嘧菌酯和丙環(huán)唑在大豆上殘留分布及降解動(dòng)態(tài)研究

周啟圳，何翎，劉豐茂，鐘江春

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，北京 100193）

大豆是一種重要的油料作物，是蛋白餅粕和植物油的主要來源，在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要的地位。2020 年，我國(guó)大豆產(chǎn)量高達(dá)1 960 萬t[1]，即使如此，我國(guó)大豆依然供不應(yīng)求，大部分大豆仍需從國(guó)外進(jìn)口，對(duì)外依存度超過80%[2]。因此，為了保障和提高大豆的產(chǎn)量，農(nóng)藥的使用不可避免。其中嘧菌酯和丙環(huán)唑都是大豆上常用的登記農(nóng)藥，嘧菌酯作為一種內(nèi)吸性甲氧基丙烯酸酯類，具有高效廣譜的特點(diǎn)[3-5]；而丙環(huán)唑是一種內(nèi)吸性的三唑類農(nóng)藥，同樣具備廣譜高效的特點(diǎn)[6-8]，兩者均被廣泛應(yīng)用于果蔬和農(nóng)作物的病害防治中。由于農(nóng)藥不當(dāng)使用帶來的農(nóng)藥殘留問題可能會(huì)通過直接食用或者生物富集的方式對(duì)人體健康造成威脅[9]。因此，研究農(nóng)藥施用后作物不同部位的農(nóng)藥殘留分布及降解情況，對(duì)正確使用農(nóng)藥和保證膳食安全具有重要意義。

近年來，關(guān)于農(nóng)藥在作物上的殘留分布研究日益增多。高慶超等[10]研究吡蟲啉等三種農(nóng)藥在甘藍(lán)中的殘留分布及消解速率，發(fā)現(xiàn)三種農(nóng)藥均主要?dú)埩粼诟仕{(lán)外葉上，外球葉初始?xì)埩糨^低，1～5 d可降解至最大殘留限量（Maximum residue limit，MRL）以下，內(nèi)球葉殘留量更低，甚至未檢出。付堯等[11]研究了苯菌靈在蘋果不同部位的殘留情況，發(fā)現(xiàn)果柄中殘留量最高，果皮次之，果肉最少。程冰峰[12]研究發(fā)現(xiàn)異菌脲在油菜葉片上殘留最高，占施藥量的37%～58%，花上殘留量次之，莖上殘留量最低。由于農(nóng)藥在作物不同部位的殘留情況不同，通過研究可以了解具體作物農(nóng)藥殘留主要部位，為保障膳食安全提供依據(jù)。

盡管殘留分布研究已有不少，然而其中卻很少有針對(duì)大豆的相關(guān)研究。張可鑫[13]研究了乙草胺等5種除草劑在大豆田土壤中的殘留情況，以及這些殘留對(duì)后茬作物的影響。芮智[14]研究了嘧菌酯在大豆上的殘留分布，發(fā)現(xiàn)其殘留量主要集中在葉片，果實(shí)上初始沉積量較少?，F(xiàn)有針對(duì)大豆的研究很少涉及青豆（鮮食嫩莢的大豆）基質(zhì)[15]。作為大豆的前期作物，青豆上同樣可能出現(xiàn)農(nóng)藥殘留問題，也需要予以一定的關(guān)注。同時(shí)，無論是大豆秸稈還是青豆的鮮植株均是牲畜飼料的重要來源[16-17]，其殘留同樣會(huì)對(duì)牲畜帶來膳食風(fēng)險(xiǎn)，從而進(jìn)一步通過生物富集對(duì)人體造成潛在的威脅[18]，因此關(guān)于鮮植株和大豆秸稈的研究同樣具有重要意義。

本研究通過嘧菌酯和丙環(huán)唑復(fù)配劑在大豆上的田間試驗(yàn)，探討兩種農(nóng)藥在青豆和大豆兩個(gè)時(shí)期不同部位上的殘留分布以及消解情況，旨在為農(nóng)藥的正確使用以及膳食和飼料安全選擇提供一定的指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

