吡唑醚菌酯和戊唑醇在桃中的残留与膳食风险评估
2023-03-14林永熙程海燕武杨柳周春然周翼璐董勤勇潘灿平
林永熙, 程海燕, 李 栋, 武杨柳, 周春然,周翼璐, 董勤勇, 潘灿平
(中国农业大学 理学院 农药创新研究中心,北京 100193)
桃Amygdalus persicaL.是我国重要的栽培果树,在落叶果树中,仅次于苹果和梨,居第3 位[1]。桃树在种植过程中易受到多种病害,如缩叶病、疮痂病及褐腐病等的威胁[2],使用杀菌剂仍是目前防治桃树病害最为有效的手段[3]。吡唑醚菌酯(pyraclostrobin) 属甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂,作用机制是抑制病原物孢子萌发和菌丝生长过程中能量的产生。戊唑醇 (tebuconazole) 属三唑类杀菌剂,作用机制是抑制真菌麦角甾醇的合成。因二者作用机制不同,不易产生交互抗性,因此其复配制剂已广泛登记并应用于苹果树上斑点落叶病[4]和褐斑病[5]的防治,但尚未见到在桃树上应用的研究报道。
GB 2763—2021《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》规定,吡唑醚菌酯和戊唑醇在桃上的最大残留限量 (MRL) 分别为1 mg/kg 和2 mg/kg,日允许摄入量 (ADI) 均为0.03 mg/kg bw[6]。目前有关吡唑醚菌酯和戊唑醇残留的检测方法主要有液相色谱法[7]、气相色谱法-质谱联用法[8]、液相色谱-质谱联用法[9-15]等,关于 2 种农药复配使用后残留检测的报道主要集中在苹果[16]、柑橘[9]、玉米[17-18]、香蕉[7]和辣椒[19]上,尚未见在桃中残留的检测报道。中国作为桃的主要生产、消费和出口国[20],明确戊唑醇及吡唑醚菌酯在桃中的残留情况,研究其残留行为,科学评估其膳食暴露风险,对于保障桃的生产、出口及膳食安全均有着重要意义。
本研究采用QuEChERS-HPLC-MS/MS 快速检测方法,对8 个不同区域桃样品中戊唑醇和吡唑醚菌酯的最终残留量和消解动态进行了分析,并评估了桃中2 种农药残留的膳食暴露风险,旨在为吡唑醚菌酯和戊唑醇在桃树上的科学合理使用和产品登记提供理论支撑。
1 材料与方法
1.1 仪器与药剂
高效液相色谱-串联质谱仪 (HPLC-MS/MS,美国Agilent 公司);JY2002 型电子天平 (0.01 g,上海舜宇恒平科学仪器有限公司);JA2003B 型电子天平 (0.001 g,上海越平科学仪器有限公司);AUW220D 型电子分析天平 (0.0001 g,日本岛津公司);0.22 μm 针式有机相滤膜 (天津津腾实验设备有限公司) 等。
1.2 田间试验
试验设计参照NY/T 788—2018《农作物中农药残留试验准则》[21],供试药剂为40%唑醚 · 戊唑醇SC。桃树品种为各试验点当地主栽品种:山西省运城市,红凤凰;河北省石家庄市,中华寿桃;山东省泰安市,新生2 号;河南省郑州市,中油5 号;安徽省宿州市,久保桃;湖南省浏阳市,春美桃;四川省成都市,皮球桃;广东省佛山市,鹰嘴桃。
1.2.1 最终残留试验 分别在山西省运城市、河北省石家庄市、山东省泰安市、河南省郑州市、安徽省宿州市、湖南省浏阳市、四川省成都市及广东省佛山市8 地进行最终残留试验。将试验药剂以田间推荐最高剂量稀释2500 倍液后均匀喷雾,每试验点设置1 个处理小区和1 个喷清水的对照小区,每小区不少于4 棵果树。施药3 次,施药间隔期为7 d,分别于最后一次施药后28 d(推荐安全间隔期) 和35 d 后采集桃果实样品。
每个试验小区采集2 份平行样品:从不少于4 株果树上采集至少12 个果实,不少于2 kg;去核,分别记录去核前全果的质量和去核后果肉的质量;将去核后的桃果肉样品粉碎、混合均匀后用四分法分取200 g 样品2 份,置于 -20 ℃冰柜保存。
