高效氯氰菊酯在甘藍中的殘留行為及膳食風險評估

蘇 龍，龔道新,*，趙 佳，廖嬋娟

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院，湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)環(huán)境保護研究所，湖南 長沙 410128）

高效氯氰菊酯（圖1）為擬除蟲菊酯類殺蟲劑，是氯氰菊酯的高效體，其活性比氯氰菊酯高1 倍，對光穩(wěn)定、持效性長，在植物體內(nèi)無內(nèi)吸和傳導作用，對昆蟲有很高的胃毒和觸殺作用，具有廣譜、高效、快速的作用特點[1]。隨著高效氯氰菊酯使用量增加和使用范圍擴大，引發(fā)的安全問題也日益受到人們的關(guān)注。研究表明高效氯氰菊酯易通過雨水徑流作用而進入到水體環(huán)境中，對魚[2-3]、蝦[4]、藻[5]類等水生生物具有較大的毒性作用，使魚胚胎蛋白分子發(fā)生破壞，引起胚胎發(fā)育形態(tài)變化[3]，可造成藻細胞內(nèi)活性氧積累、代謝酶活性降低，影響藻類生長繁殖[4]。高效氯氰菊酯可在動物的脂肪、皮膚、肝臟、腎臟、腎上腺、卵巢和腦等組織中蓄積[6]，導致哺乳動物大腦、肝臟、腎臟和睪丸等組織和細胞的脂質(zhì)過氧化，抑制組織和細胞抗氧化酶的活性[7]，影響神經(jīng)、免疫及生殖等系統(tǒng)的發(fā)育[8-9]，具有一定的神經(jīng)毒性、免疫毒性、肝臟毒性[10-11]、生殖毒性和遺傳毒性[12-15]。近年來，國內(nèi)學者已對高效氯氰菊酯在金針菇[16]、甘藍[17]、韭菜[18]、火龍果[19]、香蕉[20]、玉米[21]等多種作物中的殘留進行了研究，其殘留檢測方法主要有氣相色譜（gas chromatography，GC）[16-17,20]、高效液相色譜（high-performance liquid chromatography，HPLC）[21]和超高液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用（ultra-performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry，UPLC-MS/MS）[18-19]等。

圖1 高效氯氰菊酯的結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structural formula of beta-cypermethrin

結(jié)球甘藍（Brassica oleraceavar.capitata L.）簡稱甘藍，是十字花科蕓薹屬蔬菜作物，具有耐寒、適應(yīng)性強、易貯耐運等特點，在中國各地廣泛種植，是我國重要的蔬菜之一。近年來，隨著栽培面積的逐漸增加和栽培方式的變化（如高密度、連作、設(shè)施大棚等），甘藍小菜蛾、菜青蟲、蚜蟲、夜蛾科害蟲等蟲害日趨嚴重，高效氯氰菊酯可以有效防治甘藍小菜蛾、菜青蟲等蟲害。目前關(guān)于甘藍中高效氯氰菊酯殘留分析的文獻報道較少，因此本研究參考NY/T 761—2008《蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農(nóng)藥多殘留的測定》[22]中擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留測定方法，建立甘藍中高效氯氰菊酯的氣相色譜檢測方法，根據(jù)甘藍在我國種植分布，設(shè)置田間試驗，研究高效氯氰菊酯在甘藍中的殘留降解動態(tài)和最終殘留量，并對高效氯氰菊酯膳食攝入風險進行評估，以期為高效氯氰菊酯合理科學使用提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高效氯氰菊酯標準品（純度為99%） 沈陽化工研究院有限公司；3%（質(zhì)量分數(shù)）高效氯氰菊酯微囊懸浮劑 重慶中邦藥業(yè)（集團）有限公司；乙腈（分析純）、正己烷（色譜純）、氯化鈉（分析純） 國藥集團化學試劑有限公司；0.22 μm濾膜 上海安譜設(shè)備有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

6890N氣相色譜儀（配有電子捕獲檢測器） 美國安捷倫科技有限公司；2HWY-2102型恒溫振蕩器 上海智城分析儀器制造有限公司；RE-2000B旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、CCA-20低溫冷卻水循環(huán)泵 鞏義市予華儀器有限責任公司；FSJ001高速粉碎機 北京中興偉業(yè)儀器公司；SPH-21026振蕩儀 KQ2200DE型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；TP-220A電子天平 湘儀天平儀器設(shè)備有限公司；FA2004N萬分之一電子天平上海民橋精密科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 田間試驗

