聯苯菊酯、噻蟲嗪及其代謝物噻蟲胺在小麥上的殘留及膳食風險評估

呂 瑩, 齊艷麗, 任鵬程, 連少博, 王 霞, 秦 曙

(山西功能農產品檢驗檢測中心，農業農村部農產品質量安全風險評估實驗室 (太原)，太原 030031)

聯苯菊酯 (bifenthrin) 是一種低毒、高效的擬除蟲菊酯類殺蟲劑，具有很強的觸殺和胃毒作用，無內吸、熏蒸作用，殺蟲譜廣，作用迅速，對環境較為安全[1]。目前有關聯苯菊酯殘留的檢測方法主要有氣相色譜法、氣相色譜-質譜法及高效液相色譜法[2]。噻蟲嗪 (thiamethoxam) 屬于第二代新煙堿類殺蟲劑[3]，能選擇性地抑制昆蟲神經系統煙酸乙酰膽堿酯酶受體，進而阻斷昆蟲中樞神經系統的正常傳導，造成害蟲出現麻痹而死亡[4]。農藥殘留專家聯席會議 (JMPR) 2014 報告[5]顯示，噻蟲嗪的風險評估定義是噻蟲嗪和噻蟲胺 (clothianidin)。噻蟲胺既是噻蟲嗪的主要代謝產物，其本身也是一種登記使用的殺蟲劑。上述3 種化合物的結構式見圖式1。目前，聯苯菊酯與噻蟲嗪的復配制劑在中國已獲得登記在小麥上作為殺蟲劑使用，防治對象為小麥蚜蟲[6]。但關于利用超高效液相色譜-質譜 (UPLC-MS) 法同時針對小麥中聯苯菊酯、噻蟲嗪及其代謝物噻蟲胺3 種農藥殘留進行檢測的研究尚未見報道。鑒于此，筆者依據《農作物中農藥殘留試驗準則》[7]，選取中國12 個典型的小麥生產區域進行了田間規范殘留試驗，對麥粒及秸稈中3 種農藥的殘留行為進行了研究，并結合中國居民膳食消費數據[8]進行了聯苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺的膳食暴露風險評估，以期為聯苯菊酯及噻蟲嗪、噻蟲胺的安全使用提供建議。

1 材料與方法

1.1 儀器及試劑

UPLC I-Class XEVO TQ-S Micro 超高效液相色譜-三重四極桿串聯質譜儀 (UPLC-MS/MS，美國沃特世科技有限公司)；HY-08 中藥粉碎機 (環亞天元公司)；QUINTIX224-1CN 型 (精確到0.000 1 g)、BSA323S 型 (精確到0.001 g) 及CAP8201 型 (精確到0.1 g) 電子天平 (賽多利斯科學儀器北京有限公司)；Talboys 945 066 型多管渦旋混合儀 (美國特朗納有限責任公司)；KQ-500E 型超聲波清洗器 (昆山市超聲儀器有限公司)；5804R 和5424R 型離心機 (德國艾本德股份公司)；XK80-A 型快速混勻器(江蘇新康醫療器械有限公司) 等。

聯苯菊酯 (bifenthrin，純度99.3%) 和噻蟲嗪(thiamethoxam，純度99.2%) 標準品 (國家農藥質量監督檢驗中心)；噻蟲胺 (clothianidin，純度99.0%)標準品 (德國Dr. Ehrenstorfer GmbH 公司)；35%聯苯菊酯 · 噻蟲嗪懸浮劑 (bifenthrin + thiamethoxam 350 SC，其中聯苯菊酯質量分數為14.5%，噻蟲嗪質量分數為20.5%)。試劑乙腈、甲醇、乙酸、甲酸及乙酸銨均為色譜級；提取鹽包 (4 g 硫酸鎂、1 g氯化鈉、0.5 g 檸檬酸氫二鈉、1 g 檸檬酸鈉) 及凈化管 (2 mL 離心管，裝填20 mg PSA、7.5 mg GCB、142.5 mg 無水硫酸鎂)[島津技邇 (上海) 商貿有限公司]；純凈水 (廣州屈臣氏食品飲料有限公司)。

