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乙氧氟草醚在姜中的殘留及膳食攝入風險評估

2024-04-30 14:25王彬曹俊麗齊艷麗
中國瓜菜 2024年4期
關鍵詞:殘留風險評估

王彬 曹俊麗 齊艷麗

DOI:10.16861/j.cnki.zggc.202423.0603

摘??? 要:為探究乙氧氟草醚在姜中的最終殘留風險及安全性,建立姜中的乙氧氟草醚殘留檢測方法,并開展240 g·L-1乙氧氟草醚乳油在姜上的殘留試驗,獲得最終殘留數據,結合我國居民膳食數據及風險評估模型對慢性膳食攝入風險進行評估。結果表明,姜中的乙氧氟草醚用乙腈提取,N-丙基乙二胺(PSA)、C18及石墨化碳黑(GCB)凈化,超高效液相色譜串聯質譜(UPLC-MS/MS)檢測,在0.01、0.05、0.1 mg·L-1的添加水平下,乙氧氟草醚的添加回收率在93%~97%之間,相對標準偏差在2.6%~8.1%范圍內。在山東、安徽、湖南和貴州4地,240 g·L-1乙氧氟草醚乳油以180 g·hm-2于播后苗前噴霧施藥1次,收獲期姜中乙氧氟草醚的最終殘留量均低于我國及歐盟的最大殘留限量值(MRL,0.01 mg·kg-1)。一般人群乙氧氟草醚的國家估算每日攝入量為0.019 5 mg,占日允許攝入量的1.03%,姜中乙氧氟草醚的殘留對慢性膳食風險的貢獻僅為0.46%,表明不會對普通人群健康產生風險。研究結果為我國特色小宗作物姜中乙氧氟草醚制劑的科學合理使用提供了基礎數據。

關鍵詞:姜;乙氧氟草醚;殘留;慢性膳食攝入;風險評估

中圖分類號:S632.5?????????? 文獻標志碼:A??????????? 文章編號:1673-2871(2024)04-103-06

Residues and dietary risk assessment of oxyfluorfen in ginger

WANG Bin, CAO Junli, QI Yanli

(Shanxi Center for Testing of Functional Agro-Products, Shanxi Agricultural University, Taiyuan 030031, Shanxi, China)

Abstract: In order to explore the terminal residue and safety of oxyfluorfen in ginger, a detection method for oxyfluorfen residues in ginger was established. In addition, a residue experiment of oxyfluorfen EC on ginger was carried out, and the final residue data obtained were used to evaluate the chronic dietary intake risk based on the dietary data of Chinese residents and the risk assessment model. The oxyfluorfen was extracted with acetonitrile, purified with N-propyl ethylenediamine (PSA), C18 and graphitized carbon black (GCB), and detected by ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS). At the spiked levels of 0.01, 0.05, and 0.10 mg·L-1, the recoveries of oxyfluorfen were between 93% and 97%, with the RSDs in the range of 2.6% to 8.1%. In Shandong, Anhui, Hunan, and Guizhou provinces, 240 g·L-1 oxyfluorfen EC was sprayed once with 180 g·hm-2 after sowing and pre-emergence. The terminal residue of oxyfluorfen in ginger during the harvest period was lower than the maximum residue limit (MRL, 0.01 mg·kg-1) of China and European Union (EU). The NEDI of oxyfluorfen in the general population was 0.019 5 mg, accounting for 1.03% of the acceptable daily intake (ADI). The contribution of oxyfluorfen residues in ginger to chronic dietary risk was only 0.46%, indicating that it would not affect the health of the general population. This study provided essential data for the scientific and rational use of oxyfluorfen on ginger, a small specialty crop in China.

Key words: Ginger; Oxyfluorfen; Residues; Chronic dietary intake; Risk assessment

收稿日期:2023-09-12;修回日期:2024-02-02

基金項目:山西省高等學??萍紕撔马椖浚?022L079)

作者簡介:王??? 彬,男,助理研究員,研究方向為農藥殘留與食品科技。E-mail:wangbin_jczx@163.com

通信作者:齊艷麗,女,副研究員,研究方向為農藥殘留與食品科技。E-mail:qiyanli0412@126.com

姜(Zingiber officinale Roscoe)屬姜科多年生單子葉草本植物,常用作食品、香料、補充劑和調味劑,也可用于傳統藥物[1-2]。我國是姜生產和出口大國,2021年我國姜的產量為660 834.16 t,出口量為458 233.89 t(https://www.fao.org/faostat/en/#data /QCL)。生姜在苗期生長緩慢,長時間處于炎熱多雨的環境,雜草危害嚴重。目前,化學除草是最有效且經濟的除草手段。

