聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪及其代謝物噻蟲胺在小麥上的殘留及膳食風(fēng)險評估

呂 瑩, 齊艷麗, 任鵬程, 連少博, 王 霞, 秦 曙

(山西功能農(nóng)產(chǎn)品檢驗檢測中心，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室 (太原)，太原 030031)

聯(lián)苯菊酯 (bifenthrin) 是一種低毒、高效的擬除蟲菊酯類殺蟲劑，具有很強的觸殺和胃毒作用，無內(nèi)吸、熏蒸作用，殺蟲譜廣，作用迅速，對環(huán)境較為安全[1]。目前有關(guān)聯(lián)苯菊酯殘留的檢測方法主要有氣相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法及高效液相色譜法[2]。噻蟲嗪 (thiamethoxam) 屬于第二代新煙堿類殺蟲劑[3]，能選擇性地抑制昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)煙酸乙酰膽堿酯酶受體，進而阻斷昆蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常傳導(dǎo)，造成害蟲出現(xiàn)麻痹而死亡[4]。農(nóng)藥殘留專家聯(lián)席會議 (JMPR) 2014 報告[5]顯示，噻蟲嗪的風(fēng)險評估定義是噻蟲嗪和噻蟲胺 (clothianidin)。噻蟲胺既是噻蟲嗪的主要代謝產(chǎn)物，其本身也是一種登記使用的殺蟲劑。上述3 種化合物的結(jié)構(gòu)式見圖式1。目前，聯(lián)苯菊酯與噻蟲嗪的復(fù)配制劑在中國已獲得登記在小麥上作為殺蟲劑使用，防治對象為小麥蚜蟲[6]。但關(guān)于利用超高效液相色譜-質(zhì)譜 (UPLC-MS) 法同時針對小麥中聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪及其代謝物噻蟲胺3 種農(nóng)藥殘留進行檢測的研究尚未見報道。鑒于此，筆者依據(jù)《農(nóng)作物中農(nóng)藥殘留試驗準則》[7]，選取中國12 個典型的小麥生產(chǎn)區(qū)域進行了田間規(guī)范殘留試驗，對麥粒及秸稈中3 種農(nóng)藥的殘留行為進行了研究，并結(jié)合中國居民膳食消費數(shù)據(jù)[8]進行了聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺的膳食暴露風(fēng)險評估，以期為聯(lián)苯菊酯及噻蟲嗪、噻蟲胺的安全使用提供建議。

1 材料與方法

1.1 儀器及試劑

UPLC I-Class XEVO TQ-S Micro 超高效液相色譜-三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜儀 (UPLC-MS/MS，美國沃特世科技有限公司)；HY-08 中藥粉碎機 (環(huán)亞天元公司)；QUINTIX224-1CN 型 (精確到0.000 1 g)、BSA323S 型 (精確到0.001 g) 及CAP8201 型 (精確到0.1 g) 電子天平 (賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司)；Talboys 945 066 型多管渦旋混合儀 (美國特朗納有限責(zé)任公司)；KQ-500E 型超聲波清洗器 (昆山市超聲儀器有限公司)；5804R 和5424R 型離心機 (德國艾本德股份公司)；XK80-A 型快速混勻器(江蘇新康醫(yī)療器械有限公司) 等。

聯(lián)苯菊酯 (bifenthrin，純度99.3%) 和噻蟲嗪(thiamethoxam，純度99.2%) 標(biāo)準品 (國家農(nóng)藥質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心)；噻蟲胺 (clothianidin，純度99.0%)標(biāo)準品 (德國Dr. Ehrenstorfer GmbH 公司)；35%聯(lián)苯菊酯 · 噻蟲嗪懸浮劑 (bifenthrin + thiamethoxam 350 SC，其中聯(lián)苯菊酯質(zhì)量分數(shù)為14.5%，噻蟲嗪質(zhì)量分數(shù)為20.5%)。試劑乙腈、甲醇、乙酸、甲酸及乙酸銨均為色譜級；提取鹽包 (4 g 硫酸鎂、1 g氯化鈉、0.5 g 檸檬酸氫二鈉、1 g 檸檬酸鈉) 及凈化管 (2 mL 離心管，裝填20 mg PSA、7.5 mg GCB、142.5 mg 無水硫酸鎂)[島津技邇 (上海) 商貿(mào)有限公司]；純凈水 (廣州屈臣氏食品飲料有限公司)。