1.2 田間試驗

依據NY/T 788―2018《農作物中農藥殘留試驗準則》[7]，于2018 年分別在中國吉林省四平市雙遼市那木鄉建設村、山西省晉中市榆次區東陽鎮東陽村、北京市通州區漷縣鎮侯黃莊村、山東省莘縣東魯辦事處郭王莊、山西省運城市垣曲縣華峰鄉豐村、安徽省宿州市孫圩子鄉王莊村、江蘇省南京市溧水區白馬鎮江蘇省農科院試驗基地村、上海市閔行區華漕鎮、湖北省黃岡市武穴市龍坪鎮下馮村、云南省昆明市嵩明縣小街鎮本納克村、四川省成都市彭州市濛陽鎮四川省農科院植物技術育種試驗地及天津市武清區汊沽港鎮胡柳子村12 地開展聯苯菊酯和噻蟲嗪在小麥中的殘留試驗。35%聯苯菊酯 · 噻蟲嗪SC 施藥劑量為制劑量150 g/hm2(有效成分52.5 g/hm2，其中聯苯菊酯21.75 g/hm2、噻蟲嗪30.75 g /hm2)，用450 kg/hm2自來水稀釋后于小麥蚜蟲始盛時期噴霧施藥1 次。由于小麥收獲期較短，根據采收間隔期設置多個試驗小區，分別施藥，同時采收，從而得到不同間隔期的樣品。根據防治實際要求，最終殘留試驗分別采集14 d 和21 d 的小麥籽粒和秸稈樣品進行分析。每個試驗點除處理小區外，另設置1 個空白對照小區，小區面積不小于100 m2，不設置重復小區。對照小區和處理小區設置在相鄰區域，中間設置隔離帶避免污染。

1.3 分析方法

1.3.1 儀器檢測條件

色譜條件：Waters ACQUITY UPLC BEH C18 色譜柱 (100 mm × 2.1 mm，1.7 μm)；流速0.3 mL/min；進樣量5 μL；柱溫40 ℃。流動相：A，4 mmol/L 乙酸銨水溶液 (含0.1% 甲酸)；B，4 mmol/L 乙酸銨甲醇溶液 (含0.1%甲酸)。梯度洗脫程序：0 min，V (A) : V (B) = 95 : 5；1.0 min，V (A) : V (B) = 80 : 20；1.1 min，V (A) : V (B) =60 : 40；3.0 min，V (A) : V (B) = 40 : 60；3.1 min，V (A) : V (B) = 20 : 80；5.0～7.0 min，V (A) : V (B) =5 : 95；9.0 min，V (A) : V (B) = 95 : 5。

質譜條件：電噴霧正離子掃描 (ESI+)；多反應監測 (MRM) 模式；毛細管電壓3 500 V；脫溶劑氣溫度400 ℃，脫溶劑氣流量800 L/h；碰撞氣為氬氣，純度 ＞ 99.999%；其他質譜參數見表1。

表1 聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺主要質譜參數Table1 The major MS parameters of bifenthrin, thiamethoxam and clothianidin

1 .3.2 樣品提取及凈化

1.3.2.1 樣品提取

麥粒：稱取粉碎混勻的麥粒樣品5 g (精確到0.1 g) 于50 mL 離心管中，加入5 mL 水，10 mL含體積分數0.1%乙酸的乙腈，于 2 500 r/min 渦旋振蕩提取5 min；加入4 g 無水硫酸鎂、1 g 氯化鈉、1 g 檸檬酸鈉及0.5 g 檸檬酸氫二鈉，于2 500 r/min 渦旋振蕩提取3 min；8 000 r/min 下離心5 min，待凈化。

