吡蚜酮在马铃薯中的残留与膳食风险评估

郎乾 郭庆 张利辉 吴小虎 徐军 潘兴鲁 董丰收 郑永权

关键词

马铃薯；吡蚜酮；残留；膳食风险评估；水分散粒剂

2015年，我国启动马铃薯主粮化战略，马铃薯已成为我国第四大主粮作物。截至2018年，其播种面积达475.8万hm2，年产量达1798.4万t。然而，马铃薯生长过程中易受蚜虫、蛴螬、马铃薯甲虫Leptinotarsa decern.lineata、马铃薯瓢虫等害虫为害。其中，蚜虫全国年均发生面积约60.6万hm2，占虫害发生总面积的23.3%；马铃薯甲虫及马铃薯瓢虫在局部地区发生较重。而且，我国马铃薯单位面积农药施用次数高达17次，施用量为40.03kg/hm2，远高于全国平均水平。因此，在马铃薯生长过程中需要合理使用农药，以减少农药残留对人体的健康风险。

吡蚜酮为吡啶类杀虫剂，因其具有高效、低毒、高选择性、对环境安全等特点，广泛用于多种农作物中防治蚜虫、粉虱等刺吸式口器害虫。相关研究发现，吡蚜酮对灰飞虱Laodelphax striatellus、苜蓿蚜虫和蓟马、甘蓝蚜Bre-oicoryne

brassiae、棉蚜Aphis gossypjj、麦蚜与莲缢管蚜Rhopalosi-phurn. nymphaeae均具有良好的防效。另外，Chang等研究发现吡蚜酮长期施用可降低马铃薯甲虫幼虫的密度。同时，Yu等、唐俊等、钱训等采用不同溶剂提取结合固相萃取净化，UPLC-MS或HPLC检测，构建了多种基质中吡蚜酮检测方法。如：Yu等采用甲醇：水（4：1）提取样品，经Clean-ert PCX色谱柱净化，结合UPLC-MS/MS构建了茶叶中吡蚜酮残留分析方法。然而，固相萃取技术操作繁琐、有机溶剂使用量大，易污染环境。QuECh-ERS方法是一种操作简单、节省时间并且成本低的一种前处理方法，广泛应用于各种基质中残留分析方法的开发。鲍鏖天等利用乙腈和水（2：1）提取样品，无水MgS04和N-丙基乙二胺（PSA）净化，HPLC-MS/MS检测，构建了吡蚜酮在茶粉中的残留分析方法。段婷婷等采用乙腈和氨水（10：3）提取样品，35mg PSA和150mg无水MgS04净化，QuEChERS结合HPLC建立了棉花和土壤中吡蚜酮的检测方法。而且，基于以上检测方法，已有相关研究报道了吡蚜酮在水稻、棉叶、芥蓝、菠菜、辣椒、烟草、南瓜上的残留消解及最终残留。但吡蚜酮在马铃薯中残留消解以及安全性评价尚未见报道。另外，庾琴等和陈小龙等研究发现光照、温度、湿度及降水量显著影响农药降解速率。目前，吡蚜酮已在我国马铃薯中登记使用，但我国尚未制定吡蚜酮在马铃薯中的最大残留限量（MRL）。国际上仅澳大利亚、韩国、欧盟、日本规定了马铃薯中的MRL值，分别为0.02、0.2、0.02mg/kg和0.05mg/kg。本研究在全国9大区域12个试验点开展田间残留试验；明确马铃薯中吡蚜酮的残留消解动态及最终残留，为吡蚜酮在马铃薯上的合理使用，保障农产品质量安全提供数据支撑。

1材料与方法

1.1仪器与试剂

超高效液相色谱三重四级杆质谱串联仪（UPLC-MS/MS） Waters TQD型，美国Waters公司；BSA224S-CW电子分析天平（精确到0.1mg）和BT25S电子分析天平（精确到0.01mg），德国Sar-torius公司；PL601-L电子天平（精确到0.1g），梅特勒一托利多常州公司；Thmorgan CK2000高通量组织研磨仪，北京托摩根生物科技有限公司；KH-500型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；F2102微型组织粉碎机，天津泰斯特公司；1-16型离心机，德国Sigma公司；HERAEUS MEGAFUGE 8型离心机，美国Thermo Scientific公司；G560E涡旋仪，美国Scientific industries公司。

