植物生長調節劑噻苯隆對農作物影響及在農產品中殘留分析的研究進展

張志才， 劉騰飛， 楊代鳳

(1.江蘇省金湖縣農業技術推廣中心，江蘇金湖 211600； 2.江蘇太湖地區農業科學研究所，江蘇蘇州 215105)

噻苯隆，化學名稱N-苯基-N′-1，2，3-噻二唑-5-脲，是一種人工合成的苯基脲類化合物，具有極高的生物活性，常用作植物生長調節劑(plant growth regulators，PGRs)，在糧食、果蔬等農業生產中廣泛使用，為農產品增產提質發揮了積極作用[1-4]。但是，噻苯隆對哺乳動物具有潛在的刺激性，能抑制中樞神經系統，并對腎臟存在一定的危害[5]，而且被農作物吸收后，可轉化為具有細胞毒性的代謝產物，如3-羥基-噻苯隆、4-羥基-噻苯隆等[6]。基于其安全性考慮，許多國家針對噻苯隆都制定了嚴格的最大殘留限量(maximum residue limit，MRL)標準，如美國、日本規定其在棉籽中的MRL值均為0.3 mg/kg[7-8]，澳大利亞規定其在棉籽、奶類及哺乳動物可食內臟和肉中的MRL值分別為0.5、0.01、0.05 mg/kg[9]，中國規定其在棉籽上的MRL值為1.0 mg/kg，在番茄、黃瓜、蘋果、鮮棗、葡萄和甜瓜類水果中的MRL值均為0.05 mg/kg[10]。近年來，有關噻苯隆在農業生產上的使用、殘留現狀、降解特點及檢測分析等方面的研究日益增多，但缺乏系統的整理與總結。鑒于此，本文在查閱文獻的基礎上，從上述4個方面對噻苯隆目前的研究成果進行綜述，以期為今后噻苯隆在生產中的合理使用及相關研究提供參考。

1 噻苯隆在我國農業生產上的使用

1.1 噻苯隆在農作物上登記情況

通過中國農藥信息網查詢[12]，截至2022年11月15日，在我國登記使用噻苯隆產品的農作物數量共有21個，主要登記農作物為棉花，產品登記數量達103個，主要作用為脫葉和調節生長，其次是葡萄，產品登記數量為26個，主要用于調節生長、提高產量和促進果實生長。登記使用的噻苯隆產品共計145個，均為制劑產品，其中單劑76個，復配劑69個，復配產品有氨基寡糖素·噻苯隆、24-表蕓·噻苯隆、14-羥蕓·噻苯隆、赤霉·噻苯隆、噻苯隆·28-高蕓薹素內酯、赤A4+A7·噻苯隆、敵草隆·噻苯隆、敵·苯·乙烯利，其中以赤霉·噻苯隆產品最多(表1)。

