呋蟲(chóng)胺及其代謝物UF和DN在水稻上殘留行為及其儲(chǔ)存穩(wěn)定性

杜月梅，高麗萍，邵 華

(1.北京聯(lián)合大學(xué)生物化學(xué)工程學(xué)院生物活性物質(zhì)與功能食品北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100191；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，北京 100081)

0 引 言

【研究意義】呋蟲(chóng)胺(dinotefuran)，CAS 登錄號(hào)[165252-70-0]，化學(xué)名稱(chēng)為1-甲基-2-硝基-3-(四氫-3-呋喃甲基)胍，屬于第3代新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑[1]，可作用于乙酰膽堿受體使昆蟲(chóng)麻痹致死[2]，主要用于防治水稻、小麥、各種蔬菜和棉花作物上的飛虱、白粉虱、薊馬、二化螟等害蟲(chóng)，殺蟲(chóng)譜廣[3]。呋蟲(chóng)胺使用后在動(dòng)植物體內(nèi)主要代謝產(chǎn)物為UF和DN[4]，其代謝物在我國(guó)沒(méi)有登記。目前，常見(jiàn)呋蟲(chóng)胺殘留檢測(cè)方法有高效液相色譜(HPLC)[5]、高效液相色譜(HPLC)[6]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)[7]、高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(HPLC-MS/MS)[8]和超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)等[9]方法。我國(guó)制定糙米中呋蟲(chóng)胺的最大殘留限量為5 mg/kg，稻谷中呋蟲(chóng)胺的最大殘留限量為10 mg/kg(GB 2763-2019)[10]。CAC制定大米中呋蟲(chóng)胺的最大殘留限量為0.3 mg/kg，稻谷中呋蟲(chóng)胺的最大殘留限量8 mg/kg，稻米秸稈和飼料(干)中呋蟲(chóng)胺的最大殘留限量6 mg/kg[11]。近年來(lái)，水稻中的病蟲(chóng)害主要通過(guò)農(nóng)藥防治，但由于長(zhǎng)期的過(guò)量和不合理的使用農(nóng)藥，造成很多病蟲(chóng)害產(chǎn)生抗藥性[12]，需研究呋蟲(chóng)胺在水稻上的殘留行為及其穩(wěn)定性對(duì)合理使用農(nóng)藥。【前人研究進(jìn)展】目前, 國(guó)內(nèi)外已有棉花、蔬菜、水果，茶葉，蜂蜜，水稻中呋蟲(chóng)胺殘留檢測(cè)研究的報(bào)道[13-19]。【本研究切入點(diǎn)】測(cè)定水稻中呋蟲(chóng)胺及其代謝物的研究尚少。評(píng)價(jià)其在水稻上的消解趨勢(shì)、殘留水平以及對(duì)環(huán)境的污染情況。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】運(yùn)用液質(zhì)聯(lián)用的實(shí)驗(yàn)方法，研究20%呋蟲(chóng)胺水分散粒劑在水稻上最終殘留水平的1年12地殘留試驗(yàn)，評(píng)價(jià)呋蟲(chóng)胺及其代謝物在水稻上的消解趨勢(shì)、殘留水平以及對(duì)環(huán)境的污染情況，為呋蟲(chóng)胺在水稻上的安全使用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

呋蟲(chóng)胺標(biāo)準(zhǔn)品(純度99.8%)；代謝物UF標(biāo)準(zhǔn)品：(純度98.0%)；代謝物DN標(biāo)準(zhǔn)品(純度97.8%)均購(gòu)自德國(guó)Dr.E公司；乙酸：色譜純，乙腈：色譜純，均購(gòu)自Fisher公司；無(wú)水硫酸鎂：分析純，上海試劑廠(chǎng)；氯化鈉：分析純，北京化工廠(chǎng)；PSA和C18分散固相萃取凈化劑：購(gòu)自天津博納艾杰爾科技有限公司；

高效液相色譜系統(tǒng)：Agilent 1200液相色譜儀；質(zhì)譜系統(tǒng)：API2000；高速勻漿機(jī)：IKA-2，德國(guó)；高速離心機(jī)：Thermo公司；渦流混合器、電子天平、精密移液槍、氮吹儀以及其它實(shí)驗(yàn)室常用儀器設(shè)備。