吡蚜酮标准品（纯度99%），购自北京勤诚亦信科技开发有限公司；50%吡蚜酮水分散粒剂由先正达（中国）投资有限公司提供。乙腈（色谱纯）产自Fisher Chemical公司；乙腈（分析纯）购自北京北化精细化学品有限公司；乙酸（分析纯）、无水乙酸钠（分析纯）购自国药集团化学试剂有限公司；十八烷基键合硅胶（C18）、0.22um滤膜购自天津博纳艾杰尔科技有限公司。

1.2田间试验设计

试验分别于2016年5月-2017年10月在吉林省长春市吉林农业大学试验田、山东省潍坊市昌乐县朱刘镇任瞳村开展2年2地田间试验，2018年4月-9月在北京市通州区都县镇侯黄庄村、宁夏回族自治区银川市贺兰县洪广镇金鑫村、甘肃省兰州市榆中县城关镇甘肃省农业科学院榆中园艺试验场、安徽省萧县圣泉乡朱双楼村、湖南省长沙市春华镇龙王庙村、贵州省贵阳市花溪区久安乡打通村、广西壮族自治区南宁市隆安县丁当镇英敏村、青海省西宁市城北区二十里铺农林科学院试验田共计8地开展50%吡蚜酮水分散粒剂在马铃薯中的残留试验。每个试验点设置试验小区1个，空白对照区1个，每个小区面积至少50m2。按照制剂量30g／667m2（有效成分含量225g/hm2）分别于马铃薯最终收获前28d和收获前14d各施药1次，叶面喷雾。于最后1次施药后14、21d采集马铃薯块茎作为吡蚜酮最终残留测定样品，其中2016年一2017年的试验采集3份，2018年的试验采集2份。同时2018年北京、宁夏、湖南、贵州4地最后1次施药后2h，7、14、21、28d采集马铃薯块茎作为吡蚜酮消解动态试验样品。

1.3分析方法

1.3.1仪器检测条件

色谱条件：Acquity UPLC BEH HILIC色谱柱（100mm×2.1mm，1.7um，Waters）；柱温：40℃;流速：0.3mL/min;进样量：3uL;流動相：0.2%甲酸水、乙腈；梯度洗脱条件见表1。

质谱条件：电喷雾正离子电离模式（ESI+）；毛细管电压：3.5kV；离子源温度：150℃；脱溶剂温度：350℃；脱溶剂气流量：600L/h；锥孔气流量：90L/h。多重反应监测检测（MRM）详细质谱参数如表2。在此条件下，吡蚜酮保留时间为1.62min。0.005mg/L吡蚜酮标准溶液的色谱图见图1b。

1.3.2样品前处理方法

准确称取马铃薯样品10.0g，加入20mL 2%乙酸乙腈，振荡提取45min，35℃超声30min，加入5g无水乙酸钠，振荡5min，4000r/min离心5min。取1.5mL上清液至2mL装有50mg C18净化剂的离心管中，涡旋1min，5000 r/min离心5min，上清液经0.22um有机滤膜过滤，待测。

1.3.3标准曲线绘制

准确称取0.01010g吡蚜酮标准品，用乙腈配制成100 mg/L吡蚜酮储备液，再用乙腈稀释成0.5、0.1、0.05、0.01、0.005 mg/L的工作标准溶液。以吡蚜酮定量离子峰面积（y）和质量浓度（z）为坐标绘制溶剂标准曲线。

1.3.4添加回收试验

准确称取10.0g空白马铃薯均质样品，分别添加0.01、0.1mg/kg和1mg/kg 3个水平吡蚜酮标准溶液进行添加回收试验，每个水平设置5个重复。添加吡蚜酮标准溶液后静置30min以上，再按照1.3.2的方法进行前处理，按照1.3.1进行UPLC-MS/MS检测，计算添加回收率和相对标准偏差（RSD）。

1.3.5膳食风险评估

根据规范残留试验中值（STMR/STMR-P）或最大残留限量（MRL），计算农药的国家估算每日摄入量（NEDI）和风险商（RQ）。NEDI=∑[STMRz（STMR-P）×F：l;RQ一（NEDI/ADI×）×100%。式中，STMRi：为农药在某种食品中的规范残留试验中值（mg/kg）；STMR-p为采用加工因子校正后的规范残留试验中值（mg/kg）；Fi为一般人群对该食品的消费量（kg）; bw为体重（kg），中国人均体重按63kg计；ADI为农药的每日允许摄入量（mg/kg），根据《食品中农药残留风险评估指南》，在计算NEDI时，如果没有合适的STMR值或STMR-Pi值，可直接采用相应的MRL值代替。当RQ≤100%时，认为该农药残留对一般人群健康的影响在可接受的风险水平，且比值越小，风险越低。

