植物生長調(diào)節(jié)劑噻苯隆對農(nóng)作物影響及在農(nóng)產(chǎn)品中殘留分析的研究進(jìn)展

張志才， 劉騰飛， 楊代鳳

(1.江蘇省金湖縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇金湖 211600； 2.江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇蘇州 215105)

噻苯隆，化學(xué)名稱N-苯基-N′-1，2，3-噻二唑-5-脲，是一種人工合成的苯基脲類化合物，具有極高的生物活性，常用作植物生長調(diào)節(jié)劑(plant growth regulators，PGRs)，在糧食、果蔬等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，為農(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)提質(zhì)發(fā)揮了積極作用[1-4]。但是，噻苯隆對哺乳動物具有潛在的刺激性，能抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)，并對腎臟存在一定的危害[5]，而且被農(nóng)作物吸收后，可轉(zhuǎn)化為具有細(xì)胞毒性的代謝產(chǎn)物，如3-羥基-噻苯隆、4-羥基-噻苯隆等[6]?；谄浒踩钥紤]，許多國家針對噻苯隆都制定了嚴(yán)格的最大殘留限量(maximum residue limit，MRL)標(biāo)準(zhǔn)，如美國、日本規(guī)定其在棉籽中的MRL值均為0.3 mg/kg[7-8]，澳大利亞規(guī)定其在棉籽、奶類及哺乳動物可食內(nèi)臟和肉中的MRL值分別為0.5、0.01、0.05 mg/kg[9]，中國規(guī)定其在棉籽上的MRL值為1.0 mg/kg，在番茄、黃瓜、蘋果、鮮棗、葡萄和甜瓜類水果中的MRL值均為0.05 mg/kg[10]。近年來，有關(guān)噻苯隆在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的使用、殘留現(xiàn)狀、降解特點(diǎn)及檢測分析等方面的研究日益增多，但缺乏系統(tǒng)的整理與總結(jié)。鑒于此，本文在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，從上述4個(gè)方面對噻苯隆目前的研究成果進(jìn)行綜述，以期為今后噻苯隆在生產(chǎn)中的合理使用及相關(guān)研究提供參考。

1 噻苯隆在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的使用

1.1 噻苯隆在農(nóng)作物上登記情況

通過中國農(nóng)藥信息網(wǎng)查詢[12]，截至2022年11月15日，在我國登記使用噻苯隆產(chǎn)品的農(nóng)作物數(shù)量共有21個(gè)，主要登記農(nóng)作物為棉花，產(chǎn)品登記數(shù)量達(dá)103個(gè)，主要作用為脫葉和調(diào)節(jié)生長，其次是葡萄，產(chǎn)品登記數(shù)量為26個(gè)，主要用于調(diào)節(jié)生長、提高產(chǎn)量和促進(jìn)果實(shí)生長。登記使用的噻苯隆產(chǎn)品共計(jì)145個(gè)，均為制劑產(chǎn)品，其中單劑76個(gè)，復(fù)配劑69個(gè)，復(fù)配產(chǎn)品有氨基寡糖素·噻苯隆、24-表蕓·噻苯隆、14-羥蕓·噻苯隆、赤霉·噻苯隆、噻苯隆·28-高蕓薹素內(nèi)酯、赤A4+A7·噻苯隆、敵草隆·噻苯隆、敵·苯·乙烯利，其中以赤霉·噻苯隆產(chǎn)品最多(表1)。

