氟唑菌酰羥胺在番茄中的消解及短期膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

王富蕓, 劉鳳嬌, 馬 成, 朱宇珂, 李 莉*,

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院 農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，太原 030031；2.中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所農(nóng)業(yè)蟲(chóng)害鼠害綜合治理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101)

氟唑菌酰羥胺 (pydiflumetofen) 是由先正達(dá)公司研發(fā)、作用于琥珀酸脫氫酶 (succinate dehydrogenase, SDHI) 的一種新吡啶酰胺類(lèi)殺菌劑[1]，其作用機(jī)制是通過(guò)干擾呼吸鏈復(fù)合體II 來(lái)阻礙能量合成，從而抑制病原體的生長(zhǎng)達(dá)到殺菌目的[2]。氟唑菌酰羥胺具有廣譜、內(nèi)吸、高效等殺菌特性，可用于防治由鏈格孢菌、鐮刀菌等多種病原菌引起的病害，對(duì)小麥赤霉病[3]、番茄灰霉病[4]、灰葉斑病[5]和油菜菌核病等[6]病害具有較好的防治效果。目前，已在我國(guó)小麥、油菜、花生、草莓、葡萄、番茄等[6]作物上登記使用。其施用后對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、人類(lèi)、牲畜等具有潛在風(fēng)險(xiǎn)[7]，因此需對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，以評(píng)估其對(duì)人類(lèi)及環(huán)境的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。

目前，美國(guó)、日本、國(guó)際食品法典委員會(huì)(CAC)、韓國(guó)和澳大利亞等國(guó)家及組織已制定了氟唑菌酰羥胺在番茄中的最大殘留限量(MRL)，分別為0.6[8]、0.6[9]、0.5[10]、2.0[11]和0.7 mg/kg[12]，我國(guó)尚未制定相關(guān)MRL。有關(guān)氟唑菌酰羥胺的殘留檢測(cè)方法主要有分散固相萃取/分散液液微萃取-高效液相色譜法[13]、固相萃取-高效液相色譜法[14]以及基于QuEChERS 前處理和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[15-18]等分析方法，膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究報(bào)道主要集中在西瓜[7,13-14]、大豆[19]、小麥[20]、香蕉[21]等作物上，尚未見(jiàn)其在番茄上的研究報(bào)道。

本研究分別開(kāi)展了在露地和大棚兩種種植模式下氟唑菌酰羥胺在番茄中的殘留消解田間試驗(yàn)，建立了采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)檢測(cè)氟唑菌酰羥胺殘留量的分析方法，并基于該方法，結(jié)合全球環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)/食品污染監(jiān)測(cè)與評(píng)估規(guī)劃(WHO GEMS/Food)公布的我國(guó)居民膳食結(jié)構(gòu)進(jìn)行了短期膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，旨在為科學(xué)制定氟唑菌酰羥胺在番茄上的MRL 標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)合理建議，同時(shí)為氟唑菌酰羥胺在番茄上的安全及科學(xué)使用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)儀器與藥劑

Waters ACQUITY UPLC H-Class/Xevo TQD超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)Waters 公司；SC-3612 臺(tái)式離心機(jī)，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；KQ-600 超聲波清洗器，昆山超聲儀器有限公司；HM294 均質(zhì)機(jī)，福斯華(北京)科貿(mào)有限公司；CK2000 高通量組織研磨儀，Thmorgan；MTV-100 渦旋震蕩混合儀，杭州奧盛儀器有限公司；Pico 17 高速離心機(jī)，Thermos Scientific 公司。

氟唑菌酰羥胺標(biāo)準(zhǔn)品及18%氟唑菌酰羥胺 ?苯醚甲環(huán)唑懸浮劑，均由先正達(dá)公司提供；色譜純的乙腈和甲酸，美國(guó)Fisher Chemical 公司和上海安譜試驗(yàn)科技有限公司；分析純氯化鈉，北京市通廣精細(xì)化工公司；N-丙基乙二胺(PSA)，Agela 公司。

1.2 田間試驗(yàn)