1.2.2 消解动态试验 分别在山西省运城市、河北省石家庄市、山东省泰安市及河南省郑州市4 地的最终残留试验小区进行,施药方法同1.2.1 节,于第3 次施药后0 d (施药后2 h) 和14、21、28、35 d 时分别采样。
1.3 残留分析方法
1.3.1 样品前处理 参考梁亚杰等[16]针对苹果基质建立的样品前处理方法,并加以改进。称取果肉样品10.00 ± 0.05 g 于50 mL 离心管中,加入10 mL 乙腈,涡旋振荡提取5 min;加入3 g 氯化钠,涡旋振荡提取5 min;于3800 r/min 离心5 min,待净化。取1 mL 提取液转移至盛有50 mg PSA 和150 mg 无水硫酸镁的离心管中,涡旋振荡2 min;于10 000 r/min 离心2 min 后,吸取上清液,经0.22 μm 微孔滤膜过滤,待测。
1.3.2 仪器分析条件
色谱条件:Agilent 高效液相色谱-三重四极杆串联质谱仪 (HPLC-MS/MS);流动相:V(乙腈) :V(0.1%甲酸水溶液) = 80 : 20,流速0.2 mL/min;等度洗脱3 min;色谱柱为Athena C18-WP (3.0 μm ×2.1 mm × 50 mm),柱温30 ℃。
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质谱条件:电喷雾离子源 (ESI),多反应监测(MRM)正离子模式,离子源温度300 ℃;雾化气压力 2413 kPa;碰撞气体为氮气,纯度≥99.999%;干燥气温度 350 ℃,流速 8.0 L/ min;吡唑醚菌酯和戊唑醇的其余主要质谱参数见表1。
表1 吡唑醚菌酯和戊唑醇的主要质谱参数Table 1 The mass spectrometry parameters of tebuconazole and pyraclostrobin
1.3.3 标准溶液配制及基质标准曲线绘制 分别准确称取吡唑醚菌酯标准品和戊唑醇标准品 (10 ±0.7) mg 于10 mL 容量瓶中,以乙腈定容,配制成标准品母液 (质量浓度均为1000 mg/L),置于-20 ℃保存,使用时梯度稀释配制成所需浓度的混合标准溶液。
将吡唑醚菌酯和戊唑醇标准溶液以桃果肉空白基质溶液梯度稀释,配制成基质匹配混合标准溶液,其中吡唑醚菌酯的质量浓度分别为0.01、0.10、0.20、1.0、2.0、4.0 mg/L,戊唑醇分别为0.01、0.10、0.50、1.0、2.0、4.0 mg/L,在1.3.2 节条件下进行测定,以吡唑醚菌酯和戊唑醇的进样质量浓度与监测离子峰面积绘制基质标准曲线。
1.3.4 添加回收试验 在空白桃果肉样品中分别添加一定量的吡唑醚菌酯和戊唑醇标准溶液,添加水平分别为0.01、1.0、4.0 mg/kg 和0.01、2.0、4.0 mg/kg,每个添加水平重复5 次。静置30 min后,按1.3.1 节方法进行样品前处理,在1.3.2 节仪器条件下检测,计算平均回收率和相对标准偏差 (RSD)。
1.3.5 残留量计算 桃果肉样品中吡唑醚菌酯和戊唑醇的浓度采用外标法定量,全果中的残留量按果肉样品中的残留量乘以果核比 (果肉质量与全果质量的比值) 进行折算。
1.4 膳食暴露风险评估
1.4.1 长期膳食暴露风险评估 采用国家估算每日摄入量 (NEDI) 和风险商 (RQ) 对吡唑醚菌酯和戊唑醇在桃中的长期膳食暴露风险进行评估。
根据规范残留试验中值 (STMR),按式(1)计算NEDI,按式 (2) 计算RQ[22]。
式 (1) 中:STMRi表示本次规范残留试验中农药的残留量中值;Fi表示该食品的膳食消费量,我国桃的每日膳食消费量为8.29 g[23]。