1.2 噻苯隆的使用效果

噻苯隆在我國常作為脫葉劑在棉花上使用，能夠促進棉葉中脫落酸的生成，加快棉葉衰老進程，從而提高脫葉率[13]，對棉花的脫葉效果隨其用量的增加而提高[14-15]。噻苯隆對棉花進行脫葉，也是對其生長的一種脅迫。高麗麗等發現噴施噻苯隆后棉花葉片發生光抑制，光系統Ⅱ復合體受到損傷并伴隨光合電子傳遞受阻，光合功能受損，葉片膜系統受破壞嚴重[16]。噻苯隆在馬鈴薯、谷子、玉米、小麥等作物上使用，具有增產作用，對不同作物生產力的影響因作物品種而異。例如，噻苯隆可以調控大豆氮代謝相關酶活性，促進氮素轉化和籽粒干物質積累，使籽粒體積增大、干質量提高，單株莢數顯著增長，達到增產效果，增產率可達14.89%[17]。噻苯隆能促進馬鈴薯植株生長，增加馬鈴薯株高、莖粗和大薯率，使產量增加7.1%～20.2%[18]。噻苯隆對谷子株高具有一定的促進作用，能增加谷子穗長和千粒質量，提高單位面積產量，增產率為3.07%～20.75%[19]。它還可促進小麥分蘗成穗、增加穗粒數、提高千粒質量，從而實現產量提高，增產率為3.9%～18.6%[20]。此外，噻苯隆對飼草玉米株高和產量具有顯著的促進作用，在噴施噻苯隆后，株高和產量分別增加1.14%～6.54%和13.09%～19.56%[21]。噻苯隆也可與其他藥劑進行復配來提高作物產量。例如，在小麥孕穗期施用14-羥蕓·噻苯隆復配劑，可增加小麥穗長、穗實粒數和千粒質量，增產率為5.77%～13.98%[22]。在蠟熟期噴施噻苯隆-乙烯利復配劑，能夠加快玉米籽粒脫水速率，降低玉米收獲期籽粒含水量，提高產量，與對照相比，含水量可降低5.72%～6.32%，產量增加13.44%～10.50%，并使熟期提前5～6 d[23]。除了增產作用外，噻苯隆還可以有效改善作物品質。研究發現，噻苯隆可降低芒果、金橘等水果可滴定酸(titratable acidity，TA)含量，增加可溶性固形物(total soluble solids，TSS)、維生素C和總糖含量[2，24]，并對增加果實果徑、提高坐果率、改善果形、防止裂果等具有明顯的效果[25-27]，但也有研究發現噻苯隆處理會降低果實香氣成分和TSS含量，增加TA含量，使果實品質下降[3，28]。

表1 噻苯隆在我國農作物上登記情況

2 噻苯隆在農產品中的殘留現狀

關于農產品中噻苯隆的殘留狀況已有很多研究報道，主要在豆芽、獼猴桃、草莓、葡萄、番茄等果蔬類農產品中殘留較多[29-32]，但檢出率和檢測值均不高。例如，對山東省煙臺市14種市售水果中6種PGRs進行分析，在藍莓樣品中檢測到噻苯隆，檢出率只有0.4%，檢測值在0.002 8～0.01 mg/kg之間[33]。對河北省市售水果(草莓、葡萄、獼猴桃、櫻桃和西瓜)中6種PGRs進行分析，在櫻桃樣品中檢測到噻苯隆，檢出率為2.6%，檢測值只有 0.000 7 mg/kg[34]。對云南省優勢水果(葡萄、香蕉、草莓和芒果)中20種PGRs進行監測，在葡萄和草莓中同時檢出噻苯隆，最大檢測值分別為 0.042 mg/kg 和0.048 mg/kg[35]，在葡萄中的殘留量低于國家標準[10]規定的限量值(0.05 mg/kg)。但是，對廣西和海南兩地芒果樣品進行檢測，在廣西芒果果皮中檢出噻苯隆，檢測值為0.092 mg/kg，在海南芒果果皮和果肉中同時檢出噻苯隆，檢測值分別為0.16 mg/kg和0.11 mg/kg[36]，殘留量遠高于國家標準[10]在水果中規定的限量值(0.05 mg/kg)。由于噻苯隆具有一定的毒性風險，因而其殘留毒性不容忽視，需引起足夠的重視。

3 噻苯隆在農產品中的殘留降解

關于農產品中噻苯隆的殘留降解情況，目前國外研究的較少，而國內已有較多的報道，對不同農產品、尤其是果蔬中噻苯隆的降解動態、最終殘留等進行了研究，對于科學合理使用噻苯隆起到了重要指導作用。江唐鑫等研究報道，噻苯隆在農產品中的降解受到施藥劑量的影響，施藥劑量越大，降解速度越快[37]。在謝花后噴施不同劑量的噻苯隆，隨著時間推移，芒果中噻苯隆殘留均呈現下降趨勢，降解速度由快到慢為20 mg/L>15 mg/L>10 mg/L，半衰期分別為3.57、3.71、3.89 d。張文等研究發現，在膨果初期施用不同劑量的噻苯隆，葡萄中噻苯隆的降解速度為由快到慢為0.8 mg/kg>0.6 mg/kg>0.2 mg/kg[38]。環境條件對噻苯隆在農產品中的降解也會產生影響。Yang等研究表明，由于室內條件下溫度和濕度較高，室內種植草莓中噻苯隆的降解速度明顯快于大田草莓，在室內和大田草莓種的半衰期分別為3.2～3.6 d和5.2～6.4 d[39]。噻苯隆在農產品中的降解還受到農產品部位的影響，即使在農產品不同部位的降解速度也存在差異，例如噻苯隆在葡萄穗軸中的降解速度比在葡萄果實中要快，而且在穗軸中的殘留量高于果實中[38]。