依據(jù)NY/T 788—2018《農(nóng)作物農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則》[22]于2018 年分別在北京順義(39.56N,116.20E)、海南屯昌(19.36N, 110.10E)、山東濟(jì)南(36.55N, 116.75E)、內(nèi)蒙古呼和浩特市(40.48N,114.41E)、山西長(zhǎng)治（36.20N, 113.12E)、北京通州(39.92N, 116.65E)、河南濟(jì)源(35.04N, 112.35E)、安徽宿州(33.63N, 116.98E)、浙江杭州(30.16N,120.12E)、湖北武漢(30.60N, 114.30E)、貴州貴陽(yáng)(26.65N, 106.63E)和廣西南寧(22.48N, 108.22E)12 地開(kāi)展18%氟唑菌酰羥胺 ? 苯醚甲環(huán)唑懸浮劑在番茄上的規(guī)范殘留田間試驗(yàn)，其中北京順義、海南、內(nèi)蒙、山西、貴州、廣西6 地開(kāi)展露地試驗(yàn)，山東、北京通州、河南、安徽、浙江、湖北開(kāi)展大棚試驗(yàn)。田間試驗(yàn)各設(shè)計(jì)一個(gè)處理小區(qū)和對(duì)照小區(qū)，小區(qū)面積為50 m2，小區(qū)間設(shè)隔離帶。按推薦制劑量900 mL/hm2(有效成分180 g a.i./hm2)于番茄發(fā)病初期施藥3 次，施藥間隔為7 d。

最終殘留試驗(yàn)：處理小區(qū)分別于末次施藥后5 d 和7 d 采樣，對(duì)照小區(qū)于末次施藥后5 d 采樣。

殘留消解試驗(yàn)：分別于北京順義、海南兩地開(kāi)展露地消解試驗(yàn)，于山東開(kāi)展大棚消解試驗(yàn)。采樣時(shí)間間隔分別為0(2h)、3、5、7、10 和14 d，對(duì)照小區(qū)于末次施藥后0 d (2 h)采樣。

樣品采集：隨機(jī)從不少于12 株番茄植株上至少采集24 個(gè)生長(zhǎng)正常、成熟、無(wú)病害的番茄果實(shí)，至少2 kg，去除果柄和萼片，四分法縮分后，各取不少于300 g 樣品于 -20 ℃條件下保存，待測(cè)。

1.3 分析方法

1.3.1 儀器條件

1.3.1.1 UPLC-MS/MS 條件 色譜條件：ACQUITY UPLC? BEH C18色譜柱(100 mm × 2.1 mm，1.7 μm)，進(jìn)樣量3 μL；柱溫25 ℃；流動(dòng)相A 相為體積分?jǐn)?shù)0.05%甲酸水溶液；B 相為乙腈；梯度洗脫條件見(jiàn)表1。

表1 梯度洗脫條件Table 1 Gradient elution conditions

質(zhì)譜條件：電噴霧離子源ESI+；正離子掃描，毛細(xì)管電壓3.0 kV；離子源溫度150 ℃；脫溶劑溫度300 ℃；脫溶劑氣流量650 L/h；氟唑菌酰羥胺其余質(zhì)譜參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 氟唑菌酰羥胺質(zhì)譜參數(shù)Table 2 MS parameters of pydiflumetofen

1.3.2 樣品前處理 稱(chēng)取番茄樣品10 g 于50 mL離心管中，準(zhǔn)確加入10 mL 乙腈后劇烈振蕩1 min混勻，加入6 g 氯化鈉，渦旋1 min。于3000 r/min下離心5 min。取上清液1.5 mL 至裝有50 mg PSA的離心管中，渦旋振蕩5 min，在10 000 r/min 下離心2 min，過(guò)0.22 μm 有機(jī)濾膜后移取上清液至進(jìn)樣小瓶，待UPLC-MS/MS 檢測(cè)。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