秸稈：稱取粉碎混勻的秸桿樣品2 g (精確到0.1 g) 于50 mL 離心管中，加入5 mL 水，10 mL含體積分數 0.1%乙酸的乙腈，超聲振蕩提取10 min；加入4 g 無水硫酸鎂、1 g 氯化鈉、1 g 檸檬酸鈉、0.5 g 檸檬酸氫二鈉，于2 500 r/min 渦旋振蕩提取3 min；8 000 r/min 下離心5 min，待凈化。

1.3.2.2 樣品凈化 取上清液1.5 mL，加入裝有142.5 mg 無水硫酸鎂、20 mg PSA 和7.5 mg GCB 的2 mL 離心管中，于 2 500 r/min 下渦旋分散固相萃取3 min，5 000 r/min 下離心2 min；上清液過0.22 μm 有機濾膜后，取0.5 mL 加入0.5 mL水，于2～6 ℃靜置2 h；混勻，過0.22 μm 有機濾膜，待UPLC-MS/MS 檢測。

1.4 標準溶液配制及標準曲線繪制

準確稱取10 mg (精確到0.1 mg) 聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺標準品，用乙腈溶解并定容至10 mL，配成標準儲備液，于 ＜ -18 ℃冰柜中避光保存。

分別用麥粒和秸稈樣品的空白提取液稀釋標準儲備液，配制成0.002 5、0.005、0.01、0.025、0.05 和0.1 μg/mL 的基質匹配標準工作溶液，以其質量濃度 ( μg/mL) 為橫坐標，相應的峰面積響應值為縱坐標繪制標準曲線，以評價峰面積與濃度的線性關系。

1.5 添加回收試驗

在空白麥粒、秸稈樣品中分別添加3 個水平的聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺標準溶液，每個水平重復5 次。空白麥粒樣品中添加水平為0.01、0.1 和0.5 mg/kg，秸稈樣品中添加水平為0.05、0.5 和3 mg/kg。按照1.3 節方法進行樣品前處理和UPLC-MS/MS 分析，計算添加回收率及相對標準偏差 (RSD)。

1.6 膳食暴露風險評估

1.6.1 長期暴露評估 聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的每日允許攝入量 (ADI) 值分別為0.01、0.08 和0.1 mg/kg (bw)[9]。長期膳食暴露評估按照如下程序進行[10]。

聯苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺的國家估算每日攝入量 (NEDI) 計算公式見式 (1)。

式中：NEDI 指國家估算每日攝入量，mg/kg(bw)；STMRi為第i 類初級食用農產品的規范試驗殘留中值，mg/kg；STMR-Pi為第i 類加工食用農產品的規范試驗殘留中值，mg/kg；Fi為第i 類食用農產品的消費量，g/d；bw為人群平均體重，kg，中國人均體重按63 kg 計。

聯苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺的長期膳食暴露攝入風險用NEDI 占ADI 的百分率表示，即長期暴露風險商 (RQc) 表示，計算公式見式 (2)。

當RQc≤ 100%時，表示長期膳食暴露風險為可以接受，RQc值越小，風險越低；當RQc＞100% 時，表示存在不可接受的長期膳食暴露風險，RQc值越大，風險越高。

1.6.2 短期暴露評估 聯苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺的急性參考劑量 (ARfD) 值分別為0.01、1 和0.6 mg/kg (bw)[5]，本研究采用JMPR 推薦的農藥短期膳食攝入量 (IESTI) 計算公式[10][式 (3)] 進行計算。

式中：LP 指每人每天的高端消費量 (97.5th百分位消費者的數據)，kg；HR 為初級食用農產品中最高殘留值，mg/kg；HR-P 為加工食用農產品中最高殘留值，mg/kg；ARfD 表示急性參考劑量，mg/kg (bw)。

短期膳食暴露風險以IESTI 占ARfD 的百分率表示，即短期暴露風險商 (RQa)，計算公式見式 (4)。

當RQa≤ 100%時，可認為該農藥的短期膳食暴露風險處于可接受水平；當RQa＞ 100%時，則認為其短期膳食暴露風險為不可接受。

2 結果與討論

2.1 方法的有效性評價

方法有效性評價依據NY/T 788―2018《農作物中農藥殘留試驗準則》[7]中殘留物檢測部分相關要求進行。

在0.002 5～0.1 mg/L 范圍內，聯苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺在麥粒及秸稈中的峰面積與其質量濃度間呈良好的線性關系，R2均大于0.99。

聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺在麥粒及秸稈中的添加回收率結果見表2，符合農藥殘留分析要求[7]。

表2 聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺在小麥中的添加回收率及相對標準偏差Table2 The recoveries and RSD of bifenthrin, thiamethoxam and clothianidin in wheat

在本研究儀器條件下，聯苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺在麥粒中的定量限 (LOQ) 均為0.01 mg/kg，在秸稈中的LOQ 均為0.05 mg/kg。

2.2 最終殘留量

35%聯苯菊酯 · 噻蟲嗪懸浮劑以推薦高劑量(制劑150 g/hm2，有效成分52.5 g/hm2) 于小麥蚜蟲始盛時期噴霧施藥1 次，施藥后14 d 和21 d 分別采集麥粒及秸稈樣品，12 個試驗點的最終殘留量檢測結果見表3。聯苯菊酯在麥粒中的殘留量在 ＜ LOQ～0.041 mg/kg 之間，噻蟲嗪在 ＜ LOQ～0.016 mg/kg 之間，噻蟲胺在 ＜ LOQ～0.018 mg/kg之間。

距末次施藥后14 d，小麥中聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的最終殘留量結果基于概率論和統計學計算的95%置信區間上限值分別是0.020、0.010和0.012 mg/kg，可將其作為短期膳食暴露評估的殘留值使用[11]。中國規定聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺在小麥上的最大允許殘留限量 (MRL) 值分別是0.5、0.1 和0.02 mg/kg[9]，國際食品法典委員會(CAC) 推薦聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺在小麥上的MRL 值分別是0.5 (Po)、0.05 和0.02 mg/kg[12]。本研究中12 個試驗點所得聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的最終殘留量均在中國及CAC 制定的相應MRL 值范圍內，驗證了其各自MRL 值的適用性。

小麥秸稈中聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的殘留量隨采收時間的延長而逐漸降低。聯苯菊酯在麥稈 (以干重計，通過含水量折算，其余同) 中的14 d 殘留量為0.37～1.61 mg/kg，21 d 殘留量為0.23～1.11 mg/kg；噻蟲嗪的14 d 殘留量為 ＜ 0.050～0.48 mg/kg，21 d 殘留量為 ＜ 0.050～0.10 mg/kg，噻蟲胺的14 d 殘留量為 ＜ 0.050～0.79 mg/kg，21 d殘留量為 ＜ 0.050～0.18 mg/kg。小麥秸稈是一種重要的動物飼料，目前中國尚未制定農藥在動物飼料中的MRL 值，故有關動物飼料中農藥的殘留風險還需進行更廣泛深入的研究。CAC 推薦聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺在小麥秸稈中的MRL 值分別是0.5、2 和0.2 mg/kg[12]。與之比較可見，我國小麥秸稈中聯苯菊酯和噻蟲胺的殘留量可能超過了基于歐美國家相關數據制定的國際MRL 標準，其對畜產品殘留質量安全和國際貿易的影響有必要進一步研究討論。

2.3 長期膳食暴露風險

距末次施藥后14 d，小麥中聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的規范殘留試驗中值分別為0.014、0.010 和0.010 mg/kg，中國城鄉居民的糧谷類每日膳食量為0.410 7 kg (其中面及其制品為0.138 5 kg)，聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的ADI 值分別為0.01、0.08 和0.1 mg/kg (bw)，根據1.6 節中公式(1) 計算得普通人群的聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的NEDI 值分別為3.08 × 10-5、2.2 × 10-5和2.2 ×10-5mg/kg (bw)，RQc值分別為0.31%、0.028%和0.022%，表明3 種農藥殘留水平對一般人群健康的風險在可接受范圍內。因此，采用35%聯苯菊酯 · 噻蟲嗪懸浮劑防治小麥蚜蟲時，最高制劑用量150 g/hm2(有效成分52.5 g/hm2) 下施藥1 次，采收間隔期最短14 d 條件下，其殘留不會對一般人群造成不可接受的慢性膳食暴露風險。