表2列舉了噻苯隆在部分農產品中的殘留降解情況。可以看出，噻苯隆在生產上使用后，在農產品中的原始沉積量較低，半衰期較短，屬于易降解性農藥(半衰期<30 d)，降解行為符合一級動力學規律，可用一級反應動力學方程Ct=C0e-kt來描述，式中k為噻苯隆降解速率常數，t為施藥后的天數，C0為噻苯隆的初始質量濃度，Ct為t時刻農產品中噻苯隆的質量濃度。不同農產品中噻苯隆降解速度存在差異，這與農產品種類、農藥劑型不同等原因密切相關，具體影響因素有待進一步研究探討。

表2 噻苯隆在部分農產品中的降解情況

4 噻苯隆的殘留檢測

4.1 樣品前處理

在不同農產品中噻苯隆的前處理過程中，一般使用乙腈[41，43，45-47]作為提取溶劑，并向其中添加一定量的酸，如甲酸或乙酸[30，38，44]，它能夠破壞樣品中所含淀粉和蛋白質的結構，使這些物質在乙腈提取劑中沉淀，從而減少基質干擾，提高回收率。樣品提取方法主要采用傳統的振蕩法[40-44]和超聲法[29-30，36-37]，與超聲提取相比，振蕩提取設備要求簡單，提取效率更高，整個提取過程在3～15 min范圍內即可完成，適用于同時處理大批量樣品。凈化方法則主要使用固相萃取法(solid phase extraction，SPE)[30，36，48]和分散固相萃取法(dispersive solid phase extraction，d-SPE)[34，38，41，44]。SPE法除了使用傳統的弗羅里硅土(Florisil)、十八烷基硅烷鍵合硅膠(octadecylsilane bonded silica，C18)等作為吸附劑外，一些新型吸附材料也被用作SPE吸附介質。例如，將聚丙烯腈納米纖維膜進行巰基修飾后作為SPE吸附劑，用于凈化蔬菜中的噻苯隆等4種PGRs，獲得了滿意的效果，且重復使用6次后，吸附能力不發生改變[31]；以離子液體修飾的酚醛樹脂作為SPE吸附劑，用于黃瓜中噻苯隆和氯吡脲的萃取凈化，可有效去除黃瓜基質干擾，得到滿意的回收[49]。d-SPE法將吸附劑直接分散在樣品提取液中，通過振搖使其充分接觸，使干擾雜質盡可能地被吸附在吸附劑上，達到除雜凈化的目的。常用的吸附劑包括C18、乙二胺-N-丙基硅烷(primary secondary amine，PSA)、石墨化炭黑(graphitized carbon blacks，GCB)及多壁碳納米管(multi-walled carbon nanotubes，MWCNTs)等，在實際分析工作中，通常根據樣品基質類型，將不同吸附劑進行組合使用，以獲得更加理想的除雜效果。在上述吸附材料中，MWCNTs以其超大的比表面積、獨特的中空管狀結構表現出優異的吸附性能[50]，用于果蔬類農產品中噻苯隆的前處理過程中，與傳統的C18、PSA和GCB等相比，具有更優異的凈化效果[51]。

