黄桃中4种农药残留动态与风险评估

刘玉红,金检生,陈丽萍,孙彩霞,*

(1.浙江省农业科学院 农产品质量安全与营养研究所,浙江 杭州 310021; 2.湖州市吴兴区农业技术推广服务中心,浙江 湖州 313000; 3.湖州市农业科技发展中心,浙江 湖州 313000)

桃(PrunuspersicaL. Batsch)属蔷薇科李属桃亚属,不仅口感细腻,味美多汁,并且富含维生素、酚类物质和各种微量元素[1-2]。根据果肉颜色,桃可以分成红桃、白桃和黄桃3个品种[3]。有研究表明,黄桃中α胡萝卜素、β胡萝卜素和番茄红素的含量明显高于红桃和白桃[4]。黄桃兼有鲜食和加工2种功能,深受消费者的喜爱,经济价值可观[5]。湖州市吴兴区以农业特色强镇为依托,大力发展黄桃产业,全区黄桃种植面积超过400 hm2,产量8 150 t,总产值近1.2亿元,是浙北地区最大的黄桃生产基地[6]。

据2022年12月底中国农药信息网登记信息显示,登记在桃上使用的农药有45种、108个产品。然而受环境、气候等因素的影响,黄桃上病虫害较多,目前在桃上的登记农药不能完全满足实际生产的需求。Li等[7]从中国9个省的主产区共采集了312个桃样品,检测出39种农药,经研究其中有5种未登记农药对消费者健康具有潜在风险。经调查,腐霉利、氯虫苯甲酰胺、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(甲维盐)和多效唑是吴兴区黄桃实际生产中常用的未登记农药,但是目前我们对其在黄桃上使用安全性知之甚少。果实套袋是我国水果常用的一种物理性防护技术,在葡萄、苹果和梨等水果的生产中被广泛运用[8-10]。套袋不仅有助于果实表面着色均匀,提高商品性,还可以有效阻隔果实表面的农药残留。陈茜茜等[11]研究发现,套袋后施药可以显著降低桃果实中6种农药的原始沉积量和最终残留量;陈勇达等[12]的研究表明,套袋对梨果实农药残留有显著影响,在生产中套袋能有效降低农药残留。为增加黄桃的商品价值,套袋处理在黄桃中越来越普及,并且在实际生产中,从花果管理到最后成熟阶段,会多次喷施农药,通常在还未套袋的情况下,果实已经接触到农药。为探究2种处理方式(施药后套袋和施药后不套袋)对黄桃中农药残留的影响,选择了黄桃上常用的4种未登记农药(腐霉利、氯虫苯甲酰胺、甲维盐和多效唑)进行试验,明确它们在黄桃中的残留水平,开展农药残留风险评估。旨在为这4种未登记农药在黄桃上的合理使用提供参考,并为农药残留监管和农药最大残留限量(MRLs)制修订提供依据。

1 材料与方法

1.1 仪器设备

液相色谱-串联质谱仪(LC-MS-MS):LCMS 8045,日本SHIMADZU公司;高速匀浆机,德国IKA公司;电子天平,德国赛多利斯公司;ST16R离心机,美国赛默飞世尔科技公司;漩涡混合器,美国TALBOYS公司;旋转浓缩蒸发仪,瑞士BUCHI公司。

1.2 试剂、耗材

甲醇、乙腈(HPLC级,赛默飞世尔科技);甲苯、氯化钠、无水硫酸钠(AR级,上海凌峰化学试剂有限公司);水(一级);微孔有机滤膜(0.22 μm);Cleanert氨基固相萃取柱:500 mg/6 mL,天津博纳艾杰尔公司。

