手性殺菌劑苯醚甲環(huán)唑在火龍果中的殘留消解行為研究

張利強(qiáng) 邢淑蓮 林麗云 林玲 楊春亮

摘要 建立了火龍果中手性苯醚甲環(huán)唑分離并測(cè)定的固相萃取一高效液相色譜法，并比較分析不同處理濃度下苯醚甲環(huán)唑?qū)τ丑w在火龍果中的消解動(dòng)態(tài)和立體選擇性。研究表明：苯醚甲環(huán)唑4個(gè)對(duì)映體的消解動(dòng)態(tài)均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，低、高濃度處理組半衰期分別為1.78～2.34d和1.70～2.72d。EF_A在2個(gè)處理下均表現(xiàn)為前期大于0.5且逐漸升高，后期逐漸降低至0.4左右;EF_B在低濃度處理時(shí)整個(gè)采樣時(shí)期從0.55一直降低至0.43，而高濃度處理時(shí)，則先升高至0.6后逐漸降低至0.4左右。結(jié)果證明，苯醚甲環(huán)唑2對(duì)對(duì)映體在火龍果體內(nèi)降解很快，存在立體選擇性降解行為，并且處理濃度不同，選擇性降解情況也不盡一致。

關(guān)鍵詞 手性農(nóng)藥;苯醚甲環(huán)唑;火龍果;農(nóng)藥殘留;消解動(dòng)態(tài)

中圖分類號(hào) S667 .9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

手性（chiral）是自然界物質(zhì)的基本屬性之一。對(duì)映體之間除偏振光作用外，其他物理化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，但在與手性的生命系統(tǒng)作用時(shí)常表現(xiàn)出明顯的差異[1]。近年來(lái)，手性農(nóng)藥因具有靶點(diǎn)明確、藥效快、殺滅率高等特點(diǎn)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。研究表明，手性農(nóng)藥對(duì)映體生物活性和毒性通常差別較大，且進(jìn)入生態(tài)環(huán)境后，在動(dòng)植物體內(nèi)的降解、代謝及轉(zhuǎn)化也往往不同[2-3]。因此，開(kāi)展手性農(nóng)藥對(duì)映體選擇性行為研究，將為手性農(nóng)藥的環(huán)境安全評(píng)價(jià)，乃至保障食品安全都具有重要研究意義。

火龍果又名紅龍果、仙蜜果、情人果等，屬仙人掌科（Cactaceae）量天尺屬（Hylocereus）和蛇鞭柱屬（Selenicereus）植物[4]，具有很高的食療價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益，已成為近年來(lái)各熱區(qū)農(nóng)業(yè)新、特、優(yōu)、高重點(diǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目之一。然而由于其種植環(huán)境多為高溫高濕地區(qū)，加上種植面積逐年擴(kuò)大，導(dǎo)致連片地塊病害發(fā)生呈加重趨勢(shì)[5]。苯醚甲環(huán)唑作為三唑類手性殺菌劑代表品種，因具有廣譜性、持藥期長(zhǎng)、藥效高，兼具保護(hù)、治療和內(nèi)吸性等優(yōu)點(diǎn)，已成為包括火龍果在內(nèi)蔬菜水果生產(chǎn)中使用最廣泛、用量最大的殺菌劑之一[6]。由于其分子結(jié)構(gòu)中含有2個(gè)手性中心，4個(gè)對(duì)映異構(gòu)體，在不同植物體內(nèi)降解、代謝和轉(zhuǎn)化等環(huán)境行為較為復(fù)雜，因此在對(duì)映體水平上開(kāi)展火龍果中苯醚甲環(huán)唑選擇性環(huán)境行為研究十分必要。

目前，苯醚甲環(huán)唑在蔬菜[7-10]、水果[11-17]中的殘留與降解動(dòng)態(tài)研究已有大量文獻(xiàn)報(bào)道，然而研究對(duì)象基本仍是外消旋形式，雖然近幾年在手性對(duì)映體水平取得了不同程度的進(jìn)展，但在熱帶水果選擇性環(huán)境行為研究方面尚屬空白。因此，本文以火龍果為代表，在建立的手性拆分苯醚甲環(huán)唑?qū)τ丑w基礎(chǔ)上，模擬田間噴藥實(shí)驗(yàn)，研究了其在火龍果中的立體選擇性行為規(guī)律，以期為苯醚甲環(huán)唑在熱帶水果中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