1.2 田間試驗

依據(jù)NY/T 788―2018《農(nóng)作物中農(nóng)藥殘留試驗準則》[7]，于2018 年分別在中國吉林省四平市雙遼市那木鄉(xiāng)建設(shè)村、山西省晉中市榆次區(qū)東陽鎮(zhèn)東陽村、北京市通州區(qū)漷縣鎮(zhèn)侯黃莊村、山東省莘縣東魯辦事處郭王莊、山西省運城市垣曲縣華峰鄉(xiāng)豐村、安徽省宿州市孫圩子鄉(xiāng)王莊村、江蘇省南京市溧水區(qū)白馬鎮(zhèn)江蘇省農(nóng)科院試驗基地村、上海市閔行區(qū)華漕鎮(zhèn)、湖北省黃岡市武穴市龍坪鎮(zhèn)下馮村、云南省昆明市嵩明縣小街鎮(zhèn)本納克村、四川省成都市彭州市濛陽鎮(zhèn)四川省農(nóng)科院植物技術(shù)育種試驗地及天津市武清區(qū)汊沽港鎮(zhèn)胡柳子村12 地開展聯(lián)苯菊酯和噻蟲嗪在小麥中的殘留試驗。35%聯(lián)苯菊酯 · 噻蟲嗪SC 施藥劑量為制劑量150 g/hm2(有效成分52.5 g/hm2，其中聯(lián)苯菊酯21.75 g/hm2、噻蟲嗪30.75 g /hm2)，用450 kg/hm2自來水稀釋后于小麥蚜蟲始盛時期噴霧施藥1 次。由于小麥收獲期較短，根據(jù)采收間隔期設(shè)置多個試驗小區(qū)，分別施藥，同時采收，從而得到不同間隔期的樣品。根據(jù)防治實際要求，最終殘留試驗分別采集14 d 和21 d 的小麥籽粒和秸稈樣品進行分析。每個試驗點除處理小區(qū)外，另設(shè)置1 個空白對照小區(qū)，小區(qū)面積不小于100 m2，不設(shè)置重復(fù)小區(qū)。對照小區(qū)和處理小區(qū)設(shè)置在相鄰區(qū)域，中間設(shè)置隔離帶避免污染。

1.3 分析方法

1.3.1 儀器檢測條件

色譜條件：Waters ACQUITY UPLC BEH C18 色譜柱 (100 mm × 2.1 mm，1.7 μm)；流速0.3 mL/min；進樣量5 μL；柱溫40 ℃。流動相：A，4 mmol/L 乙酸銨水溶液 (含0.1% 甲酸)；B，4 mmol/L 乙酸銨甲醇溶液 (含0.1%甲酸)。梯度洗脫程序：0 min，V (A) : V (B) = 95 : 5；1.0 min，V (A) : V (B) = 80 : 20；1.1 min，V (A) : V (B) =60 : 40；3.0 min，V (A) : V (B) = 40 : 60；3.1 min，V (A) : V (B) = 20 : 80；5.0～7.0 min，V (A) : V (B) =5 : 95；9.0 min，V (A) : V (B) = 95 : 5。

質(zhì)譜條件：電噴霧正離子掃描 (ESI+)；多反應(yīng)監(jiān)測 (MRM) 模式；毛細管電壓3 500 V；脫溶劑氣溫度400 ℃，脫溶劑氣流量800 L/h；碰撞氣為氬氣，純度 ＞ 99.999%；其他質(zhì)譜參數(shù)見表1。

表1 聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺主要質(zhì)譜參數(shù)Table1 The major MS parameters of bifenthrin, thiamethoxam and clothianidin

1 .3.2 樣品提取及凈化

1.3.2.1 樣品提取

麥粒：稱取粉碎混勻的麥粒樣品5 g (精確到0.1 g) 于50 mL 離心管中，加入5 mL 水，10 mL含體積分數(shù)0.1%乙酸的乙腈，于 2 500 r/min 渦旋振蕩提取5 min；加入4 g 無水硫酸鎂、1 g 氯化鈉、1 g 檸檬酸鈉及0.5 g 檸檬酸氫二鈉，于2 500 r/min 渦旋振蕩提取3 min；8 000 r/min 下離心5 min，待凈化。

秸稈：稱取粉碎混勻的秸桿樣品2 g (精確到0.1 g) 于50 mL 離心管中，加入5 mL 水，10 mL含體積分數(shù) 0.1%乙酸的乙腈，超聲振蕩提取10 min；加入4 g 無水硫酸鎂、1 g 氯化鈉、1 g 檸檬酸鈉、0.5 g 檸檬酸氫二鈉，于2 500 r/min 渦旋振蕩提取3 min；8 000 r/min 下離心5 min，待凈化。