2.4 短期膳食暴露風險

表3 聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺在小麥中的殘留量Table3 Residues of bifenthrin, thiamethoxam and clothianidin in wheat

表3 中結果顯示，距末次施藥后14 d，小麥中聯苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺的最高殘留值 (HR)分別為0.033、0.016 和0.018 mg/kg，95%置信區間上限值分別為0.020、0.010 和0.012 mg/kg。根據聯合國糧食及農業組織 (FAO) 公布的數據，中國1～6 歲兒童的小麥消費大份餐LP 值為415.87 g，普通人群的小麥消費大份餐LP 值為732.96 g[13]。根據中國居民營養與健康狀況監測報告 (2010—2013)[8]，中國1～6 歲兒童平均體重為13.9 kg，普通人群平均體重以63 kg 計。根據1.6 節中公式(3)，分別代入殘留試驗的HR 值和95%置信區間上限殘留值，計算得出聯苯菊酯對中國1～6 歲兒童的短期膳食暴露風險商 (RQa) 分別為9.9% 和6.0%，對普通人群的RQa值分別為3.8%和2.3%；噻蟲嗪對中國1～6 歲兒童的RQa值分別為0.048%和0.030%，對普通人群的RQa值分別為0.019%和0.012%；噻蟲胺對中國1～6 歲兒童的RQa值分別為0.090%和0.060%，對普通人群的RQa值分別為0.035%和0.023%。綜合兩種計算方式的結果，表明35%聯苯菊酯 · 噻蟲嗪懸浮劑以最高制劑用量150 g/hm2(有效成分52.5 g/hm2) 施藥1 次，安全間隔期14 d，小麥中聯苯菊酯、噻蟲嗪及噻蟲胺的殘留不會對1～6 歲兒童和普通人群造成不可接受的短期膳食暴露風險。

比較上述兩種不同計算方式的評估結果可以看出，直接采用殘留試驗數據的最高值 (HR) 進行評估，所得結果略高于采用基于概率論和統計學方法所得95%置信區間上限殘留值進行的評估，有可能導致風險評估結果過高。盡管概率評估模型所要求的數據和應用的限制條件較多，但該方法能給出更具代表性的參數，評估結果更為可靠。

3 結論

目前國內外針對聯苯菊酯殘留的檢測方法主要是氣相色譜法、氣相色譜-質譜法及高效液相色譜法，本研究采用超高效液相色譜-串聯質譜 (UPLCMS/MS) 法，在多反應監測模式 (MRM) 下，對小麥及其秸稈中的聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺殘留進行了定性和定量分析。結果顯示，所用方法穩定性好、靈敏度高、高效快捷，適合麥粒及秸稈中聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的定量分析。

通過在全國12 個小麥主產區進行14 d、21 d田間規范殘留試驗，得出的最終殘留量均在中國及國際食品法典制定的相應MRL 值范圍內，驗證了相關MRL 值的適用性，多點試驗的結果具有更高的可靠性。根據所得殘留試驗數據進行了長期及短期膳食暴露風險評估，結果表明：采用35%聯苯菊酯 · 噻蟲嗪懸浮劑防治小麥蚜蟲，最高制劑用量150 g/hm2(有效成分52.5 g/hm2)，施藥1 次，采收間隔期14 d 或21 d，聯苯菊酯、噻蟲嗪和噻蟲胺的長期膳食暴露風險在0.022%～0.31%之間，短期膳食暴露風險在0.012%～9.9%之間，不會對1～6 歲兒童和普通人群造成不可接受的長期及短期膳食暴露風險。參考CAC 標準，則作為飼料用的小麥秸稈中3 種農藥的殘留量有可能對畜產品的質量安全產生影響，但具體還需進行深入研究。