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GC-MS/MS法测定草莓中吡唑醚菌酯残留量及安全评价

2021-11-12喻歆茹路彩红徐玲英等

植物保护 2021年4期
关键词:乙腈填料回收率

喻歆茹 路彩红 徐玲英等

中图分类号:S 481.8 文献标识码:A DOI:10.16688/j.zwbh. 2020264

吡唑醚菌酯属于甲氧基丙烯酸酯类新型杀菌剂,其主要通过抑制病菌线粒体的呼吸阻碍病菌的能量循环,最终导致细胞死亡。吡唑醚菌酯对子囊菌类、担子菌类、半知菌类及卵菌类均有很好的活性,具有保护、治疗、渗透、内吸等作用,对农作物生长有一定的调节作用,被广泛用于防治农作物的霜霉病、白粉病、叶斑病、炭疽病等病害。除此之外,吡唑醚菌酯还能诱导农作物发生生理变化,提高对氮元素的吸收,促进生长,提高产量。

我国是草莓第一种植大国。由于草莓生长周期短,经济效益高,已成为我国农村经济的支柱产业之J[们,但连作易引起草莓病害的发生。吡唑醚菌酯是防治草莓病害的主要农药,其大量使用所带来的健康风险和环境问题都值得关注。尽管吡唑醚菌酯毒性较低,但过量使用可能对消费者构成潜在的健康风险。目前,国内外对吡唑醚菌酯在农产品上的残留测定方法已有大量报道,但已报道的检测方法中其样品前处理和净化方法效果不佳,试剂使用量大。草莓中吡唑醚菌酯残留检测的气相色谱串联质谱法尚未见报道。由于不同样本基质的多样性,现有方法无法直接使用,我国规定吡唑醚菌酯在草莓上的最大残留限量(maxlmum res-idue limit,MRL)为2mg/kg。虽已有关于吡唑醚菌酯在草莓等鲜食水果、蔬菜上的膳食风险评估报道,但GB 2763—2019中针对吡唑醚菌酯在食品中最大残留限量制定的食品类别由15项增加到66项,需要对其重新进行膳食风险评估。本试验通过对提取溶剂、分散固相吸附剂进行优化,建立了准确、快速测定草莓中吡唑醚菌酯的气相色谱串联质谱法(GC-MS/MS),同时结合施药浓度、施药次数及施药间隔时间等因素对吡唑醚菌酯进行消解动态差异、残留特点等对比,并对吡唑醚菌酯在草莓中的最终残留结果进行膳食风险评估,以期为吡唑醚菌酯在草莓上的科学合理使用和残留检测提供技术支持。

1材料与方法

1.1仪器与试剂

TQ 8040气相色谱串联质谱系统,日本岛津公司;DB-5 MS色谱柱(30m×0.25 mm×0.25μm,美国Agilent Technologies公司);其他为实验室常规仪器设备。

99.5%吡唑醚菌酯标准品购自德国Dr. Eh renstorfer GmbH公司;分析纯乙腈,上海凌峰化学试剂有限公司;色谱纯乙腈,德国默克公司;色谱纯甲酸,美国Anaqua Chemicals;氯化钠(分析纯),兰溪市屹达化工试剂有限公司;2mL Agela Clean ert MAS-Q净化管购自天津博纳艾杰尔科技有限公司,包括3种,分别为1)C18 50 mg,PSA 50 mg,MgSO4150 mg;2)C18 50 mg, PSA 50 mg, MgSO4150 mg, PC 50 mg;3) C18 50 mg, PSA 50 mg,MgSO4150 mg,PC 8 mg。250 g/L吡唑醚菌酯乳油(EC),巴斯夫(中國)有限公司。

1.2样品前处理

1.2.1提取溶剂的优化

乙酸乙酯、丙酮、乙腈、正己烷是果蔬样品中农药残留分析的常用提取溶剂,本试验比较了这5种试剂作为提取溶剂的提取效率。称取已匀浆的草莓空白样品5.0g于50 mL离心管中,加入吡唑醚菌酯标准溶液(添加量为0.2 mg/kg)静置30 min。加入20 mL提取试剂振荡30 min,加入约3g氯化钠,涡旋振荡1min,5454 g离心1 min,吸取1.0 mL上清液至平底烧瓶于40℃浓缩至近干,色谱纯乙腈定容2.5mL,待净化。

1.2.2净化填料的优化

吸附填料的组成和用量是影响样品前处理净化的重要因素,本试验采用分散固相萃取法对样品进行净化。吸取1.2.1的待净化液1.6mL于3种Cleanert MAS-Q净化管中,涡旋30 s,8000g离心1 min,取上清液过0.22μm滤膜,待检测。

1.2.3仪器分析条件

气相色谱条件:色谱柱DB-5 MS。进样口温度:250℃;起始温度80℃保持1min,以35℃/min升温至280℃,保持6 min;载气:He(纯度≥99. 999%),恒流模式,进样体积1.0μL;进样模式:不分流进样;质谱条件:采用多反应离子监测模式( multiplereaction monitoring,MRM)采集,电离方式:EI(70 eV);接口温度:280℃;离子源温度:230℃;检测电压:0.8 kV,定性和定量离子对、碰撞能如表1所示。

