联苯菊酯、噻虫嗪及其代谢物噻虫胺在小麦上的残留及膳食风险评估

吕 莹, 齐艳丽, 任鹏程, 连少博, 王 霞, 秦 曙

(山西功能农产品检验检测中心，农业农村部农产品质量安全风险评估实验室 (太原)，太原 030031)

联苯菊酯 (bifenthrin) 是一种低毒、高效的拟除虫菊酯类杀虫剂，具有很强的触杀和胃毒作用，无内吸、熏蒸作用，杀虫谱广，作用迅速，对环境较为安全[1]。目前有关联苯菊酯残留的检测方法主要有气相色谱法、气相色谱-质谱法及高效液相色谱法[2]。噻虫嗪 (thiamethoxam) 属于第二代新烟碱类杀虫剂[3]，能选择性地抑制昆虫神经系统烟酸乙酰胆碱酯酶受体，进而阻断昆虫中枢神经系统的正常传导，造成害虫出现麻痹而死亡[4]。农药残留专家联席会议 (JMPR) 2014 报告[5]显示，噻虫嗪的风险评估定义是噻虫嗪和噻虫胺 (clothianidin)。噻虫胺既是噻虫嗪的主要代谢产物，其本身也是一种登记使用的杀虫剂。上述3 种化合物的结构式见图式1。目前，联苯菊酯与噻虫嗪的复配制剂在中国已获得登记在小麦上作为杀虫剂使用，防治对象为小麦蚜虫[6]。但关于利用超高效液相色谱-质谱 (UPLC-MS) 法同时针对小麦中联苯菊酯、噻虫嗪及其代谢物噻虫胺3 种农药残留进行检测的研究尚未见报道。鉴于此，笔者依据《农作物中农药残留试验准则》[7]，选取中国12 个典型的小麦生产区域进行了田间规范残留试验，对麦粒及秸秆中3 种农药的残留行为进行了研究，并结合中国居民膳食消费数据[8]进行了联苯菊酯、噻虫嗪及噻虫胺的膳食暴露风险评估，以期为联苯菊酯及噻虫嗪、噻虫胺的安全使用提供建议。

1 材料与方法

1.1 仪器及试剂

UPLC I-Class XEVO TQ-S Micro 超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱仪 (UPLC-MS/MS，美国沃特世科技有限公司)；HY-08 中药粉碎机 (环亚天元公司)；QUINTIX224-1CN 型 (精确到0.000 1 g)、BSA323S 型 (精确到0.001 g) 及CAP8201 型 (精确到0.1 g) 电子天平 (赛多利斯科学仪器北京有限公司)；Talboys 945 066 型多管涡旋混合仪 (美国特朗纳有限责任公司)；KQ-500E 型超声波清洗器 (昆山市超声仪器有限公司)；5804R 和5424R 型离心机 (德国艾本德股份公司)；XK80-A 型快速混匀器(江苏新康医疗器械有限公司) 等。

联苯菊酯 (bifenthrin，纯度99.3%) 和噻虫嗪(thiamethoxam，纯度99.2%) 标准品 (国家农药质量监督检验中心)；噻虫胺 (clothianidin，纯度99.0%)标准品 (德国Dr. Ehrenstorfer GmbH 公司)；35%联苯菊酯 · 噻虫嗪悬浮剂 (bifenthrin + thiamethoxam 350 SC，其中联苯菊酯质量分数为14.5%，噻虫嗪质量分数为20.5%)。试剂乙腈、甲醇、乙酸、甲酸及乙酸铵均为色谱级；提取盐包 (4 g 硫酸镁、1 g氯化钠、0.5 g 柠檬酸氢二钠、1 g 柠檬酸钠) 及净化管 (2 mL 离心管，装填20 mg PSA、7.5 mg GCB、142.5 mg 无水硫酸镁)[岛津技迩 (上海) 商贸有限公司]；纯净水 (广州屈臣氏食品饮料有限公司)。

1.2 田间试验

依据NY/T 788―2018《农作物中农药残留试验准则》[7]，于2018 年分别在中国吉林省四平市双辽市那木乡建设村、山西省晋中市榆次区东阳镇东阳村、北京市通州区漷县镇侯黄庄村、山东省莘县东鲁办事处郭王庄、山西省运城市垣曲县华峰乡丰村、安徽省宿州市孙圩子乡王庄村、江苏省南京市溧水区白马镇江苏省农科院试验基地村、上海市闵行区华漕镇、湖北省黄冈市武穴市龙坪镇下冯村、云南省昆明市嵩明县小街镇本纳克村、四川省成都市彭州市濛阳镇四川省农科院植物技术育种试验地及天津市武清区汊沽港镇胡柳子村12 地开展联苯菊酯和噻虫嗪在小麦中的残留试验。35%联苯菊酯 · 噻虫嗪SC 施药剂量为制剂量150 g/hm2(有效成分52.5 g/hm2，其中联苯菊酯21.75 g/hm2、噻虫嗪30.75 g /hm2)，用450 kg/hm2自来水稀释后于小麦蚜虫始盛时期喷雾施药1 次。由于小麦收获期较短，根据采收间隔期设置多个试验小区，分别施药，同时采收，从而得到不同间隔期的样品。根据防治实际要求，最终残留试验分别采集14 d 和21 d 的小麦籽粒和秸秆样品进行分析。每个试验点除处理小区外，另设置1 个空白对照小区，小区面积不小于100 m2，不设置重复小区。对照小区和处理小区设置在相邻区域，中间设置隔离带避免污染。