18.7 %丙環(huán)·嘧菌酯懸乳劑（7%嘧菌酯+11.7%丙環(huán)唑，先正達(dá)（中國(guó)）投資有限公司）；嘧菌酯標(biāo)準(zhǔn)品（99.7%，先正達(dá)（中國(guó)）投資有限公司）；丙環(huán)唑（96.3%，先正達(dá)（中國(guó)）投資有限公司）；乙腈（色譜純，賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司）；甲酸（98%，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；氯化鈉、無水硫酸鎂（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；乙二胺-N-丙基硅烷化硅膠（43～60 μm，60 ?，天津博納艾杰爾科技有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

LC-MS 8045 液相色譜儀-質(zhì)譜儀（日本島津制作所Shimadzu）；JY2002 型電子天平，精度0.01 g（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司）；JA2003B 型電子天平，精度0.001 g（上海越平科學(xué)儀器有限公司）；AUW220D 型電子分析天平，精度0.000 1 g（日本島津制作所Shimadzu）；THZ-C 型恒溫振蕩器（太倉市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠）；QL-901 型旋渦混合器（海門市其林貝爾儀器制造有限公司）；VORTEX-5 型旋渦混合器（海門市其林貝爾儀器制造有限公司）；RJ-TDL-40B 型低速臺(tái)式離心機(jī)（無錫市瑞江分析儀器有限公司）；HC-2517型高速離心機(jī)（安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 田間試驗(yàn)

田間試驗(yàn)在北京和安徽兩地開展。以18.7%丙環(huán)·嘧菌酯懸乳劑施藥，劑量為每667 m260 mL（制劑量），設(shè)置2個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積100 m2，兩個(gè)小區(qū)分別施藥，施藥時(shí)間按BBCH方法（Biologische Bundesanstalt，Bundessortenamt and CHemical Industry，描述作物生長(zhǎng)狀態(tài)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法）根據(jù)采收時(shí)間倒推：青豆以BBCH 70～79為采收時(shí)間，倒推要確保最后一次施藥時(shí)豆莢已經(jīng)出現(xiàn)；大豆以BBCH 80～89為采收時(shí)間進(jìn)行倒推。施藥3次，施藥間隔7 d，噴霧施藥，每667 m2兌水量30 L。

青豆小區(qū)在最后一次施藥后0、1、7、14、21、28 d采集青豆（帶莢）、鮮葉、鮮莖三個(gè)部位的樣品，每次采樣時(shí)采集2 個(gè)樣品。大豆小區(qū)在最后一次施藥后0、1、7、14、21、28 d 采集大豆、干葉、干莖三個(gè)部位的樣品，每次采樣時(shí)也采集2 個(gè)樣品。采收后8 h 內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，剪碎后充分混勻，用四分法取200 g樣品兩份，分別裝入封口容器中，及時(shí)運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室冷凍保存，待處理和檢測(cè)。

1.3.2 樣品前處理

稱取樣品5.0 g 于50 mL 離心管中，加入10 mL 乙腈，渦旋3 min，振蕩結(jié)束后取出，加入1 g NaCl 和3 g無水MgSO4，劇烈振蕩2 min，3 800 r·min-1條件下離心5 min，取1 mL 上清液放入含20 mg PSA（N-primary secondary amine，乙二胺-N-丙基硅烷化硅膠）的2 mL 離心管中，其中青豆、鮮葉和鮮莖的凈化劑為20 mg PSA 和10 mg GCB（Graphitized carbon black，石墨化碳黑）。用渦旋儀渦旋2 min，10 000 r·min-1下高速離心1 min，過0.22 μm 有機(jī)系濾膜，待進(jìn)樣。每個(gè)樣品重復(fù)取樣檢測(cè)一次，保證重復(fù)性。

1.3.3 儀器條件

色譜柱：Athena C18-WP（50 mm×2.1 mm，3 μm）；柱溫：35 ℃；流速：0.3 mL·min-1；進(jìn)樣量：1 μL；流動(dòng)相：水（0.1%甲酸）∶乙腈=20∶80（V/V）；離子源：電噴霧離子源ESI；離子源電壓：4 kV；脫溶劑管溫度：250 ℃；離子源溫度：300 ℃；加熱塊溫度：400 ℃；霧化氣流速：3.0 L·min-1；干燥氣流速：10.0 L·min-1；加熱氣流速：10.0 L·min-1；檢測(cè)方式：多重反應(yīng)監(jiān)測(cè)（MRM），監(jiān)測(cè)信息見表1。