1.2 噻苯隆的使用效果

噻苯隆在我國常作為脫葉劑在棉花上使用，能夠促進(jìn)棉葉中脫落酸的生成，加快棉葉衰老進(jìn)程，從而提高脫葉率[13]，對棉花的脫葉效果隨其用量的增加而提高[14-15]。噻苯隆對棉花進(jìn)行脫葉，也是對其生長的一種脅迫。高麗麗等發(fā)現(xiàn)噴施噻苯隆后棉花葉片發(fā)生光抑制，光系統(tǒng)Ⅱ復(fù)合體受到損傷并伴隨光合電子傳遞受阻，光合功能受損，葉片膜系統(tǒng)受破壞嚴(yán)重[16]。噻苯隆在馬鈴薯、谷子、玉米、小麥等作物上使用，具有增產(chǎn)作用，對不同作物生產(chǎn)力的影響因作物品種而異。例如，噻苯隆可以調(diào)控大豆氮代謝相關(guān)酶活性，促進(jìn)氮素轉(zhuǎn)化和籽粒干物質(zhì)積累，使籽粒體積增大、干質(zhì)量提高，單株莢數(shù)顯著增長，達(dá)到增產(chǎn)效果，增產(chǎn)率可達(dá)14.89%[17]。噻苯隆能促進(jìn)馬鈴薯植株生長，增加馬鈴薯株高、莖粗和大薯率，使產(chǎn)量增加7.1%～20.2%[18]。噻苯隆對谷子株高具有一定的促進(jìn)作用，能增加谷子穗長和千粒質(zhì)量，提高單位面積產(chǎn)量，增產(chǎn)率為3.07%～20.75%[19]。它還可促進(jìn)小麥分蘗成穗、增加穗粒數(shù)、提高千粒質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量提高，增產(chǎn)率為3.9%～18.6%[20]。此外，噻苯隆對飼草玉米株高和產(chǎn)量具有顯著的促進(jìn)作用，在噴施噻苯隆后，株高和產(chǎn)量分別增加1.14%～6.54%和13.09%～19.56%[21]。噻苯隆也可與其他藥劑進(jìn)行復(fù)配來提高作物產(chǎn)量。例如，在小麥孕穗期施用14-羥蕓·噻苯隆復(fù)配劑，可增加小麥穗長、穗實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量，增產(chǎn)率為5.77%～13.98%[22]。在蠟熟期噴施噻苯隆-乙烯利復(fù)配劑，能夠加快玉米籽粒脫水速率，降低玉米收獲期籽粒含水量，提高產(chǎn)量，與對照相比，含水量可降低5.72%～6.32%，產(chǎn)量增加13.44%～10.50%，并使熟期提前5～6 d[23]。除了增產(chǎn)作用外，噻苯隆還可以有效改善作物品質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，噻苯隆可降低芒果、金橘等水果可滴定酸(titratable acidity，TA)含量，增加可溶性固形物(total soluble solids，TSS)、維生素C和總糖含量[2，24]，并對增加果實(shí)果徑、提高坐果率、改善果形、防止裂果等具有明顯的效果[25-27]，但也有研究發(fā)現(xiàn)噻苯隆處理會降低果實(shí)香氣成分和TSS含量，增加TA含量，使果實(shí)品質(zhì)下降[3，28]。

表1 噻苯隆在我國農(nóng)作物上登記情況

2 噻苯隆在農(nóng)產(chǎn)品中的殘留現(xiàn)狀

關(guān)于農(nóng)產(chǎn)品中噻苯隆的殘留狀況已有很多研究報(bào)道，主要在豆芽、獼猴桃、草莓、葡萄、番茄等果蔬類農(nóng)產(chǎn)品中殘留較多[29-32]，但檢出率和檢測值均不高。例如，對山東省煙臺市14種市售水果中6種PGRs進(jìn)行分析，在藍(lán)莓樣品中檢測到噻苯隆，檢出率只有0.4%，檢測值在0.002 8～0.01 mg/kg之間[33]。對河北省市售水果(草莓、葡萄、獼猴桃、櫻桃和西瓜)中6種PGRs進(jìn)行分析，在櫻桃樣品中檢測到噻苯隆，檢出率為2.6%，檢測值只有 0.000 7 mg/kg[34]。對云南省優(yōu)勢水果(葡萄、香蕉、草莓和芒果)中20種PGRs進(jìn)行監(jiān)測，在葡萄和草莓中同時(shí)檢出噻苯隆，最大檢測值分別為 0.042 mg/kg 和0.048 mg/kg[35]，在葡萄中的殘留量低于國家標(biāo)準(zhǔn)[10]規(guī)定的限量值(0.05 mg/kg)。但是，對廣西和海南兩地芒果樣品進(jìn)行檢測，在廣西芒果果皮中檢出噻苯隆，檢測值為0.092 mg/kg，在海南芒果果皮和果肉中同時(shí)檢出噻苯隆，檢測值分別為0.16 mg/kg和0.11 mg/kg[36]，殘留量遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)[10]在水果中規(guī)定的限量值(0.05 mg/kg)。由于噻苯隆具有一定的毒性風(fēng)險(xiǎn)，因而其殘留毒性不容忽視，需引起足夠的重視。