稱(chēng)取25.6 mg 氟唑菌酰羥胺標(biāo)準(zhǔn)品于25 mL容量瓶中，用乙腈溶解并定容，配制成質(zhì)量濃度為1022.9 mg/L 的氟唑菌酰羥胺母液。使用乙腈或番茄空白基質(zhì)提取液將母液逐級(jí)稀釋?zhuān)渲瞥少|(zhì)量濃度分別為0.010、0.020、0.050、0.10、0.20、0.50、1.0、2.0 mg/L 系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。于上述色譜/質(zhì)譜條件下測(cè)定，以目標(biāo)農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、監(jiān)測(cè)色譜峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.5 添加回收試驗(yàn)

在番茄空白樣品中設(shè)置4 個(gè)添加水平，分別為0.010、0.10、0.50 和1.0 mg/kg，每個(gè)水平重復(fù)5 次。按1.3 節(jié)方法進(jìn)行前處理和分析測(cè)定，計(jì)算氟唑菌酰羥胺的添加回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。

1.6 基質(zhì)效應(yīng)

將上述基質(zhì)匹配及溶劑標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行UPLCMS/MS 測(cè)定。根據(jù)氟唑菌酰羥胺在兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液中的峰面積獲得的線性方程，按公式(1)計(jì)算得到基質(zhì)效應(yīng) (ME)。

式中：Sm和Ss分別指基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線和溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率。

當(dāng)ME ≤ -50%或 ＞ 50%時(shí)為強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)，ME = - 50% ～ -20%或20% ～ 50%時(shí)為中等基質(zhì)效應(yīng)，ME = -20% ～ 20%時(shí)為弱基質(zhì)效應(yīng)[23]。

1.7 消解動(dòng)態(tài)曲線

氟唑菌酰羥胺在番茄中的降解按照一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行擬合并計(jì)算半衰期，擬合及計(jì)算半衰期公式見(jiàn)(2)、(3)。

式中:Ct為施藥后第t天的農(nóng)藥殘留量，mg/kg；t為施藥后間隔時(shí)間，d；C0為原始沉積量，mg/kg；K為消解系數(shù)，t1/2為半衰期，即農(nóng)藥殘留消解50%的時(shí)間，d。

1.8 短期膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

本研究采用聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)農(nóng)藥殘留聯(lián)席會(huì)議 (JMPR) 規(guī)定的評(píng)估方法依據(jù)情形2a (即初級(jí)產(chǎn)品可食部分單位重量Ue 小于大份額膳食消費(fèi)量) 進(jìn)行短期膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，計(jì)算公式如下[24]：

式中：NESTI 表示國(guó)家短期膳食攝入量，mg/kg bw；Ue表示單個(gè)樣品(番茄)可食部分重量，kg；v指變異因子，LP 指番茄的大份額膳食消費(fèi)量，kg；HR 為農(nóng)產(chǎn)品可食部分農(nóng)藥的最高殘留量，mg/kg；bw 表示中國(guó)不同消費(fèi)者的平均體重，kg；% ARfD 為短期膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)商，以NESTI占ARfD 的百分比表示，ARfD 表示急性參考劑量，mg/kg bw。

當(dāng)% ARfD ＞ 100%時(shí)，表示存在短期膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)，數(shù)值越大，風(fēng)險(xiǎn)越大；當(dāng)% ARfD ≤100%時(shí)，表示短期膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)可以接受。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法有效性評(píng)價(jià)

依據(jù)NY/T 788—2018《農(nóng)作物中農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則》[22]相關(guān)要求對(duì)殘留分析方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。在0.010～2.0 mg/L 范圍內(nèi)，氟唑菌酰羥胺的質(zhì)量濃度與其峰面積間線性關(guān)系良好，r＞ 0.99。根據(jù)1.6 節(jié)的方法進(jìn)行基質(zhì)效應(yīng)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，其在番茄基質(zhì)中為弱基質(zhì)效應(yīng)，但為保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行定量分析。在0.010、0.10、0.50 和1.0 mg/kg 4 個(gè)添加水平下，氟唑菌酰羥胺在番茄基質(zhì)中的平均回收率在92%～108%之間，RSD 在2.9%～8.1%范圍內(nèi)，定量限為0.010 mg/kg。所建立分析方法的正確度、精密度和定量限等均符合農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則要求[22]。

