两种剂型吡唑醚菌酯在草莓中的残留及消解动态

叶 会,陈瑜婷,骆玉琴,范续艳,雷 圆,陆兰菲,郝培培,程有普,*,张昌朋,*

(1.天津农学院 园艺园林学院,天津 300392; 2.农业农村部农药残留检测重点实验室,浙江省农业科学院 农产品质量安全与营养研究所,浙江 杭州 310021; 3.天津市绿亨化工有限公司,天津 300450)

草莓具有丰富的营养价值和极高的经济价值,在全球的水果消费市场广受欢迎,其在中国的种植面积和年产量均居世界首位[1]。目前草莓的种植方式主要以设施栽培为主,但由于温室环境带来的高温、潮湿及空气流通差等因素,导致草莓容易受病害侵染。其中,造成经济损失较为严重的是白粉病[2]、灰霉病[3]及炭疽病[4]等。因此,在草莓上使用农药对于提高产量和质量不可避免。事实上,针对草莓所用的真菌类药物使用量高达80%,加之真菌的抗药性强,在实际应用中往往采取重复喷施、增加剂量和增加助剂等施药手段以提高防治效果[3,5-7]。草莓中杀菌剂的大量、多次使用易导致农药残留现象频发,增加了消费者的食品安全风险。研究表明,温室条件下农药残留的积累水平较高[8-9],为保证食用草莓的安全,有必要研究温室栽培条件下杀菌剂在草莓中的残留、消解及分布规律。

吡唑醚菌酯是甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂,通过抑制病菌线粒体呼吸而杀菌[10-11]。吡唑醚菌酯在草莓上的登记剂型有乳油(EC)、悬浮剂(SC)和水分散粒剂(WDG),常用于防治白粉病、灰霉病及叶斑病等[12]。其中,传统乳油剂型具有有效成分含量高、药效好等优点,在草莓上频繁使用。但由于乳油中含有芳烃类有害有机溶剂,正面临逐渐被替换的发展态势[13]。微囊悬浮剂是近年来的热门剂型,与乳油相比,具有缓释、毒性低和持效期长等特点[14-16]。因微囊悬浮剂具有更好的抗光解能力,药后32 d,经油酸甲酯制备的吡唑醚菌酯微囊悬浮剂比传统乳油剂型对花生叶斑病的防效提高了29.34%[17]。目前,吡唑醚菌酯的微囊悬浮剂在草莓上的应用未见报道,而且乳油和微囊悬浮剂在设施草莓栽培体系中的沉积、消解和分布规律相关的对比研究存在欠缺。农药的剂型、使用量等都会对农药的残留及消解动态产生影响[18]。因此,为保障草莓食用安全,有必要开展农药残留试验,研究不同剂量和不同剂型下其在草莓中的最终残留量及消解动态。

本研究针对吡唑醚菌酯乳油和微囊悬浮剂两种剂型,在推荐剂量范围内开展不同剂型及不同剂量吡唑醚菌酯在草莓中的残留消解试验,研究不同试验条件下吡唑醚菌酯在设施草莓栽培体系中残留分布规律和消解变化趋势,为不同剂型吡唑醚菌酯在草莓上的安全、合理及规范使用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

99.5%吡唑醚菌酯标准品购自德国Dr. Ehrenstorfer GmbH 公司。25%吡唑醚菌酯乳油(EC)和9%吡唑醚菌酯微囊悬浮剂(CS)购自巴斯夫(中国)有限公司。色谱纯乙腈和色谱纯甲醇购自德国默克公司。色谱纯甲酸购自美国ACS恩科化学试剂公司。分析纯乙腈和分析纯氯化钠购自上海凌峰化学试剂有限公司。2 mL Agela Cleanert MAS-Q净化管(PSA,50 mg;C18,50 mg;MgSO4,150 mg)购自天津博纳艾杰尔公司。0.22 μm有机相滤膜购自迪马科技有限公司。50 mL美国康宁离心管购自北京科百特科技有限公司。试验用水为屈臣氏瓶装矿泉水,购自广州屈臣氏食品饮料有限公司。