2结果与分析

2.1方法验证

用添加回收试验评价残留分析方法的准确度和精密度。由表3可知，添加水平为0.01、0.1、1mg/kg时，马铃薯样品中吡蚜酮的平均回收率为75%～85%，相对标准偏差（RSD）为3%-8%。溶剂标准曲线在0.005～0.5mg/L范围内线性关系良好，R2>0.9955。另外，定量限（LOQ）为0.01mg/kg。均符合《农作物中农药残留试验准则》（NY/T788-2018）的要求，可用于马铃薯样品中吡蚜酮的残留检测。0.01mg/kg添加回收试验样品谱图见图1c。

2.2田间试验结果

2.2.1吡蚜酮在马铃薯上的消解动态

2018年北京、宁夏、湖南、贵州等4地试验表明，50%吡蚜酮水分散粒剂按有效成分225g/hm2施药2次，最后1次施药后2h吡蚜酮平均原始沉积量均<0.01mg/kg，施药后7、14、21、28d吡蚜酮残留量也均<0.01mg/kg。

2.2.2吡蚜酮在马铃薯上的最终残留量

2016年-2018年12地的试验结果表明，50%吡蚜酮水分散粒剂按照有效成分225g/hm2施药2次，采收间隔期为14d时，吡蚜酮在马铃薯中残留试验中值（STMR）<0.01mg/kg、最高残留值（HR）为0.018mg/kg;采收间隔期为21d时，吡蚜酮在马铃薯中残留试验中值（STMR） <0.01mg/kg、最高残留值（HR）为0.012mg/kg（表4）。

2.3吡蚜酮的膳食摄入风险评估

GB 2763-2021《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》中规定吡蚜酮的ADI值为0.03mg/kg。目前，吡蚜酮在水稻、小麦、菠菜、黄瓜、茶、棉籽、玉米、桃、马铃薯等9类21种作物上登记。距离最后1次施药21d，马铃薯中吡蚜酮规范残留试验中值为0.01mg/kg。参考限量值取相应的MRL值，若中国没有相应的MRL值，则依次选取CAC、美国、澳大利亚、韩国、欧盟或日本等的MRL值。除了马铃薯中参考限量为试验残留中值外，其他登记作物的参考限量均采用MRL值。从表5中可知，吡蚜酮的国家估算每日摄人量（NEDI）为1.6339mg/kg，占吡蚜酮每日允许摄人量1.89mg/kg的86.4%，说明采用50%吡蚜酮水分散粒剂按照推荐剂量30g／667m2（有效成分225g/hm2）施药2次，通常不会对一般人群健康产生不可接受的风险。

3结论与讨论

本试验基于QuEChERS提取、C18净化结合UPLC-MS/MS检测建立了吡蚜酮在马铃薯中的残留分析方法。马铃薯样品中吡蚜酮在3个添加浓度下的平均回收率为75%～85%，相对标准偏差为3%～8%。可满足NY/T 788《农作物中农药残留试验准则》农药残留分析要求，方法确立的吡蚜酮LOQ均为0.01mg/kg，为50%吡蚜酮水分散粒剂在马铃薯田的安全使用提供了依据，可应用于吡蚜酮在马铃薯田间样品的检测。QuEChERS方法前处理简单快速、精确灵敏，已成功用于监测粮食作物、油料作物、蔬菜、水果及动物源食品中吡啶类、新烟碱类、有机磷类等多种农药的残留。而且，该前处理方法正逐步应用于国家标准中农药的检测。

农药的降解与温度、湿度、pH等环境条件密切相关。庾琴等研究发现，吡蚜酮在油菜叶中的消解速度随温度和光照强度的增强而加快。陈小龙等发现啶虫脒的降解速率还与降水量和环境湿度成正比。本研究结果显示，吡蚜酮在12地马铃薯中的最终残留量均小于0.018mg/kg，且不同试验地之间差别不大，可能由于马铃薯为地下结实，其残留量受光照、温湿度等影响较小。

按照《食品中农药残留风险评估指南》结合吡蚜酮在马铃薯中的最终残留结果进行长期膳食摄人风险评估，结果显示，吡蚜酮的國家估算每日摄人量（NEDI）为1.6339mg/kg，风险概率为86.4%，小于100%。因此，50%吡蚜酮水分散粒剂在马铃薯中按推荐用量225g/hm2，兑水喷雾2次，不会对一般人群健康造成不可接受的风险。

此外，我国GB 2763-2021食品安全国家标准尚未规定吡蚜酮在马铃薯中的最大残留限量，本试验为我国马铃薯中吡蚜酮的最大残留限量的制定提供了数据支持。