黃桃中4種農藥殘留動態與風險評估

劉玉紅,金檢生,陳麗萍,孫彩霞,*

(1.浙江省農業科學院 農產品質量安全與營養研究所,浙江 杭州 310021; 2.湖州市吳興區農業技術推廣服務中心,浙江 湖州 313000; 3.湖州市農業科技發展中心,浙江 湖州 313000)

桃(PrunuspersicaL. Batsch)屬薔薇科李屬桃亞屬,不僅口感細膩,味美多汁,并且富含維生素、酚類物質和各種微量元素[1-2]。根據果肉顏色,桃可以分成紅桃、白桃和黃桃3個品種[3]。有研究表明,黃桃中α胡蘿卜素、β胡蘿卜素和番茄紅素的含量明顯高于紅桃和白桃[4]。黃桃兼有鮮食和加工2種功能,深受消費者的喜愛,經濟價值可觀[5]。湖州市吳興區以農業特色強鎮為依托,大力發展黃桃產業,全區黃桃種植面積超過400 hm2,產量8 150 t,總產值近1.2億元,是浙北地區最大的黃桃生產基地[6]。

據2022年12月底中國農藥信息網登記信息顯示,登記在桃上使用的農藥有45種、108個產品。然而受環境、氣候等因素的影響,黃桃上病蟲害較多,目前在桃上的登記農藥不能完全滿足實際生產的需求。Li等[7]從中國9個省的主產區共采集了312個桃樣品,檢測出39種農藥,經研究其中有5種未登記農藥對消費者健康具有潛在風險。經調查,腐霉利、氯蟲苯甲酰胺、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(甲維鹽)和多效唑是吳興區黃桃實際生產中常用的未登記農藥,但是目前我們對其在黃桃上使用安全性知之甚少。果實套袋是我國水果常用的一種物理性防護技術,在葡萄、蘋果和梨等水果的生產中被廣泛運用[8-10]。套袋不僅有助于果實表面著色均勻,提高商品性,還可以有效阻隔果實表面的農藥殘留。陳茜茜等[11]研究發現,套袋后施藥可以顯著降低桃果實中6種農藥的原始沉積量和最終殘留量;陳勇達等[12]的研究表明,套袋對梨果實農藥殘留有顯著影響,在生產中套袋能有效降低農藥殘留。為增加黃桃的商品價值,套袋處理在黃桃中越來越普及,并且在實際生產中,從花果管理到最后成熟階段,會多次噴施農藥,通常在還未套袋的情況下,果實已經接觸到農藥。為探究2種處理方式(施藥后套袋和施藥后不套袋)對黃桃中農藥殘留的影響,選擇了黃桃上常用的4種未登記農藥(腐霉利、氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽和多效唑)進行試驗,明確它們在黃桃中的殘留水平,開展農藥殘留風險評估。旨在為這4種未登記農藥在黃桃上的合理使用提供參考,并為農藥殘留監管和農藥最大殘留限量(MRLs)制修訂提供依據。

1 材料與方法

1.1 儀器設備

液相色譜-串聯質譜儀(LC-MS-MS):LCMS 8045,日本SHIMADZU公司;高速勻漿機,德國IKA公司;電子天平,德國賽多利斯公司;ST16R離心機,美國賽默飛世爾科技公司;漩渦混合器,美國TALBOYS公司;旋轉濃縮蒸發儀,瑞士BUCHI公司。

1.2 試劑、耗材

甲醇、乙腈(HPLC級,賽默飛世爾科技);甲苯、氯化鈉、無水硫酸鈉(AR級,上海凌峰化學試劑有限公司);水(一級);微孔有機濾膜(0.22 μm);Cleanert氨基固相萃取柱:500 mg/6 mL,天津博納艾杰爾公司。