4.2 定性定量檢測

4.2.1 儀器檢測方法 噻苯隆較易溶于甲醇、丙酮等有機溶劑，目前主要使用基于液相色譜的儀器方法進行檢測，包括高效液相色譜法(high performance liquid chromatography，HPLC)[36，45，49]、HPLC-串聯質譜法(HPLC tandem mass spectrometry，HPLC-MS/MS)[32-34，36，41]和超高效液相色譜-串聯質譜法(ultra performance liquid chromatography tandem mass spectrometry，UPLC-MS/MS)[37-38，42-44]。

HPLC適用于沸點高、難氣化或受熱易分解農藥殘留的分析，是噻苯隆常用的檢測方法之一，也是我國行業標準SN/T 4586—2016[52]中推薦的檢測方法。通常采用C18色譜柱分離，以乙腈-水為流動相洗脫后，用紫外檢測器(ultraviolet absorption detector，UVD)在特定波長下進行測定。王麗榮等將C18SPE前處理與HPLC相結合建立了芒果中噻苯隆等5種PGRs的檢測方法，用UVD在210 nm波長下測定，5種農藥獲得了滿意的靈敏度、準確度和穩定性，回收率在80.8%～92.2%之間，相對標準偏差(relative standard deviation，RSD)小于5.1%(n=5)，檢出限(limit of detection，LOD)和定量限(limit of quantification，LOQ)分別為2.9～24.0 μg/kg 和10～79 μg/kg[36]。Li等利用HPLC建立了黃瓜中噻苯隆和氯吡脲的檢測方法，用UVD在278 nm波長下測定，2種農藥獲得了滿意的回收率(91.4%～100.7%)和精密度(RSD≤6.0%)，LOD值分別為1.95 μg/kg和1.69 μg/kg；將該方法用于檢測農貿市場5個黃瓜樣品，在1個樣品中檢測到噻苯隆，含量為0.043 5 mg/kg[49]。HPLC儀器價格較低，操作維護簡單，易于推廣普及，但該方法對樣品凈化要求高，僅依靠保留時間定性，容易出現假陽性問題。

三重四級桿質譜(triple quadrupole mass spectrometry，QqQ-MS)與HPLC或UPLC聯用在多反應監測(multiple reaction monitoring，MRM)模式下具有高靈敏度、高選擇性的特點，依據獲得的特征母離子和子離子信息，可實現對復雜基質中多種類型農藥的定性和定量分析，是目前噻苯隆殘留檢測的主流方法之一。Pu等采用HPLC-QqQ-MS建立了葡萄中噻苯隆等24種PGRs的檢測方法，在MRM模式下測定，獲得了較好的準確度(回收率>67.5%)和精密度(RSD<20%)，LOQ值可達0.1～5 ng/mL[53]。Yan等利用UPLC-QqQ-MS建立了5種水果(蘋果、葡萄、獼猴桃、桃子和橙子)中噻苯隆等6種PGRs的檢測方法，在MRM模式下測定，6種農藥在5種基質中的回收率在60.8%～119.4%之間，LOD值為0.003～0.18 μg/kg，LOQ值為0.01～0.59 μg/kg[54]。在我國標準GB 23200.121—2021[55]中，采用HPLC-QqQ-MS技術，在MRM模式下實現了植物源性食品中噻苯隆等331種農藥及其代謝物的同時檢測，并在準確度、靈敏度和重現性等方面均取得滿意的結果。QqQ-MS雖然靈敏、可靠，但分辨率不足，只能用于靶向檢測，即要用標準品才能對待測物進行準確分析，無法用于樣品中未知物的快速篩查分析。四級桿-飛行時間質譜(quadrupole-time of flight mass spectrometry，Q-TOF-MS)和四級桿-軌道離子阱質譜(quadrupole orbitrap mass spectrometry，Q-Orbitrap-MS)在全掃描模式下可以獲得精確質量信息，具有高分辨率和高靈敏度，是實現目標化合物靶向分析和非靶向篩查的有力工具[56-57]。莫迎等采用UPLC-Q-Orbitrap-MS技術，建立了快速篩查分析5種果蔬(韭菜、番茄、豆芽、葡萄和柑橘)中噻苯隆等15種PGRs的方法，采用全掃描數據依賴二級掃描模式測定，15種農藥均獲得了較高的準確度(70.3%～107.2%)和精密度(RSD<9.9%)，LOQ值為10.0～20.0 μg/kg，對100批不同果蔬樣品進行篩查，均未檢測到噻苯隆[51]。姚恬恬等建立了UPLC-Q-TOF-MS/MS篩查檢測3種果蔬(橙、黃瓜和葡萄)中噻苯隆等19種PGRs的方法，在MRM模式下測定，方法的LOD值為0.03～14 μg/kg，LOQ值為0.09～48 μg/kg，方法用于15批市售橙、黃瓜和葡萄樣品的篩查分析，在15批樣品中檢測到噻苯隆等6種PGRs，含量在0.14～13 μg/kg之間[58]。雖然Q-TOF-MS和Q-Orbitrap-MS具有諸多優勢，但設備價格昂貴，專業化程度高，使用復雜且維護難度大，不易推廣普及。

