阿維菌素和高效氯氰菊酯在火龍果中的殘留及消解動態(tài)

盧琪琪，湯銘欣，劉禹杉，瞿利文，蘇江麗，鐘國華*，劉 婕*

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，農(nóng)業(yè)部華南作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642）

隨著有機(jī)氯、有機(jī)磷等高毒農(nóng)藥的禁用，高效低毒廣譜的擬除蟲菊酯類農(nóng)藥及生物農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得以廣泛使用[1]，但其仍對非靶標(biāo)生物及哺乳動物的生長和繁殖有一定影響，對人類健康及生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)全存在潛在威脅[1-7]。因此，了解這些農(nóng)藥的消解動態(tài)規(guī)律及發(fā)全間隔期（pre-harvest interval，PHI）對保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)全和保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義[8]。

阿維菌素是一種高效、廣譜的殺蟲殺螨劑[9-11]，對昆蟲（如雙翅目、鱗翅目和鞘翅目等）和螨類具有觸殺、胃毒和微弱的熏蒸作用[12-15]，但它屬高毒農(nóng)藥，且由于是生物農(nóng)藥，發(fā)酵提取工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本居高不下[16]。高效氯氰菊酯（β-cypermethrin，β-CP）是一種廣譜、活性高、中等毒性的擬除蟲菊酯類殺蟲劑，具有突出的觸殺和胃毒作用[16-17]。阿維菌素/β-CP乳油（emulsifiable concentrate，EC）是將兩者通過復(fù)配而成的一種殺蟲劑，該藥劑復(fù)配后毒性降低且保留了原藥的優(yōu)點(diǎn)，在市場競爭中處于有利位置，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，在我國普及率較高、使用量較大[16]。近年來隨著火龍果（Hylocereus undatus）在我國種植面積的擴(kuò)大，病蟲害逐漸加重，雙翅目害蟲橘小實(shí)蠅（Bactrocera dorsalis Hendel）對果實(shí)危害尤其嚴(yán)重，在華南、莫南地區(qū)均有分布，其造成的機(jī)械損傷為其他病菌的入侵提供條件，屬危險(xiǎn)性果蔬害蟲。因此，亟需尋求合適的藥劑防治在火龍果上雙翅目蟲害蟲（特別是橘小實(shí)蠅）的危害。

農(nóng)藥的消解過程取決于當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境、土壤類型、作物種類等多種因素[18]。目前，關(guān)于阿維菌素和β-CP單劑在其他作物的殘留研究已有報(bào)道[19-29]，其復(fù)配藥劑在熱帶水果火龍果中的殘留和消解動態(tài)還不明確。而目前建立的對阿維菌素和β-CP的檢測方法中，用紫外檢測器對阿維菌素建立方法靈敏度較低；對樣品衍生化的用熒光檢測器的方法，雖然靈敏度較高，但提取方法復(fù)雜[30-31]；對β-CP的建立的檢測方法并未將4 種同分異構(gòu)體分離開[16,28]。因此，建立簡單且靈敏度高的阿維菌素和β-CP的檢測方法及在火龍果中的殘留消解實(shí)驗(yàn)是非常必要的。本實(shí)驗(yàn)采用簡單快速的樣品前處理方法，結(jié)合高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）和氣相色譜（gas chromatography，GC）檢測技術(shù)，根據(jù)火龍果在我國的種植分布和橘小食蠅的發(fā)生情況，研究阿維菌素和β-CP在云南、廣東、海南三地火龍果中的殘留降解動態(tài)和最終殘留量，以期明確該藥劑在火龍果上的施用劑量和PHI，為發(fā)全使用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

火龍果采自廣東省廣州市從化區(qū)鰲頭鎮(zhèn)。

阿維菌素標(biāo)準(zhǔn)品（純度96.8%）、β-CP標(biāo)準(zhǔn)品（純度為97.8%） 德國Dr. Ehrenstorfer公司；丙酮 美國Thermo Fisher公司；甲醇、乙腈（色譜級）、凈化劑氨基SPE填料SBEQ-CA2101（40～63 μm）、HC-C18SPE填料SBEQ-CA0801（40～63 μm）、SBEQ-CA1600 CNWBOND Carbon-GCB石墨化碳黑（graphitized carbon black，GCB，120～400 目） 德國CNW公司；氯化鈉（分析純） 天津市大茂化學(xué)試劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