1.3 試驗設計

試驗地點在吳興妙西錦豐家庭農場,試驗地塊已連續種植黃桃12年,試驗品種為錦香,屬于中熟品種。本次試驗為露地栽培。2021年5月13日對所選果樹進行噴藥和套袋處理,田間試驗設計依據中華人民共和國農業行業標準《農作物中農藥殘留試驗準則》(NY/T 788—2018)。試驗共設計8個處理,其中3組平行做套袋處理,3組平行做不套袋處理,1組空白對照套袋,1組空白對照不套袋。每個處理20棵桃樹。施藥劑量為農藥的推薦劑量:每667 m2噴施43%腐霉利懸浮劑100 g、200 g·L-1氯蟲苯甲酰胺懸浮劑15 mL、2.5%甲維鹽微乳劑80 g、25%多效唑懸浮劑500 g,施藥后0(2 h)、1、3、5、7、14、21 d采樣,從每組分別采摘樣品不少于2 kg。樣品處理后貼好標簽,在-20 ℃條件下保存。

1.4 樣品前處理

準確稱取20.0 g試樣(精確至0.01 g)于80 mL離心管中,加入40 mL乙腈,用高速勻漿機15 000 r·min-1勻漿提取1 min,加入5 g氯化鈉,再勻漿提取1 min,在1 600×g離心5 min,取上清液20 mL,在40 ℃水浴中旋轉濃縮至約1 mL,待凈化。向固相萃取柱中加入約2 cm高無水硫酸鈉,并放入下接雞心瓶的固定架上。加樣前先用4.0 mL乙腈+甲苯(體積比3∶1)預洗柱,當液面到達硫酸鈉的頂部時,立刻加入樣品濃縮液至凈化柱上,并用新的雞心瓶接收濾液,再每次用2 mL乙腈+甲苯(體積比3∶1)洗滌樣液瓶3次,并將洗滌液移入柱中。在柱上加上50 mL貯液器,用25 mL乙腈+甲苯(體積比3∶1)洗脫,洗脫液合并于雞心瓶中,40 ℃水浴條件下旋轉濃縮至0.5 mL,再置于氮氣吹干儀上吹干,準確加入1 mL的乙腈+水(體積比3∶2)溶解殘渣,用0.22 μm濾膜過濾后,待測。

1.5 色譜分析條件

1.5.1 液相色譜分析條件

WELCH UHPLC AQ-C18色譜柱(2.1 mm×100 mm,1.8 μm);流動相為體積分數0.1%甲酸乙腈(A)和水(B);柱溫40 ℃;流速0.25 mL·min-1;進樣體積1.5 μL。

1.5.2 質譜分析條件

電離方式:ESI+;毛細管電壓:4.0 kV;霧化氣流量:3 L·min-1;加熱氣流量:10.0 L·min-1;加熱模塊溫度:400 ℃;脫溶劑管溫度:250 ℃;離子源溫度:300 ℃。

1.6 方法確認

1.6.1 標準曲線

將腐霉利、氯蟲苯甲酰胺、多效唑標準儲備液配制成0.01、0.05、0.10、0.20、0.30、0.50、1.00 mg·L-1的標準工作液和基質匹配工作液,將甲維鹽標準儲備液配制成0.005、0.025、0.05、0.10、0.15、0.25、0.50 mg·L-1的標準工作液和基質匹配工作液,進樣分析,以保留時間和離子豐度比定性,以峰面積定量。用外標法繪制出質量分數/峰面積工作曲線做標準曲線。

1.6.2 基質效應

按1.6.1節所述,繪制溶劑標準曲線和基質標準曲線,按照公式(1)計算基質效應(Me)[11]。當Me的絕對值小于20%時,認為可以忽略基質效應;反之,則應考慮消除基質增強或減弱效應。

Me=[(B/A)-1]×100%。

(1)

式(1)中:Me表示基質效應的值;A和B分別表示溶劑標準溶液曲線斜率和基質標準曲線斜率。

1.6.3 回收率與精密度

取空白的黃桃樣品,每份20 g(精確到0.01 g),加標,按實驗方法先測定出腐霉利、氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽、多效唑的含量,再根據峰面積計算腐霉利、氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽、多效唑在不同添加水平的回收率,計算平均添加回收率與相對標準偏差。每個水平重復6次。

1.7 殘留動態與風險評估

1.7.1 殘留動態

農藥在作物中的降解一般符合一級反應動力學模型,用方程(2)表示:

ct=c0e-Kt。

(2)

