抑芽劑殘留在煙草種植、儲存和燃吸過程的降解與風險評價

李義強，相振波,2，徐光軍，黃巍巍，楊洪美，隋程程,2，姜樺韜,2，張廣雨,2

（1.中國農業科學院煙草研究所，青島 266101；2.中國農業科學院研究生院，北京 100081；3.安徽皖南煙葉有限責任公司，安徽 宣城 242000；4.云南省煙草公司臨滄市公司，云南 云縣 675800）

二甲戊靈、仲丁靈和氟節胺為煙葉生產過程中常用抑芽劑，從上世紀80年代開始在煙草上取得登記并廣泛使用[1]。但煙草作為嗜好性消費品，外源性農藥殘留對人體健康的危害倍受關注。近幾年開展的煙葉農藥殘留檢測結果發現，抑芽劑農藥殘留檢出率較高，對煙葉質量安全帶來一定風險，煙草及煙草制品出口受到影響[2]。合理使用條件下抑芽劑的農藥殘留量及在不同階段的降解和燃吸遷移規律對評價農藥殘留風險和控制煙葉中農藥殘留具有重要意義。艾小勇[3]、柳敏[4]、相振波[5]等學者分別研究了氟節胺、仲丁靈、二甲戊靈在鮮煙葉及土壤中消解動態，羅華源[6]、萬毅倫[7]等研究了仲丁靈及抑芽劑在煙氣中的遷移率，以上主要是針對單一農藥或單一階段開展的研究，缺少該類農藥在煙葉種植、儲存、燃吸過程的總體考慮，對抑芽劑殘留控制缺少綜合判定依據。在此背景下，通過田間和室內試驗，系統研究比較了不同種類抑芽劑合理使用條件下煙葉中農藥殘留量，明確了常用抑芽劑在煙草種植、儲存過程的降解規律及在燃吸過程的轉移率，為抑芽劑殘留風險評價和農藥殘留管控提供依據。

1 材料與方法

1.1 藥品與試劑

農藥標準品（99.9%二甲戊靈、99.9%仲丁靈、99.5%氟節胺，均購自德國Dr.E公司）；乙腈、丙酮、正己烷（上海國藥集團化學試劑有限公司，均為分析純）；無水硫酸鈉（AR），600℃烘5 h，充分冷卻后使用；SPE-Florisil凈化柱（1 g/6 mL，購自百靈威公司）； Φ92 mm劍橋濾片。不同企業生產的3種抑芽劑，具體信息見表1。

1.2 儀器設備

氣相色譜儀-電子捕獲檢測器（Agilent 7890A，美國安捷倫公司）；轉盤式20孔道吸煙機（RM20H，德國Borgwalt KC公司）；千分之一電子天平（Shimadzu-UW420H，日本島津公司）；萬分之一電子天平（ER-182A，瑞士賽多利斯公司）；超聲波振蕩機（RSQ-60AS，寧波亞榮超聲波儀器廠）；回旋式振蕩器（WSZ-200A，上海一恒科技公司）；旋轉蒸發儀（Heidolph-Adcantage，德國海道爾夫公司）。

1.3 試驗方法

田間試驗分別于2013—2015年在山東青島、四川西昌進行，品種分別為中煙100和云煙87，田間種植管理符合當地良好農業規范（GAP）生產要求，行株距1.2 m×0.5 m。試驗參照“農藥殘留試驗準則”[8]和“農藥登記殘留田間試驗標準操作規程”[9]要求進行設計。小區面積30 m2，重復3次，隨機排列，設置保護帶與對照小區。

1.3.1 抑芽劑在煙葉中農藥殘留降解規律 為保證藥劑在葉面均勻附著，在現蕾期采用噴霧方式施藥，用藥量為1.5倍推薦高劑量（33 g/L二甲戊靈乳油制劑0.375 mL/株、36%仲丁靈乳油0.375 mL/株、25%氟節胺乳油0.1 mL/株），用水量為55 mL/株。施藥后1 h和1、3、5、7、14、21、28、35、42 d隨機采摘不同部位煙葉，每小區不少于30片，切碎縮分，四分法留樣200 g，同步采集空白煙葉作為對照。-20℃保存。