1.3 试验设计

试验地点在吴兴妙西锦丰家庭农场,试验地块已连续种植黄桃12年,试验品种为锦香,属于中熟品种。本次试验为露地栽培。2021年5月13日对所选果树进行喷药和套袋处理,田间试验设计依据中华人民共和国农业行业标准《农作物中农药残留试验准则》(NY/T 788—2018)。试验共设计8个处理,其中3组平行做套袋处理,3组平行做不套袋处理,1组空白对照套袋,1组空白对照不套袋。每个处理20棵桃树。施药剂量为农药的推荐剂量:每667 m2喷施43%腐霉利悬浮剂100 g、200 g·L-1氯虫苯甲酰胺悬浮剂15 mL、2.5%甲维盐微乳剂80 g、25%多效唑悬浮剂500 g,施药后0(2 h)、1、3、5、7、14、21 d采样,从每组分别采摘样品不少于2 kg。样品处理后贴好标签,在-20 ℃条件下保存。

1.4 样品前处理

准确称取20.0 g试样(精确至0.01 g)于80 mL离心管中,加入40 mL乙腈,用高速匀浆机15 000 r·min-1匀浆提取1 min,加入5 g氯化钠,再匀浆提取1 min,在1 600×g离心5 min,取上清液20 mL,在40 ℃水浴中旋转浓缩至约1 mL,待净化。向固相萃取柱中加入约2 cm高无水硫酸钠,并放入下接鸡心瓶的固定架上。加样前先用4.0 mL乙腈+甲苯(体积比3∶1)预洗柱,当液面到达硫酸钠的顶部时,立刻加入样品浓缩液至净化柱上,并用新的鸡心瓶接收滤液,再每次用2 mL乙腈+甲苯(体积比3∶1)洗涤样液瓶3次,并将洗涤液移入柱中。在柱上加上50 mL贮液器,用25 mL乙腈+甲苯(体积比3∶1)洗脱,洗脱液合并于鸡心瓶中,40 ℃水浴条件下旋转浓缩至0.5 mL,再置于氮气吹干仪上吹干,准确加入1 mL的乙腈+水(体积比3∶2)溶解残渣,用0.22 μm滤膜过滤后,待测。

1.5 色谱分析条件

1.5.1 液相色谱分析条件

WELCH UHPLC AQ-C18色谱柱(2.1 mm×100 mm,1.8 μm);流动相为体积分数0.1%甲酸乙腈(A)和水(B);柱温40 ℃;流速0.25 mL·min-1;进样体积1.5 μL。

1.5.2 质谱分析条件

电离方式:ESI+;毛细管电压:4.0 kV;雾化气流量:3 L·min-1;加热气流量:10.0 L·min-1;加热模块温度:400 ℃;脱溶剂管温度:250 ℃;离子源温度:300 ℃。

1.6 方法确认

1.6.1 标准曲线

将腐霉利、氯虫苯甲酰胺、多效唑标准储备液配制成0.01、0.05、0.10、0.20、0.30、0.50、1.00 mg·L-1的标准工作液和基质匹配工作液,将甲维盐标准储备液配制成0.005、0.025、0.05、0.10、0.15、0.25、0.50 mg·L-1的标准工作液和基质匹配工作液,进样分析,以保留时间和离子丰度比定性,以峰面积定量。用外标法绘制出质量分数/峰面积工作曲线做标准曲线。

1.6.2 基质效应

按1.6.1节所述,绘制溶剂标准曲线和基质标准曲线,按照公式(1)计算基质效应(Me)[11]。当Me的绝对值小于20%时,认为可以忽略基质效应;反之,则应考虑消除基质增强或减弱效应。

Me=[(B/A)-1]×100%。

(1)

式(1)中:Me表示基质效应的值;A和B分别表示溶剂标准溶液曲线斜率和基质标准曲线斜率。

1.6.3 回收率与精密度

取空白的黄桃样品,每份20 g(精确到0.01 g),加标,按实验方法先测定出腐霉利、氯虫苯甲酰胺、甲维盐、多效唑的含量,再根据峰面积计算腐霉利、氯虫苯甲酰胺、甲维盐、多效唑在不同添加水平的回收率,计算平均添加回收率与相对标准偏差。每个水平重复6次。

1.7 残留动态与风险评估

1.7.1 残留动态

农药在作物中的降解一般符合一级反应动力学模型,用方程(2)表示:

ct=c0e-Kt。

(2)