選擇我國12 個地點按NY/T 788—2018《農(nóng)作物中農(nóng)藥殘留試驗準則》[23]的要求設(shè)立試驗小區(qū)，分析高效氯氰菊酯在甘藍上的殘留情況。具體地點為陜西省咸陽市涇陽縣云陽鎮(zhèn)花馬村；福建省寧德市福安市溪潭鎮(zhèn)洪口村；遼寧省遼陽市遼陽縣小北河鎮(zhèn)樹林子村；河南省濟源市軹城鎮(zhèn)西灘新村；四川省成都市彭州市濛陽鎮(zhèn)鳳凰大道四川省農(nóng)科院植物高技術(shù)育種試驗基地；山東省青島市萊西市店埠鎮(zhèn)灣莊村；河北省石家莊市鹿泉區(qū)大河鎮(zhèn)；云南省昆明市盤龍區(qū)北京路農(nóng)科院基地；湖南省長沙市湖南農(nóng)業(yè)大學教學科研基地；山西省運城市平陸縣圣人澗鎮(zhèn)馬浮沱村；浙江省杭州市臨安區(qū)清山湖街道；廣西壯族自治區(qū)玉林市玉州區(qū)城北萬豐蔬菜基地。

每個試驗點設(shè)置1 個處理小區(qū)和1 個對照小區(qū)（不噴高效氯氰菊酯），小區(qū)面積均為50 m2。對照小區(qū)和試驗小區(qū)之間采用空間隔離，間隔區(qū)為1 m，避免污染。依據(jù)高效氯氰菊酯在已登記作物上的施藥量數(shù)據(jù)，將質(zhì)量分數(shù)3%高效氯氰菊酯微囊懸浮劑按有效成分用藥量為33.75 g/hm2用灌溉水稀釋，用水量為50 L/hm2，于甘藍結(jié)球期開始、菜青蟲幼蟲始盛期施藥，對甘藍噴霧施藥2 次，施藥間隔期為7 d，各試驗點第一次施藥時間、作物品種及土壤條件見表1。

表1 試驗點田間信息Table 1 Field information for test sites

1.3.1.1 最終殘留量分析

最后一次施藥后的第7天和第10天分別采集甘藍樣品，同時采集空白對照樣品，采用對角線采樣法，每個小區(qū)采集2 份獨立樣品，測定樣品中高效氯氰菊酯的殘留量。

1.3.1.2 消解動態(tài)實驗

最后一次施藥后2 h及第3、5、7、10、14天分別采集甘藍樣品（選取湖南長沙、山西運城、浙江杭州、廣西玉林四地樣品進行分析），同時采集空白對照樣品，每個小區(qū)采集2 份獨立樣品，測定樣品高效氯氰菊酯的殘留量。

1.3.2 高效氯氰菊酯殘留量的檢測分析

1.3.2.1 標準曲線繪制

稱取高效氯氰菊酯標準品0.050 5 g，用正己烷溶解并轉(zhuǎn)移至100 mL的棕色容量瓶中，定容后得到高效氯氰菊酯母液。使用時采用梯度稀釋法用正己烷稀釋成質(zhì)量濃度分別為0.01、0.05、0.10、0.50、1.00、5.00 mg/L的標準工作溶液，在選定的氣相色譜檢測條件下進行測定，每個標準工作溶液重復進樣3 次，取平均值，以高效氯氰菊酯的質(zhì)量濃度為橫坐標，相應(yīng)的色譜峰面積為縱坐標繪制標準工作曲線。

1.3.2.2 樣品提取與凈化

稱取均質(zhì)勻漿的甘藍樣品10 g，置于250 mL錐形三角瓶中，加入50 mL乙腈，在恒溫（30 ℃、150 r/min）振蕩箱內(nèi)振蕩提取30 min，靜置5 min之后經(jīng)布氏漏斗減壓抽濾，收集全部濾液轉(zhuǎn)入裝有5 g氯化鈉的分液漏斗中，振蕩1 min，靜置分層后分取上層溶液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（60 ℃、130 r/min）上濃縮至近干，用正己烷定容至5 mL，經(jīng)0.22 μm濾膜過濾后轉(zhuǎn)移至2 mL進樣瓶，待氣相色譜儀測定。