式(2)中: ADI 为每日允许摄入量,吡唑醚菌酯和戊唑醇的ADI 值均为0.03 mg/kg bw[6];bw 表示所评估人群的平均体重,我国居民平均体重为63 kg[24]。
当RQ≤100% 时,认为其长期膳食暴露风险可接受;RQ>100%则表示存在不可接受的长期膳食暴露风险。由于本研究中仅有吡唑醚菌酯和戊唑醇在桃上的残留试验数据,尚无2 种农药在其他作物上的 STMR 值,因此不能计算所有作物的膳食暴露 NEDI 值,故只计算桃中吡唑醚菌酯和戊唑醇的NEDI 对 RQ 的贡献率 (RQc,%)。
1.4.2 短期膳食暴露风险评估 短期膳食暴露风险采用 JMPR 推荐的方法[23],按式 (3) 计算国家估算短期摄入量(NESTI)。
式(3)中,根据WHO GEMS/Food (全球环境监测系统/食品污染监测与评估规划) 公布的数据[23]:Ue为单个桃的质量 (255 g);v为变异系数,桃的变异系数为3;LP 为食物的大份餐消费量,1~6 岁儿童桃的LP 值 为 306 g,一般人群 LP值为 582.34 g。1~6 岁儿童的bw 值为16.14 kg[25]。HR 采用本次试验桃全果中农药的最高残留值,mg/kg。
短期膳食暴露风险用NESTI 与急性参考剂量(ARfD) 的比值 (%ARfD) 表示,按公式 (4) 计算。
式(4)中:吡唑醚菌酯和戊唑醇的ARfD 值分别为0.7 mg/kg bw 和0.3 mg/kg bw[26]。若%ARfD >100%,说明存在不可接受的短期膳食暴露风险;%ARfD ≤ 100%,则表明其短期膳食暴露风险可以接受。%ARfD 值越小说明急性毒性越低,反之则说明急性毒性越高。
2 结果与分析
2.1 残留分析方法确证
2.1.1 线性关系 在 0.01~4.0 mg/L 质量浓度范围内,桃中吡唑醚菌酯与戊唑醇的峰面积与其质量浓度间呈良好的线性关系,R2> 0.99 (表2),符合农药残留分析要求[21]。
表2 桃中吡唑醚菌酯和戊唑醇的线性回归方程Table 2 The linear equations of pyraclostrobin and tebuconazole in peach
2.1.2 正确度、精密度及定量限 添加回收试验结果 (表3) 表明:桃中吡唑醚菌酯的平均回收率为88%~92%,RSD 为5.6%~18.7%;戊唑醇的平均回收率为96%~106%,RSD 为0.8%~13.2%;均达到农药残留分析要求[21]。吡唑醚菌酯和戊唑醇的定量限 (LOQ) 均为0.01 mg/kg。
表3 吡唑醚菌酯和戊唑醇在桃中的添加回收率 (n=5)Table 3 Recoveries of pyraclostrobin and tebuconazole in peach (n=5)
2.2 桃中吡唑醚菌酯和戊唑醇的消解动态
由表4 可知:山西省运城市、河北省石家庄市和山东省泰安市3 地桃中吡唑醚菌酯的消解动态符合一级反应动力学方程 (|r| > 0.8551);由于14 d 时吡唑醚菌酯在河南郑州桃中的含量已低于LOQ 值 (0.01 mg/kg),拟合效果差,故未进行其一级动力学方程的拟合;吡唑醚菌酯在桃全果中的半衰期为7.9~13.9 d。戊唑醇在4 地桃中的消解动态均符合一级反应动力学方程 (|r|>0.8999),半衰期为5.4~8.9 d。根据半衰期结果可知,吡唑醚菌酯在不同地区桃中的消解速率为山西省运城市>河北省石家庄市>山东省泰安市;戊唑醇的消解速率为山西运城市>河北石家庄市>河南郑州市>山东泰安市。除河南郑州市桃中吡唑醚菌酯的消解曲线不符合一级反应动力学方程外,2 种农药在其余3 地桃中的消解速率均为山西运城市>河北石家庄市>山东泰安市。其中,山西运城市的消解速率结果明显快于另外2 地,结合当地温带大陆性季风气候预热同步的特点,试验进行时的6 至8 月份降水量较集中,约占全年的60%,推测该地2 种农药消解速率快可能与降水量大有关;而山东泰安市的消解速率最慢,原因可能与当地属于温带大陆性气候,降水量少有关。桃全果中吡唑醚菌酯和戊唑醇的半衰期分别为7.9~13.9 d 和5.4~8.9 d,与梁亚杰等[16]关于2 种农药在苹果上消解的研究报道结果基本一致。总之,吡唑醚菌酯和戊唑醇在桃上的消解速率均较快,属于易降解性农药(t1/2< 30 d)[27]。