1.3.2.2 樣品凈化 取上清液1.5 mL，加入裝有142.5 mg 無水硫酸鎂、20 mg PSA 和7.5 mg GCB 的2 mL 離心管中，于 2 500 r/min 下渦旋分散固相萃取3 min，5 000 r/min 下離心2 min；上清液過0.22 μm 有機濾膜后，取0.5 mL 加入0.5 mL水，于2～6 ℃靜置2 h；混勻，過0.22 μm 有機濾膜，待UPLC-MS/MS 檢測。

1.4 標(biāo)準溶液配制及標(biāo)準曲線繪制

準確稱取10 mg (精確到0.1 mg) 聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺標(biāo)準品，用乙腈溶解并定容至10 mL，配成標(biāo)準儲備液，于 ＜ -18 ℃冰柜中避光保存。

分別用麥粒和秸稈樣品的空白提取液稀釋標(biāo)準儲備液，配制成0.002 5、0.005、0.01、0.025、0.05 和0.1 μg/mL 的基質(zhì)匹配標(biāo)準工作溶液，以其質(zhì)量濃度 ( μg/mL) 為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的峰面積響應(yīng)值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準曲線，以評價峰面積與濃度的線性關(guān)系。

1.5 添加回收試驗

在空白麥粒、秸稈樣品中分別添加3 個水平的聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺標(biāo)準溶液，每個水平重復(fù)5 次?？瞻溋悠分刑砑铀綖?.01、0.1 和0.5 mg/kg，秸稈樣品中添加水平為0.05、0.5 和3 mg/kg。按照1.3 節(jié)方法進行樣品前處理和UPLC-MS/MS 分析，計算添加回收率及相對標(biāo)準偏差 (RSD)。

1.6 膳食暴露風(fēng)險評估

1.6.1 長期暴露評估 聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的每日允許攝入量 (ADI) 值分別為0.01、0.08 和0.1 mg/kg (bw)[9]。長期膳食暴露評估按照如下程序進行[10]。

聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺的國家估算每日攝入量 (NEDI) 計算公式見式 (1)。

式中：NEDI 指國家估算每日攝入量，mg/kg(bw)；STMRi為第i 類初級食用農(nóng)產(chǎn)品的規(guī)范試驗殘留中值，mg/kg；STMR-Pi為第i 類加工食用農(nóng)產(chǎn)品的規(guī)范試驗殘留中值，mg/kg；Fi為第i 類食用農(nóng)產(chǎn)品的消費量，g/d；bw為人群平均體重，kg，中國人均體重按63 kg 計。

聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺的長期膳食暴露攝入風(fēng)險用NEDI 占ADI 的百分率表示，即長期暴露風(fēng)險商 (RQc) 表示，計算公式見式 (2)。

當(dāng)RQc≤ 100%時，表示長期膳食暴露風(fēng)險為可以接受，RQc值越小，風(fēng)險越低；當(dāng)RQc＞100% 時，表示存在不可接受的長期膳食暴露風(fēng)險，RQc值越大，風(fēng)險越高。

1.6.2 短期暴露評估 聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺的急性參考劑量 (ARfD) 值分別為0.01、1 和0.6 mg/kg (bw)[5]，本研究采用JMPR 推薦的農(nóng)藥短期膳食攝入量 (IESTI) 計算公式[10][式 (3)] 進行計算。

式中：LP 指每人每天的高端消費量 (97.5th百分位消費者的數(shù)據(jù))，kg；HR 為初級食用農(nóng)產(chǎn)品中最高殘留值，mg/kg；HR-P 為加工食用農(nóng)產(chǎn)品中最高殘留值，mg/kg；ARfD 表示急性參考劑量，mg/kg (bw)。

短期膳食暴露風(fēng)險以IESTI 占ARfD 的百分率表示，即短期暴露風(fēng)險商 (RQa)，計算公式見式 (4)。

當(dāng)RQa≤ 100%時，可認為該農(nóng)藥的短期膳食暴露風(fēng)險處于可接受水平；當(dāng)RQa＞ 100%時，則認為其短期膳食暴露風(fēng)險為不可接受。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法的有效性評價