島津LC-20AD高效液相色譜儀，配有二極管陣列檢測(cè)器、自動(dòng)進(jìn)樣器（日本島津公司）;PL-602L電子天平（美國(guó)梅特勒-托利多公司）;24N-EVAP112型氮吹儀（美國(guó)ORGANOMATION公司）;MS-3振蕩器（德國(guó)IKA公司）;立式大容量高速離心機(jī)（日本日立公司）。外消旋體苯醚甲環(huán)唑微乳劑（10%有效成分，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所廊坊中試廠）;外消旋體苯醚甲環(huán)唑標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥98%，德國(guó)Dr.Ehrenstorfer公司）;正己烷、丙酮、乙腈、乙醇（色譜純，德國(guó)默克公司）;氯化鈉（優(yōu)級(jí)純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）;其他試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

供試對(duì)象為2012年生紅心火龍果（品種為大紅）。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試火龍果在湛江市湖光農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)基地進(jìn)行，生長(zhǎng)及水肥管理均有該基地負(fù)責(zé)實(shí)施，保證供試火龍果的正常生長(zhǎng)發(fā)育、開(kāi)花結(jié)實(shí)。

試驗(yàn)設(shè)置了3個(gè)處理組，空白對(duì)照組（噴水處理）、低濃度處理組（10%苯醚甲環(huán)唑微乳劑的推薦用量，150ga.i.ha-1）、高濃度處理組（10%苯醚甲環(huán)唑微乳劑推薦用量的1.5倍，225g a.i.ha-1），每個(gè)處理組設(shè)3個(gè)平行小區(qū)，每個(gè)小區(qū)火龍果不少于5株。在火龍果坐果期施藥1次，分別于施藥后2h、1d、2d、4d、6d、8d、15d、30d采集樣品，每次每個(gè)處理組隨機(jī)采樣15個(gè)（每個(gè)小區(qū)采集5個(gè)）全部樣品分別密封于對(duì)應(yīng)編號(hào)塑料袋中，迅速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后攪碎混勻，分裝后于-20℃冰箱中貯存待測(cè)。

1.2.2 項(xiàng)目測(cè)定

1.2.2.1 樣品前處理

將采集的火龍果樣品，帶皮切成小片，用打碎機(jī)磨成果漿。稱取試樣10.00g于50mL離心管中，加入20.0mL乙腈于上述離心管中，混勻，加入4.0g氯化鈉，渦旋1min，再高速離心5min，之后吸取上清液氮吹至約1mL。用4.0mL乙腈-甲苯（3：1，V/V）預(yù)先淋洗石墨化炭黑/氨基小柱，等到液面近干時(shí)，把提取液加入到小柱中，再向濃縮管中加入2.0mL乙腈-甲苯（3：1，V/V），渦旋后一并加入到小柱。然后用10.0mL上述混合溶劑洗脫，洗脫液氮吹干，用正己烷定容至1.0mL，過(guò)0.22μm有機(jī)濾膜后待測(cè)。

1.2.2.2 色譜條件

手性色譜柱：Chiralcel IF-3（4.6mm×250mm，3μm），填料為直鏈淀粉-三（3-氯-4-甲基苯基氨基甲酸酯）共價(jià)鍵合3μm硅膠，購(gòu)于日本大賽璐化學(xué)工業(yè)公司。流動(dòng)相為正己烷-乙醇（92：8，V/V），使用前手動(dòng)搖勻。流速為1.0mL/min，檢測(cè)波長(zhǎng)為220nm，進(jìn)樣量為60μL。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

1.2.3.1 降解動(dòng)力學(xué)分析

苯醚甲環(huán)唑的對(duì)映體在火龍果中的降解曲線用指數(shù)回歸方程來(lái)擬合，相應(yīng)的降解速率常數(shù)根據(jù)以下公式來(lái)計(jì)算：

C_T==C₀e^-KT

式中：G_T為時(shí)間為T(mén)時(shí)目標(biāo)化合物的殘留量，單位為mg/kg;C₀為施藥后的原始沉積量，單位為mg/kg;K為消解系數(shù);T為施藥后時(shí)間，單位為d。