1260高效液相色譜儀（配備G1315D二極管陣列檢測器和自動進(jìn)樣器，1260色譜工作站）、7890B氣相色譜儀（配備電子捕獲檢測器（electron capture detector，ECD）和自動進(jìn)樣器，7890B色譜工作站）美國A g i l e n t公司；A t h e n a C181 2 0 A色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm） 德國CNW公司；N-EVAP 24位氮吹儀 美國Organomation公司；MJ-25BM02C組織搗碎機(jī) 廣東佛山美的集團(tuán)有限公司；XW-80A型渦旋混合器 江蘇海門市其林貝爾儀器制造有限公司；KQ-500型超聲波清洗器 東莞市科橋超聲波設(shè)備有限公司；Centrifuge 5430R冷凍離心機(jī) 德國Eppendorf公司；GM-0.33A隔膜真空泵 天津市津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；BS210S型電子天平（萬分之一） 德國SaRtoRius公司；S.C.101型烘箱 上海試驗(yàn)儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液配制及標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

阿維菌素：稱取標(biāo)準(zhǔn)品0.010 3 g于10 mL容量瓶中，用甲醇溶解定容，配制成質(zhì)量濃度為1 000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，再用甲醇分別稀釋成 10.00、5.00、2.00、1.00、0.1、0.05、0.02、0.01、0.005、0.002 mg/L系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，貯存于4 ℃冰箱中備用。以峰面積（Y）為縱坐標(biāo)，以質(zhì)量濃度（X）為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。β-CP：稱取標(biāo)準(zhǔn)品0.010 2 g于10 mL容量瓶中，用色譜丙酮溶解定容，配制成質(zhì)量濃度為1 000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，再用丙酮稀釋成10.00、5.00、2.00、1.00、0.5、0.2、0.1、0.05、0.02 mg/L系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，貯存于4 ℃冰箱中備用。

1.3.2 提取和凈化體系的建立

1.3.2.1 提取體系的確立

有關(guān)阿維菌素的提取方法，已有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[15,20,23]。預(yù)實(shí)驗(yàn)分別選擇了乙腈、乙酸乙酯和丙酮3 種提取溶劑，回回率分別為56.9%、89.2%、93.8%，因此可選擇乙酸乙酯或丙酮作為提取劑。在β-CP的殘留分析實(shí)驗(yàn)中，用石油醚、乙腈、丙酮3 種溶劑作為提取劑，回回率分別為81.5%、87.0%、98.2%，均達(dá)到了農(nóng)藥殘留分析的要求。因此，本實(shí)驗(yàn)結(jié)合阿維菌素和β-CP在不同溶劑中的回回率綜合考慮，選用丙酮溶劑1次超聲提取2種農(nóng)藥，既提高了效率，又減少了有機(jī)溶劑的使用，減輕了對環(huán)境的負(fù)擔(dān)。

1.3.2.2 凈化體系的確立

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，填料為弗羅里硅土、NH2-GCB的固相萃取小柱，回回率均達(dá)到了殘留分析實(shí)驗(yàn)要求[15,20]。然而，固相萃取小柱凈化過程需要預(yù)淋洗和多次洗脫，且成本較高。因此，本實(shí)驗(yàn)通過直接將不同比例的費(fèi)羅里硅土、NH2和GCB填料加入到待凈化液中，通過添加回回率最終確定通過加入GCB和NH2凈化劑來去除火龍果中的色素等雜質(zhì)，降低了成本，提高了前處理效率。

1.3.3 阿維菌素和β-CP在火龍果中的添加回回實(shí)驗(yàn)

1.3.3.1 樣品的制備和標(biāo)樣的添加

火龍果先切碎，再勻漿處理。阿維菌素：在空白的火龍果中添加阿維菌素標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別添加至含量0.005、0.01、0.1 mg/kg，每個含量重復(fù)5 次，待其平衡1 h后，進(jìn)行樣品的提取。β-CP：在空白的火龍果果實(shí)中添加β-CP標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別添加至含量0.1、0.5、2 mg/kg，每個含量重復(fù)5 次，待其平衡1 h后，進(jìn)行樣品的提取。

1.3.3.2 樣品的提取

準(zhǔn)確稱取火龍果樣品10.0 g，加入10 mL丙酮溶液超聲提取30 min（超聲電功率500 W，頻率40 kHz），加3.0 g氯化鈉，劇烈振蕩1 min，于6 500 r/min條件下離心5 min，待凈化。