式(2)中:K为降解速率常数;c0为初始质量浓度,mg·L-1;ct为t时刻农药的质量浓度,mg·L-1;t为时间,d。

半衰期T1/2=ln2/K=0.693/K。

1.7.2 风险评估

根据《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》(GB 2763—2021),腐霉利、氯虫苯甲酰胺、甲维盐和多效唑的每日允许摄入量(acceptable daily intake, ADI)分别为0.1、2、0.000 5和0.1 mg·kg-1·d-1,以此作为风险评估所用的健康指导值。采用式(3)和(4)计算黄桃中4种农药的日均膳食暴露量(national estimated daily intake, NEDI)和风险商(risk quotient, RQ)[13]。

VNEDI=VCRL×VFI×100 ÷m。

(3)

式(3)中:VNEDI为NEDI的值,mg·kg-1;VCRL为腐霉利、氯虫苯甲酰胺、甲维盐和多效唑在黄桃中的残留水平(pesticide residue level, CRL)的值,mg·kg-1;VFI为桃的日均摄入量(daily intake of peach in China, FI)的值,0.058 kg·d-1[14];m为消费者体重,取我国成年人体重平均值(60 kg);100为安全系数[13]。

VRQ=VNEDI÷VADI。

(4)

式(4)中:VRQ为风险商(RQ)的值,VADI为ADI的值,单位mg·(kg·bw)-1·d-1。

当风险商≤1时,表示健康风险处于可接受范围,风险商越小,风险越低;反之,当风险商>1时,表示可能会对人类健康带来风险。

2 结果与分析

2.1 方法有效性评价

在1.5节液相-质谱条件下,分别以腐霉利、氯虫苯甲酰胺、甲维盐和多效唑进样质量浓度为横坐标(x),以色谱峰面积为纵坐标(y)绘制标准曲线。溶剂标准曲线和基质标准曲线见表1。4种农药的基质效应范围为7.4%～17.6%,基质效应不明显,可以忽略。

表1 试验农药的溶剂校准曲线和基质标准曲线

按照1.6.3节所述的方法进行回收率试验,每个添加量做6个平行试验,结果见表2。4种农药的平均回收率为75.6%～111.3%,相对标准偏差为0.9%～5.2%。根据标准曲线最低档质量浓度和进样体积,计算得到腐霉利、氯虫苯甲酰胺、甲维盐和多效唑的检出限(LOD)分别为0.002、0.001、0.001和0.005 ng;以添加回收试验的最低添加水平作为分析方法的定量限(LOQ),则腐霉利、氯虫苯甲酰胺、甲维盐和多效唑的LOQ分别为0.05、0.05、0.001和0.05 mg·kg-1。方法的线性、准确度、精密度均符合农药残留分析要求。

表2 试验农药的平均添加回收率、相对标准偏差(n=6)

2.2 四种农药在黄桃中的残留水平与消解动态

不同农药的初始沉积量有所差别,其中腐霉利最高,多效唑次之,甲维盐最低,这与农药的质量浓度和类型有关。整体而言,4种农药均在不套袋处理组黄桃中降解更快(表3)。

表3 黄桃中4种农药残留试验结果

腐霉利、氯虫苯甲酰胺、甲维盐和多效唑在黄桃中的降解均符合一级动力学方程,残留动态曲线如图1。经计算,在不套袋和套袋2种处理方式下,腐霉利降解半衰期分别为13.3 d和16.9 d,氯虫苯甲酰胺降解半衰期分别为11.0 d和13.9 d,甲维盐降解半衰期分别为4.5 d和5.3 d,多效唑降解半衰期分别为7.0 d和9.4 d。4种农药在套袋和不套袋黄桃中的半衰期范围为4.5～16.9 d,均属于易降解农药(<30 d)。

A,腐霉利;B,氯虫苯甲酰胺;C,甲维盐;D,多效唑。A, Procymidone; B, Chlorantraniliprole; C, Emamectin benzoate; D, Paclobutrazol.

