兩種劑型吡唑醚菌酯在草莓中的殘留及消解動(dòng)態(tài)

葉 會(huì),陳瑜婷,駱玉琴,范續(xù)艷,雷 圓,陸蘭菲,郝培培,程有普,*,張昌朋,*

(1.天津農(nóng)學(xué)院 園藝園林學(xué)院,天津 300392; 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥殘留檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與營(yíng)養(yǎng)研究所,浙江 杭州 310021; 3.天津市綠亨化工有限公司,天津 300450)

草莓具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,在全球的水果消費(fèi)市場(chǎng)廣受歡迎,其在中國(guó)的種植面積和年產(chǎn)量均居世界首位[1]。目前草莓的種植方式主要以設(shè)施栽培為主,但由于溫室環(huán)境帶來(lái)的高溫、潮濕及空氣流通差等因素,導(dǎo)致草莓容易受病害侵染。其中,造成經(jīng)濟(jì)損失較為嚴(yán)重的是白粉病[2]、灰霉病[3]及炭疽病[4]等。因此,在草莓上使用農(nóng)藥對(duì)于提高產(chǎn)量和質(zhì)量不可避免。事實(shí)上,針對(duì)草莓所用的真菌類藥物使用量高達(dá)80%,加之真菌的抗藥性強(qiáng),在實(shí)際應(yīng)用中往往采取重復(fù)噴施、增加劑量和增加助劑等施藥手段以提高防治效果[3,5-7]。草莓中殺菌劑的大量、多次使用易導(dǎo)致農(nóng)藥殘留現(xiàn)象頻發(fā),增加了消費(fèi)者的食品安全風(fēng)險(xiǎn)。研究表明,溫室條件下農(nóng)藥殘留的積累水平較高[8-9],為保證食用草莓的安全,有必要研究溫室栽培條件下殺菌劑在草莓中的殘留、消解及分布規(guī)律。

吡唑醚菌酯是甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑,通過(guò)抑制病菌線粒體呼吸而殺菌[10-11]。吡唑醚菌酯在草莓上的登記劑型有乳油(EC)、懸浮劑(SC)和水分散粒劑(WDG),常用于防治白粉病、灰霉病及葉斑病等[12]。其中,傳統(tǒng)乳油劑型具有有效成分含量高、藥效好等優(yōu)點(diǎn),在草莓上頻繁使用。但由于乳油中含有芳烴類有害有機(jī)溶劑,正面臨逐漸被替換的發(fā)展態(tài)勢(shì)[13]。微囊懸浮劑是近年來(lái)的熱門劑型,與乳油相比,具有緩釋、毒性低和持效期長(zhǎng)等特點(diǎn)[14-16]。因微囊懸浮劑具有更好的抗光解能力,藥后32 d,經(jīng)油酸甲酯制備的吡唑醚菌酯微囊懸浮劑比傳統(tǒng)乳油劑型對(duì)花生葉斑病的防效提高了29.34%[17]。目前,吡唑醚菌酯的微囊懸浮劑在草莓上的應(yīng)用未見(jiàn)報(bào)道,而且乳油和微囊懸浮劑在設(shè)施草莓栽培體系中的沉積、消解和分布規(guī)律相關(guān)的對(duì)比研究存在欠缺。農(nóng)藥的劑型、使用量等都會(huì)對(duì)農(nóng)藥的殘留及消解動(dòng)態(tài)產(chǎn)生影響[18]。因此,為保障草莓食用安全,有必要開(kāi)展農(nóng)藥殘留試驗(yàn),研究不同劑量和不同劑型下其在草莓中的最終殘留量及消解動(dòng)態(tài)。

本研究針對(duì)吡唑醚菌酯乳油和微囊懸浮劑兩種劑型,在推薦劑量范圍內(nèi)開(kāi)展不同劑型及不同劑量吡唑醚菌酯在草莓中的殘留消解試驗(yàn),研究不同試驗(yàn)條件下吡唑醚菌酯在設(shè)施草莓栽培體系中殘留分布規(guī)律和消解變化趨勢(shì),為不同劑型吡唑醚菌酯在草莓上的安全、合理及規(guī)范使用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