1.3.3.3 樣品的凈化

阿維菌素：取4 mL上清液于40 ℃條件下氮吹濃縮至近干，用色譜甲醇洗脫定容至2 mL，移至4 mL離心管中，加0.2 g GCB和0.1 g NH2凈化劑，渦旋振蕩1 min后靜置30 min，吸取上清液過0.22 μm有機(jī)濾膜，于進(jìn)樣小瓶中保存，HPLC待測。

β-CP：取剩余的丙酮上清液約3 mL，吸取至4 mL離心管中，加0.2 g GCB和0.1 g NH2凈化劑，渦旋振蕩1 min后靜置30 min，吸取上清液過0.22 μm有機(jī)濾膜，于進(jìn)樣小瓶中保存，GC待測。

1.3.3.4 樣品的檢測

將阿維菌素標(biāo)準(zhǔn)溶液掃描全波長得到最大紫外吸回波長為245 nm，確定阿維菌素的HPLC檢測條件：Agilent 1260 HPLC儀；G1315D二極管陣列檢測器；CNW Athena C18120A色譜柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；柱溫25 ℃，進(jìn)樣體積20 μL；流動相A為水，B為甲醇，采用等度洗脫A-B（10∶90，V/V）；流速為1 mL/min；檢測波長245 nm；運(yùn)行時(shí)間15 min。

β-CP的GC檢測條件：Agilent 7890B GC儀；電子捕獲檢測器；CD-5石英毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.32 mm，0.25 μm）；載氣為氮?dú)猓ā?9.999%），進(jìn)樣口總流量60 mL/min；進(jìn)樣口溫度280 ℃，檢測器溫度280 ℃；進(jìn)樣量1 μL；初始柱溫度240 ℃，保持1 min，以1 ℃/min升溫至260 ℃，保持1 min。

1.3.4 5.2%阿維菌素/β-CP EC在火龍果上的殘留動態(tài)實(shí)驗(yàn)

按照NY/T 788—2018《農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則》[32]要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)小區(qū)，設(shè)置1 個處理小區(qū)和1 個對照小區(qū)，每個小區(qū)火龍果果樹12 株，對照小區(qū)和處理小區(qū)應(yīng)設(shè)置在相鄰區(qū)域，并設(shè)保護(hù)行避免污染。供試試劑為5.2%阿維菌素/β-CP EC，用于防治火龍果橘小實(shí)蠅，按推薦使用劑量46.8 g/hm2噴霧施藥1 次，每畝用水量60 L，施藥時(shí)期為火龍果橘小食蠅羽化盛期。于施藥后0（2 h）、1、3、7、14、21 d 采集火龍果果實(shí)，在實(shí)驗(yàn)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)按棋盤式分布的方法采集果實(shí)，每小區(qū)從不少于4 株果樹上至少采集12 個果實(shí)，至少2 kg，采集3 個重復(fù)[33]。田間樣本采集后，2 h內(nèi)在冷凍狀態(tài)下快遞寄出，樣品到達(dá)實(shí)驗(yàn)室后，立即制備成實(shí)驗(yàn)室樣品，樣品均勻混合后，按四分法縮分，用組織搗碎機(jī)處理后取250～500 g保存待測，裝入自封塑料袋中，貼好標(biāo)簽，放入-20 ℃低溫冰柜中貯存。對于處理小區(qū)每個樣品，制備2 份樣品，一份用于檢測，一份用于備份[34]。其中，施藥后0（2 h）、1、3、7、14、21 d采集的樣品用于消解動態(tài)實(shí)驗(yàn)，14、21 d采集的樣品用于最終殘留實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)驗(yàn)在云南、廣東、海南三地進(jìn)行，云南省紅河哈尼彝族自治州元陽縣屬亞熱帶山地季風(fēng)氣候，年平均氣溫為24.4 ℃，年平均降雨量為899.5 mm，土壤類型屬麻磚黃土，pH值為5.0；廣東廣州市從化區(qū)鰲頭鎮(zhèn)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充沛，年平均氣溫為21.2 ℃，年平均降雨量為2 176.3 mm，土壤類型屬麻赤土，pH值為5.3；海南省澄邁縣金江鎮(zhèn)屬熱帶季風(fēng)氣候，日照充足，年平均氣溫為23.7 ℃，年平均降雨量1 756 mm，土壤類型屬麻磚紅土，pH值為5.0。