其半衰期（T_1/2）計(jì)算公式如下：

T_1/2=ln2/K=0.693/K

1.2.3.2 對(duì)映體環(huán)境選擇性分析

苯醚甲環(huán)唑有兩對(duì)對(duì)映體，苯醚甲環(huán)唑A（2R，4R與2S，4S）和苯醚甲環(huán)唑B（2R，4S與2S，4R），分別采用EF_A和EF_B作為兩對(duì)對(duì)映體之間的選擇性變化指標(biāo)。

（2R，4R）-苯醚甲環(huán)唑

（2R，4R）-苯醚甲環(huán)唑+（2S，4S）-苯醚甲環(huán)唑

（2R，4S）-苯醚甲環(huán)唑

（2R，4S ）-苯醚甲環(huán)唑+（2S，4R）-笨醚甲環(huán)唑

EF值一般在0～1.0，當(dāng)EF=0.5時(shí)表明兩對(duì)映體之間沒(méi)有選擇性差異，當(dāng)EF值偏離初始EF值越遠(yuǎn)，表明兩對(duì)映體之間的立體選擇性降解差異越明顯。

2 結(jié)果與分析

2.1 分析方法的驗(yàn)證

以峰面積（y）為縱坐標(biāo)，苯醚甲環(huán)唑?qū)τ丑w的質(zhì)量濃度（mg/L）為橫坐標(biāo)建立基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果表明：?jiǎn)蝹€(gè)對(duì)映體在0.10～40mg/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。4個(gè)對(duì)映體回歸方程分別為：（2R，4R）-苯醚甲環(huán)唑y₁=1707.4x1+246.8，r₁=0.9995;（2S，4S）-苯醚甲環(huán)y₂=1592.2x₂+227.0，r₂=0.9996;（2R，4S）-苯醚甲環(huán)y₃=2329.5x₃+565.7，r₃=0.9988;（2S，4R）-苯醚甲環(huán)唑y₄=1893.7x₄+384.8，r₄=0.9994。按3倍于噪音信號(hào)推算得到單個(gè)對(duì)映體的檢出限為0.02mg/L。

當(dāng)外消旋苯醚甲環(huán)唑加標(biāo)水平為0.4和4.0mg/kg時(shí)，苯醚甲環(huán)唑4個(gè)對(duì)映體的平均回收率為87.4%～93.0%，RSD為2.9%～4.6%（表1），滿足農(nóng)藥殘留分析試驗(yàn)的要求。

2.2 苯醚甲環(huán)唑?qū)τ丑w在火龍果中的消解動(dòng)態(tài)

消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果（圖2）表明：施藥后當(dāng)天（2h），低、高濃度兩處理組火龍果果實(shí)中苯醚甲環(huán)唑?qū)τ丑w原始沉積量分別為5.78、5.81、6.48、6.57mg/kg與9.54、9.50、10.34、10.49mg/kg，高濃度處理組顯著高于低濃度處理組。兩處理組樣品均在噴藥后迅速降解，到8d時(shí)苯醚甲環(huán)唑4個(gè)對(duì)映體降解率就超過(guò)95%，到15d時(shí)降解率均超過(guò)98%，到第30天時(shí)均無(wú)苯醚甲環(huán)唑檢出。

兩處理組苯醚甲環(huán)唑?qū)τ丑w殘留量變化趨勢(shì)均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程（表2），其中低濃度處理組半衰期為1.78～2.34d，高濃度處理組半衰期為1.70～2.72d，表明苯醚甲環(huán)唑在火龍果中屬于易降解農(nóng)藥，半衰期受噴施濃度影響不大。

2.3 手性苯醚甲環(huán)唑在火龍果中的立體選擇性

從EF值變化趨勢(shì)（圖3）得出，EF_A與EF_B在2h到15d時(shí)間內(nèi)均處于0.4～0.6，表明苯醚甲環(huán)唑在火龍果內(nèi)存在一定程度的立體選擇性降解行為，并且隨著施藥時(shí)間延長(zhǎng)而發(fā)生變化。其中EF_A在2個(gè)處理下均表現(xiàn)為前期大于0.5且逐漸升高，后期逐漸降低至0.4左右;EF，在低濃度處理時(shí)整個(gè)采樣時(shí)期90.55一直降低至0.43，而高濃度處理時(shí)則先升高至0.6之后逐漸降低至0.4左右。