表3列舉了近年來部分農產品中噻苯隆殘留檢測實例。從表3可以看出，液相色譜與QqQ-MS聯用是目前農產品中噻苯隆最主要的檢測手段，QuEChERS方法因快速、簡單、高效等特點，在樣品檢測前處理當中廣泛應用。不同檢測方法的準確度、精密度及靈敏度結果良好，部分檢測方法在人參等一些復雜樣品的檢測過程中，甚至可省去樣品凈化過程[63-64]，大大減少了檢測步驟，提高了檢測效率，但同時也增加了儀器污染的風險。

表3 不同農產品基質中噻苯隆殘留檢測方法實例

4.2.2 其他檢測方法 表面增強拉曼光譜法(surface-enhanced raman spectroscopy，SERS)是入射光激發納米尺度貴金屬材料產生的一種拉曼散射增強效應，可實現對待測物的高靈敏“指紋”識別與檢測[69]。與儀器方法相比，SERS技術具有特異性強，操作快速、簡便，對大型儀器依賴小等優勢，在現場快速檢測當中展現出巨大的應用潛力。Chen等采用SERS技術建立了4種果蔬(葡萄、黃瓜、獼猴桃、番茄)中噻苯隆和氯吡脲的檢測方法。樣品采用乙腈為提取劑超聲提取后，以3，5-二甲基苯氨基甲酰化β-環糊精鍵合硅膠為吸附劑進行SPE凈化，結合SERS檢測，獲得了滿意的檢測結果，方法的回收率為78.9%～87.9%，LOD值均為15.0 μg/L[70]。但方法的不足是樣品需要經過繁瑣費時的萃取凈化過程才能用于分析，尚無法真正應用于現場檢測之中。

5 結語

綜上所述，噻苯隆在我國主要的糧食作物、果蔬等農業生產上使用，為農產品增產和品質改善發揮了重要的調控作用。噻苯隆在農產品中具有易降解的特點，使用后很快被降解代謝，但過量或不當使用仍造成了其在農產品特別是果蔬類農產品中的殘留問題，需引起一定的重視。在噻苯隆的殘留分析中，液相色譜與QqQ-MS聯用技術是目前采用的最主要的檢測手段，但需要配套使用高效的前處理方法，才能滿足樣品高通量檢測的需求。SERS技術操作快速、簡單，設備輕便，然而目前仍限于實驗室使用，克服樣品前處理繁瑣的不足，未來有望發展成為噻苯隆現場快速檢測的重要手段之一。

基于目前的研究現狀，提出以下3點建議：第一，加強噻苯隆在農業生產中的科學使用研究，以最小用量獲得最大的效果，最大程度地減少其殘留污染。第二，探明噻苯隆在農產品中的降解機理，充分認識噻苯隆的降解本質特征，研究能夠去除和降解噻苯隆的控制技術。第三，在綠色、簡便、快速的樣品前處理新方法和技術產品上加強研究工作，為農產品中噻苯隆的快速、高效及現場檢測提供支持。