呋虫胺及其代谢物UF和DN在水稻上残留行为及其储存稳定性

杜月梅，高丽萍，邵 华

(1.北京联合大学生物化学工程学院生物活性物质与功能食品北京市重点实验室，北京 100191；2.中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，北京 100081)

0 引 言

【研究意义】呋虫胺(dinotefuran)，CAS 登录号[165252-70-0]，化学名称为1-甲基-2-硝基-3-(四氢-3-呋喃甲基)胍，属于第3代新烟碱类杀虫剂[1]，可作用于乙酰胆碱受体使昆虫麻痹致死[2]，主要用于防治水稻、小麦、各种蔬菜和棉花作物上的飞虱、白粉虱、蓟马、二化螟等害虫，杀虫谱广[3]。呋虫胺使用后在动植物体内主要代谢产物为UF和DN[4]，其代谢物在我国没有登记。目前，常见呋虫胺残留检测方法有高效液相色谱(HPLC)[5]、高效液相色谱(HPLC)[6]、液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)[7]、高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)[8]和超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)等[9]方法。我国制定糙米中呋虫胺的最大残留限量为5 mg/kg，稻谷中呋虫胺的最大残留限量为10 mg/kg(GB 2763-2019)[10]。CAC制定大米中呋虫胺的最大残留限量为0.3 mg/kg，稻谷中呋虫胺的最大残留限量8 mg/kg，稻米秸秆和饲料(干)中呋虫胺的最大残留限量6 mg/kg[11]。近年来，水稻中的病虫害主要通过农药防治，但由于长期的过量和不合理的使用农药，造成很多病虫害产生抗药性[12]，需研究呋虫胺在水稻上的残留行为及其稳定性对合理使用农药。【前人研究进展】目前, 国内外已有棉花、蔬菜、水果，茶叶，蜂蜜，水稻中呋虫胺残留检测研究的报道[13-19]。【本研究切入点】测定水稻中呋虫胺及其代谢物的研究尚少。评价其在水稻上的消解趋势、残留水平以及对环境的污染情况。【拟解决的关键问题】运用液质联用的实验方法，研究20%呋虫胺水分散粒剂在水稻上最终残留水平的1年12地残留试验，评价呋虫胺及其代谢物在水稻上的消解趋势、残留水平以及对环境的污染情况，为呋虫胺在水稻上的安全使用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

呋虫胺标准品(纯度99.8%)；代谢物UF标准品：(纯度98.0%)；代谢物DN标准品(纯度97.8%)均购自德国Dr.E公司；乙酸：色谱纯，乙腈：色谱纯，均购自Fisher公司；无水硫酸镁：分析纯，上海试剂厂；氯化钠：分析纯，北京化工厂；PSA和C18分散固相萃取净化剂：购自天津博纳艾杰尔科技有限公司；

高效液相色谱系统：Agilent 1200液相色谱仪；质谱系统：API2000；高速匀浆机：IKA-2，德国；高速离心机：Thermo公司；涡流混合器、电子天平、精密移液枪、氮吹仪以及其它实验室常用仪器设备。

1.2 方 法

1.2.1 最终残留试验田间试验设计

试验于2018年，在湖北、安徽、吉林、上海、湖南、黑龙江、浙江、四川、河南、云南、广西、福建12地进行了20%呋虫胺水分散粒剂在水稻上的最终残留试验。按农药残留试验准则要求设试验小区，小区面积100 m2，小区间设保护带，另设对照小区，按照制剂量40 g制剂/667m2(120 g a.i./hm2)施药，2次施药，施药间隔期为10 d。最终残留采样时间距离最后1次喷药的间隔时间为14和21 d。列出试验作物选择当地主栽品种，田间试验条件。表1

表1 田间试验条件

1.2.2 样品采集与保存

在小区中以随机方式至少选取12个以上的采样点，剪取稻谷穗约2 kg，稻秸秆1 kg，将稻秸秆切成2～3 cm大小的短段，样品混匀后按四分法缩分100 g样品2份(A、B样)，装入样本容器中，粘好标签，放入-20℃低温冰柜中贮存。

1.2.3 样品测定

称取稻壳、糙米及秸秆样品1 g于50 mL离心管中，加入10 mL 10%乙酸乙腈提取液，1 g氯化钠和4 g无水硫酸镁，均质2 min，5 000 r/min下离心5 min，经离心后，取上述稻壳、糙米及秸秆提取上清液各1 mL于10 mL离心管中，分别加入30 mg PSA和30 mg C18进行分散固相萃取净化，均质2 min，5 000 r/min下离心5 min，上清液过0.22 μm滤膜，滤液供液相色谱-质谱联用仪检测。

色谱条件：Waters XBridge-HILIC色谱柱(150 mm×2.1 mm，3.5 μm)；柱温：20℃；流动相A为0.1%甲酸水；流动相B为乙腈，梯度洗脱：0～2 min,90%～30%B,2～4 min,30%～10%B,4～6 min,10%B,6～6.1 min,10%～90%B,6.1～10 min,90%B；流速：0.25 mL/min；进样量：5 μL。

质谱条件：离子源：电喷雾离子源ESI；扫描方式：正离子源/负离子源；毛细管电压：5.5 KV；离子源温度：450℃；雾化气GS1：40 psi；辅助加热气GS2：45 psi；气帘气CUR：25 psi；碰撞室入口EP：10V；碰撞室出口电压CXP：4V；检测方式：多重反应监测(MRM)。表2