表4 吡唑醚菌酯和戊唑醇在桃全果中的消解动态方程及半衰期Table 4 Dynamic dissipation equation and half-life of pyraclostrobin and tebuconazole in whole peach fruit
由图1 可知:末次施药2 h 后,桃全果中吡唑醚菌酯和戊唑醇的原始沉积量分别为0.3 3 ~0.79 mg/kg 和0.20~1.21 mg/kg。距末次施药后14 d时,吡唑醚菌酯和戊唑醇的消解率分别在41%~85% 和70%~89% 之间;28 d 时,分别在78%~87%和92%~99%之间;35 d 时,吡唑醚菌酯仅在山西省运城市桃样品中有检出 (≥0.01 mg/kg),消解率为98%,戊唑醇仅在山西省运城市和山东省泰安市有检出 (残留量≥0.01 mg/kg),消解率分别为100%和97%。
图1 吡唑醚菌酯(A)和戊唑醇(B)在桃全果上的消解动态 (n=2)Fig.1 Dissipation dynamic of pyraclostrobin (A) and tebuconazole (B) in peach whole fruit (n=2)
2.3 桃中吡唑醚菌酯和戊唑醇的最终残留量
最终残留试验结果(表5)表明:采收间隔期为28 d 时,吡唑醚菌酯在8 地桃全果中的残留量在 <0.01~0.16 mg/kg 之间,果肉中的残留量在<0.01~0.17 mg/kg 之间;戊唑醇在8 地桃全果中的残留量在 0.026~0.24 mg/kg 之间,果肉中的残留量在0.028~0.26 mg/kg 之间。采收间隔期为35 d时,吡唑醚菌酯在8 地桃全果中的残留量在<0.01~0.097 mg/kg 之间,果肉中的残留量在<0.01~0.10 mg/kg;戊唑醇在桃全果中的残留量在<0.01~0.13 mg/kg 之间,果肉中的残留量在<0.01~0.14 mg/kg 之间。
表5 吡唑醚菌酯和戊唑醇在桃中的最终残留量 (n=2)Table 5 The terminal residue of pyraclostrobin and tebuconazole in peach (n=2)
其中,距末次施药后28 d 和35 d 时,戊唑醇在桃全果中的残留量均低于我国 (2 mg/kg)[6]、CAC (2 mg/kg)[28]、美国 (2 mg/kg)[29]、澳大利亚(1 mg/kg)[30]、韩国 (1 mg/kg)[31]、欧盟(0.6 mg/kg)[32]及日本(2 mg/kg)[33]制定的最大残留限量(MRL);吡唑醚菌酯的残留量亦低于我国(1 mg/kg)[6]、CAC (0.3 mg/kg)[28]、美国 (2.5 mg/kg)[29]、澳大利亚 (2.5 mg/kg)[30]、韩国 (1 mg/kg)[31]和欧盟(0.3 mg/kg)[32]制定的MRL,但有部分样品的残留量高于日本的MRL (0.02 mg/kg)[33],因此吡唑醚菌酯在桃上的使用仍可能会对出口贸易产生影响,出口基地应谨慎使用。
2.4 膳食暴露风险