方法有效性評價依據(jù)NY/T 788―2018《農(nóng)作物中農(nóng)藥殘留試驗準則》[7]中殘留物檢測部分相關(guān)要求進行。

在0.002 5～0.1 mg/L 范圍內(nèi)，聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺在麥粒及秸稈中的峰面積與其質(zhì)量濃度間呈良好的線性關(guān)系，R2均大于0.99。

聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺在麥粒及秸稈中的添加回收率結(jié)果見表2，符合農(nóng)藥殘留分析要求[7]。

表2 聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺在小麥中的添加回收率及相對標(biāo)準偏差Table2 The recoveries and RSD of bifenthrin, thiamethoxam and clothianidin in wheat

在本研究儀器條件下，聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺在麥粒中的定量限 (LOQ) 均為0.01 mg/kg，在秸稈中的LOQ 均為0.05 mg/kg。

2.2 最終殘留量

35%聯(lián)苯菊酯 · 噻蟲嗪懸浮劑以推薦高劑量(制劑150 g/hm2，有效成分52.5 g/hm2) 于小麥蚜蟲始盛時期噴霧施藥1 次，施藥后14 d 和21 d 分別采集麥粒及秸稈樣品，12 個試驗點的最終殘留量檢測結(jié)果見表3。聯(lián)苯菊酯在麥粒中的殘留量在 ＜ LOQ～0.041 mg/kg 之間，噻蟲嗪在 ＜ LOQ～0.016 mg/kg 之間，噻蟲胺在 ＜ LOQ～0.018 mg/kg之間。

距末次施藥后14 d，小麥中聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的最終殘留量結(jié)果基于概率論和統(tǒng)計學(xué)計算的95%置信區(qū)間上限值分別是0.020、0.010和0.012 mg/kg，可將其作為短期膳食暴露評估的殘留值使用[11]。中國規(guī)定聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺在小麥上的最大允許殘留限量 (MRL) 值分別是0.5、0.1 和0.02 mg/kg[9]，國際食品法典委員會(CAC) 推薦聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺在小麥上的MRL 值分別是0.5 (Po)、0.05 和0.02 mg/kg[12]。本研究中12 個試驗點所得聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的最終殘留量均在中國及CAC 制定的相應(yīng)MRL 值范圍內(nèi)，驗證了其各自MRL 值的適用性。

小麥秸稈中聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的殘留量隨采收時間的延長而逐漸降低。聯(lián)苯菊酯在麥稈 (以干重計，通過含水量折算，其余同) 中的14 d 殘留量為0.37～1.61 mg/kg，21 d 殘留量為0.23～1.11 mg/kg；噻蟲嗪的14 d 殘留量為 ＜ 0.050～0.48 mg/kg，21 d 殘留量為 ＜ 0.050～0.10 mg/kg，噻蟲胺的14 d 殘留量為 ＜ 0.050～0.79 mg/kg，21 d殘留量為 ＜ 0.050～0.18 mg/kg。小麥秸稈是一種重要的動物飼料，目前中國尚未制定農(nóng)藥在動物飼料中的MRL 值，故有關(guān)動物飼料中農(nóng)藥的殘留風(fēng)險還需進行更廣泛深入的研究。CAC 推薦聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺在小麥秸稈中的MRL 值分別是0.5、2 和0.2 mg/kg[12]。與之比較可見，我國小麥秸稈中聯(lián)苯菊酯和噻蟲胺的殘留量可能超過了基于歐美國家相關(guān)數(shù)據(jù)制定的國際MRL 標(biāo)準，其對畜產(chǎn)品殘留質(zhì)量安全和國際貿(mào)易的影響有必要進一步研究討論。

2.3 長期膳食暴露風(fēng)險

距末次施藥后14 d，小麥中聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的規(guī)范殘留試驗中值分別為0.014、0.010 和0.010 mg/kg，中國城鄉(xiāng)居民的糧谷類每日膳食量為0.410 7 kg (其中面及其制品為0.138 5 kg)，聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的ADI 值分別為0.01、0.08 和0.1 mg/kg (bw)，根據(jù)1.6 節(jié)中公式(1) 計算得普通人群的聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的NEDI 值分別為3.08 × 10-5、2.2 × 10-5和2.2 ×10-5mg/kg (bw)，RQc值分別為0.31%、0.028%和0.022%，表明3 種農(nóng)藥殘留水平對一般人群健康的風(fēng)險在可接受范圍內(nèi)。因此，采用35%聯(lián)苯菊酯 · 噻蟲嗪懸浮劑防治小麥蚜蟲時，最高制劑用量150 g/hm2(有效成分52.5 g/hm2) 下施藥1 次，采收間隔期最短14 d 條件下，其殘留不會對一般人群造成不可接受的慢性膳食暴露風(fēng)險。