99.5%吡唑醚菌酯標(biāo)準(zhǔn)品購(gòu)自德國(guó)Dr. Ehrenstorfer GmbH 公司。25%吡唑醚菌酯乳油(EC)和9%吡唑醚菌酯微囊懸浮劑(CS)購(gòu)自巴斯夫(中國(guó))有限公司。色譜純乙腈和色譜純甲醇購(gòu)自德國(guó)默克公司。色譜純甲酸購(gòu)自美國(guó)ACS恩科化學(xué)試劑公司。分析純乙腈和分析純氯化鈉購(gòu)自上海凌峰化學(xué)試劑有限公司。2 mL Agela Cleanert MAS-Q凈化管(PSA,50 mg;C18,50 mg;MgSO4,150 mg)購(gòu)自天津博納艾杰爾公司。0.22 μm有機(jī)相濾膜購(gòu)自迪馬科技有限公司。50 mL美國(guó)康寧離心管購(gòu)自北京科百特科技有限公司。試驗(yàn)用水為屈臣氏瓶裝礦泉水,購(gòu)自廣州屈臣氏食品飲料有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Waters UPLC/XEVO TQ-MS/MS高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國(guó)Waters公司;背負(fù)式電動(dòng)噴霧器,浙江濛花公司;R6V.V.攪拌機(jī),法國(guó)Robot coupe公司;CBS2066E破壁機(jī),艾美特電器(深圳)有限公司;Scout SE-SE602F電子天平,奧豪斯常州儀器有限公司;AB104-S型電子天平,梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易上海有限公司;NMSG-12多管漩渦混合器,泰州諾米醫(yī)療科技有限公司;TG16-WS臺(tái)式高速離心機(jī),湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司;TD5A-WS臺(tái)式大容量離心機(jī),金壇市金南儀器制造有限公司;SI-A256渦旋儀,美國(guó)Scientific Industries公司;超聲波清洗器,上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021年在中國(guó)杭州進(jìn)行。參照《農(nóng)作物中農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則》(NY/T 788—2018)開(kāi)展試驗(yàn)[19]。供試草莓品種為紅顏,供試土壤為中性壤土。種植密度每667 m27 000株。小區(qū)面積為50 m2(7.7 m×6.5 m)。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理:T1,乳油,推薦低劑量,吡唑醚菌酯有效成分為90 g·hm-2;T2,乳油,推薦高劑量,吡唑醚菌酯有效成分為150 g·hm-2;T3,微囊懸浮劑,推薦低劑量,90 g·hm-2;T4,微囊懸浮劑,推薦高劑量,150 g·hm-2;T5,空白對(duì)照小區(qū),每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)平行,各處理之間設(shè)有保護(hù)帶以保證不存在交叉感染。施藥方式為葉面噴霧,在草莓采收前10 d施藥,噴霧量均為675 L·hm-2,施藥一次。分別在施藥后2 h、1 d、2 d、3 d、5 d、7 d和10 d采集草莓、根、莖、葉及土壤樣品。采樣方式為隨機(jī),每個(gè)小區(qū)以12點(diǎn)法采集20棵植株,將樣品分為葉片、果實(shí)、根和莖稱重記錄。果實(shí)去蒂后勻漿,不同部位植株(葉、根和莖)用均質(zhì)機(jī)粉碎后,四分法各留樣500 g,于-18 ℃保存?zhèn)溆?。土壤采?0 cm的厚土層,小區(qū)采樣12個(gè)點(diǎn),采集3 kg以上,除雜過(guò)篩后,四分法留樣后于冰柜保存。

1.4 樣品前處理

提取:準(zhǔn)確稱取各待測(cè)樣品(果實(shí)和土壤為5.0 g,根、莖和葉為2.0 g)于50 mL離心管中,加入20 mL乙腈,振蕩15 min加入3 g氯化鈉,振蕩5 min,以5 000 r·min-1離心5 min,待凈化。

凈化:移取上述提取液1.6 mL于Agela Cleanert MAS-Q凈化管(PSA,50 mg;C18,50 mg;MgSO4,150 mg)中,混勻后渦旋1 min,10 000 r·min-1離心5 min,將全部上清液經(jīng)0.22 μm有機(jī)濾膜過(guò)濾至進(jìn)樣小瓶,待測(cè)。

1.5 儀器條件

液相色譜條件:Waters acquity UPLCTM BEH C18 色譜柱 (2.1 mm×100 mm,1.7 μm);柱溫40 ℃;進(jìn)樣體積2 μL;流動(dòng)相分別為乙腈和0.1%甲酸水(9∶1),流速0.2 mL·min-1,等度洗脫。

質(zhì)譜條件:正離子模式(ESI+),多反應(yīng)離子監(jiān)測(cè)模式(MRM);毛細(xì)管電壓3.0 kV;Interface溫度300 ℃;DL(脫溶劑管)溫度250 ℃;Heat Block溫度400 ℃。氮?dú)庾鳛楦稍餁怏w,流速為10 L·min-1,霧化器氣體流速3.0 L·min-1。吡唑醚菌酯的監(jiān)測(cè)離子對(duì)及相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 吡唑醚菌酯的質(zhì)譜參數(shù)