表1 嘧菌酯和丙環(huán)唑MRM監(jiān)測(cè)信息Table 1 The MRM monitoring information for azoxystrobin and propiconazole

2 結(jié)果與討論

2.1 方法確證

分別在空白樣品中添加嘧菌酯與丙環(huán)唑的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，設(shè)置3個(gè)添加水平，分別為0.01、0.5/0.2（嘧菌酯/丙環(huán)唑）、1 mg·kg-1，每個(gè)添加水平重復(fù)5 次，用1.3.2 節(jié)的分析方法測(cè)定回收率。同時(shí)，用空白樣品提取溶液稀釋嘧菌酯和丙環(huán)唑標(biāo)準(zhǔn)溶液，使嘧菌酯和丙環(huán)唑的不同基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度分別為0.005、0.1、0.25、0.5、1 mg·L-1。在1.3.3 節(jié)的儀器條件下進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果如表2、表3、表4及圖1所示。

表4 嘧菌酯和丙環(huán)唑在大豆各基質(zhì)上線性擬合情況Table 4 The linear fitting of azoxystrobin and propiconazole on soybean matrices

從表2 和表3 可以看出，嘧菌酯的添加回收率在71%～116%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）在2%～21%之間；丙環(huán)唑的添加回收率在71%～107%之間，RSD在1%～12%之間。兩者均符合農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法要求，線性擬合決定系數(shù)（R2）均＞0.99（圖1），線性擬合良好，由上述添加回收、精密度以及標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的結(jié)果可知，所建立的方法完全符合殘留分析的要求[19]，可以用于后續(xù)試驗(yàn)中大豆各基質(zhì)中的嘧菌酯和丙環(huán)唑的殘留檢測(cè)。除此之外，對(duì)比線性斜率發(fā)現(xiàn)，鮮葉、鮮莖和青豆的斜率普遍高于干葉、干莖和大豆的斜率，考慮到基質(zhì)存在一定的減弱效應(yīng)，斜率較大說明前三者的基質(zhì)減弱效應(yīng)較弱，凈化程度較高。而兩類基質(zhì)的凈化劑不同，鮮葉、鮮莖和青豆樣品中使用了GCB，這也說明GCB的加入一定程度上提升了凈化效果。由于后三種基質(zhì)本身方法確認(rèn)均符合要求，為保證實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)便性，后續(xù)干葉、干莖和大豆樣品檢測(cè)時(shí)并未添加GCB。

圖1 嘧菌酯（a）和丙環(huán)唑（b）在大豆各基質(zhì)上的線性擬合Figure 1 The linear fitting curve of azoxystrobin（a）and propiconazole（b）on soybean matrices

表2 嘧菌酯在大豆各基質(zhì)上的添加回收結(jié)果Table 2 Recovery results of azoxystrobin on various soybean matrices

表3 丙環(huán)唑在大豆各基質(zhì)上的添加回收結(jié)果Table 3 Recovery results of propiconazole on various soybean matrices

2.2 大豆各基質(zhì)上嘧菌酯殘留分布及降解結(jié)果

對(duì)北京和安徽的青豆和大豆各基質(zhì)樣品進(jìn)行殘留農(nóng)藥濃度檢測(cè)，得到相應(yīng)的嘧菌酯殘留結(jié)果（圖2）。由圖2 可知，嘧菌酯在鮮葉、鮮莖、青豆上的最大殘留量分別為0.709、0.032、0.025 mg·kg-1，在干葉、干莖、大豆上的最大殘留量分別為0.546、0.024、0.026 mg·kg-1。在同一生長(zhǎng)階段，葉上的嘧菌酯殘留量遠(yuǎn)大于莖上的殘留量，而莖上殘留量與果實(shí)（青豆或大豆）上的殘留量相近。例如，0 d時(shí)安徽大豆鮮葉上殘留量為0.657 mg·kg-1，但是在鮮莖和青豆上僅有0.032 mg·kg-1和0.025 mg·kg-1，相差了20 多倍。這可能是因?yàn)槿~子的表面積遠(yuǎn)大于莖和果實(shí)，施藥時(shí)，葉子更易與藥液發(fā)生接觸。該結(jié)論與TREVIZAN 等[20]和湯宇戀等[21]的研究結(jié)果類似。