3 噻苯隆在農(nóng)產(chǎn)品中的殘留降解

關(guān)于農(nóng)產(chǎn)品中噻苯隆的殘留降解情況，目前國外研究的較少，而國內(nèi)已有較多的報(bào)道，對不同農(nóng)產(chǎn)品、尤其是果蔬中噻苯隆的降解動態(tài)、最終殘留等進(jìn)行了研究，對于科學(xué)合理使用噻苯隆起到了重要指導(dǎo)作用。江唐鑫等研究報(bào)道，噻苯隆在農(nóng)產(chǎn)品中的降解受到施藥劑量的影響，施藥劑量越大，降解速度越快[37]。在謝花后噴施不同劑量的噻苯隆，隨著時(shí)間推移，芒果中噻苯隆殘留均呈現(xiàn)下降趨勢，降解速度由快到慢為20 mg/L>15 mg/L>10 mg/L，半衰期分別為3.57、3.71、3.89 d。張文等研究發(fā)現(xiàn)，在膨果初期施用不同劑量的噻苯隆，葡萄中噻苯隆的降解速度為由快到慢為0.8 mg/kg>0.6 mg/kg>0.2 mg/kg[38]。環(huán)境條件對噻苯隆在農(nóng)產(chǎn)品中的降解也會產(chǎn)生影響。Yang等研究表明，由于室內(nèi)條件下溫度和濕度較高，室內(nèi)種植草莓中噻苯隆的降解速度明顯快于大田草莓，在室內(nèi)和大田草莓種的半衰期分別為3.2～3.6 d和5.2～6.4 d[39]。噻苯隆在農(nóng)產(chǎn)品中的降解還受到農(nóng)產(chǎn)品部位的影響，即使在農(nóng)產(chǎn)品不同部位的降解速度也存在差異，例如噻苯隆在葡萄穗軸中的降解速度比在葡萄果實(shí)中要快，而且在穗軸中的殘留量高于果實(shí)中[38]。

表2列舉了噻苯隆在部分農(nóng)產(chǎn)品中的殘留降解情況?？梢钥闯?，噻苯隆在生產(chǎn)上使用后，在農(nóng)產(chǎn)品中的原始沉積量較低，半衰期較短，屬于易降解性農(nóng)藥(半衰期<30 d)，降解行為符合一級動力學(xué)規(guī)律，可用一級反應(yīng)動力學(xué)方程Ct=C0e-kt來描述，式中k為噻苯隆降解速率常數(shù)，t為施藥后的天數(shù)，C0為噻苯隆的初始質(zhì)量濃度，Ct為t時(shí)刻農(nóng)產(chǎn)品中噻苯隆的質(zhì)量濃度。不同農(nóng)產(chǎn)品中噻苯隆降解速度存在差異，這與農(nóng)產(chǎn)品種類、農(nóng)藥劑型不同等原因密切相關(guān)，具體影響因素有待進(jìn)一步研究探討。