1.2 方 法

1.2.1 最終殘留試驗(yàn)田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年，在湖北、安徽、吉林、上海、湖南、黑龍江、浙江、四川、河南、云南、廣西、福建12地進(jìn)行了20%呋蟲(chóng)胺水分散粒劑在水稻上的最終殘留試驗(yàn)。按農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則要求設(shè)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)面積100 m2，小區(qū)間設(shè)保護(hù)帶，另設(shè)對(duì)照小區(qū)，按照制劑量40 g制劑/667m2(120 g a.i./hm2)施藥，2次施藥，施藥間隔期為10 d。最終殘留采樣時(shí)間距離最后1次噴藥的間隔時(shí)間為14和21 d。列出試驗(yàn)作物選擇當(dāng)?shù)刂髟云贩N，田間試驗(yàn)條件。表1

表1 田間試驗(yàn)條件

1.2.2 樣品采集與保存

在小區(qū)中以隨機(jī)方式至少選取12個(gè)以上的采樣點(diǎn)，剪取稻谷穗約2 kg，稻秸稈1 kg，將稻秸稈切成2～3 cm大小的短段，樣品混勻后按四分法縮分100 g樣品2份(A、B樣)，裝入樣本容器中，粘好標(biāo)簽，放入-20℃低溫冰柜中貯存。

1.2.3 樣品測(cè)定

稱(chēng)取稻殼、糙米及秸稈樣品1 g于50 mL離心管中，加入10 mL 10%乙酸乙腈提取液，1 g氯化鈉和4 g無(wú)水硫酸鎂，均質(zhì)2 min，5 000 r/min下離心5 min，經(jīng)離心后，取上述稻殼、糙米及秸稈提取上清液各1 mL于10 mL離心管中，分別加入30 mg PSA和30 mg C18進(jìn)行分散固相萃取凈化，均質(zhì)2 min，5 000 r/min下離心5 min，上清液過(guò)0.22 μm濾膜，濾液供液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)。

色譜條件：Waters XBridge-HILIC色譜柱(150 mm×2.1 mm，3.5 μm)；柱溫：20℃；流動(dòng)相A為0.1%甲酸水；流動(dòng)相B為乙腈，梯度洗脫：0～2 min,90%～30%B,2～4 min,30%～10%B,4～6 min,10%B,6～6.1 min,10%～90%B,6.1～10 min,90%B；流速：0.25 mL/min；進(jìn)樣量：5 μL。

質(zhì)譜條件：離子源：電噴霧離子源ESI；掃描方式：正離子源/負(fù)離子源；毛細(xì)管電壓：5.5 KV；離子源溫度：450℃；霧化氣GS1：40 psi；輔助加熱氣GS2：45 psi；氣簾氣CUR：25 psi；碰撞室入口EP：10V；碰撞室出口電壓CXP：4V；檢測(cè)方式：多重反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)。表2

表2 多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式下的呋蟲(chóng)胺及其代謝物UF和DN的質(zhì)譜參數(shù) Table 2 Mass Spectrometry Parameters of UF and DN of Furoxime and Its Metabolites in Multiple Reaction Monitoring Mode

1.2.4 基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

將呋蟲(chóng)胺及其代謝物UF和DN標(biāo)準(zhǔn)溶液用經(jīng)過(guò)前處理的稻殼、糙米、秸稈空白基質(zhì)提取液進(jìn)行稀釋配得0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0 mg/L系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。在上述液相色譜/質(zhì)譜條件下進(jìn)行測(cè)定，以呋蟲(chóng)胺及其代謝物的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與監(jiān)測(cè)離子峰面積作標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，其中y為呋蟲(chóng)胺或其代謝物峰面積，x為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度。

1.3 儲(chǔ)存穩(wěn)定性試驗(yàn)

采集成熟的空白稻谷和水稻植株各4 kg，放于-20℃冰箱中備用。設(shè)置噴灑后的濃度為1 mg/kg，并于0 d、1個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月、4個(gè)月、5個(gè)月、6個(gè)月為取樣間隔取樣檢測(cè)。放于-20℃冰箱，貯存樣品2個(gè)重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻中呋蟲(chóng)胺的回收效果

研究表明，在0.05～0.5 mg/L的添加水平范圍內(nèi)，水稻中呋蟲(chóng)胺的平均回收率在86.8%～97.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=5)為1.6%～6.9%；UF的平均回收率在91.9%～96.4%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=5)為1.6%～6.1%；DN的平均回收率在86.1%～97.8%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=5)為1.5%～7.0%，以實(shí)驗(yàn)的最低添加水平為定量限(LOQ)，水稻中呋蟲(chóng)胺及其代謝物UF、DN的定量限為0.05 mg/kg，最小檢出量均為2.5×10-11g。該方法具有良好的精密度、準(zhǔn)確度以及穩(wěn)定性，符合殘留實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則的規(guī)定，說(shuō)明此檢測(cè)方法有效。表3，圖1

