甲氰菊酯在青花菜上的残留行为及膳食风险评估

刘 宇，董惠颖，马 成，朱宇珂，刘凤娇，梁宏武，李 莉*

（1.山西农业大学植物保护学院，太原 030031；2.内蒙古大学生态与环境学院，呼和浩特 010020；3.中国科学院动物研究所农业虫害鼠害综合治理国家重点实验室，北京 100101）

青花菜（Brassica oleracea var.italica L.）又名西兰花，是十字花科芸薹属蔬菜[1]。青花菜营养丰富，富含矿物质、膳食纤维、蛋白质和维生素，深受人们的喜爱[2-5]。2017年，我国青花菜种植面积超过7.6万hm2，总产量达354.7万t，2018年1—10月累计出口额为1.2亿美元[6]。然而，青花菜在生长过程中会受到小菜蛾、甜菜夜蛾、斜纹夜蛾等害虫的危害[7]，使用化学农药是有效防治方法之一[8]。

甲氰菊酯（Fenpropathrin）是我国使用较广泛的拟除虫菊酯杀虫剂之一，具有杀虫活性高、用量少、稳定性好等优点[9-11]。目前，甲氰菊酯登记用于小麦、大豆、十字花科蔬菜、柑橘、苹果、茶树等作物中。我国规定甲氰菊酯在青花菜中的最大残留限量（MRL）为5 mg/kg[12]，日本为2 mg/kg，美国（十字花科蔬菜，包括青花菜）为3 mg/kg[13]。

目前标准方法中采用气相色谱法[14]、气相色谱-质谱联用法[15]等测定甲氰菊酯残留量，并有相关文献报道了关于甲氰菊酯在柿果[16]、小白菜[17]、大豆[18]、豌豆[19]、番茄和甘蓝[20]等作物上的残留水平，但关于甲氰菊酯在青花菜中的消解动态、最终残留及膳食风险评估尚未见报道。为此，本试验研究了在大棚和露地2种种植模式下甲氰菊酯在青花菜上的残留行为，并结合我国的膳食结构进行了急性和慢性膳食摄入风险评估，旨在为甲氰菊酯在青花菜上的安全使用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Agilent 7890气相色谱仪，配有μECD检测器，美国安捷伦科技有限公司；KQ-600超声波清洗器，昆山超声仪器有限公司；EYELA OSB-2000型旋转蒸发仪，上海爱朗仪器有限公司；FC 5706台式低速离心机，奥豪斯国际贸易（上海）有限公司；精密移液枪、HM294均质机，福斯华（北京）科贸有限公司。

甲氰菊酯标准品（纯度99.5%），Dr.Ehrenstorfer Gmbh公司；乙腈、丙酮、石油醚、氯化钠（均为分析纯，石油醚使用前重蒸，收集60～90℃部分）、正己烷（色谱纯），上海安谱科学仪器有限公司；弗罗里硅土柱（1 000 mg/6 mL），天津博纳艾杰尔科技有限公司。

1.2 田间试验

按照NY/T 788—2018《农作物中农药残留试验准则》[21]要求，于2016—2017年在北京市、安徽省宿州市、黑龙江省绥化市、广东省广州市、山东省淄博市、云南省昆明市开展了20%甲氰菊酯乳油在青花菜上的消解及最终残留试验。每个田间试验地点的气候条件和土壤理化性质见表1。每个小区面积不小于15 m2，3次重复。小区间设保护带，另设对照小区。

表1 田间试验地点、作物品种、气候因子及土壤条件

1.2.1 消解动态试验

根据推荐的最高使用剂量，即制剂量1 200 mL/hm2（240 g a.i./hm2）于青花菜生长至半大时喷雾施药，在药后2 h，1、2、3、5、7、10、14、21 d采集青花菜样品。

1.2.2 最终残留试验

按制剂量1 200 mL/hm2（240 g a.i./hm2）设3、4次施药，施药间隔7 d，兑水喷施。在末次施药后3、5、7、14 d采集青花菜样品。

1.2.3 样品的采集与处理

按设计方案中采集时间要求，每次每小区随机采集4～6个生长正常的青花菜植株样品至少2 kg，去除外侧腐坏叶片，用不锈钢刀切成1～2 cm2大小碎块，在不锈钢盆中将其充分混匀，用四分法缩分样品，分别装入封口袋中，放入-20℃低温冰柜中贮存。

1.3 提取与净化

准确称取10±0.01 g粉碎后样品于50 mL离心管中，加入20 mL乙腈，混合均匀后用超声波辅助提取15 min，加入6 g氯化钠后剧烈摇动1 min，在3 000 r/min条件下低速离心5 min，取上清液10 mL，将其在35℃水浴中旋蒸近干。取5 mL丙酮/石油醚（1∶9，V/V）预淋弗罗里硅土固相萃取柱，后弃去淋洗液，用15 mL离心管接收洗脱液，随后用15 mL丙酮/石油醚（1∶9，V/V）分3次将上述旋蒸样品溶解并淋洗固相萃取柱，将盛有淋洗液的离心管于35℃旋蒸近干，然后用丙酮/石油醚（1∶9，V/V）定容至2.5 mL，在旋涡混合器上混匀，移入进样瓶中，待测。