表2 噻苯隆在部分農(nóng)產(chǎn)品中的降解情況

4 噻苯隆的殘留檢測

4.1 樣品前處理

在不同農(nóng)產(chǎn)品中噻苯隆的前處理過程中，一般使用乙腈[41，43，45-47]作為提取溶劑，并向其中添加一定量的酸，如甲酸或乙酸[30，38，44]，它能夠破壞樣品中所含淀粉和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使這些物質(zhì)在乙腈提取劑中沉淀，從而減少基質(zhì)干擾，提高回收率。樣品提取方法主要采用傳統(tǒng)的振蕩法[40-44]和超聲法[29-30，36-37]，與超聲提取相比，振蕩提取設(shè)備要求簡單，提取效率更高，整個(gè)提取過程在3～15 min范圍內(nèi)即可完成，適用于同時(shí)處理大批量樣品。凈化方法則主要使用固相萃取法(solid phase extraction，SPE)[30，36，48]和分散固相萃取法(dispersive solid phase extraction，d-SPE)[34，38，41，44]。SPE法除了使用傳統(tǒng)的弗羅里硅土(Florisil)、十八烷基硅烷鍵合硅膠(octadecylsilane bonded silica，C18)等作為吸附劑外，一些新型吸附材料也被用作SPE吸附介質(zhì)。例如，將聚丙烯腈納米纖維膜進(jìn)行巰基修飾后作為SPE吸附劑，用于凈化蔬菜中的噻苯隆等4種PGRs，獲得了滿意的效果，且重復(fù)使用6次后，吸附能力不發(fā)生改變[31]；以離子液體修飾的酚醛樹脂作為SPE吸附劑，用于黃瓜中噻苯隆和氯吡脲的萃取凈化，可有效去除黃瓜基質(zhì)干擾，得到滿意的回收[49]。d-SPE法將吸附劑直接分散在樣品提取液中，通過振搖使其充分接觸，使干擾雜質(zhì)盡可能地被吸附在吸附劑上，達(dá)到除雜凈化的目的。常用的吸附劑包括C18、乙二胺-N-丙基硅烷(primary secondary amine，PSA)、石墨化炭黑(graphitized carbon blacks，GCB)及多壁碳納米管(multi-walled carbon nanotubes，MWCNTs)等，在實(shí)際分析工作中，通常根據(jù)樣品基質(zhì)類型，將不同吸附劑進(jìn)行組合使用，以獲得更加理想的除雜效果。在上述吸附材料中，MWCNTs以其超大的比表面積、獨(dú)特的中空管狀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能[50]，用于果蔬類農(nóng)產(chǎn)品中噻苯隆的前處理過程中，與傳統(tǒng)的C18、PSA和GCB等相比，具有更優(yōu)異的凈化效果[51]。

4.2 定性定量檢測

4.2.1 儀器檢測方法 噻苯隆較易溶于甲醇、丙酮等有機(jī)溶劑，目前主要使用基于液相色譜的儀器方法進(jìn)行檢測，包括高效液相色譜法(high performance liquid chromatography，HPLC)[36，45，49]、HPLC-串聯(lián)質(zhì)譜法(HPLC tandem mass spectrometry，HPLC-MS/MS)[32-34，36，41]和超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(ultra performance liquid chromatography tandem mass spectrometry，UPLC-MS/MS)[37-38，42-44]。

HPLC適用于沸點(diǎn)高、難氣化或受熱易分解農(nóng)藥殘留的分析，是噻苯隆常用的檢測方法之一，也是我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SN/T 4586—2016[52]中推薦的檢測方法。通常采用C18色譜柱分離，以乙腈-水為流動相洗脫后，用紫外檢測器(ultraviolet absorption detector，UVD)在特定波長下進(jìn)行測定。王麗榮等將C18SPE前處理與HPLC相結(jié)合建立了芒果中噻苯隆等5種PGRs的檢測方法，用UVD在210 nm波長下測定，5種農(nóng)藥獲得了滿意的靈敏度、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，回收率在80.8%～92.2%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(relative standard deviation，RSD)小于5.1%(n=5)，檢出限(limit of detection，LOD)和定量限(limit of quantification，LOQ)分別為2.9～24.0 μg/kg 和10～79 μg/kg[36]。Li等利用HPLC建立了黃瓜中噻苯隆和氯吡脲的檢測方法，用UVD在278 nm波長下測定，2種農(nóng)藥獲得了滿意的回收率(91.4%～100.7%)和精密度(RSD≤6.0%)，LOD值分別為1.95 μg/kg和1.69 μg/kg；將該方法用于檢測農(nóng)貿(mào)市場5個(gè)黃瓜樣品，在1個(gè)樣品中檢測到噻苯隆，含量為0.043 5 mg/kg[49]。HPLC儀器價(jià)格較低，操作維護(hù)簡單，易于推廣普及，但該方法對樣品凈化要求高，僅依靠保留時(shí)間定性，容易出現(xiàn)假陽性問題。