表3 水稻中呋蟲(chóng)胺及其代謝物的加標(biāo)回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(n = 5)

圖1 稻殼空白基質(zhì)(A)及分別添加100 μg/kg呋蟲(chóng)胺(B)、UF(C)、DN(D)標(biāo)準(zhǔn)樣品譜圖

2.2 稻谷和水稻植株中呋蟲(chóng)胺的穩(wěn)定性變化

研究表明，在6個(gè)月的儲(chǔ)藏實(shí)驗(yàn)期間，稻谷(包括稻殼和糙米)及水稻植株中呋蟲(chóng)胺及代謝物UF、DN降解率低于30%，說(shuō)明稻谷及水稻植株中呋蟲(chóng)胺及代謝物UF、DN在-20℃冰箱6個(gè)月儲(chǔ)藏穩(wěn)定。表4

表4 呋蟲(chóng)胺及其代謝物在茄子上的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

稻谷和水稻植株中呋蟲(chóng)胺及其代謝物UF和DN無(wú)明顯降解，對(duì)檢測(cè)結(jié)果無(wú)影響。

2.3 呋蟲(chóng)胺在稻谷中殘留量的變化

研究表明，13個(gè)樣品殘留值<0.050 mg/kg，另11個(gè)樣品殘留值在0.058～0.108 mg/kg；所有稻谷樣品中代謝物UF和DN殘留值均<0.050 mg/kg。在秸稈中的呋蟲(chóng)胺的最終殘留測(cè)定結(jié)果為：其中14個(gè)樣品殘留值<0.050 mg/kg，另10個(gè)樣品殘留值在0.061～0.506 mg/kg；UF的最終殘留測(cè)定結(jié)果為：其中21個(gè)樣品殘留值<0.050 mg/kg，另3個(gè)樣品殘留值在0.083～0.194 mg/kg；DN的最終殘留測(cè)定結(jié)果為：其中20個(gè)樣品殘留值<0.050 mg/kg，另4個(gè)樣品殘留值在0.070～0.189 mg/kg。圖2

圖2 秸稈基質(zhì)對(duì)照(a)及呋蟲(chóng)胺最終殘留7 d(b)、10 d(c)譜圖

表5 稻谷中呋蟲(chóng)胺及其代謝物的最終殘留量(2018年)

表6 秸稈中呋蟲(chóng)胺及其代謝物的最終殘留量(以干重計(jì)，2018年)

3 討 論

董旭等[20]建立超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法(UPLC-MS/MS)檢測(cè)呋蟲(chóng)胺及其代謝物UF、DN在稻田環(huán)境中的殘留規(guī)律，得出呋蟲(chóng)胺最小檢出量為1×10-13g,呋蟲(chóng)胺代謝物DN、UF最小檢出量為5×10-13g，賈曼婷等[16]建立分散固相萃取-高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(DSPE-HPLC-MS/MS)分析方法研究呋蟲(chóng)胺在水稻及稻田環(huán)境中的殘留與消解動(dòng)態(tài)，得出呋蟲(chóng)胺的最低檢出量為2.5×10-11g，葛會(huì)林等[21]建立超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)呋蟲(chóng)胺及其代謝物在水稻生態(tài)系統(tǒng)中的殘留檢測(cè)與消解動(dòng)態(tài)，得到呋蟲(chóng)胺及DN、UF最小檢出量分別為1×10-12g、0.4×10-12g、4×10-12g，實(shí)驗(yàn)與賈曼婷采用同樣的儀器所測(cè)得的呋蟲(chóng)胺及其代謝物的最低檢出量為2.5×10-11g，這也說(shuō)明針對(duì)呋蟲(chóng)胺及其代謝物超高效液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用的儀器可能更靈敏，但最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果所檢出的呋蟲(chóng)胺及其代謝物殘留量均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并且本試驗(yàn)方法也可同時(shí)對(duì)呋蟲(chóng)胺及其代謝物進(jìn)行檢測(cè)。

4 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)前處理方法簡(jiǎn)單迅速，且在0.05～0.5 mg/L的添加水平范圍內(nèi)，呋蟲(chóng)胺及其代謝物在上述基質(zhì)中的回收率、RSD、LOQ及方法的準(zhǔn)確性和精密度均符合殘留分析的要求。呋蟲(chóng)胺及其代謝物在-20℃冰箱的儲(chǔ)存也穩(wěn)定，所測(cè)數(shù)據(jù)均有效。20%呋蟲(chóng)胺水分散粒劑，用藥量為制劑40 g制劑/667m2(120 g a.i/hm2)，于水稻最多施藥2次，安全間隔期10 d，采收安全間隔14 d。