1.3 分析方法

1.3.1 仪器检测条件

色谱条件：Waters ACQUITY UPLC BEH C18 色谱柱 (100 mm × 2.1 mm，1.7 μm)；流速0.3 mL/min；进样量5 μL；柱温40 ℃。流动相：A，4 mmol/L 乙酸铵水溶液 (含0.1% 甲酸)；B，4 mmol/L 乙酸铵甲醇溶液 (含0.1%甲酸)。梯度洗脱程序：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。

质谱条件：电喷雾正离子扫描 (ESI+)；多反应监测 (MRM) 模式；毛细管电压3 500 V；脱溶剂气温度400 ℃，脱溶剂气流量800 L/h；碰撞气为氩气，纯度 ＞ 99.999%；其他质谱参数见表1。

表1 联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺主要质谱参数Table1 The major MS parameters of bifenthrin, thiamethoxam and clothianidin

1 .3.2 样品提取及净化

1.3.2.1 样品提取

麦粒：称取粉碎混匀的麦粒样品5 g (精确到0.1 g) 于50 mL 离心管中，加入5 mL 水，10 mL含体积分数0.1%乙酸的乙腈，于 2 500 r/min 涡旋振荡提取5 min；加入4 g 无水硫酸镁、1 g 氯化钠、1 g 柠檬酸钠及0.5 g 柠檬酸氢二钠，于2 500 r/min 涡旋振荡提取3 min；8 000 r/min 下离心5 min，待净化。

秸秆：称取粉碎混匀的秸杆样品2 g (精确到0.1 g) 于50 mL 离心管中，加入5 mL 水，10 mL含体积分数 0.1%乙酸的乙腈，超声振荡提取10 min；加入4 g 无水硫酸镁、1 g 氯化钠、1 g 柠檬酸钠、0.5 g 柠檬酸氢二钠，于2 500 r/min 涡旋振荡提取3 min；8 000 r/min 下离心5 min，待净化。

1.3.2.2 样品净化 取上清液1.5 mL，加入装有142.5 mg 无水硫酸镁、20 mg PSA 和7.5 mg GCB 的2 mL 离心管中，于 2 500 r/min 下涡旋分散固相萃取3 min，5 000 r/min 下离心2 min；上清液过0.22 μm 有机滤膜后，取0.5 mL 加入0.5 mL水，于2～6 ℃静置2 h；混匀，过0.22 μm 有机滤膜，待UPLC-MS/MS 检测。

1.4 标准溶液配制及标准曲线绘制

准确称取10 mg (精确到0.1 mg) 联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺标准品，用乙腈溶解并定容至10 mL，配成标准储备液，于 ＜ -18 ℃冰柜中避光保存。

分别用麦粒和秸秆样品的空白提取液稀释标准储备液，配制成0.002 5、0.005、0.01、0.025、0.05 和0.1 μg/mL 的基质匹配标准工作溶液，以其质量浓度 ( μg/mL) 为横坐标，相应的峰面积响应值为纵坐标绘制标准曲线，以评价峰面积与浓度的线性关系。

1.5 添加回收试验

在空白麦粒、秸秆样品中分别添加3 个水平的联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺标准溶液，每个水平重复5 次。空白麦粒样品中添加水平为0.01、0.1 和0.5 mg/kg，秸秆样品中添加水平为0.05、0.5 和3 mg/kg。按照1.3 节方法进行样品前处理和UPLC-MS/MS 分析，计算添加回收率及相对标准偏差 (RSD)。

1.6 膳食暴露风险评估

1.6.1 长期暴露评估 联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺的每日允许摄入量 (ADI) 值分别为0.01、0.08 和0.1 mg/kg (bw)[9]。长期膳食暴露评估按照如下程序进行[10]。

联苯菊酯、噻虫嗪及噻虫胺的国家估算每日摄入量 (NEDI) 计算公式见式 (1)。

式中：NEDI 指国家估算每日摄入量，mg/kg(bw)；STMRi为第i 类初级食用农产品的规范试验残留中值，mg/kg；STMR-Pi为第i 类加工食用农产品的规范试验残留中值，mg/kg；Fi为第i 类食用农产品的消费量，g/d；bw为人群平均体重，kg，中国人均体重按63 kg 计。