結(jié)合4個(gè)對(duì)映體半衰期分析，（2S，4S）-苯醚甲環(huán)唑>（2R，4R）-苯醚甲環(huán)唑，（2S，4R）-苯醚甲環(huán)唑>（2R，4S）-苯醚甲環(huán)唑，說(shuō)明在2個(gè)濃度處理下苯醚甲環(huán)唑A兩個(gè)對(duì)映體在施藥后前期存在不明顯的選擇性降解，但隨著施藥時(shí)間延長(zhǎng)，選擇性降解趨勢(shì)發(fā)生改變并且逐漸顯現(xiàn)，（2R，4R）-苯醚甲環(huán)唑降解速度相對(duì)變快，導(dǎo)致（2S，4S）-苯醚甲環(huán)唑在后期果實(shí)內(nèi)逐漸積累;而苯醚甲環(huán)唑B在低濃度處理時(shí)（2R，4S）-苯醚甲環(huán)唑優(yōu)先被降解，在高濃度處理前期（2S，4R）-苯醚甲環(huán)唑優(yōu)先被降解，之后選擇性降解趨勢(shì)發(fā)生改變，到后期時(shí)（2R，4S）-苯醚甲環(huán)唑則降解速度相對(duì)變快，導(dǎo)致（2S，4R）-苯醚甲環(huán)唑在后期果實(shí)內(nèi)逐漸積累。

3 討論與結(jié)論

本研究結(jié)果顯示，苯醚甲環(huán)唑4個(gè)對(duì)映體在火龍果中降解均較快，半衰期很短（<3.0d），到第8天時(shí)，苯醚甲環(huán)唑4個(gè)對(duì)映體降解率就超過(guò)95%，這與陳樹(shù)兵等[9]在小松菜、王紹敏等[10]在黃瓜、王素琴等[14]在石榴、周松等[16]在草莓中的研究結(jié)果基本一致（<4.0d），說(shuō)明苯醚甲環(huán)唑在田間使用中屬于易降解農(nóng)藥。但半衰期要短于劉艷萍等[17]在香蕉中（7.9～12.9d）、高川等[12]在葡萄中（5.6～16.4d）的研究結(jié)果。原因可能是每種植物體內(nèi)的環(huán)境或者代謝酶活性不同，而且已有研究表明溫度、光照強(qiáng)度、降雨量等氣候條件對(duì)苯醚甲環(huán)唑降解也會(huì)產(chǎn)生影響。就本研究對(duì)象火龍果而言，具體原因還需要深入研究驗(yàn)證。

本研究實(shí)驗(yàn)還證明，在火龍果體內(nèi)苯醚甲環(huán)唑存在一定程度的立體選擇性降解行為，并且處理濃度不同選擇性降解情況也不盡一致，但隨著施藥時(shí)間延長(zhǎng)苯醚甲環(huán)唑A和苯醚甲環(huán)唑B降解趨勢(shì)逐漸歸于一致，導(dǎo)致（2S，4S）-苯醚甲環(huán)唑海（2S，4R）-苯醚甲環(huán)唑在后期果實(shí)內(nèi)逐漸積累，這與賀敏[18]在水稻植株內(nèi)的研究結(jié)果EF_A和EF_B均小于0.5，李晶[19]在番茄中的研究結(jié)果（2S，4S）-苯醚甲環(huán)唑和（2S，4R）-苯醚甲環(huán)唑最終在番茄果實(shí)富集均一致。然而，本研究發(fā)現(xiàn)的不同濃度處理時(shí)選擇性降解趨勢(shì)發(fā)生改變的原因還需進(jìn)一步研究。

本研究建立了對(duì)火龍果中手性苯醚甲環(huán)唑分離并測(cè)定的固相萃取一高效液相色譜法，并比較分析不同處理濃度下苯醚甲環(huán)唑?qū)τ丑w在火龍果中的消解動(dòng)態(tài)和立體選擇性，發(fā)現(xiàn)苯醚甲環(huán)唑4個(gè)對(duì)映體在火龍果中降解符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)，并存在一定程度的立體選擇性降解行為。

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