表3 氟唑菌酰羥胺在番茄中的添加回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 (n = 5)Table 3 The recoveries and RSD of pydiflumetofen in tomato (n = 5)

2.2 殘留消解試驗(yàn)結(jié)果

將氟唑菌酰羥胺在北京、海南和山東3 地番茄中的消解數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。結(jié)果表明，氟唑菌酰羥胺在3 地番茄中的消解動(dòng)態(tài)均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程(表4)，半衰期分別為11.4、11.4 和7.1 d，原始沉積量分別為0.076、0.086 和0.15 mg/kg，14 d 時(shí)，3 地的消解率分別達(dá)到63%、64%和84%。

表4 氟唑菌酰羥胺在番茄中的消解參數(shù)Table 4 Dissipation parameters for pydiflumetofen in tomato

農(nóng)藥在作物中的消解受環(huán)境條件(如：光照、溫度、濕度等)以及作物種類(lèi)、農(nóng)藥種類(lèi)、栽培方式等多種因素的影響[25]。本研究結(jié)果表明，氟唑菌酰羥胺在山東大棚栽培條件下的消解半衰期短于其在北京和海南的試驗(yàn)結(jié)果，這可能是由于試驗(yàn)期間山東平均氣溫 (29.5 ℃) 高于北京 (26 ℃) 和海南 (24 ℃) 所致。農(nóng)藥降解速率與溫度呈正相關(guān)，這與孫瑞卿等[26]、Yang 等[27]的研究結(jié)果一致。有研究表明，氟唑菌酰羥胺在西瓜、大豆、小麥和香蕉中的半衰期分別為2.1～3.4 d[7]、3.6～5.7 d[19]、5.8～5.7 d[20]和16.9 d[21]，表明農(nóng)藥消解與作物種類(lèi)有關(guān)。

2.3 最終殘留試驗(yàn)結(jié)果

2018 年，氟唑菌酰羥胺在中國(guó)12 地開(kāi)展的大棚和露地兩種栽培模式下的番茄中的最終殘留試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5 和圖1。如表5 所示，氟唑菌酰羥胺在番茄中的殘留量均隨著采收間隔期的延長(zhǎng)而降低，采收間隔期為5 d 時(shí),在露地和大棚種植模式下，氟唑菌酰羥胺在番茄中的殘留量分別在0.016～0.22 mg/kg 和 ＜ 0.010～0.091 mg/kg 之間，均未超過(guò)美國(guó)、日本和CAC 等國(guó)家或組織制定MRL值[8-9]。

圖1 氟唑菌酰羥胺在中國(guó)12 地番茄中的最終殘留量Fig.1 Terminal residues of pydiflumetofen in tomato at 12 locations in China

表5 在露地和大棚栽培模式下氟唑菌酰羥胺在番茄中的最終殘留量Table 5 The terminal residues of pydiflumetofen in tomato in open field and greenhouse planting modes

由圖1 可以看出：大棚種植模式下氟唑菌酰羥胺的最高殘留量顯著低于露地，其中貴州的殘留量最高。盧琦等[28]對(duì)露地和大棚蕹菜中吡蟲(chóng)啉的殘留量研究發(fā)現(xiàn)，露地殘留量低于大棚。馬成等[29]研究了氟氯氰菊酯在露地和大棚油麥菜以及Zhang 等[30]研究了吡蟲(chóng)啉和氯蟲(chóng)苯甲酰胺在露地和大棚芹菜上的殘留，結(jié)果同樣顯示露地殘留量低于大棚。這可能是由于露地條件下施藥易受雨水、風(fēng)等外力作用，使藥液產(chǎn)生了揮發(fā)或飄移，減少了其在作物上的沉積。相對(duì)露地，大棚環(huán)境較封閉，空氣流通少，農(nóng)藥易沉積在作物表面，加之光照較露地弱，不利于農(nóng)藥降解，致使農(nóng)藥殘留量高于露地[31]。張忠祥等[32]研究發(fā)現(xiàn)，阿維菌素、百菌清等農(nóng)藥在露地種植模式下西瓜中的殘留量高于大棚，可能與植株光合作用強(qiáng)弱有關(guān)；Fan 等[33]研究結(jié)果表明，噁霜靈在露地條件下的殘留量高于大棚，可能是由于大棚條件下黃瓜生長(zhǎng)速度較快，生長(zhǎng)稀釋作用大所致。