联苯菊酯、噻虫嗪及噻虫胺的长期膳食暴露摄入风险用NEDI 占ADI 的百分率表示，即长期暴露风险商 (RQc) 表示，计算公式见式 (2)。

当RQc≤ 100%时，表示长期膳食暴露风险为可以接受，RQc值越小，风险越低；当RQc＞100% 时，表示存在不可接受的长期膳食暴露风险，RQc值越大，风险越高。

1.6.2 短期暴露评估 联苯菊酯、噻虫嗪及噻虫胺的急性参考剂量 (ARfD) 值分别为0.01、1 和0.6 mg/kg (bw)[5]，本研究采用JMPR 推荐的农药短期膳食摄入量 (IESTI) 计算公式[10][式 (3)] 进行计算。

式中：LP 指每人每天的高端消费量 (97.5th百分位消费者的数据)，kg；HR 为初级食用农产品中最高残留值，mg/kg；HR-P 为加工食用农产品中最高残留值，mg/kg；ARfD 表示急性参考剂量，mg/kg (bw)。

短期膳食暴露风险以IESTI 占ARfD 的百分率表示，即短期暴露风险商 (RQa)，计算公式见式 (4)。

当RQa≤ 100%时，可认为该农药的短期膳食暴露风险处于可接受水平；当RQa＞ 100%时，则认为其短期膳食暴露风险为不可接受。

2 结果与讨论

2.1 方法的有效性评价

方法有效性评价依据NY/T 788―2018《农作物中农药残留试验准则》[7]中残留物检测部分相关要求进行。

在0.002 5～0.1 mg/L 范围内，联苯菊酯、噻虫嗪及噻虫胺在麦粒及秸秆中的峰面积与其质量浓度间呈良好的线性关系，R2均大于0.99。

联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺在麦粒及秸秆中的添加回收率结果见表2，符合农药残留分析要求[7]。

表2 联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺在小麦中的添加回收率及相对标准偏差Table2 The recoveries and RSD of bifenthrin, thiamethoxam and clothianidin in wheat

在本研究仪器条件下，联苯菊酯、噻虫嗪及噻虫胺在麦粒中的定量限 (LOQ) 均为0.01 mg/kg，在秸秆中的LOQ 均为0.05 mg/kg。

2.2 最终残留量

35%联苯菊酯 · 噻虫嗪悬浮剂以推荐高剂量(制剂150 g/hm2，有效成分52.5 g/hm2) 于小麦蚜虫始盛时期喷雾施药1 次，施药后14 d 和21 d 分别采集麦粒及秸秆样品，12 个试验点的最终残留量检测结果见表3。联苯菊酯在麦粒中的残留量在 ＜ LOQ～0.041 mg/kg 之间，噻虫嗪在 ＜ LOQ～0.016 mg/kg 之间，噻虫胺在 ＜ LOQ～0.018 mg/kg之间。

距末次施药后14 d，小麦中联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺的最终残留量结果基于概率论和统计学计算的95%置信区间上限值分别是0.020、0.010和0.012 mg/kg，可将其作为短期膳食暴露评估的残留值使用[11]。中国规定联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺在小麦上的最大允许残留限量 (MRL) 值分别是0.5、0.1 和0.02 mg/kg[9]，国际食品法典委员会(CAC) 推荐联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺在小麦上的MRL 值分别是0.5 (Po)、0.05 和0.02 mg/kg[12]。本研究中12 个试验点所得联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺的最终残留量均在中国及CAC 制定的相应MRL 值范围内，验证了其各自MRL 值的适用性。

小麦秸秆中联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺的残留量随采收时间的延长而逐渐降低。联苯菊酯在麦秆 (以干重计，通过含水量折算，其余同) 中的14 d 残留量为0.37～1.61 mg/kg，21 d 残留量为0.23～1.11 mg/kg；噻虫嗪的14 d 残留量为 ＜ 0.050～0.48 mg/kg，21 d 残留量为 ＜ 0.050～0.10 mg/kg，噻虫胺的14 d 残留量为 ＜ 0.050～0.79 mg/kg，21 d残留量为 ＜ 0.050～0.18 mg/kg。小麦秸秆是一种重要的动物饲料，目前中国尚未制定农药在动物饲料中的MRL 值，故有关动物饲料中农药的残留风险还需进行更广泛深入的研究。CAC 推荐联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺在小麦秸秆中的MRL 值分别是0.5、2 和0.2 mg/kg[12]。与之比较可见，我国小麦秸秆中联苯菊酯和噻虫胺的残留量可能超过了基于欧美国家相关数据制定的国际MRL 标准，其对畜产品残留质量安全和国际贸易的影响有必要进一步研究讨论。