1.4 仪器条件

色谱柱：HP-5气相色谱柱（30 m×0.32 mm×0.25 μm）。色谱柱温度：起始温度为150℃，以10℃/min速率升温到270℃，保持4 min；载气：高纯氮气；流速：恒流1.2 mL/min；检测器温度：300℃；进样口温度：280℃，不分流进样，进样量2 μL；甲氰菊酯相对保留时间：约为11.7 min。

1.5 标准曲线的建立

准确称取甲氰菊酯标准品，用丙酮制成1 000 mg/L左右标准储备液，逐级稀释后配制成浓度为0.005、0.010、0.025、0.050、0.10、0.25、0.50、1.0和2.5 mg/L系列标准溶液，在1.4所述色谱条件下测定，以质量浓度为横坐标，峰面积为纵坐标进行线性回归方程拟合，绘制标准曲线。

1.6 添加回收率

分别在空白青花菜样品中添加甲氰菊酯标准溶液，添加水平为0.010、0.30、3.0和10 mg/kg，每个水平重复5次，测定回收率。

1.7 数据处理

1.7.1 消解动力学分析

消解动态曲线使用一级动力学方程，按照式（1）拟合，半衰期按照式（2）计算。

式中：Ct为施药后第t d时的农药残留量，mg/kg；C0为施药后的原始沉积量，mg/kg；k为消解系数；t为施药后时间，d；DT50为半衰期，即农药残留量消解50%的时间，d。

1.7.2 急性膳食摄入风险评估

采用JMPR推荐的方法[22]，按式（3）和（4）计算国际估计短期摄入量（IESTI）和急性风险商（RQa）。

式中：IESTI指国际估计短期摄入量，mg/(kg bw·d)；HR为农药最高残留量，mg/kg；v为变异因子（整个水果蔬菜单位重量大于250 g，除卷心菜外，v取值为5）；LP指大份餐即居民青花菜大份额消费量，kg/d；bw为消费人群平均体重，kg。ARfD为急性参考剂量，mg/(kg bw·d)。当RQa＞100%时，表示急性膳食暴露风险不可接受，数值越大，风险越大；当RQa≤100%时，表示急性膳食暴露风险可以接受。

1.7.3 慢性膳食摄入风险评估

采用国家农药残留标准审评委员会推荐的方法[23]按式（5）进行计算。

式中：STMR为农药在某种食品中的规范残留试验中值，mg/kg；Fi为一般人群对该食品的消费量，kg；bw为中国人均体重，kg；ADI为农药的每日允许摄入量mg/(kg bw)；RQc为风险商，%。当RQc≤100%时，表示其风险可以接受，RQc值越小，风险越小；当RQc＞100%时，表示有不可接受的慢性风险，RQc值越大，风险越大。

2 结果与分析

2.1 方法线性、精密度与准确度分析

参照NY/T 761—2008《蔬菜和水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留的测定》[14]中的第2部分：蔬菜和水果中41种有机氯和拟除虫菊酯类农药多残留的测定，对甲氰菊酯在青花菜中的残留分析方法进行了验证。结果表明，在0.005～2.5 mg/L范围内，甲氰菊酯线性方程为y=111 454x-960.48，R2=0.999 9。添加水平为0.010、0.30、3.0、10 mg/kg时，甲氰菊酯的平均回收率为99%、100%、89%和89%，相对标准偏差为4.5%、3.4%、5.4%和5.2%（表2），定量限为0.010 mg/kg。结果表明，本方法的线性、准确度和精密度均满足农药残留分析方法的要求。

表2 甲氰菊酯在青花菜中的添加回收率和相对标准偏差

2.2 甲氰菊酯在青花菜中的消解动态

甲氰菊酯在青花菜中的残留消解试验在北京市、黑龙江省绥化市进行，分别为露地和大棚2种种植模式。两地消解动态均符合一级动力学方程（表3），其中北京露地条件下的消解半衰期为4.3 d，黑龙江大棚条件下半衰期为8.1 d。两地半衰期的差异不仅与两地气候有关，与种植模式也密切相关。在不同的露地和大棚栽培模式下，作物的生长环境不同，农药的消解速率也存在差异。在露地条件下，作物表面的农药受阳光、雨水等气候因子的影响较大，而大棚是一个相对封闭的环境，受外部自然条件影响较小[24-25]。本试验结果与丁悦等[26]报道的在黄瓜中啶虫脒的消解试验结果一致，大棚的消解半衰期为10.1 d，露地为9.7 d；郑坤明等[24]对毒氟磷在西瓜中的残留消解动态研究中得出，其半衰期在大棚中为6.0 d，在露地中为5.1 d；卢琦等[27]研究发现，蕹菜中吡虫啉在大棚的消解半衰期为3.5 d，在露地中为2.3 d，即露地消解半衰期短于大棚。