圖2 安徽（a）和北京（b）大豆各基質(zhì)上的嘧菌酯殘留量Figure 2 Residue of azoxystrobin in soybean matrices from Anhui（a）and Beijing（b）

除此之外，對(duì)鮮葉、干葉和干莖部位不同時(shí)間點(diǎn)的殘留量進(jìn)行指數(shù)公式的擬合，得到降解曲線并計(jì)算相應(yīng)的半衰期，結(jié)果如表5 所示。鮮莖、青豆、大豆上的殘留量較低，未能進(jìn)行一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程的擬合，也未能得到對(duì)應(yīng)的半衰期。從表5 可以看出，干葉的降解速率高于干莖的降解速率，原因是干葉上初始沉積濃度較高，下降趨勢(shì)較為明顯，干莖上的殘留量較小，濃度變化不大，降解時(shí)間相應(yīng)較長(zhǎng)；鮮葉降解半衰期短于干葉，這可能是因?yàn)轷r葉代謝較快，且存在生長(zhǎng)稀釋現(xiàn)象，進(jìn)一步降低了農(nóng)藥殘留水平，而干葉已接近枯黃，代謝較慢，農(nóng)藥降解速率也因此有所下降，這與其他研究結(jié)論[22-23]近似。而對(duì)比安徽和北京兩地的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，兩地的嘧菌酯殘留量及降解趨勢(shì)近似，說明嘧菌酯殘留本身受地點(diǎn)的影響很小。其中，北京大豆的嘧菌酯降解速率略慢于安徽，這可能是由于安徽的施藥時(shí)間（8 月2 日）較北京的施藥時(shí)間（8 月18 日）早了半個(gè)月，且安徽緯度較北京低，較高的氣溫和不同降雨量等環(huán)境因素造成了該種影響[24]。

表5 嘧菌酯和丙環(huán)唑在大豆各基質(zhì)上的降解半衰期（d）Table 5 Degradation half-life of azoxystrobin and propiconazole on soybean matrices（d）

2.3 大豆各基質(zhì)上丙環(huán)唑殘留分布及降解結(jié)果

對(duì)大豆各基質(zhì)進(jìn)行前處理和檢測(cè)后得到丙環(huán)唑殘留結(jié)果，如圖3 所示。同時(shí)進(jìn)行降解曲線的擬合，半衰期結(jié)果列于表5。

圖3 安徽（a）和北京（b）大豆各基質(zhì)上的丙環(huán)唑殘留量Figure 3 Residue of propiconazole in soybean matrices from Anhui（a）and Beijing（b）

丙環(huán)唑在鮮葉、鮮莖、青豆上的最大殘留量分別為1.300、0.059、0.029 mg·kg-1，在干葉、干莖、大豆上的最大殘留量分別為0.581、0.050、＜0.01 mg·kg-1。與嘧菌酯類似，丙環(huán)唑在葉片上的殘留量遠(yuǎn)高于莖和果實(shí)上的殘留量，鮮葉的降解速率也普遍快于干葉的速率，例如鮮葉上丙環(huán)唑的半衰期在安徽和北京分別為5.8 d 和7.3 d，而在干葉上的半衰期為8.4 d 和9.0 d，其原因可能是生長(zhǎng)稀釋作用和代謝速率差異。

2.4 膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

查詢包括我國(guó)在內(nèi)的6 個(gè)國(guó)家和國(guó)際組織所規(guī)定的大豆上嘧菌酯和丙環(huán)唑的最大殘留限量（MRL），列于表6。對(duì)比殘留量（圖2、圖3）結(jié)果發(fā)現(xiàn)，0 d 時(shí)，北京和安徽青豆上的嘧菌酯的初始沉積量分別為0.021 mg·kg-1和0.025 mg·kg-1，丙環(huán)唑?yàn)?.029 mg·kg-1和0.027 mg·kg-1，大豆上的嘧菌酯初始沉積量分別為0.026 mg·kg-1和0.014 mg·kg-1，丙環(huán)唑均＜0.01 mg·kg-1，說明無論是青豆還是大豆，嘧菌酯和丙環(huán)唑的初始沉積量均小于各國(guó)（組織）規(guī)定的MRL。這表明按推薦方式施藥時(shí)，復(fù)配劑的使用是安全的。