1.2 仪器与设备

Waters UPLC/XEVO TQ-MS/MS高效液相色谱质谱联用仪,美国Waters公司;背负式电动喷雾器,浙江濛花公司;R6V.V.搅拌机,法国Robot coupe公司;CBS2066E破壁机,艾美特电器(深圳)有限公司;Scout SE-SE602F电子天平,奥豪斯常州仪器有限公司;AB104-S型电子天平,梅特勒-托利多国际贸易上海有限公司;NMSG-12多管漩涡混合器,泰州诺米医疗科技有限公司;TG16-WS台式高速离心机,湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;TD5A-WS台式大容量离心机,金坛市金南仪器制造有限公司;SI-A256涡旋仪,美国Scientific Industries公司;超声波清洗器,上海科导超声仪器有限公司。

1.3 试验设计

试验于2021年在中国杭州进行。参照《农作物中农药残留试验准则》(NY/T 788—2018)开展试验[19]。供试草莓品种为红颜,供试土壤为中性壤土。种植密度每667 m27 000株。小区面积为50 m2(7.7 m×6.5 m)。试验设5个处理:T1,乳油,推荐低剂量,吡唑醚菌酯有效成分为90 g·hm-2;T2,乳油,推荐高剂量,吡唑醚菌酯有效成分为150 g·hm-2;T3,微囊悬浮剂,推荐低剂量,90 g·hm-2;T4,微囊悬浮剂,推荐高剂量,150 g·hm-2;T5,空白对照小区,每个处理设置3个平行,各处理之间设有保护带以保证不存在交叉感染。施药方式为叶面喷雾,在草莓采收前10 d施药,喷雾量均为675 L·hm-2,施药一次。分别在施药后2 h、1 d、2 d、3 d、5 d、7 d和10 d采集草莓、根、茎、叶及土壤样品。采样方式为随机,每个小区以12点法采集20棵植株,将样品分为叶片、果实、根和茎称重记录。果实去蒂后匀浆,不同部位植株(叶、根和茎)用均质机粉碎后,四分法各留样500 g,于-18 ℃保存备用。土壤采集10 cm的厚土层,小区采样12个点,采集3 kg以上,除杂过筛后,四分法留样后于冰柜保存。

1.4 样品前处理

提取:准确称取各待测样品(果实和土壤为5.0 g,根、茎和叶为2.0 g)于50 mL离心管中,加入20 mL乙腈,振荡15 min加入3 g氯化钠,振荡5 min,以5 000 r·min-1离心5 min,待净化。

净化:移取上述提取液1.6 mL于Agela Cleanert MAS-Q净化管(PSA,50 mg;C18,50 mg;MgSO4,150 mg)中,混匀后涡旋1 min,10 000 r·min-1离心5 min,将全部上清液经0.22 μm有机滤膜过滤至进样小瓶,待测。

1.5 仪器条件

液相色谱条件:Waters acquity UPLCTM BEH C18 色谱柱 (2.1 mm×100 mm,1.7 μm);柱温40 ℃;进样体积2 μL;流动相分别为乙腈和0.1%甲酸水(9∶1),流速0.2 mL·min-1,等度洗脱。

质谱条件:正离子模式(ESI+),多反应离子监测模式(MRM);毛细管电压3.0 kV;Interface温度300 ℃;DL(脱溶剂管)温度250 ℃;Heat Block温度400 ℃。氮气作为干燥气体,流速为10 L·min-1,雾化器气体流速3.0 L·min-1。吡唑醚菌酯的监测离子对及相关参数如表1所示。

表1 吡唑醚菌酯的质谱参数

1.6 基质标准溶液的配制和基质标准曲线的绘制

准确称取吡唑醚菌酯标准品,用乙腈溶解,配制成1 000 mg·L-1的吡唑醚菌酯标准母液。移取标准母液,用乙腈配制10 mg·L-1吡唑醚菌酯标准工作液,再用空白基质净化液逐级稀释,配制成0.000 5、0.001、0.005、0.01、0.05和0.1 mg·L-1的系列基质匹配标准溶液,现配现用。

基质效应(matrix effect,ME)由公式(1)计算:

VME=S基质/S溶剂。

(1)