1.2.4标准曲线

乙腈为溶剂,配制1μg/mL吡唑醚菌酯标准储备液,并依次稀释成0. 001、0.005、0.010、0.050、0. 100、0.200μg/mL系列标准工作液,按照1.2.3节的检测条件进样,以标准溶液浓度对峰面积作图,绘制吡唑醚菌酯的标准工作曲线。使用草莓空白样品,按照1.2的方法提取并净化制得草莓空白基质溶液,吸取2 mL草莓空白基质溶液,N2吹至近干后用配制的系列标准工作液复溶,超声得到基质匹配标准溶液,过0. 22μm微孔滤膜后进行GC-MS/MS测定。

1.2.5回收率和精密度

向草莓空白样品中添加3个水平(0. 020、0.20、2.0 mg/kg)的吡唑醚菌酯标准溶液,每个水平重复5次。按照已优化的前处理方法提取和净化,1.2.3的检测条件进行分析,外标法定量,计算加标回收率和相对标准偏差(RSD)。

1.3吡唑醚菌酯田间消解动态和残留试验

于2019年3月—12月分别在浙江省杭州市、辽宁省沈阳市、北京市、山东省潍坊市、黑龙江省哈尔滨市、湖南省长沙市、安徽省合肥市、贵州省毕节市进行250 g/L吡唑醚菌酯EC防治草莓叶斑病的田间试验。250 g/L吡唑醚菌酯EC的田间推荐剂量为6. 0~10.0 g/667m2。在草莓叶斑病发生初期采用喷雾方式施药,每个小区50m2,药液量为0. 067 5L/m2,保证均匀施药,施药3次,施药间隔7~10 d。施药后2h、1、3、5、7、lo d每个小区按四分法采集样品。所有样品装入样品袋中,在低于

20℃条件下保存。其中消解动态试验采用山东、北京、辽宁、浙江4地的样品;最终残留试验采用8地5、7、10d的样品。样品检测前,所有样品在冷冻状态下经匀浆机匀浆,制备成待检样品。

1.4膳食摄入风险评估

采用国家估算每日摄入量(national estimated daily intake,NEDI)和风险概率(risk probability)对吡唑醚菌酯在草莓中的膳食风险进行评估。

NEDI=∑[STMR(STMR-Pi)×F];

风险概率=NEDI/(ADI×Bw)×100%。

STMR:农药在某一食品中的规范残留试验中值;STMR—Pi:用加工因子校正的规范残留试验中值;F:一般人群某一食品的消费量。ADI:每千克体重每日允许摄入量,单位mg/kg。Bw:人群平均体重,单位kg。当风险概率>100%时,表示会对一般人群健康产生不可接受的风险,风险概率越大,风险越大,反之,当风险概率<100%时,表示对一般人群健康产生的风险是可接受的,风险概率越小,风险越小。

2结果与分析

2.1提取溶剂的优化

供试的5种溶剂中乙酸乙酯属中等极性,用其作为提取溶剂时目标化合物难以转移到有机相中,且易将基质样品中的非极性杂质,如蜡质、脂肪等提取出来。丙酮容易将样品中的色素杂质提取出来,且丙酮与水互溶,难以与水相分层。为了获得更高的回收率和较好的样品提取效率,本试验对5种不同试剂的提取效率和差异显著性进行比较,结果如图1所示。不同提取溶剂提取的样品中吡唑醚菌酯的平均回收率差异显著(P<0.05),丙酮、乙腈及1. 0%甲酸乙腈均能有效提取吡唑醚菌酯,但由于草莓基质含水量高,用乙腈或者酸化乙腈提取后盐析效果更好,当提取溶剂为1.0%甲酸乙腈时,吡唑醚菌酯的萃取效率最高,其回收率为95.7%,RSD为3.2%,其结果与Narenderan等报道的一致。

2.2净化填料的优化

近年来,分散固相萃取法在农药上应用广泛,常见的用于净化的吸附填料有C18,PC和PSA。PSA可以有效吸附脂肪酸、糖类、色素及有机酸等物质。PC主要去除色素、甾醇类和非极性干扰物,C18主要去除脂肪和酯类等非极性干扰物。本试验选用C18、PC和PSA作为吸附填料,比较其对吡唑醚菌酯回收率的影响,结果如图2所示。3种净化方法下吡唑醚菌酯的平均回收率差异显著(P<0.05),在吸附填料中均含有PSA 50 mg、MgSO4150 mg、C18 50 mg的条件下,净化方法1添加50 mg PC其吡唑醚菌酯的回收率仅有45.5%;净化方法3将PC含量降低为8 mg时,吡唑醚菌酯的回收率显著提高,回收率为83.1%;而净化方法2的吸附填料里无PC,目标物的回收率为107. 9%,与PC吸附剂相比,PSA也能吸附部分色素达到净化色素的效果。结果表明,PC填料对于吡唑醚菌酯具有吸附作用,导致其回收率偏低,因此本试验采用PSA和C18作为净化填料吸附杂质。与Lagunas-Allue等所报道的方法相比,改进QuEChERs-GC-MS/MS的LOQ更低,净化分离效果好。