1.3.2 合理施用條件下煙葉中抑芽劑殘留水平每種農藥設置推薦低劑量、推薦高劑量和1.5倍推薦高劑量3個濃度，煙草打頂當天施藥1次，施藥方式為杯淋，藥量20 mL/株。分別于施藥后7、14、21 d，采集上中下不同部位煙葉，經三段式工藝烘烤后，干煙葉去除主脈，研磨混勻。縮分后取200 g，-20℃保存。

表1 不同抑芽劑使用信息與田間試驗設計Table 1 The information and field trial design of different suckercides

1.3.3 儲存期間煙葉中抑芽劑殘留變化 用不含試驗農藥的煙絲，分別添加3種抑芽劑，充分混勻后得到初始濃度為5和25 mg/kg的初始樣品。盛裝于紙箱中，分別在山東青島、安徽合肥、云南玉溪、湖北武漢、福建福州、河南許昌等6個不同地點開展農藥殘留儲存降解試驗，在0、5、15、30、45、60、90、120、180、240、300、360 d 取樣并冷凍儲存，試驗結束后統一寄回檢測。

1.3.4 燃吸過程煙葉中抑芽劑殘留變化 煙絲中分別添加二甲戊靈、仲丁靈和氟節胺農藥標準溶液，充分混勻，得到濃度為1和10 mg/kg煙絲，卷制成卷煙。于溫度22℃、濕度60%的環境中平衡48 h。按照GB/T 16450—2004調整吸煙機抽吸參數，用RM20H型轉盤式20孔道吸煙機抽吸，劍橋濾片收集煙氣粒相物，按照1.4的方法，分別檢測抽吸前卷煙和抽吸后劍橋濾片的抑芽劑殘留。

1.4 檢測方法

1.4.1 提取 參照文獻[10-12]，優化形成了氣相色譜檢測不同介質中抑芽劑殘留量的方法。具體操作如下：稱取樣品（鮮煙葉20.0 g，干煙葉/煙絲4.0 g，剪碎的劍橋濾片1片），根據樣品含水量，加入5～10 mL水充分浸潤樣品，加入80 mL乙腈。震蕩提取

1 h，加入10～15 g氯化鈉，震蕩15 min。過濾，無水硫酸鈉脫水后量取40 mL濾液，濃縮至近干，用2 mL丙酮/正己烷（1:9，v/v）溶解，待凈化。

1.4.2 凈化 用5 mL丙酮/正己烷（1:9，v/v）淋洗液預淋SPE-florisil柱（1 g/6 mL），加樣后，用15 mL淋洗液分3次淋洗，收集淋出液，減壓濃縮至近干，用2 mL淋洗液溶解，待測定。

1.4.3 檢測 氣相色譜儀-電子捕獲檢測器（Agilent 7890A），色譜柱：熔融毛細管柱DB-1（30 m×0.32 mm×0.25 μm）。檢測條件：進樣口溫度230℃，檢測器溫度300℃，程序升溫。升溫過程：初始溫度150℃，保持2 min，以5℃/min升至280℃，保持10 min。載氣為氮氣（99.999%），3 mL/min；進樣量：1 μL，采用不分流進樣方式。

1.5 檢測方法判定

1.5.1 標準曲線 分別準確稱取0.01 g二甲戊靈、仲丁靈和氟節胺農藥標準品，用丙酮/正己烷（2:8，V/V）溶解并定容至100 mL，得到100 mg/L的農藥儲備液。再用丙酮/正己烷（2:8，V/V）逐級稀釋，配制成質量濃度分別為 0.05、0.1、0.5、1.0、5.0 mg/L的標準工作溶液，按1.4.3的條件進行檢測，每個濃度重復測定3次，外標法定量。以進樣濃度為橫坐標、峰面積為縱坐標，繪制3種抑芽劑的標準曲線。

1.5.2 添加回收率、變異系數和最低檢出限 選取空白干煙葉、鮮煙葉、劍橋濾片，分別開展最低檢出濃度（LOQ）、0.5 mg/kg、5 mg/kg 3個水平的添加回收率試驗，每個濃度5次平行，并按照1.4的方法進行提取和檢測。