式(2)中:K為降解速率常數;c0為初始質量濃度,mg·L-1;ct為t時刻農藥的質量濃度,mg·L-1;t為時間,d。

半衰期T1/2=ln2/K=0.693/K。

1.7.2 風險評估

根據《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》(GB 2763—2021),腐霉利、氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽和多效唑的每日允許攝入量(acceptable daily intake, ADI)分別為0.1、2、0.000 5和0.1 mg·kg-1·d-1,以此作為風險評估所用的健康指導值。采用式(3)和(4)計算黃桃中4種農藥的日均膳食暴露量(national estimated daily intake, NEDI)和風險商(risk quotient, RQ)[13]。

VNEDI=VCRL×VFI×100 ÷m。

(3)

式(3)中:VNEDI為NEDI的值,mg·kg-1;VCRL為腐霉利、氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽和多效唑在黃桃中的殘留水平(pesticide residue level, CRL)的值,mg·kg-1;VFI為桃的日均攝入量(daily intake of peach in China, FI)的值,0.058 kg·d-1[14];m為消費者體重,取我國成年人體重平均值(60 kg);100為安全系數[13]。

VRQ=VNEDI÷VADI。

(4)

式(4)中:VRQ為風險商(RQ)的值,VADI為ADI的值,單位mg·(kg·bw)-1·d-1。

當風險商≤1時,表示健康風險處于可接受范圍,風險商越小,風險越低;反之,當風險商>1時,表示可能會對人類健康帶來風險。

2 結果與分析

2.1 方法有效性評價

在1.5節液相-質譜條件下,分別以腐霉利、氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽和多效唑進樣質量濃度為橫坐標(x),以色譜峰面積為縱坐標(y)繪制標準曲線。溶劑標準曲線和基質標準曲線見表1。4種農藥的基質效應范圍為7.4%～17.6%,基質效應不明顯,可以忽略。

表1 試驗農藥的溶劑校準曲線和基質標準曲線

按照1.6.3節所述的方法進行回收率試驗,每個添加量做6個平行試驗,結果見表2。4種農藥的平均回收率為75.6%～111.3%,相對標準偏差為0.9%～5.2%。根據標準曲線最低檔質量濃度和進樣體積,計算得到腐霉利、氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽和多效唑的檢出限(LOD)分別為0.002、0.001、0.001和0.005 ng;以添加回收試驗的最低添加水平作為分析方法的定量限(LOQ),則腐霉利、氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽和多效唑的LOQ分別為0.05、0.05、0.001和0.05 mg·kg-1。方法的線性、準確度、精密度均符合農藥殘留分析要求。

表2 試驗農藥的平均添加回收率、相對標準偏差(n=6)

2.2 四種農藥在黃桃中的殘留水平與消解動態

不同農藥的初始沉積量有所差別,其中腐霉利最高,多效唑次之,甲維鹽最低,這與農藥的質量濃度和類型有關。整體而言,4種農藥均在不套袋處理組黃桃中降解更快(表3)。

表3 黃桃中4種農藥殘留試驗結果

腐霉利、氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽和多效唑在黃桃中的降解均符合一級動力學方程,殘留動態曲線如圖1。經計算,在不套袋和套袋2種處理方式下,腐霉利降解半衰期分別為13.3 d和16.9 d,氯蟲苯甲酰胺降解半衰期分別為11.0 d和13.9 d,甲維鹽降解半衰期分別為4.5 d和5.3 d,多效唑降解半衰期分別為7.0 d和9.4 d。4種農藥在套袋和不套袋黃桃中的半衰期范圍為4.5～16.9 d,均屬于易降解農藥(<30 d)。

A,腐霉利;B,氯蟲苯甲酰胺;C,甲維鹽;D,多效唑。A, Procymidone; B, Chlorantraniliprole; C, Emamectin benzoate; D, Paclobutrazol.