三重四級桿質(zhì)譜(triple quadrupole mass spectrometry，QqQ-MS)與HPLC或UPLC聯(lián)用在多反應(yīng)監(jiān)測(multiple reaction monitoring，MRM)模式下具有高靈敏度、高選擇性的特點(diǎn)，依據(jù)獲得的特征母離子和子離子信息，可實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜基質(zhì)中多種類型農(nóng)藥的定性和定量分析，是目前噻苯隆殘留檢測的主流方法之一。Pu等采用HPLC-QqQ-MS建立了葡萄中噻苯隆等24種PGRs的檢測方法，在MRM模式下測定，獲得了較好的準(zhǔn)確度(回收率>67.5%)和精密度(RSD<20%)，LOQ值可達(dá)0.1～5 ng/mL[53]。Yan等利用UPLC-QqQ-MS建立了5種水果(蘋果、葡萄、獼猴桃、桃子和橙子)中噻苯隆等6種PGRs的檢測方法，在MRM模式下測定，6種農(nóng)藥在5種基質(zhì)中的回收率在60.8%～119.4%之間，LOD值為0.003～0.18 μg/kg，LOQ值為0.01～0.59 μg/kg[54]。在我國標(biāo)準(zhǔn)GB 23200.121—2021[55]中，采用HPLC-QqQ-MS技術(shù)，在MRM模式下實(shí)現(xiàn)了植物源性食品中噻苯隆等331種農(nóng)藥及其代謝物的同時(shí)檢測，并在準(zhǔn)確度、靈敏度和重現(xiàn)性等方面均取得滿意的結(jié)果。QqQ-MS雖然靈敏、可靠，但分辨率不足，只能用于靶向檢測，即要用標(biāo)準(zhǔn)品才能對待測物進(jìn)行準(zhǔn)確分析，無法用于樣品中未知物的快速篩查分析。四級桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(quadrupole-time of flight mass spectrometry，Q-TOF-MS)和四級桿-軌道離子阱質(zhì)譜(quadrupole orbitrap mass spectrometry，Q-Orbitrap-MS)在全掃描模式下可以獲得精確質(zhì)量信息，具有高分辨率和高靈敏度，是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)化合物靶向分析和非靶向篩查的有力工具[56-57]。莫迎等采用UPLC-Q-Orbitrap-MS技術(shù)，建立了快速篩查分析5種果蔬(韭菜、番茄、豆芽、葡萄和柑橘)中噻苯隆等15種PGRs的方法，采用全掃描數(shù)據(jù)依賴二級掃描模式測定，15種農(nóng)藥均獲得了較高的準(zhǔn)確度(70.3%～107.2%)和精密度(RSD<9.9%)，LOQ值為10.0～20.0 μg/kg，對100批不同果蔬樣品進(jìn)行篩查，均未檢測到噻苯隆[51]。姚恬恬等建立了UPLC-Q-TOF-MS/MS篩查檢測3種果蔬(橙、黃瓜和葡萄)中噻苯隆等19種PGRs的方法，在MRM模式下測定，方法的LOD值為0.03～14 μg/kg，LOQ值為0.09～48 μg/kg，方法用于15批市售橙、黃瓜和葡萄樣品的篩查分析，在15批樣品中檢測到噻苯隆等6種PGRs，含量在0.14～13 μg/kg之間[58]。雖然Q-TOF-MS和Q-Orbitrap-MS具有諸多優(yōu)勢，但設(shè)備價(jià)格昂貴，專業(yè)化程度高，使用復(fù)雜且維護(hù)難度大，不易推廣普及。