1.6 基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確稱取吡唑醚菌酯標(biāo)準(zhǔn)品,用乙腈溶解,配制成1 000 mg·L-1的吡唑醚菌酯標(biāo)準(zhǔn)母液。移取標(biāo)準(zhǔn)母液,用乙腈配制10 mg·L-1吡唑醚菌酯標(biāo)準(zhǔn)工作液,再用空白基質(zhì)凈化液逐級(jí)稀釋,配制成0.000 5、0.001、0.005、0.01、0.05和0.1 mg·L-1的系列基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液,現(xiàn)配現(xiàn)用。

基質(zhì)效應(yīng)(matrix effect,ME)由公式(1)計(jì)算:

VME=S基質(zhì)/S溶劑。

(1)

其中S基質(zhì)與S溶劑分別為基質(zhì)和溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率,若VME<0.8,基質(zhì)抑制,若VME>1.2,基質(zhì)增強(qiáng),若0.8

經(jīng)公式(1)計(jì)算和預(yù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證葉和莖中具有微弱的基質(zhì)抑制,而草莓、根和土壤中呈現(xiàn)基質(zhì)增強(qiáng),如表2所示,為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性,故采用基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品濃度。按照1.5節(jié)的條件進(jìn)行檢測(cè),以吡唑醚菌酯的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(x),對(duì)應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)(y)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用外標(biāo)法進(jìn)行定量。

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表2 吡唑醚菌酯在草莓體系中的回歸方程、決定系數(shù)、檢出限、定量限和基質(zhì)效應(yīng)

1.7 添加回收試驗(yàn)

在空白樣品中分別添加0.002、0.1和2.0 mg·kg-1吡唑醚菌酯(土壤和果實(shí))及0.005、0.1和2.0 mg·kg-1(葉、莖和根)吡唑醚菌酯,每個(gè)水平重復(fù)5次,渦旋混勻后靜置30 min,以便吡唑醚菌酯被樣品吸收充分。按照1.4節(jié)和1.5節(jié)測(cè)定樣品中吡唑醚菌酯含量,計(jì)算平均回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.8 數(shù)據(jù)處理

農(nóng)藥的降解動(dòng)態(tài)通常符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,吡唑醚菌酯的降解動(dòng)態(tài)方程由公式(2)擬合,半衰期(T1/2)由公式(3)計(jì)算[21]:

Ct=C0e-kt;

(2)

T1/2=ln(2)/k。

(3)

其中C0是初始?xì)埩魸舛?mg·kg-1),Ct是農(nóng)藥施用后時(shí)間t(d)的殘留濃度(mg·kg-1),k是降解速率常數(shù)。

草莓、葉、莖、根及土壤的質(zhì)量比參照喻歆茹等[22]的測(cè)算方法,植株的質(zhì)量比為29(草莓)∶21(葉)∶38(莖)∶12(根)∶6 000(土壤)。在各試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)采集草莓、葉、莖和根樣本,統(tǒng)計(jì)分析后取平均值和小區(qū)內(nèi)總株數(shù)的估值;土壤樣本按照小區(qū)面積50 m2、土壤容重1.2 g·cm-3和土層10 cm計(jì)算。

采用Excel 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理,利用Origin 2021軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法的線性范圍、準(zhǔn)確度和精密度

添加回收試驗(yàn)(表3)表明:在0.002～2 mg·kg-1添加濃度下,吡唑醚菌酯在草莓中的平均回收率為88%～107%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(relative standard deviation, RSD)為1%～4%;在土壤中的平均回收率為94%～110%,RSD為3%～9%。在0.005～2 mg·kg-1添加濃度下,在草莓葉中的平均回收率為74%～89%,RSD為3%～8%;在草莓莖中的平均回收率為77%～97%,RSD為4%～9%;在草莓根中的平均回收率為92%～108%,RSD為2%～6%。結(jié)果均滿足NY/T 788—2018中關(guān)于農(nóng)藥殘留添加回收試驗(yàn)的要求[19]。

表3 吡唑醚菌酯在草莓栽培體系中的平均回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.2 吡唑醚菌酯在草莓體系中的殘留

不同劑型吡唑醚菌酯的不同施藥量在草莓體系中的殘留如表4所示。施藥后1 d,EC和CS劑型吡唑醚菌酯在草莓可食用部位上的殘留量分別為0.20～0.28 mg·kg-1和0.14～0.20 mg·kg-1,均低于我國(guó)(2 mg·kg-1)[23]和歐盟(0.5 mg·kg-1)[24]規(guī)定的吡唑醚菌酯在草莓中最大殘留限量(MRL)。采樣期內(nèi),相同推薦劑量下EC劑型在葉、莖、根和草莓上殘留量略高于CS劑型。兩種劑型吡唑醚菌酯在草莓栽培體系中的殘留量依次為:葉>莖>草莓>根>土壤,殘留主要集中在葉片上,這主要與吡唑醚菌酯的葉片結(jié)構(gòu)、劑型、施藥方式等有關(guān),與吡唑醚菌酯EC和CS的不同推薦劑量在柑橘和馬鈴薯上的田間模擬濃度[25]相一致。此外,樣本中的殘留量還與施藥劑量有關(guān),兩種劑型在草莓作物體系上推薦高劑量的殘留量略高于推薦低劑量。綜上,EC劑型在草莓中的殘留量大于CS劑型,但不同劑型和不同劑量下吡唑醚菌酯在草莓果實(shí)中的最終殘留量沒(méi)有顯著性差異。