2.4 短期膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

通過(guò)查詢(xún)JMPR 報(bào)告，氟唑菌酰羥胺的急性參考劑量(ARfD)為0.3 mg/kg bw[34]，結(jié)合WHO GEMS/Food 公布的數(shù)據(jù)[35]，我國(guó)1～6 歲兒童的番茄LP 為0.2638 kg，一般人群( ＞ 1 歲的人群)的番茄LP 為0.3768 kg，1～6 歲兒童的平均體重為16.14 kg，一般人群平均體重為53.23 kg，Ue為0.18 kg，v為3。結(jié)合本研究中規(guī)范殘留試驗(yàn)獲得的氟唑菌酰羥胺的最高殘留量，參照1.8 節(jié)公式計(jì)算氟唑菌酰羥胺在番茄中的殘留對(duì)中國(guó)不同消費(fèi)人群的短期膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 氟唑菌酰羥胺在番茄中的短期膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果Table 6 The results of short-term dietary exposure risk assessment of pydiflumetofen in tomato

由表6 可知，氟唑菌酰羥胺在番茄中的殘留對(duì)我國(guó)不同消費(fèi)人群的短期膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)在0.6%～2.8%之間。1～6 歲兒童風(fēng)險(xiǎn)較一般人群高，但其短期膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)均小于100%，表明氟唑菌酰羥胺在番茄中的殘留不會(huì)對(duì)我國(guó)1～6 歲兒童及一般人群造成不可接受的風(fēng)險(xiǎn)。本文獲取的數(shù)據(jù)相對(duì)有限，對(duì)其短期膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法存在一定的不確定性因素，且評(píng)估只針對(duì)未加工番茄農(nóng)藥殘留進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)其加工后的產(chǎn)品還有待進(jìn)一步研究。使用1～6 歲兒童替代低齡兒童的膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，可能會(huì)過(guò)高估計(jì)低齡兒童的膳食風(fēng)險(xiǎn)。因此，建議我國(guó)相關(guān)部門(mén)應(yīng)盡快完善我國(guó)各年齡段膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法及數(shù)據(jù)，針對(duì)不同年齡段的人群做出準(zhǔn)確科學(xué)的膳食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

3 結(jié)論

本研究基于UPLC-MS/MS 所建立的氟唑菌酰羥胺在番茄中的殘留分析方法靈敏度、正確度、精密度等均符合農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則要求；規(guī)范殘留田間試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論是在露地還是大棚種植模式下，氟唑菌酰羥胺的消解均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)，半衰期分別為7.1～11.4 d，降解速率不同可能與試驗(yàn)期間各地溫度有關(guān)。最終殘留試驗(yàn)結(jié)果表明，采收間隔期為5 d 時(shí)，在兩種種植場(chǎng)景下，番茄中的殘留量均低于美國(guó)、日本和CAC 等國(guó)家或組織的MRL 值。短期膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果表明，氟唑菌酰羥胺在番茄中殘留量對(duì)我國(guó)1～6 歲兒童及一般人群風(fēng)險(xiǎn)分別在1.8%～2.8%和0.6%～1.0%之間，均小于100%，表明在推薦的施藥劑量、次數(shù)和采收間隔期下，其殘留所造成的短期風(fēng)險(xiǎn)處于可接受水平，但1～6 歲兒童風(fēng)險(xiǎn)高于一般人群，因此建議我國(guó)相關(guān)部門(mén)在制定最大殘留限量值及進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作時(shí)應(yīng)多關(guān)注低齡兒童膳食安全。