表3 甲氰菊酯在青花菜中的消解动态

2.3 甲氰菊酯在青花菜中的最终残留量

甲氰菊酯乳油在青花菜上的最终残留试验在北京市、安徽省宿州市、黑龙江省绥化市、广东省广州市、山东省淄博市、云南省昆明市开展。末次施药后3、5、7、14 d采集的青花菜样品中甲氰菊酯最终残留水平如表4所示。在露地条件下，采收间隔期为3 d时残留量为0.28～0.74 mg/kg，5 d时为0.20～0.52 mg/kg，7 d时为0.064～0.28 mg/kg，14 d时为0.014～0.092 mg/kg；在大棚条件下，采收间隔期为3 d时残留量为0.68～2.1 mg/kg，5 d时为0.65～1.4 mg/kg，7 d时为0.10～1.4 mg/kg，14 d时为0.11～0.44 mg/kg。

由表4可知，随着采样间隔时间增加，甲氰菊酯在青花菜中的残留量随之下降。采收间隔期为3、5、7、14 d时残留量均未超过我国规定的最大残留限量值（5 mg/kg）。结合青花菜生长期，在本试验施药剂量和次数条件下，推荐安全间隔期为7 d。在相同施药和采收条件下，大棚中甲氰菊酯的最终残留量均明显高于露地（表4）。研究发现，露地芥蓝中吡蚜酮的原始沉积量及残留量均低于大棚[24]，这与本试验结果一致；腐霉利在菠菜中残留行为的研究结果也表明，大棚样品的残留量显著高于露地样品[28]。

表4 甲氰菊酯在大棚和露地种植条件下最终残留测定结果

2.4 甲氰菊酯在青花菜中的急性膳食风险评估

在推荐安全间隔期7 d时，甲氰菊酯在青花菜中的最高残留量（HR）为1.4 mg/kg，急性参考剂量（ARfD）值为0.03 mg/(kg bw·d)[29]。

如表5所示，甲氰菊酯在一般人群和3～5岁儿童中的急性膳食暴露风险商（RQa）分别为89.3%和132%，表明其膳食暴露风险较高。其中，儿童暴露风险高于100%，表明其可能会对3～5岁儿童产生不可接受的风险。

表5 青花菜中甲氰菊酯对中国不同消费人群的急性膳食风险评估结果

2.5 甲氰菊酯在青花菜中的慢性膳食风险评估

GB 2763—2021中规定甲氰菊酯的ADI值为0.03 mg/kg bw[32]，本试验中甲氰菊酯在青花菜中的残留中值为0.48 mg/kg。甲氰菊酯在青花菜中对不同消费人群的慢性膳食风险评估结果如表6所示，甲氰菊酯在一般人群和3～5岁儿童中的慢性膳食暴露风险商分别为2.4%和4.4%，均小于100%，处于可接受水平，表明不会对一般人群的健康造成不可接受的风险，但儿童暴露风险较一般人群更高。

表6 青花菜中甲氰菊酯对中国不同消费人群的慢性膳食风险评估结果

3 结果与讨论

本研究得出甲氰菊酯在露地的半衰期为4.3 d，在大棚的半衰期为8.1 d。推荐安全间隔期为7 d时，2种种植条件下甲氰菊酯在青花菜中的残留量均小于我国食品安全国家标准GB 2763—2021[12]及美国标准、日本标准中的最大残留限量。近年来，为了提高农作物产量，大棚种植规模越来越大[34]。本研究结果表明，青花菜中甲氰菊酯在大棚的最终残留量显著高于露地，因此在制定最大残留限量值及推荐安全间隔期时更要关注大棚种植条件下的残留水平。

膳食风险评估结果显示，在一般人群和3～5岁儿童中，甲氰菊酯的急性膳食暴露风险商较高，而慢性膳食暴露风险商远远低于急性，处于可接受水平。此外，儿童暴露风险较一般人群更高。这一结果与孙瑞卿等[35]对虫螨腈及其代谢物溴代吡咯腈在芥菜上的膳食风险评估结果一致，说明即使残留量未超标也仍可能存在不可接受的急性膳食摄入风险，因此建议我国在进行农药登记及制定、修订食品中农药最大残留限量标准时，不仅要进行慢性膳食摄入风险评估，针对一些已制定ARfD值的农药，还应同时考虑其急性膳食摄入风险[36]。另外应充分考虑低龄幼儿的膳食特殊性，将膳食消费数据细化至儿童生长期的不同阶段，从而为保障我国居民的膳食安全提供更加详尽的基础数据。