2 結果

2.1 方法有效性確認

在0.001～10 mg/kg范圍內，3種抑芽劑的峰面積與質量濃度呈良好的線性關系。經過添加回收試驗確認，3種抑芽劑在鮮煙葉、干煙葉和劍橋濾片中的LOQ分別為0.01、0.02和0.05 mg/kg（表2）。添加回收率試驗中，3種抑芽劑在鮮煙葉、干煙葉（絲）和濾片中的平均回收率分別為88.3%～94.3%、85.5%～97.1%、88.5%～96.4%，相對標準偏差為2.0%～5.9%、3.0%～6.1%、2.8%～7.9%。該方法符合農藥殘留試驗方法要求，具有良好的可靠性。

表2 二甲戊靈、仲丁靈和氟節胺在鮮煙葉、干煙葉/煙絲和濾片中添加回收率Table 2 Recoveries of dlibutalin,flumetralin and pendimethalin in fresh tobacco leaf,cut tobacco and cambridge filter

2.2 煙葉生長過程中抑芽劑消解動態規律

從3種抑芽劑在田間的消解趨勢看（表3），不同年份、不同試驗地點，抑芽劑的降解速率有一定差異，均符合一級動力學反應模式。在施藥后5 d，煙葉中農藥殘留降解達到50%以上，在施藥后21 d，降解率超過90%。二甲戊靈、仲丁靈和氟節胺理論半衰期分別為2.1～5.9 d、5.2～12.2 d、3.3～5.2 d。3種抑芽劑降解規律和半衰期基本一致，與這3種抑芽劑同屬于局部內吸性二硝基苯胺類抑芽劑，作用機理相似有直接關系。

2.3 煙葉生長過程中抑芽劑最終殘留量

不同種類抑芽劑按照不同劑量用藥后檢測結果表明（表4），推薦低劑量、推薦高劑量和1.5倍高劑量處理，煙葉中農藥殘留量為較低水平，其中二甲戊靈最高為0.74mg/kg，最低為0.19mg/kg；仲丁靈最高為1.27mg/kg，最低為0.15mg/kg；氟節胺最高為0.38mg/kg，最低為0.02mg/kg。以上殘留數據，遠低于5mg/kg的殘留限量水平。試驗結果說明，只要農藥使用規范，煙葉中抑芽劑殘留超標風險較低。

農藥種類、施藥量和間隔期3個因子對農藥殘留量影響的方差分析結果表明（表5），間隔期和施藥劑量對農藥殘留量有顯著差異，采收間隔時間越短，劑量越大，殘留量越高。農藥成分對煙葉中農藥殘留量影響差異不顯著，氟節胺稀釋倍數高，正常使用水平下，殘留量稍低，另外兩種農藥殘留量相當。

2.4 3種抑芽劑在儲存期間的農藥殘留降解規律

經檢測（表6），不同地點儲存試驗樣品的原始沉積量高濃度為19.02～26.50 mg/kg，低濃度為3.04～5.66 mg/kg。3種抑芽劑在煙葉儲存過程中殘留降解較慢。

高濃度二甲戊靈半衰期為315～495 d，低濃度半衰期為173～364 d；高濃度仲丁靈半衰期為266～462 d，低濃度半衰期為192～301 d；高濃度氟節胺半衰期為330～533 d，低濃度半衰期為216～364 d。與田間試驗相比，3種抑芽劑在儲存期半衰期顯著變長。

表3 二甲戊靈、仲丁靈和氟節胺在鮮煙葉中的消解動態Table 3 Dissipation of dlibutalin,flumetralin and pendimethalin in fresh tobacco leaf

表4 不同農藥不同劑量處理的農藥殘留量Table 4 The terminal residue of three suckercides in cured tobacco leaf

表5 施藥因子與殘留量顯著性差異分析Table 5 the significant difference analysis between the application factor and the suckercide residue

表6 不同地點抑芽劑儲存期間的農藥殘留消解方程Table 6 Dynamic parameters of suckercide residue dissipation during storage process in different site