2.3 膳食摄入风险评估

由表4可以看出,喷施腐霉利后,不套袋和套袋的黄桃,采摘间隔时间分别为7 d和21 d时,风险商均为0.996,健康风险处于可接受范围。喷施氯虫苯甲酰胺后,不套袋和套袋的黄桃,采摘间隔时间为1 d时,风险商分别为0.006和0.009,健康风险处于可接受范围。喷施甲维盐后,不套袋的黄桃,采摘间隔时间为5 d时,风险商为0.560 7,健康风险处于可接受范围;套袋的黄桃,采摘间隔时间为14 d时,风险商为0.773 3,健康风险处于可接受范围。喷施多效唑后,不套袋的黄桃,采摘间隔时间为3 d时,风险商为0.927,健康风险处于可接受范围;套袋的黄桃,采摘间隔时间为5 d时,风险商为0.964,健康风险处于可接受范围。

表4 黄桃中4种农药的日均膳食暴露量和风险商

但值得注意的是,在喷施腐霉利间隔时间为7 d(不套袋)和21 d(套袋),喷施多效唑间隔时间为3 d(不套袋)和5 d(套袋)时,虽然理论上计算的结果表明健康风险处于可接受范围,但是风险商的值都十分接近1。考虑到消费者饮食习惯和身体素质的差异,这2种农药的风险商有增加的潜在风险,因而需要同时结合腐霉利和多效唑残留量等情况,科学判定腐霉利和多效唑在黄桃上的安全间隔期,以确保消费者的健康。

2.4 国内外限量标准对比

GB2763—2021关于氯虫苯甲酰胺和甲维盐在桃中的最大残留限量(MRL)分别为2 mg·kg-1和0.03 mg·kg-1,GB2763—2021暂未规定腐霉利和多效唑在桃中的MRL。欧盟[15]、日本[16]、韩国[17]和国际食品法典委员会(Codex Alimentarius Commission, CAC)[18]对这4种农药的MRL规定见表5。由表5可知,不同国家和地区规定腐霉利在桃果实残留限量标准的范围是0.01～0.5 mg·kg-1,氯虫苯甲酰胺在桃果实残留限量标准的范围是0.4～2 mg·kg-1,甲维盐在桃果实残留限量标准的范围是0.03～0.2 mg·kg-1,多效唑在桃果实残留限量标准的范围是0.05～0.2 mg·kg-1。

表5 不同国家和地区在桃上4种农药最大残留限量标准对比

3 结论与讨论

王建武等[19]的试验表明,与不套袋相比,套袋不利于荔枝中甲氰菊酯和敌百虫的消解;李胤均等[20]研究表明,套袋减缓了杧果中农药的降解速率,吡虫啉和噻嗪酮在施药后套袋的杧果中半衰期更长。本试验的研究结果与上述结果是一致的,与套袋相比,不套袋黄桃中的腐霉利、氯虫苯甲酰胺、甲维盐和多效唑降解的更快。进入环境中的农药一方面在物理外力(风、水等)的作用下进行迁移和扩散,另一方面可以通过光解、水解和生物降解以及其他化学作用被转化为其他物质,使农药最终被降解[21]。施药后套袋,农药会直接接触水果的表面,套袋会直接降低光照强度、减少雨水冲洗和减缓空气流动等,从而影响了农药残留的损失和光降解过程,与不套袋处理相比,果实中的某些农药残留量更高[22]。

