯甲酰胺在桃中的使用和市场监测提供理论依据。