其中S基质与S溶剂分别为基质和溶剂标准曲线的斜率,若VME<0.8,基质抑制,若VME>1.2,基质增强,若0.8

经公式(1)计算和预实验验证叶和茎中具有微弱的基质抑制,而草莓、根和土壤中呈现基质增强,如表2所示,为保证数据准确性,故采用基质标准曲线计算样品浓度。按照1.5节的条件进行检测,以吡唑醚菌酯的质量浓度为横坐标(x),对应的峰面积为纵坐标(y)绘制标准曲线。采用外标法进行定量。

阅读对孩子的影响太大了！最近这几年，我走访了全国各地约200所学校，其中大部分都是小学，从大都市的“重点小学”到乡镇小学，我都去做过关于阅读与写作的讲座。在讲座过程中，我总是有意识地频繁与孩子们互动，所以一场讲座做完，对于这个学校孩子的总体素质，我会有一个比较清晰的了解。

表2 吡唑醚菌酯在草莓体系中的回归方程、决定系数、检出限、定量限和基质效应

1.7 添加回收试验

在空白样品中分别添加0.002、0.1和2.0 mg·kg-1吡唑醚菌酯(土壤和果实)及0.005、0.1和2.0 mg·kg-1(叶、茎和根)吡唑醚菌酯,每个水平重复5次,涡旋混匀后静置30 min,以便吡唑醚菌酯被样品吸收充分。按照1.4节和1.5节测定样品中吡唑醚菌酯含量,计算平均回收率及相对标准偏差。

1.8 数据处理

农药的降解动态通常符合一级动力学方程,吡唑醚菌酯的降解动态方程由公式(2)拟合,半衰期(T1/2)由公式(3)计算[21]:

Ct=C0e-kt;

(2)

T1/2=ln(2)/k。

(3)

其中C0是初始残留浓度(mg·kg-1),Ct是农药施用后时间t(d)的残留浓度(mg·kg-1),k是降解速率常数。

草莓、叶、茎、根及土壤的质量比参照喻歆茹等[22]的测算方法,植株的质量比为29(草莓)∶21(叶)∶38(茎)∶12(根)∶6 000(土壤)。在各试验小区随机采集草莓、叶、茎和根样本,统计分析后取平均值和小区内总株数的估值;土壤样本按照小区面积50 m2、土壤容重1.2 g·cm-3和土层10 cm计算。

采用Excel 2019软件进行数据的处理,利用Origin 2021软件绘图。

2 结果与分析

2.1 方法的线性范围、准确度和精密度

添加回收试验(表3)表明:在0.002～2 mg·kg-1添加浓度下,吡唑醚菌酯在草莓中的平均回收率为88%～107%,相对标准偏差(relative standard deviation, RSD)为1%～4%;在土壤中的平均回收率为94%～110%,RSD为3%～9%。在0.005～2 mg·kg-1添加浓度下,在草莓叶中的平均回收率为74%～89%,RSD为3%～8%;在草莓茎中的平均回收率为77%～97%,RSD为4%～9%;在草莓根中的平均回收率为92%～108%,RSD为2%～6%。结果均满足NY/T 788—2018中关于农药残留添加回收试验的要求[19]。

表3 吡唑醚菌酯在草莓栽培体系中的平均回收率和相对标准偏差

2.2 吡唑醚菌酯在草莓体系中的残留

不同剂型吡唑醚菌酯的不同施药量在草莓体系中的残留如表4所示。施药后1 d,EC和CS剂型吡唑醚菌酯在草莓可食用部位上的残留量分别为0.20～0.28 mg·kg-1和0.14～0.20 mg·kg-1,均低于我国(2 mg·kg-1)[23]和欧盟(0.5 mg·kg-1)[24]规定的吡唑醚菌酯在草莓中最大残留限量(MRL)。采样期内,相同推荐剂量下EC剂型在叶、茎、根和草莓上残留量略高于CS剂型。两种剂型吡唑醚菌酯在草莓栽培体系中的残留量依次为:叶>茎>草莓>根>土壤,残留主要集中在叶片上,这主要与吡唑醚菌酯的叶片结构、剂型、施药方式等有关,与吡唑醚菌酯EC和CS的不同推荐剂量在柑橘和马铃薯上的田间模拟浓度[25]相一致。此外,样本中的残留量还与施药剂量有关,两种剂型在草莓作物体系上推荐高剂量的残留量略高于推荐低剂量。综上,EC剂型在草莓中的残留量大于CS剂型,但不同剂型和不同剂量下吡唑醚菌酯在草莓果实中的最终残留量没有显著性差异。