表6 各國(guó)（組織）規(guī)定的嘧菌酯和丙環(huán)唑在大豆上的最大殘留限量Table 6 The MRL of azoxystrobin and propiconazole on soybean in various countries（organizations）

此外，基于本研究得到的最終殘留量，結(jié)合兩種農(nóng)藥在我國(guó)不同作物上的登記情況和我國(guó)居民膳食結(jié)構(gòu)，計(jì)算國(guó)家估算每日攝入量（NEDI），得到嘧菌酯和丙環(huán)唑的NEDI 分別為1.394 2 mg 和0.301 6 mg，再結(jié)合我國(guó)規(guī)定的每日允許攝入量（嘧菌酯為0.2 mg·kg-1，丙環(huán)唑?yàn)?.07 mg·kg-1，以體質(zhì)量計(jì)）和我國(guó)成年人平均體質(zhì)量（63 kg），計(jì)算得到嘧菌酯攝入量占日允許攝入量的11%，丙環(huán)唑攝入量占7%，表明本試驗(yàn)殘留量的情況下，嘧菌酯和丙環(huán)唑的攝入并未超過允許攝入量，對(duì)一般人群健康不會(huì)產(chǎn)生不可接受的風(fēng)險(xiǎn)。

CAC（國(guó)際食品法典委員會(huì)）規(guī)定大豆秸稈飼料嘧菌酯MRL 為100 mg·kg-1，丙環(huán)唑?yàn)? mg·kg-1，對(duì)比本試驗(yàn)結(jié)果，丙環(huán)唑和嘧菌酯殘留量均未超過限量，因此復(fù)配劑的使用對(duì)于飼料來說同樣是安全的。但對(duì)于紅薯、紫蘇等葉部可食的作物，應(yīng)注意其可能的高殘留風(fēng)險(xiǎn)，可以考慮通過清洗、焯水等加工方式降低農(nóng)藥殘留量。對(duì)于葉部用作飼料的作物，可以通過一定的技術(shù)手段進(jìn)一步降低農(nóng)藥殘留量。如石冬冬[25]的研究表明，青貯期間玉米中的莠去津及其代謝物能得到有效消解，尤其是添加乳酸菌等青貯劑可以進(jìn)一步促進(jìn)目標(biāo)農(nóng)藥的降解。

3 結(jié)論

通過研究嘧菌酯和丙環(huán)唑復(fù)配劑在大豆上的殘留分布和降解動(dòng)態(tài)，得到如下結(jié)論：

（1）大豆和青豆殘留量較小，初始沉積量低于各國(guó)（組織）規(guī)定的最大殘留限量，且膳食風(fēng)險(xiǎn)分別為11%和7%，在按推薦方式施藥的情況下，嘧菌酯和丙環(huán)唑復(fù)配劑的施用是安全的，不會(huì)帶來潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)。

（2）嘧菌酯和丙環(huán)唑在大豆葉片上的殘留量遠(yuǎn)大于莖上的殘留量，因此當(dāng)二者復(fù)配劑在葉可食作物上施用時(shí)，可考慮通過一定的技術(shù)手段降低殘留風(fēng)險(xiǎn)。

（3）大豆鮮葉上嘧菌酯和丙環(huán)唑的降解速率（半衰期為4.1～7.3 d）高于干葉和干莖（半衰期為5.9～31.5 d），而鮮莖上的殘留量遠(yuǎn)低于鮮葉上的殘留量。因此，在進(jìn)行飼料選擇和制備時(shí)，可將鮮莖通過青貯等方法進(jìn)行一定處理，以降低牲畜飼料的農(nóng)藥殘留風(fēng)險(xiǎn)。