1.4 數(shù)據(jù)分析

通過色譜分析儀器HPLC和GC獲得數(shù)據(jù)，采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用GraphPad Prism 5.01作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法的準(zhǔn)確性、精密度和檢出限

根據(jù)本實(shí)驗(yàn)檢測方法結(jié)果表明，阿維菌素的保留時(shí)間為9.422 min，β-CP四個同分異構(gòu)的保留時(shí)間分別為9.735、12.719、13.286、14.022 min，峰形對稱性良好。以外標(biāo)法定量，阿維菌素和β-CP峰面積（Y）與質(zhì)量濃度（X）呈良好線性相關(guān)，線性回歸方程分別為Y＝1 174X-54.682和Y＝19 679X-192.8，相關(guān)系數(shù)（R2）分別為0.999 1和0.996 2。

取信噪比3為檢出限（limit of detection，LOD）[30]，阿維菌素和β-CP在火龍果果實(shí)中的LOD分別為0.002 ng/μL和0.02 ng/μL，靈敏度高（表1）。

表1 本研究與其他研究方法LOD的比較Table 1 Comparison of LOD between the proposed method and other methods

取信噪比10作為定量限（limit of quantification，LOQ）[32]，本實(shí)驗(yàn)添加回回率條件下，HPLC和GC分別顯示阿維菌素和β-CP峰形及重現(xiàn)性較好且無雜質(zhì)干擾，阿維菌素在火龍果中的LOQ為0.005 mg/kg，低于阿維菌素在火龍果中的最大殘留限量（maximum residue limit，MRL）0.01 mg/kg[34]，β-CP在火龍果中的LOQ為0.1 mg/kg，低于β-CP在熱帶水果如榴蓮、芒果、荔枝中的MRL（我國尚未制定β-CP在火龍果中的MRL，在榴蓮、芒果、荔枝中的MRL分別為1、0.7、0.5 mg/kg）[34]，阿維菌素和β-CP標(biāo)準(zhǔn)溶液及在樣品中的色譜圖見圖1。阿維菌素在火龍果中的平均回回率為93.8%～97.2%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為5.5%～8.0%，β-CP在火龍果中平均回回率為94.0%～99.2%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.7%～9.4%（表2），添加量包含LOQ、MRL值，添加量能覆蓋本殘留實(shí)驗(yàn)中所有樣品最高殘留量，且不同添加量均符合回回率要求，用回回率實(shí)驗(yàn)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差衡量檢測方法的精密度，不同添加量對相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均符合要求[32]。

圖1 阿維菌素和β-CP標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品色譜圖Fig. 1 Chromatograms of abamectin and β-CP in standard solutions and spiked samples

表2 阿維菌素和β-CP在火龍果中的平均回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 2 Average spiked recoveries and RSDs of abamectin and β-CP from pitaya fruit

2.2 5.2%阿維菌素/β-CP EC的消解動態(tài)

對5.2%阿維菌素/β-CP EC按推薦使用劑量46.8 g/hm2施藥1 次后進(jìn)行消解動態(tài)實(shí)驗(yàn)，阿維菌素和β-CP在火龍果中降解動力學(xué)方程擬合結(jié)果見圖2和表3。表3表明，在火龍果中阿維菌素和β-CP的降解均符合一級動力學(xué)特征，在云南、廣東、海南的實(shí)驗(yàn)地中，阿維菌素降解半衰期（T1/2）分別為4.20、3.15、2.76 d，β-CP的T1/2分別為6.08、4.50、3.09 d，均屬易降解農(nóng)藥（T1/2＜30 d）。

圖2 阿維菌素和β-CP在火龍果中的消解動態(tài)Fig. 2 Dissipation dynamics of abamectin and β-CP in pitaya fruit

表3 阿維菌素和β-CP在火龍果中的消解動力學(xué)參數(shù)Table 3 Dissipation kinetic equations of abamectin and β-CP in pitaya fruit