表3列舉了近年來部分農(nóng)產(chǎn)品中噻苯隆殘留檢測實(shí)例。從表3可以看出，液相色譜與QqQ-MS聯(lián)用是目前農(nóng)產(chǎn)品中噻苯隆最主要的檢測手段，QuEChERS方法因快速、簡單、高效等特點(diǎn)，在樣品檢測前處理當(dāng)中廣泛應(yīng)用。不同檢測方法的準(zhǔn)確度、精密度及靈敏度結(jié)果良好，部分檢測方法在人參等一些復(fù)雜樣品的檢測過程中，甚至可省去樣品凈化過程[63-64]，大大減少了檢測步驟，提高了檢測效率，但同時(shí)也增加了儀器污染的風(fēng)險(xiǎn)。

表3 不同農(nóng)產(chǎn)品基質(zhì)中噻苯隆殘留檢測方法實(shí)例

4.2.2 其他檢測方法 表面增強(qiáng)拉曼光譜法(surface-enhanced raman spectroscopy，SERS)是入射光激發(fā)納米尺度貴金屬材料產(chǎn)生的一種拉曼散射增強(qiáng)效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)對待測物的高靈敏“指紋”識別與檢測[69]。與儀器方法相比，SERS技術(shù)具有特異性強(qiáng)，操作快速、簡便，對大型儀器依賴小等優(yōu)勢，在現(xiàn)場快速檢測當(dāng)中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。Chen等采用SERS技術(shù)建立了4種果蔬(葡萄、黃瓜、獼猴桃、番茄)中噻苯隆和氯吡脲的檢測方法。樣品采用乙腈為提取劑超聲提取后，以3，5-二甲基苯氨基甲酰化β-環(huán)糊精鍵合硅膠為吸附劑進(jìn)行SPE凈化，結(jié)合SERS檢測，獲得了滿意的檢測結(jié)果，方法的回收率為78.9%～87.9%，LOD值均為15.0 μg/L[70]。但方法的不足是樣品需要經(jīng)過繁瑣費(fèi)時(shí)的萃取凈化過程才能用于分析，尚無法真正應(yīng)用于現(xiàn)場檢測之中。

5 結(jié)語

綜上所述，噻苯隆在我國主要的糧食作物、果蔬等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上使用，為農(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)和品質(zhì)改善發(fā)揮了重要的調(diào)控作用。噻苯隆在農(nóng)產(chǎn)品中具有易降解的特點(diǎn)，使用后很快被降解代謝，但過量或不當(dāng)使用仍造成了其在農(nóng)產(chǎn)品特別是果蔬類農(nóng)產(chǎn)品中的殘留問題，需引起一定的重視。在噻苯隆的殘留分析中，液相色譜與QqQ-MS聯(lián)用技術(shù)是目前采用的最主要的檢測手段，但需要配套使用高效的前處理方法，才能滿足樣品高通量檢測的需求。SERS技術(shù)操作快速、簡單，設(shè)備輕便，然而目前仍限于實(shí)驗(yàn)室使用，克服樣品前處理繁瑣的不足，未來有望發(fā)展成為噻苯隆現(xiàn)場快速檢測的重要手段之一。

基于目前的研究現(xiàn)狀，提出以下3點(diǎn)建議：第一，加強(qiáng)噻苯隆在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的科學(xué)使用研究，以最小用量獲得最大的效果，最大程度地減少其殘留污染。第二，探明噻苯隆在農(nóng)產(chǎn)品中的降解機(jī)理，充分認(rèn)識噻苯隆的降解本質(zhì)特征，研究能夠去除和降解噻苯隆的控制技術(shù)。第三，在綠色、簡便、快速的樣品前處理新方法和技術(shù)產(chǎn)品上加強(qiáng)研究工作，為農(nóng)產(chǎn)品中噻苯隆的快速、高效及現(xiàn)場檢測提供支持。