2.3 膳食攝入風險評估

由表4可以看出,噴施腐霉利后,不套袋和套袋的黃桃,采摘間隔時間分別為7 d和21 d時,風險商均為0.996,健康風險處于可接受范圍。噴施氯蟲苯甲酰胺后,不套袋和套袋的黃桃,采摘間隔時間為1 d時,風險商分別為0.006和0.009,健康風險處于可接受范圍。噴施甲維鹽后,不套袋的黃桃,采摘間隔時間為5 d時,風險商為0.560 7,健康風險處于可接受范圍;套袋的黃桃,采摘間隔時間為14 d時,風險商為0.773 3,健康風險處于可接受范圍。噴施多效唑后,不套袋的黃桃,采摘間隔時間為3 d時,風險商為0.927,健康風險處于可接受范圍;套袋的黃桃,采摘間隔時間為5 d時,風險商為0.964,健康風險處于可接受范圍。

表4 黃桃中4種農藥的日均膳食暴露量和風險商

但值得注意的是,在噴施腐霉利間隔時間為7 d(不套袋)和21 d(套袋),噴施多效唑間隔時間為3 d(不套袋)和5 d(套袋)時,雖然理論上計算的結果表明健康風險處于可接受范圍,但是風險商的值都十分接近1。考慮到消費者飲食習慣和身體素質的差異,這2種農藥的風險商有增加的潛在風險,因而需要同時結合腐霉利和多效唑殘留量等情況,科學判定腐霉利和多效唑在黃桃上的安全間隔期,以確保消費者的健康。

2.4 國內外限量標準對比

GB2763—2021關于氯蟲苯甲酰胺和甲維鹽在桃中的最大殘留限量(MRL)分別為2 mg·kg-1和0.03 mg·kg-1,GB2763—2021暫未規定腐霉利和多效唑在桃中的MRL。歐盟[15]、日本[16]、韓國[17]和國際食品法典委員會(Codex Alimentarius Commission, CAC)[18]對這4種農藥的MRL規定見表5。由表5可知,不同國家和地區規定腐霉利在桃果實殘留限量標準的范圍是0.01～0.5 mg·kg-1,氯蟲苯甲酰胺在桃果實殘留限量標準的范圍是0.4～2 mg·kg-1,甲維鹽在桃果實殘留限量標準的范圍是0.03～0.2 mg·kg-1,多效唑在桃果實殘留限量標準的范圍是0.05～0.2 mg·kg-1。

表5 不同國家和地區在桃上4種農藥最大殘留限量標準對比

3 結論與討論

王建武等[19]的試驗表明,與不套袋相比,套袋不利于荔枝中甲氰菊酯和敵百蟲的消解;李胤均等[20]研究表明,套袋減緩了杧果中農藥的降解速率,吡蟲啉和噻嗪酮在施藥后套袋的杧果中半衰期更長。本試驗的研究結果與上述結果是一致的,與套袋相比,不套袋黃桃中的腐霉利、氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽和多效唑降解的更快。進入環境中的農藥一方面在物理外力(風、水等)的作用下進行遷移和擴散,另一方面可以通過光解、水解和生物降解以及其他化學作用被轉化為其他物質,使農藥最終被降解[21]。施藥后套袋,農藥會直接接觸水果的表面,套袋會直接降低光照強度、減少雨水沖洗和減緩空氣流動等,從而影響了農藥殘留的損失和光降解過程,與不套袋處理相比,果實中的某些農藥殘留量更高[22]。

目前國內關于腐霉利、氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽和多效唑在桃或其他水果中殘留動態的研究報道不多。腐霉利是日本住友化學工業株式會社開發生產的二甲酰亞胺類新型低毒內吸性殺菌劑,廣泛應用于多種果樹、蔬菜作物中灰霉病、菌核病的防治。樊曉青等[23]研究顯示,腐霉利在生菜中的降解半衰期為7.4 d,腐霉利在生菜中的原始沉積量比較高,降解也相對較慢,建議延長安全間隔采收期來保障生菜的安全食用。趙爾成等[24]發現,腐霉利在溫室草莓中的半衰期為7.1 d。陳錦永[25]的研究結果顯示,多效唑在不同桃品種中的半衰期為8.5 d,本試驗結果(不套袋半衰期7.0 d,套袋半衰期9.4 d)與此非常接近。氯蟲苯甲酰胺在山楂、番茄、菜薹中的半衰期為3.82～26 d[26-28],在鐵皮石斛莖上的半衰期超過120 d[29]。孫淑媛等[30]報道,甲維鹽在葡萄中的降解半衰期為6.5 d,降解較快。多效唑在番茄植株的半衰期為1.11～1.66 d,隨著農藥原始附著率的增加,半衰期也隨之延長[31]。Di等[32]研究了溫室草莓中腐霉利和多菌靈單獨和聯合施用的降解行為,發現聯合施用后2種農藥的半衰期均延長。由此可見,不同作物農藥降解半衰期差異較大,試驗地氣候、露地和大棚等種植方式的不同和農藥聯合施用等因素均會對農藥降解半衰期產生影響。值得注意的是,與谷物等其他作物相比,水果收獲和上市之間的間隔時間短,經常被生食或半加工消費,農藥殘留可能會更高,其食用安全性受到人們的普遍關注[33-34]。