2.3方法的线性范围、准确度及精密度

本研究基于优化后的QuEChERs方法进行样品前处理,采用1. 0%甲酸乙腈作为提取溶剂,净化过程添加C18、PSA等分散固相吸附剂来去除草莓样本中的杂质。外标法定量分析结果表明:在0. 001~0. 200 mg/L围内,吡唑醚菌酯的峰面积(y)与其质量浓度(x)呈良好的线性关系。标准溶液线性回归方程为y=4878. 9x—2985.8,相关系数r=0. 999 8。

由表2可以看出:在0. 020、0.20、2.0 mg/kg添加水平下,吡唑醚菌酯在草莓中的平均回收率为101.4%、96. 8%、97. 3%,相对标准偏差(RSD)分别为1. 8%、2.0%、3.3%(n=5)。草莓中吡唑醚菌酯的定量限(LOQ)为0. 020 mg/kg,符合农药残留试验的规范要求。

2.4基质效应

本试验采用在空白草莓基质中添加待测物的方法评价基质效应,通过测定吡唑醚菌酯在基质匹配标准溶液中标准曲线的斜率(Km)及其在纯溶剂中标准曲线的斜率(K),计算基质效应(matrix effect,ME)。ME=(Km/K-1)×100%。当|ME|≤20%时,表现为弱基质效应;当|ME|为20%~50%时,为中等基质效应;当|ME|>50%时为强基质效应。由于草莓基质复杂,净化不完全而流出的基质杂质不仅影响方法的灵敏度,甚至还影响仪器的寿命,因此通常要求在保证添加回收率的同时要最大化地去除基质干扰。本文比较了不同净化方法下的草莓基质效应,通过净化方法1、2和3净化草莓样品,吡唑醚菌酯的基质效应分别为13. 2%,9. 7%,13. 7%,均呈现弱基质效应,说明3种净化方式条件下净化效果良好。不同吸附填料对基质效应的影响评估结果显示,含PC填料的净化方法其基质效应要高于无PC填料的净化方法,这可能是因为PC吸附杂质的同时也吸附目标分析物。通过基质效应的评价,本试验采用溶剂匹配标准溶液进行校正,以提高检测结果的准确性。

2.5吡唑醚菌酯在草莓中的消解动态

2.6吡唑醚菌酯在草莓中的最终残留

吡唑醚菌酯在8地草莓中的最终残留结果如表4所示,以250 g/L吡唑醚菌酯EC有效成分150 g/hm2在草莓上施药3次。施药后5d,草莓中吡唑醚菌酯残留量为0. 015~0. 35 mg/kg,残留中值(STMR)为0. 16 mg/kg,残留最大值(HR)为0. 35 mg/kg。施药后7d,草莓中吡唑醚菌酯残留量为0. 014~0. 31 mg/kg,STMR为0.12 mg/kg,HR为0. 31mg/kg。施药后10 d,草莓中吡唑醚菌酯残留量为0. 012~0.15 mg/kg,STMR为0.085 mg/kg,HR为0.15 mg/kg。采收间隔期5d时吡唑醚菌酯在草莓中达到最大残留量(0. 35 mg/kg),小于我国規定吡唑醚菌酯在草莓上的最大残留限量(MRL=2 mg/kg)。

2.7吡唑醚菌酯膳食风险评估

基于最终残留试验中吡唑醚菌酯的残留数据,以一般人群的膳食结构为基础,选用采收间隔期5d的吡唑醚菌酯STMR(0.16 mg/kg)和GB 2763—2019中规定吡唑醚菌酯的ADI(0. 03mg/kg)进行膳食风险评估,结果如表5所示。一般人群吡唑醚菌酯的国家估算每日摄入量( NEDI)为1.34 mg,占日允许摄入量的70. 9%,小于100%,表明我国居民对吡唑醚菌酯长期膳食摄入风险较低,不会对人体健康产生不可接受的风险。结果表明:以250 g/L吡唑醚菌酯EC有效成分150 g/hm2的剂量在草莓上喷雾施药3次,采收间隔期为5d时不会对一般人群造成膳食摄入风险。

3结论与讨论

本试验建立了基于分散固相萃取法结合GC-MS/MS检测草莓样品中吡唑醚菌酯残留分析方法,以PSA、C18为净化吸附填料,吡唑醚菌酯的平均回收率为96. 8%~101.4%,相对标准偏差为1.8%~3.3%,定量限为0. 020 mg/kg。该方法具有操作简单,高效等优点,且灵敏度、重现性、回收率等指标都能满足农药残留检测要求。通过田间试验发现吡唑醚菌酯在草莓中的消解速率较快,半衰期为2. 2~3.0 d,属于易降解农药,在末次施药Sd后草莓中吡唑醚菌酯的残留水平远低于国家标准。根据规范残留试验数据对草莓中吡唑醚菌酯的残留进行膳食风险评估,风险概率小于100%,表明了吡唑醚菌酯通过长期膳食摄人不会对身体产生不可接受的风险。

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