1.3.2.3 氣相色譜條件

色譜柱：HP-5毛細色譜管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），進樣口溫度：270 ℃；電子捕獲檢測器溫度300 ℃；柱溫：先180 ℃保持1 min；再以30 ℃/min速率升溫至270 ℃，保持6 min；載氣：高純氮氣（99.99%）；流速：5 mL/min；尾吹氣流速：45 mL/min；進樣量：1 μL。前期預(yù)實驗結(jié)果表明，在選定的氣相色譜檢測條件下，高效氯氰菊酯的保留時間為（7.56±0.05）min。

1.3.2.4 方法的添加回收率

向甘藍空白樣品中添加高效氯氰菊酯標準溶液，使高效氯氰菊酯在甘藍的添加水平均分別為0.05、0.5、5 mg/kg，每個水平設(shè)置5 個重復，計算回收率和相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）。

1.3.3 膳食風險評估計算方法

根據(jù)規(guī)范殘留試驗中值（standard test median residue，STMR）或最大殘留限量（maximum residue limit，MRL），按式（1）計算農(nóng)藥的國家估算每日攝入量（national estimated daily intake，NEDI），再依據(jù)農(nóng)藥的每日允許攝入量（allowable daily intake，ADI），按式（2）計算風險商（risk quotient，RQ）[24-28]。

式中：STMRi為農(nóng)藥在某種食品中的STMR（或經(jīng)過加工因子校正后的STMR）（mg/kg）；Fi為一般人群對該食品的消費量/kg；mb為我國普通人群人均體質(zhì)量，按63 kg計；RQ為風險商/%；ADI為農(nóng)藥的每日允許攝入量/（mg/kgmb）。在計算NEDI時，如果沒有合適的STMRi，可直接采用相應(yīng)的MRL值代替。當RQ≤100%時，認為該農(nóng)藥殘留對一般人群健康的影響在可接受的風險水平，風險商值越小，風險越低。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

實驗結(jié)果以平均值±標準差表示，采用Excel軟件處理數(shù)據(jù)并繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法的線性范圍、準確度和精密度分析結(jié)果

在0.01～5.00 mg/L范圍內(nèi)，高效氯氰菊酯的質(zhì)量濃度與其響應(yīng)峰面積呈良好的線性關(guān)系，標準曲線方程為y＝37 419x+23，決定系數(shù)（coefficient of determination，R2）等于0.999 9。由表2可知，在添加水平為0.05、0.50、5.00 mg/kg時，高效氯氰菊酯在甘藍中的回收率在83%～106%之間，RSD在6%～9%之間，在選定的氣相色譜檢測條件下，高效氯氰菊酯在甘藍中的定量限為0.05 mg/kg，準確度和精密度均符合農(nóng)藥殘留檢測要求，高效氯氰菊酯標液與添加樣品氣相色譜圖見圖2。

表2 高效氯氰菊酯在甘藍中的添加回收率Table 2 Recoveries of beta-cypermethrin in spiked cabbage

圖2 高效氯氰菊酯標準溶液與添加樣品的氣相色譜圖Fig.2 Gas chromatograms of standard solution and spiked samples with beta-cypermethrin

2.2 最終殘留分析結(jié)果

高效氯氰菊酯在甘藍中的最終殘留數(shù)據(jù)見表3和表4，3%（質(zhì)量分數(shù)）高效氯氰菊酯微囊懸浮劑按有效成分33.75 g/hm2對甘藍噴霧施藥2 次，施藥間隔期為7 d，末次施藥后7 d時，甘藍樣品中高效氯氰菊酯的殘留量為＜0.05 mg/kg（低于定量限）～0.28 mg/kg，STMR為0.13 mg/kg，殘留最大值（highest residue，HR）為0.28 mg/kg。末次施藥后10 d時，甘藍樣品中高效氯氰菊酯的殘留量為＜0.05 mg/kg（低于定量限）～0.21 mg/kg，STMR為0.07 mg/kg，HR為0.21 mg/kg。