目前中國沒有規定腐霉利在桃果實中的殘留限量值,不同國家規定腐霉利在桃果實殘留限量標準的范圍是0.01～0.5 mg·kg-1,本試驗2種處理方式下的黃桃在間隔21 d后其農藥殘留量仍然超過0.5 mg·kg-1,套袋桃的風險商接近1(0.996 mg·kg-1)。腐霉利對灰霉病和菌核病有顯著的防治效果,目前在果蔬上廣泛應用,因而成為農藥殘留檢出率和超標率較高的農藥品種之一[35]。劉宇等[36]報道腐霉利在北京露地和浙江大棚菠菜中的消解半衰期分別為2.4 d和8.9 d,且由于大棚菠菜中的腐霉利殘留量高于我國制定的MRL,因此,不推薦大棚菠菜中使用腐霉利。本試驗結果顯示,施用腐霉利21 d后,露地栽培的黃桃中農藥殘留量超過0.5 mg·kg-1。由于目前黃桃大棚種植越來越普及,對比露地種植,大棚種植有可能會延長農藥降解的半衰期。腐霉利在果蔬上的高檢出率可能會在人體中產生蓄積,為避免出現多種農藥殘留和毒性加強的風險,不建議在黃桃種植中使用腐霉利。噴施氯蟲苯甲酰胺1 d后,在套袋和不套袋2種處理方式下,黃桃中的殘留量都很低(<0.2 mg·kg-1),但考慮到農藥使用安全性,建議對氯蟲苯甲酰胺設置3 d的PHI。甲維鹽在黃桃上的初始殘留量很低(0.037 mg·kg-1),膳食風險評估結果表明,噴施甲維鹽后,不套袋黃桃推薦的PHI為5 d,套袋黃桃推薦的PHI為14 d。歐盟、日本和韓國規定多效唑在桃果實殘留限量標準范圍為0.05～0.2 mg·kg-1,我國規定了蘋果、荔枝、稻谷和小麥等產品中多效唑的限量標準均為0.5 mg·kg-1。陳錦永[25]通過研究多效唑在桃上的殘留試驗,推薦多效唑在桃上的最大殘留限量值為0.5 mg·kg-1。我們的試驗結果顯示,在施藥5 d后,套袋黃桃多效唑的風險商小于1;但是農藥殘留試驗結果表明,在施藥14 d后,套袋黃桃多效唑的含量才能低于0.5 mg·kg-1。從安全的角度考慮,建議667 m2施用25%多效唑懸浮劑500 g時,應設置14 d的PHI。

綜上所述,黃桃套袋降低了農藥的降解速率,施藥后套袋不利于農藥的降解。按照風險最大原則,以套袋黃桃的農藥殘留量和風險評估結果為依據,在推薦劑量下,建議甲維鹽和多效唑在黃桃上設置14 d的PHI;氯蟲苯甲酰胺在黃桃上設置3 d的PHI;腐霉利在黃桃上降解很慢,不建議在黃桃生產中使用。本試驗僅對吳興區一個黃桃品種進行研究,尚待對更多地點和黃桃品種進行研究。值得注意的是,本試驗為露地栽培,為了提高黃桃的品質,近些年黃桃設施栽培面積也在不斷擴大,不同栽培模式對黃桃農藥殘留的影響也有待研究。