表2 多反应监测模式下的呋虫胺及其代谢物UF和DN的质谱参数 Table 2 Mass Spectrometry Parameters of UF and DN of Furoxime and Its Metabolites in Multiple Reaction Monitoring Mode

1.2.4 基质标准曲线

将呋虫胺及其代谢物UF和DN标准溶液用经过前处理的稻壳、糙米、秸秆空白基质提取液进行稀释配得0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 mg/L系列标准溶液。在上述液相色谱/质谱条件下进行测定，以呋虫胺及其代谢物的标准溶液浓度与监测离子峰面积作标准曲线，其中y为呋虫胺或其代谢物峰面积，x为标准溶液浓度。

1.3 储存稳定性试验

采集成熟的空白稻谷和水稻植株各4 kg，放于-20℃冰箱中备用。设置喷洒后的浓度为1 mg/kg，并于0 d、1个月、2个月、3个月、4个月、5个月、6个月为取样间隔取样检测。放于-20℃冰箱，贮存样品2个重复。

2 结果与分析

2.1 水稻中呋虫胺的回收效果

研究表明，在0.05～0.5 mg/L的添加水平范围内，水稻中呋虫胺的平均回收率在86.8%～97.5%，相对标准偏差(RSD，n=5)为1.6%～6.9%；UF的平均回收率在91.9%～96.4%，相对标准偏差(RSD，n=5)为1.6%～6.1%；DN的平均回收率在86.1%～97.8%，相对标准偏差(RSD，n=5)为1.5%～7.0%，以实验的最低添加水平为定量限(LOQ)，水稻中呋虫胺及其代谢物UF、DN的定量限为0.05 mg/kg，最小检出量均为2.5×10-11g。该方法具有良好的精密度、准确度以及稳定性，符合残留实验准则的规定，说明此检测方法有效。表3，图1

表3 水稻中呋虫胺及其代谢物的加标回收率及相对标准偏差(n = 5)

图1 稻壳空白基质(A)及分别添加100 μg/kg呋虫胺(B)、UF(C)、DN(D)标准样品谱图

2.2 稻谷和水稻植株中呋虫胺的稳定性变化

研究表明，在6个月的储藏实验期间，稻谷(包括稻壳和糙米)及水稻植株中呋虫胺及代谢物UF、DN降解率低于30%，说明稻谷及水稻植株中呋虫胺及代谢物UF、DN在-20℃冰箱6个月储藏稳定。表4

表4 呋虫胺及其代谢物在茄子上的储藏稳定性实验结果

稻谷和水稻植株中呋虫胺及其代谢物UF和DN无明显降解，对检测结果无影响。

2.3 呋虫胺在稻谷中残留量的变化

研究表明，13个样品残留值<0.050 mg/kg，另11个样品残留值在0.058～0.108 mg/kg；所有稻谷样品中代谢物UF和DN残留值均<0.050 mg/kg。在秸秆中的呋虫胺的最终残留测定结果为：其中14个样品残留值<0.050 mg/kg，另10个样品残留值在0.061～0.506 mg/kg；UF的最终残留测定结果为：其中21个样品残留值<0.050 mg/kg，另3个样品残留值在0.083～0.194 mg/kg；DN的最终残留测定结果为：其中20个样品残留值<0.050 mg/kg，另4个样品残留值在0.070～0.189 mg/kg。图2

图2 秸秆基质对照(a)及呋虫胺最终残留7 d(b)、10 d(c)谱图

表5 稻谷中呋虫胺及其代谢物的最终残留量(2018年)

表6 秸秆中呋虫胺及其代谢物的最终残留量(以干重计，2018年)

3 讨 论

董旭等[20]建立超高效液相色谱串联质谱法(UPLC-MS/MS)检测呋虫胺及其代谢物UF、DN在稻田环境中的残留规律，得出呋虫胺最小检出量为1×10-13g,呋虫胺代谢物DN、UF最小检出量为5×10-13g，贾曼婷等[16]建立分散固相萃取-高效液相色谱-串联质谱(DSPE-HPLC-MS/MS)分析方法研究呋虫胺在水稻及稻田环境中的残留与消解动态，得出呋虫胺的最低检出量为2.5×10-11g，葛会林等[21]建立超高效液相色谱-串联质谱检测呋虫胺及其代谢物在水稻生态系统中的残留检测与消解动态，得到呋虫胺及DN、UF最小检出量分别为1×10-12g、0.4×10-12g、4×10-12g，实验与贾曼婷采用同样的仪器所测得的呋虫胺及其代谢物的最低检出量为2.5×10-11g，这也说明针对呋虫胺及其代谢物超高效液相色谱与质谱联用的仪器可能更灵敏，但最终实验结果所检出的呋虫胺及其代谢物残留量均低于国家标准，并且本试验方法也可同时对呋虫胺及其代谢物进行检测。

4 结 论

实验前处理方法简单迅速，且在0.05～0.5 mg/L的添加水平范围内，呋虫胺及其代谢物在上述基质中的回收率、RSD、LOQ及方法的准确性和精密度均符合残留分析的要求。呋虫胺及其代谢物在-20℃冰箱的储存也稳定，所测数据均有效。20%呋虫胺水分散粒剂，用药量为制剂40 g制剂/667m2(120 g a.i/hm2)，于水稻最多施药2次，安全间隔期10 d，采收安全间隔14 d。