2.3 5.2%阿維菌素/β-CP EC在火龍果中的最終殘留

最終殘留實(shí)驗(yàn)研究了按推薦使用劑量46.8 g/hm2施藥1 次后14、21 d火龍果樣品中阿維菌素和β-CP的殘留量。表4表明，阿維菌素在火龍果中最終殘留量最低為＜0.005 mg/kg，最高值為0.009 mg/kg；β-CP在火龍果中最終殘留量最低為＜0.1 mg/kg，最高為0.13 mg/kg，PHI為14 d。所有樣品中阿維菌素的最終殘留量均低于MRL[34]。由于我國尚未制定β-CP在火龍果中的MRL，根據(jù)β-CP在其他熱帶水果如榴蓮、芒果、荔枝中的MRL分別為1、0.7、0.5 mg/kg，本實(shí)驗(yàn)β-CP的最終殘留量均低于上述熱帶水果中的MRL[34]。

表4 阿維菌素和β-CP的最終殘留Table 4 Final residue levels of abamectin and β-CP in pitaya fruit

3 討 論

農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留的檢測是防止超標(biāo)農(nóng)藥進(jìn)入市場的一道關(guān)鍵防線。目前已報(bào)道文獻(xiàn)中，對阿維菌素的檢測方法存在各種不足：1）需要對樣品衍生化，靈敏度高但方法較復(fù)雜[30-31]；2）對β-CP的檢測方法不能將4 種同分異構(gòu)體分離開[15,28]；3）對阿維菌素和β-CP的檢測方法用不同的溶劑提取，有機(jī)溶劑使用量大，使用固相萃取小柱，成本高且耗時(shí)長[4,14]。本實(shí)驗(yàn)僅用溶劑丙酮實(shí)現(xiàn)同時(shí)提取2 種目標(biāo)農(nóng)藥，通過加凈化劑簡化固相萃取小柱去除雜質(zhì)，對阿維菌素檢測方法省略衍生化，靈敏度可達(dá)到檢測要求，同時(shí)將β-CP的4 種同分異構(gòu)體很好地分離，建立了較為簡便的阿維菌素和β-CP在火龍果中殘留的檢測方法。

農(nóng)藥的消解過程取決于當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境和作物種類等多種因素[35]。以往研究表明，阿維菌素在黃瓜土壤中的消解半衰期為7.9～18.7 d[8]，在柑橘土壤中為7.86 d[36]，β-CP在甘藍(lán)中的半衰期為3.07～4.73 d[15]，在苜蓿中為4.2～6.0 d[28]。本消解動態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：地理環(huán)境及氣候條件可能對阿維菌素和β-CP在火龍果中殘留消解有一定的影響。阿維菌素在云南、廣東、海南火龍果中的半衰期分別為4.20、3.15、2.76 d，β-CP在三地火龍果中的半衰期分別為6.08、4.50、3.09 d，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明2 種農(nóng)藥消解半衰期均在海南最短，廣東次之，云南最高。本實(shí)驗(yàn)研究了阿維菌素和β-CP復(fù)配劑在熱帶水果火龍果中的殘留及消解動態(tài)，結(jié)果表明，阿維菌素和β-CP均屬于易降解農(nóng)藥，且在火龍果上的半衰期普遍低于已報(bào)道的其他農(nóng)作物。其原因可能是火龍果生長環(huán)境對濕度和光照要求較高，加快了農(nóng)藥的水解和光解。本研究確定了阿維菌素和β-CP的4 種同分異構(gòu)體之和的降解動態(tài)，但對于降解過程中的遷移及降解產(chǎn)物仍有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié) 論

本研究在原有的研究基礎(chǔ)上建立了一種新的檢測方法用以測定火龍果中阿維菌素和β-CP殘留量，該方法操作簡便，同時(shí)靈敏度、準(zhǔn)確性及精密度均符合農(nóng)藥殘留檢測的技術(shù)要求。阿維菌素和β-CP在火龍果中消解動態(tài)符合一級動力學(xué)模型，阿維菌素在火龍果中的半衰期為2.76～4.20 d，β-CP在火龍果中的半衰期為3.09～6.08 d。5.2%阿維菌素/β-CP EC以推薦使用劑量46.8 g/hm2在火龍果橘小食蠅羽化盛期時(shí)噴霧施用，PHI為14 d，最終殘留量均低于最大殘留限量[34]，使用發(fā)全。本研究數(shù)據(jù)為阿維菌素和β-CP在火龍果上的科學(xué)使用提供了技術(shù)指導(dǎo)。