表4 不同劑型和劑量的吡唑醚菌酯在設(shè)施草莓栽培體系中的殘留

如圖1所示,只有草莓、葉和莖中吡唑醚菌酯的殘留動(dòng)態(tài)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。吡唑醚菌酯在草莓中(包括莖、葉)前期降解快于后期,這導(dǎo)致其半衰期較長(zhǎng)。藥后10 d,EC劑型在草莓上的消解率為60%～65%,CS劑型為50%～63%;葉片中對(duì)應(yīng)的消解速率差異稍明顯,EC劑型的消解率為39%～56%,CS劑型為27%～40%,CS劑型在殘留量較大的葉片上的消解速率更慢,主要是因?yàn)镃S劑型吡唑醚菌酯在草莓葉部蠟質(zhì)層滯留[26]。不同的消解速率導(dǎo)致半衰期的差異,EC劑型和CS劑型在草莓上T1/2為6.6～6.8 d和7.7～9.8 d(表5),這符合微囊懸浮劑的緩釋特點(diǎn),同時(shí)也說(shuō)明CS劑型農(nóng)藥的抗光解能力較好、持效期長(zhǎng)[17]。

EC,乳油;CS,微囊懸浮劑;推薦低劑量90 g·hm-2;推薦高劑量,150 g·hm-2。

表5 不同劑型和劑量的吡唑醚菌酯在草莓、葉和莖的半衰期和消解動(dòng)力學(xué)參數(shù)

2.3 吡唑醚菌酯在草莓體系中的分布規(guī)律

不同劑量下,吡唑醚菌酯EC和CS劑型在設(shè)施草莓栽培體系中的沉積和分布規(guī)律如圖2所示。藥后2 h、1 d、3 d、5 d、7 d和10 d,兩種推薦劑量下吡唑醚菌酯EC和CS劑型在草莓、葉、莖、根和土壤中的沉積質(zhì)量分布比例分別為1%～3%、52%～66%、6%～12%、< 1%及19%～40%和1%～2%、47%～67%、5%～8%、<1%及23%～46%,不同劑型的分布規(guī)律呈現(xiàn)相同的殘留特征:葉>土壤>莖>草莓>根,且隨著吡唑醚菌酯在草莓植株中的降解及轉(zhuǎn)移,采樣期內(nèi)葉、莖、草莓和根上質(zhì)量分布隨之逐漸降低,土壤中質(zhì)量分布則逐漸增加。

圖2 不同劑型和劑量的吡唑醚菌酯在草莓體系中的沉積及分布規(guī)律

3 結(jié)論

本文建立了基于QuEChERS-HPLC-MS/MS測(cè)定草莓、根、莖、葉及土壤中吡唑醚菌酯殘留的方法,其定量限分別為0.002 mg·kg-1(草莓和土壤)和0.005 mg·kg-1(葉、莖和根),檢出限均為0.000 5 mg·L-1。在0.002～2 mg·kg-1添加范圍下,吡唑醚菌酯在草莓中平均回收率為88%～107%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1%～4%;在土壤中平均回收率為94%～110%,RSD為3%～9%;在0.005～2 mg·kg-1范圍內(nèi),在葉中平均回收率為74%～89%,RSD為3%～8%;在莖中平均回收率為77%～97%,RSD為4%～9%;在根中平均回收率為92%～108%,RSD為2%～6%。

利用建立的殘留檢測(cè)方法,并結(jié)合殘留動(dòng)態(tài)試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)吡唑醚菌酯乳油劑型(EC)和微囊懸浮劑劑型(CS)在有效成分90·hm-2(推薦低劑量)和150 g·hm-2(推薦低劑量)下施藥1次,1 d后在草莓中的殘留分別為0.20～0.28 mg·kg-1和0.14～0.20 mg·kg-1,殘留量<0.5 mg·kg-1,均符合我國(guó)和歐盟在草莓中的限量值。10 d時(shí)吡唑醚菌酯EC和CS在草莓上的消解率分別為60%～65%和50%～63%,在草莓上的T1/2為6.6～6.8 d和7.7～9.8 d。綜上,吡唑醚菌酯在草莓體系中(包括根、莖、葉及土壤)屬于易降解農(nóng)藥。吡唑醚菌酯在草莓體系中的分布規(guī)律為:葉>土壤>莖>草莓>根。