2.3 长期膳食暴露风险

距末次施药后14 d，小麦中联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺的规范残留试验中值分别为0.014、0.010 和0.010 mg/kg，中国城乡居民的粮谷类每日膳食量为0.410 7 kg (其中面及其制品为0.138 5 kg)，联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺的ADI 值分别为0.01、0.08 和0.1 mg/kg (bw)，根据1.6 节中公式(1) 计算得普通人群的联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺的NEDI 值分别为3.08 × 10-5、2.2 × 10-5和2.2 ×10-5mg/kg (bw)，RQc值分别为0.31%、0.028%和0.022%，表明3 种农药残留水平对一般人群健康的风险在可接受范围内。因此，采用35%联苯菊酯 · 噻虫嗪悬浮剂防治小麦蚜虫时，最高制剂用量150 g/hm2(有效成分52.5 g/hm2) 下施药1 次，采收间隔期最短14 d 条件下，其残留不会对一般人群造成不可接受的慢性膳食暴露风险。

2.4 短期膳食暴露风险

表3 联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺在小麦中的残留量Table3 Residues of bifenthrin, thiamethoxam and clothianidin in wheat

表3 中结果显示，距末次施药后14 d，小麦中联苯菊酯、噻虫嗪及噻虫胺的最高残留值 (HR)分别为0.033、0.016 和0.018 mg/kg，95%置信区间上限值分别为0.020、0.010 和0.012 mg/kg。根据联合国粮食及农业组织 (FAO) 公布的数据，中国1～6 岁儿童的小麦消费大份餐LP 值为415.87 g，普通人群的小麦消费大份餐LP 值为732.96 g[13]。根据中国居民营养与健康状况监测报告 (2010—2013)[8]，中国1～6 岁儿童平均体重为13.9 kg，普通人群平均体重以63 kg 计。根据1.6 节中公式(3)，分别代入残留试验的HR 值和95%置信区间上限残留值，计算得出联苯菊酯对中国1～6 岁儿童的短期膳食暴露风险商 (RQa) 分别为9.9% 和6.0%，对普通人群的RQa值分别为3.8%和2.3%；噻虫嗪对中国1～6 岁儿童的RQa值分别为0.048%和0.030%，对普通人群的RQa值分别为0.019%和0.012%；噻虫胺对中国1～6 岁儿童的RQa值分别为0.090%和0.060%，对普通人群的RQa值分别为0.035%和0.023%。综合两种计算方式的结果，表明35%联苯菊酯 · 噻虫嗪悬浮剂以最高制剂用量150 g/hm2(有效成分52.5 g/hm2) 施药1 次，安全间隔期14 d，小麦中联苯菊酯、噻虫嗪及噻虫胺的残留不会对1～6 岁儿童和普通人群造成不可接受的短期膳食暴露风险。

比较上述两种不同计算方式的评估结果可以看出，直接采用残留试验数据的最高值 (HR) 进行评估，所得结果略高于采用基于概率论和统计学方法所得95%置信区间上限残留值进行的评估，有可能导致风险评估结果过高。尽管概率评估模型所要求的数据和应用的限制条件较多，但该方法能给出更具代表性的参数，评估结果更为可靠。

3 结论

目前国内外针对联苯菊酯残留的检测方法主要是气相色谱法、气相色谱-质谱法及高效液相色谱法，本研究采用超高效液相色谱-串联质谱 (UPLCMS/MS) 法，在多反应监测模式 (MRM) 下，对小麦及其秸秆中的联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺残留进行了定性和定量分析。结果显示，所用方法稳定性好、灵敏度高、高效快捷，适合麦粒及秸秆中联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺的定量分析。

通过在全国12 个小麦主产区进行14 d、21 d田间规范残留试验，得出的最终残留量均在中国及国际食品法典制定的相应MRL 值范围内，验证了相关MRL 值的适用性，多点试验的结果具有更高的可靠性。根据所得残留试验数据进行了长期及短期膳食暴露风险评估，结果表明：采用35%联苯菊酯 · 噻虫嗪悬浮剂防治小麦蚜虫，最高制剂用量150 g/hm2(有效成分52.5 g/hm2)，施药1 次，采收间隔期14 d 或21 d，联苯菊酯、噻虫嗪和噻虫胺的长期膳食暴露风险在0.022%～0.31%之间，短期膳食暴露风险在0.012%～9.9%之间，不会对1～6 岁儿童和普通人群造成不可接受的长期及短期膳食暴露风险。参考CAC 标准，则作为饲料用的小麦秸秆中3 种农药的残留量有可能对畜产品的质量安全产生影响，但具体还需进行深入研究。