通過對不同地點試驗過程主要環境因素（溫度、濕度）的分析，抑芽劑在各地煙葉儲存過程中半衰期與環境溫度并無明顯關系。主要與農藥性質有關，二硝基苯胺類農藥性質相對穩定，在相對密閉的紙箱中儲存，不同試驗地點的溫濕度差異并不足以引起各地煙葉中農藥殘留降解速率的差異。

2.5 3種抑芽劑向主流煙氣中的轉移規律

遷移率試驗結果表明（表7），在1、10 mg/kg濃度下，3種抑芽劑殘留向主流煙氣中的轉移率分別為8.5%～14.6%、16.7%～21.0%、13.3%～13.7%。試驗結果與前人研究結果相比，高濃度處理結果基本相當，低濃度處理轉移率稍高[12-13]。分析原因，主要是因為在抽吸過程中，煙氣在流經劍橋濾片時，內含物逐口吸收量會慢慢增多[14]，在逐口吸附過程中，低濃度農藥吸附較充分，遷移率偏高。

表7 二甲戊靈、仲丁靈、氟節胺在主流煙氣中的轉移率Table 7 Transfer rate in smoke of dlibutalin,flumetralin and pendimethalin

3 討論

雖然不同年份、不同地點結果有差異，但抑芽劑在田間生長階段的降解速度快，半衰期短。煙葉田間生長過程中，受溫度、光照、降雨等外部條件的影響，在微生物的作用下，農藥殘留可以通過氧化、還原、水解、合成等酶促反應過程，加快降解過程[14]。同時由于現蕾期施藥，煙葉仍處于生長階段，煙葉內含物質進一步積累，葉片重量增加和細胞體積增大對農藥殘留表現為生長稀釋，生長稀釋因素在降低煙葉農藥殘留量方面也發揮著重要的作用[15]。7—8月份田間試驗過程中，氣溫、降雨量及光照等氣候條件的差異和不同和煙草品種、土壤和煙株中微生物類型的差異，是導致不同地點、不同年度間煙葉抑芽劑殘留存在差異的主要因素[14]。

烘烤環節的持續高溫使烤后干煙葉中微生物活性幾乎喪失，同時儲存過程煙葉水分含量較低，煙葉內含物質代謝緩慢。在儲存過程中，隨著自然陳化的進行，葉面微生物數量均逐漸減少[16]，導致抑芽劑降解較慢，半衰期是大田生長階段鮮煙葉中的幾十倍甚至近百倍。在此階段，抑芽劑殘留降解的速率明顯弱于田間生長階段，如果烤后煙葉中抑芽劑含量較高，對后期卷煙制品中農藥殘留帶來較大風險。在燃吸階段，農藥從卷煙到煙氣的遷移率較低，對保障人體健康和安全有較明顯的作用。

國際煙草合作研究中心（CORESTA）標準“煙草及煙草制品中指導性農藥殘留限量（2016）”規定煙草中二甲戊靈、仲丁靈、氟節胺的農藥最大殘留限量（MRL）值皆為5.0 mg/kg[17]。按照正常劑量和方法規范施用抑芽劑，烤后煙葉中3種抑芽劑殘留量分別為0.19～0.74、0.15～1.27和0.02～0.38 mg/kg，遠小于殘留限量。3種抑芽劑的施藥方式均為杯淋或涂抹，施藥過程比較規范，一般只在腋芽處著藥，抑芽劑的局部內吸特性會導致煙葉中存在一定的農藥殘留[18-19]，如果在使用過程中抑芽劑撒濺到葉片上，煙葉中農藥殘留明顯增高，這也是實際煙葉生產中個別產區抑芽劑殘留偏高的主要原因。

4 結論

種植階段煙葉中抑芽劑殘留半衰期較短2.1～12.2 d，儲存階段半衰期較長173～533 d，自然生長過程降解速率明顯快于儲存階段，按照推薦劑量和方法規范使用農藥，適當延長采收間隔期，控制大田期抑芽劑初始殘留，是抑芽劑殘留防控的關鍵措施。合理使用抑芽劑條件下，初烤煙葉中抑芽劑殘留水平遠低于限量標準要求。

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