2.4.1 长期膳食暴露风险 从表6 中数据可知:对于我国的一般人群,桃中吡唑醚菌酯和戊唑醇残留的RQc 值均远小于100%。距末次施药后28 d,吡唑醚菌酯和戊唑醇的RQc 值分别为0.02% 和0.03%,且随着采收间隔期的延长进一步下降,所得结果与喻歆茹等[8]在草莓、方彦东等[34]在枇杷、凌淑萍等[35]在西瓜、李忠华等[36]在人参、蔡光辉等[37]在杨桃以及付岩等[38]在猕猴桃上的残留评估结果基本一致。研究表明,桃中吡唑醚菌酯和戊唑醇残留量对风险商的贡献率很低,从长期膳食暴露角度看,吡唑醚菌酯和戊唑醇在桃上使用是安全的。由于本研究缺少2 种农药在其他作物上的STMR 值,因此更准确的评估结果还须扩大作物类别后进一步进行规范残留试验。
表6 桃中吡唑醚菌酯和戊唑醇残留的长期膳食暴露风险Table 6 The long-term dietary exposure risk assessment of pyraclostrobin and tebuconazole in peach
2.4.2 短期膳食暴露风险 短期膳食暴露风险评估结果见表7。吡唑醚菌酯和戊唑醇的%ARfD 值均远远小于100%,说明2 种杀菌剂也不存在不可接受的短期膳食暴露风险。其中,戊唑醇的%ARfD值高于吡唑醚菌酯,说明桃中戊唑醇残留的短期膳食暴露风险高于吡唑醚菌酯;1~6 岁儿童的%ARfD值均高于一般人群,表明由于体重较轻,幼龄儿童更易受到农药残留带来的风险。
表7 桃中吡唑醚菌酯和戊唑醇残留的短期膳食暴露风险Table 7 The short-term dietary exposure risk assessment of pyraclostrobin and tebuconazole in peach
3 总结与讨论
本研究建立了桃中吡唑醚菌酯和戊唑醇残留的QuEChERS-HPLC-MS/MS 检测方法,与梁亚杰等[16]针对苹果基质建立的方法和齐艳丽等[17]针对玉米基质建立的检测方法相比,在满足残留分析要求的基础上,还具有操作简便、试剂用量少、分析时间短等优点;与国家标准方法[39]相比,节约了试剂使用量、简化了样品前处理步骤、缩短了分析时间、提高了分析效率,所建立的方法可用于市场样品检测、进出口食品检疫等方面。
本研究中,吡唑醚菌酯和戊唑醇的半衰期分别为7.9~13.9 d 和5.4~8.9 d,均属于易降解性农药,但部分样品中吡唑醚菌酯的残留量超过了日本制定的MRL 标准 (0.02 mg/kg),因此在相应的出口产品生产地应注意谨慎使用。
长期膳食暴露风险评估中,桃中吡唑醚菌酯和戊唑醇残留量对风险商的贡献率分别为0.02%和0.03%,对风险商的贡献率均很小。由于本次试验缺少2 种农药在其他作物上的STMR 值,故尚未考虑桃和其他农产品搭配食用的情况。值得注意的是,我国关于吡唑醚菌酯在芜菁叶 (30 mg/kg)和芹菜 (30 mg/kg) 上,戊唑醇在芹菜 (15 mg/kg)和大白菜 (7 mg/kg) 上的MRL 值均较高[6],因此桃与这类农产品共同食用时可能存在一定的长期膳食暴露风险,所以应重点关注2 种农药在相关作物上的残留动态。
短期膳食暴露风险评估结果表明,采收间隔期为 28 d 时,针对我国一般人群而言,桃中吡唑醚菌酯和戊唑醇的%ARfD 值分别为0.4%和2%,针对1~6 岁儿童的%ARfD 值分别为2%和4%,均远小于100%,说明2 种杀菌剂在桃上按规范使用不会造成不可接受的短期膳食暴露风险。由于桃果实多汁,口感鲜美,因此应适当关注有相应饮食偏好的人群。其中对1~6 岁儿童的短期膳食暴露风险高于一般人群,这一趋势与文献中针对其他农产品的报道[40]一致,因此应特别关注幼龄儿童的农药膳食暴露风险。
本研究结果表明,在良好农业操作规范 (GAP)下,吡唑醚菌酯和戊唑醇在桃树上使用从膳食暴露的角度看总体是安全的。目前吡唑醚菌酯和戊唑醇的混剂产品主要登记用于苹果、小麦、柑橘等作物上,而在桃树上的登记与应用较少[41]。本研究丰富了桃中吡唑醚菌酯和戊唑醇残留的消解动态和最终残留数据,并进行了初步的膳食暴露风险评估,对2 种杀菌剂在桃树上的登记与应用具有一定参考价值。