2.4 短期膳食暴露風(fēng)險

表3 聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺在小麥中的殘留量Table3 Residues of bifenthrin, thiamethoxam and clothianidin in wheat

表3 中結(jié)果顯示，距末次施藥后14 d，小麥中聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺的最高殘留值 (HR)分別為0.033、0.016 和0.018 mg/kg，95%置信區(qū)間上限值分別為0.020、0.010 和0.012 mg/kg。根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織 (FAO) 公布的數(shù)據(jù)，中國1～6 歲兒童的小麥消費大份餐LP 值為415.87 g，普通人群的小麥消費大份餐LP 值為732.96 g[13]。根據(jù)中國居民營養(yǎng)與健康狀況監(jiān)測報告 (2010—2013)[8]，中國1～6 歲兒童平均體重為13.9 kg，普通人群平均體重以63 kg 計。根據(jù)1.6 節(jié)中公式(3)，分別代入殘留試驗的HR 值和95%置信區(qū)間上限殘留值，計算得出聯(lián)苯菊酯對中國1～6 歲兒童的短期膳食暴露風(fēng)險商 (RQa) 分別為9.9% 和6.0%，對普通人群的RQa值分別為3.8%和2.3%；噻蟲嗪對中國1～6 歲兒童的RQa值分別為0.048%和0.030%，對普通人群的RQa值分別為0.019%和0.012%；噻蟲胺對中國1～6 歲兒童的RQa值分別為0.090%和0.060%，對普通人群的RQa值分別為0.035%和0.023%。綜合兩種計算方式的結(jié)果，表明35%聯(lián)苯菊酯 · 噻蟲嗪懸浮劑以最高制劑用量150 g/hm2(有效成分52.5 g/hm2) 施藥1 次，安全間隔期14 d，小麥中聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺的殘留不會對1～6 歲兒童和普通人群造成不可接受的短期膳食暴露風(fēng)險。

比較上述兩種不同計算方式的評估結(jié)果可以看出，直接采用殘留試驗數(shù)據(jù)的最高值 (HR) 進行評估，所得結(jié)果略高于采用基于概率論和統(tǒng)計學(xué)方法所得95%置信區(qū)間上限殘留值進行的評估，有可能導(dǎo)致風(fēng)險評估結(jié)果過高。盡管概率評估模型所要求的數(shù)據(jù)和應(yīng)用的限制條件較多，但該方法能給出更具代表性的參數(shù)，評估結(jié)果更為可靠。

3 結(jié)論

目前國內(nèi)外針對聯(lián)苯菊酯殘留的檢測方法主要是氣相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法及高效液相色譜法，本研究采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜 (UPLCMS/MS) 法，在多反應(yīng)監(jiān)測模式 (MRM) 下，對小麥及其秸稈中的聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺殘留進行了定性和定量分析。結(jié)果顯示，所用方法穩(wěn)定性好、靈敏度高、高效快捷，適合麥粒及秸稈中聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的定量分析。

通過在全國12 個小麥主產(chǎn)區(qū)進行14 d、21 d田間規(guī)范殘留試驗，得出的最終殘留量均在中國及國際食品法典制定的相應(yīng)MRL 值范圍內(nèi)，驗證了相關(guān)MRL 值的適用性，多點試驗的結(jié)果具有更高的可靠性。根據(jù)所得殘留試驗數(shù)據(jù)進行了長期及短期膳食暴露風(fēng)險評估，結(jié)果表明：采用35%聯(lián)苯菊酯 · 噻蟲嗪懸浮劑防治小麥蚜蟲，最高制劑用量150 g/hm2(有效成分52.5 g/hm2)，施藥1 次，采收間隔期14 d 或21 d，聯(lián)苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的長期膳食暴露風(fēng)險在0.022%～0.31%之間，短期膳食暴露風(fēng)險在0.012%～9.9%之間，不會對1～6 歲兒童和普通人群造成不可接受的長期及短期膳食暴露風(fēng)險。參考CAC 標(biāo)準，則作為飼料用的小麥秸稈中3 種農(nóng)藥的殘留量有可能對畜產(chǎn)品的質(zhì)量安全產(chǎn)生影響，但具體還需進行深入研究。