目前国内关于腐霉利、氯虫苯甲酰胺、甲维盐和多效唑在桃或其他水果中残留动态的研究报道不多。腐霉利是日本住友化学工业株式会社开发生产的二甲酰亚胺类新型低毒内吸性杀菌剂,广泛应用于多种果树、蔬菜作物中灰霉病、菌核病的防治。樊晓青等[23]研究显示,腐霉利在生菜中的降解半衰期为7.4 d,腐霉利在生菜中的原始沉积量比较高,降解也相对较慢,建议延长安全间隔采收期来保障生菜的安全食用。赵尔成等[24]发现,腐霉利在温室草莓中的半衰期为7.1 d。陈锦永[25]的研究结果显示,多效唑在不同桃品种中的半衰期为8.5 d,本试验结果(不套袋半衰期7.0 d,套袋半衰期9.4 d)与此非常接近。氯虫苯甲酰胺在山楂、番茄、菜薹中的半衰期为3.82～26 d[26-28],在铁皮石斛茎上的半衰期超过120 d[29]。孙淑媛等[30]报道,甲维盐在葡萄中的降解半衰期为6.5 d,降解较快。多效唑在番茄植株的半衰期为1.11～1.66 d,随着农药原始附着率的增加,半衰期也随之延长[31]。Di等[32]研究了温室草莓中腐霉利和多菌灵单独和联合施用的降解行为,发现联合施用后2种农药的半衰期均延长。由此可见,不同作物农药降解半衰期差异较大,试验地气候、露地和大棚等种植方式的不同和农药联合施用等因素均会对农药降解半衰期产生影响。值得注意的是,与谷物等其他作物相比,水果收获和上市之间的间隔时间短,经常被生食或半加工消费,农药残留可能会更高,其食用安全性受到人们的普遍关注[33-34]。

目前中国没有规定腐霉利在桃果实中的残留限量值,不同国家规定腐霉利在桃果实残留限量标准的范围是0.01～0.5 mg·kg-1,本试验2种处理方式下的黄桃在间隔21 d后其农药残留量仍然超过0.5 mg·kg-1,套袋桃的风险商接近1(0.996 mg·kg-1)。腐霉利对灰霉病和菌核病有显著的防治效果,目前在果蔬上广泛应用,因而成为农药残留检出率和超标率较高的农药品种之一[35]。刘宇等[36]报道腐霉利在北京露地和浙江大棚菠菜中的消解半衰期分别为2.4 d和8.9 d,且由于大棚菠菜中的腐霉利残留量高于我国制定的MRL,因此,不推荐大棚菠菜中使用腐霉利。本试验结果显示,施用腐霉利21 d后,露地栽培的黄桃中农药残留量超过0.5 mg·kg-1。由于目前黄桃大棚种植越来越普及,对比露地种植,大棚种植有可能会延长农药降解的半衰期。腐霉利在果蔬上的高检出率可能会在人体中产生蓄积,为避免出现多种农药残留和毒性加强的风险,不建议在黄桃种植中使用腐霉利。喷施氯虫苯甲酰胺1 d后,在套袋和不套袋2种处理方式下,黄桃中的残留量都很低(<0.2 mg·kg-1),但考虑到农药使用安全性,建议对氯虫苯甲酰胺设置3 d的PHI。甲维盐在黄桃上的初始残留量很低(0.037 mg·kg-1),膳食风险评估结果表明,喷施甲维盐后,不套袋黄桃推荐的PHI为5 d,套袋黄桃推荐的PHI为14 d。欧盟、日本和韩国规定多效唑在桃果实残留限量标准范围为0.05～0.2 mg·kg-1,我国规定了苹果、荔枝、稻谷和小麦等产品中多效唑的限量标准均为0.5 mg·kg-1。陈锦永[25]通过研究多效唑在桃上的残留试验,推荐多效唑在桃上的最大残留限量值为0.5 mg·kg-1。我们的试验结果显示,在施药5 d后,套袋黄桃多效唑的风险商小于1;但是农药残留试验结果表明,在施药14 d后,套袋黄桃多效唑的含量才能低于0.5 mg·kg-1。从安全的角度考虑,建议667 m2施用25%多效唑悬浮剂500 g时,应设置14 d的PHI。

综上所述,黄桃套袋降低了农药的降解速率,施药后套袋不利于农药的降解。按照风险最大原则,以套袋黄桃的农药残留量和风险评估结果为依据,在推荐剂量下,建议甲维盐和多效唑在黄桃上设置14 d的PHI;氯虫苯甲酰胺在黄桃上设置3 d的PHI;腐霉利在黄桃上降解很慢,不建议在黄桃生产中使用。本试验仅对吴兴区一个黄桃品种进行研究,尚待对更多地点和黄桃品种进行研究。值得注意的是,本试验为露地栽培,为了提高黄桃的品质,近些年黄桃设施栽培面积也在不断扩大,不同栽培模式对黄桃农药残留的影响也有待研究。