表4 不同剂型和剂量的吡唑醚菌酯在设施草莓栽培体系中的残留

如图1所示,只有草莓、叶和茎中吡唑醚菌酯的残留动态符合一级动力学方程。吡唑醚菌酯在草莓中(包括茎、叶)前期降解快于后期,这导致其半衰期较长。药后10 d,EC剂型在草莓上的消解率为60%～65%,CS剂型为50%～63%;叶片中对应的消解速率差异稍明显,EC剂型的消解率为39%～56%,CS剂型为27%～40%,CS剂型在残留量较大的叶片上的消解速率更慢,主要是因为CS剂型吡唑醚菌酯在草莓叶部蜡质层滞留[26]。不同的消解速率导致半衰期的差异,EC剂型和CS剂型在草莓上T1/2为6.6～6.8 d和7.7～9.8 d(表5),这符合微囊悬浮剂的缓释特点,同时也说明CS剂型农药的抗光解能力较好、持效期长[17]。

EC,乳油;CS,微囊悬浮剂;推荐低剂量90 g·hm-2;推荐高剂量,150 g·hm-2。

表5 不同剂型和剂量的吡唑醚菌酯在草莓、叶和茎的半衰期和消解动力学参数

2.3 吡唑醚菌酯在草莓体系中的分布规律

不同剂量下,吡唑醚菌酯EC和CS剂型在设施草莓栽培体系中的沉积和分布规律如图2所示。药后2 h、1 d、3 d、5 d、7 d和10 d,两种推荐剂量下吡唑醚菌酯EC和CS剂型在草莓、叶、茎、根和土壤中的沉积质量分布比例分别为1%～3%、52%～66%、6%～12%、< 1%及19%～40%和1%～2%、47%～67%、5%～8%、<1%及23%～46%,不同剂型的分布规律呈现相同的残留特征:叶>土壤>茎>草莓>根,且随着吡唑醚菌酯在草莓植株中的降解及转移,采样期内叶、茎、草莓和根上质量分布随之逐渐降低,土壤中质量分布则逐渐增加。

图2 不同剂型和剂量的吡唑醚菌酯在草莓体系中的沉积及分布规律

3 结论

本文建立了基于QuEChERS-HPLC-MS/MS测定草莓、根、茎、叶及土壤中吡唑醚菌酯残留的方法,其定量限分别为0.002 mg·kg-1(草莓和土壤)和0.005 mg·kg-1(叶、茎和根),检出限均为0.000 5 mg·L-1。在0.002～2 mg·kg-1添加范围下,吡唑醚菌酯在草莓中平均回收率为88%～107%,相对标准偏差(RSD)为1%～4%;在土壤中平均回收率为94%～110%,RSD为3%～9%;在0.005～2 mg·kg-1范围内,在叶中平均回收率为74%～89%,RSD为3%～8%;在茎中平均回收率为77%～97%,RSD为4%～9%;在根中平均回收率为92%～108%,RSD为2%～6%。

利用建立的残留检测方法,并结合残留动态试验,发现吡唑醚菌酯乳油剂型(EC)和微囊悬浮剂剂型(CS)在有效成分90·hm-2(推荐低剂量)和150 g·hm-2(推荐低剂量)下施药1次,1 d后在草莓中的残留分别为0.20～0.28 mg·kg-1和0.14～0.20 mg·kg-1,残留量<0.5 mg·kg-1,均符合我国和欧盟在草莓中的限量值。10 d时吡唑醚菌酯EC和CS在草莓上的消解率分别为60%～65%和50%～63%,在草莓上的T1/2为6.6～6.8 d和7.7～9.8 d。综上,吡唑醚菌酯在草莓体系中(包括根、茎、叶及土壤)属于易降解农药。吡唑醚菌酯在草莓体系中的分布规律为:叶>土壤>茎>草莓>根。