表3 甘藍中高效氯氰菊酯的最終殘留量Table 3 Final residues of beta-cypermethrin in cabbage

表4 最終殘留量匯總Table 4 Summary of final residues

2.3 消解動態(tài)分析結(jié)果

通過圖3可以看出，在施藥2 h后，山西運城、浙江杭州、湖南長沙、廣西玉林甘藍中高效氯氰菊酯的原始沉積殘留量分別為0.30、1.62、0.31、1.00 mg/kg，殘留量隨著時間延長逐漸降低，到第10天時，湖南長沙甘藍中未檢出高效氯氰菊酯，其他三地甘藍中高效氯氰菊酯的殘留量在0.05～0.19 mg/kg之間，到第14天時，廣西玉林甘藍中高效氯氰菊酯的殘留量為0.07 mg/kg，其他三地甘藍中未檢出高效氯氰菊酯。高效氯氰菊酯在甘藍中的殘留量（C）與其施用后的取樣時間（t）之間呈一定的負指數(shù)關(guān)系，可用一級化學反應(yīng)動力學方程式Ct＝C0e-kt（其中C0為施藥后高效氯氰菊酯的原始沉積量，Ct為施藥后間隔t時刻高效氯氰菊酯的殘留量，k為消解速率常數(shù)，t為施藥后的時間）來擬合實驗數(shù)據(jù)，經(jīng)擬合計算得到山西運城、浙江杭州、湖南長沙、廣西玉林四地高效氯氰菊酯在甘藍中的消解半衰期（t1/2）分別為3.8、2.0、2.7和3.7 d，屬易降解農(nóng)藥（t1/2＜30 d），其相關(guān)系數(shù)（r）在0.967～0.994之間（表5）。

圖3 高效氯氰菊酯在甘藍中的消解動態(tài)曲線Fig.3 Dissipation curves of beta-cypermethrin in cabbage

表5 高效氯氰菊酯在甘藍中的消解動力學參數(shù)Table 5 Kinetic parameters for dissipation of beta-cypermethrin in cabbage

2.4 膳食風險評估結(jié)果

高效氯氰菊酯已經(jīng)在小麥、大豆、十字花科蔬菜等28 種可食用作物獲得登記。GB 2763—2019《食品安全國家標準 食品中農(nóng)藥最大殘留限量》[29]中規(guī)定高效氯氰菊酯的ADI為0.02 mg/kgmb。根據(jù)高效氯氰菊酯在不同作物中登記情況和居民的人均膳食結(jié)構(gòu)及本研究得到的STMR（采收間隔期7 d的STMR）進行膳食風險計算，遵循風險最大化原則，風險評估結(jié)果見表6，可知普通人群高效氯氰菊酯的NEDI為0.575 mg，計算得到其RQ為45.6%，RQ低于100%，處于可接受水平。

表6 高效氯氰菊酯膳食風險評估Table 6 Dietary risk assessment of beta-cypermethrin

3 結(jié) 論

本實驗分析了高效氯氰菊酯在甘藍中的最終殘留和消解動態(tài)，樣品采用乙腈提取，經(jīng)抽濾、鹽析、濃縮后，正己烷定容，氣相色譜檢測，方法準確度和精密度均符合農(nóng)藥殘留檢測要求。質(zhì)量分數(shù)3%高效氯氰菊酯微囊懸浮劑按有效成分33.75 g/hm2對甘藍噴霧施藥2 次，施藥間隔期為7 d，距末次施藥后7 d時，甘藍樣品中高效氯氰菊酯的殘留量為＜0.05 mg/kg（低于定量限）～0.28 mg/kg，STMR為0.13 mg/kg，HR為0.28 mg/kg。距末次施藥10 d時，甘藍樣品中高效氯氰菊酯的殘留量為＜0.05 mg/kg～0.21 mg/kg，STMR為0.07 mg/kg，HR為0.21 mg/kg。

農(nóng)藥的殘留消解過程與施藥劑量、施藥時期、作物類型、取樣時間、所在區(qū)域的氣候條件等有關(guān)，高效氯氰菊酯在甘藍中的殘留量隨著時間延長逐漸降低，盧洪秀等[17]曾研究了高效氯氰菊酯在甘藍中的殘留動態(tài)及不同溫度下的洗滌去除風險評估，得出高效氯氰菊酯前期降解速度較快，7 d后的消解率達到84%，其在甘藍中的消解半衰期為0.98 d，擬合計算結(jié)果表明，山西運城、浙江杭州、湖南長沙、廣西玉林四地高效氯氰菊酯在甘藍中的消解半衰期分別為3.8、2.0、2.7、3.7 d。綜上結(jié)果均表明高效氯氰菊酯在甘藍中的消解半衰期非常短，屬易降解農(nóng)藥（t1/2＜30 d）。

中國制定高效氯氰菊酯在甘藍中的MRL為5 mg/kg，CAC、美國、歐盟制定的高效氯氰菊酯在甘藍中的MRL分別為1、2、1 mg/kg。本實驗甘藍樣品中高效氯氰菊酯殘留量均未超過我國制定的MRL。膳食風險評估結(jié)果中普通人群高效氯氰菊酯的NEDI為0.575 mg，RQ為45.6%，表明高效氯氰菊酯的膳食攝入風險處于可接受水平。