目前姜田主產區常用的除草劑是乙氧氟草醚,占市場份額高達25%。乙氧氟草醚屬于二苯醚類觸殺型除草劑,通過抑制原卟啉原氧化酶(一種參與葉綠素生物合成途徑的酶),破壞細胞膜的完整性[3-4]。據報道,乙氧氟草醚對斑馬魚、大型溞和羊角月牙藻等生物具有高毒或劇毒性[5-7];并且乙氧氟草醚在土壤中持久存在,田間半衰期為30~40 d[8]。我國對乙氧氟草醚的監管高度重視,《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》(GB 2763—2021)中乙氧氟草醚最大殘留限量(MRL)共有15項,其中姜上乙氧氟草醚的MRL值為0.05 mg·kg-1[9]。因此,基于乙氧氟草醚在我國姜中的殘留情況開展對消費者的慢性膳食暴露風險評價十分必要,有利于乙氧氟草醚在實際農業生產過程中的合理使用,為我國人民健康風險管理提供科學依據。

目前,已經建立了多種方法用于分析不同基質中的乙氧氟草醚,并對乙氧氟草醚的消解開展了研究。靳保輝等[10]、李闖等[11]、方平等[12]、趙峰等[13]均采用氣相色譜法配備電子捕獲檢測器(GC-ECD)檢測了糙米、稻殼、大豆、大蒜、甘蔗、水和土壤中的乙氧氟草醚。焦斌等[14]建立了一種氣相色譜-串聯質譜(GC-MS/MS)法用于測定4種香辛料中的乙氧氟草醚、唑草酮和乙螨唑殘留。王峰恩等[15]、黃斌等[16]建立了氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)檢測大蒜、生姜和土壤中的乙氧氟草醚,并基于該方法研究了土壤中乙氧氟草醚消解動態,結果表明,乙氧氟草醚在土壤中的半衰期為15.4~25.6 d。徐江艷等[17]、陳莉等[18]采用液相色譜串聯質譜法(HPLC-MS/MS)結合QuEChERS(quick、easy、cheap、effective、rugged、safe)前處理法測定了水稻、生姜和土壤中的乙氧氟草醚,該方法具有操作簡便、經濟、靈敏度高、檢出限低等優勢,已成為乙氧氟草醚殘留分析的重要手段。然而,基于乙氧氟草醚在我國姜中的殘留情況,對消費者的慢性膳食暴露風險評估還未見報道。隨著乙氧氟草醚在姜中的使用越來越多,確定和監測姜中乙氧氟草醚殘留量應給與更多關注。

本研究旨在開發和驗證一種有效且靈敏的方法,用于測定姜中的乙氧氟草醚含量。我國生姜主要種植區有山東、云南、湖南、貴州、廣東及安徽等地。筆者在我國山東省、安徽省、湖南省和貴州省4個典型的姜種植區開展了田間試驗,研究乙氧氟草醚在姜中的最終殘留量。此外,還估算了消費者通過攝入姜而接觸乙氧氟草醚殘留的情況,結合毒理學數據評估乙氧氟草醚的膳食攝入風險,以期為乙氧氟草醚的安全使用提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料

依據中華人民共和國農業行業標準NY/T 788-2018[19]以及農業部公告第2569號《農藥登記資料要求》附件6[20]用于特色小宗作物的農藥登記資料要求,結合中國生姜種植面積及不同生態區,于2021年4—11月在山東省濟南市萊蕪區寨里鎮周家洼村、安徽省合肥市蜀山區小廟鎮將軍嶺村、湖南省長沙縣春華鎮龍王廟村及貴州省貴陽市花溪區久安鄉打通村4地進行了田間試驗。4個試驗點土壤性質和姜品種名稱詳見表1。

乙氧氟草醚標準品(純度98.37%,德國Dr. Ehrenstorfer GmbH)、乙腈(色譜純,美國Tedia Company,Inc)、甲醇(色譜純,美國Merck?KGaA)、甲酸(色譜純,賽默飛世爾科技有限公司)、乙酸銨(色譜純,天津市光復科技發展有限公司)、氯化鈉(分析純,國藥集團化學試劑有限公司)、分析純N-丙基乙二胺(PSA)、C18和石墨化碳黑(GCB)購自天津博納艾杰爾科技有限公司;濾膜(0.22 μm,天津博納艾杰爾科技有限公司);純凈水(廣州屈臣氏食品飲料有限公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1??? 田間試驗??? 按照完全隨機區組設計,各試驗點處理小區以推薦劑量施藥,按照有效成分180 g·hm-2 的施藥劑量于姜田播種后、苗前噴霧施藥1次,于收獲期采集姜根部樣品。對照小區以清水噴霧進行同樣試驗,每個小區面積至少50 m2。采用完全隨機多點方法在每個小區采集2個平行獨立樣品,每個樣品至少采集12個(2 kg以上)生長狀態正常的姜根部。去除姜樣品的泥土,切碎后充分混勻,用四分法縮分樣品,分別取不少于200 g樣品2份,貯存于-18 ℃的冰柜中。

1.2.2??? 樣品提取和凈化??? 稱取均質的姜樣品10 g(精確到0.01g)于50 mL離心管中,向離心管中加入10 mL乙腈、5 g NaCl和5 mL水,以2500 r·min-1振蕩提取5 min,8000 r·min-1離心3 min。移液器取1 mL上清液置于稱有100 mg PSA、100 mg C18和16 mg GCB的2 mL離心管中,以2500 r·min-1渦旋凈化2 min,然后以8000 r·min-1離心2 min,將上清液過0.22 ?m有機濾膜轉移至進樣小瓶中,待分析。

1.2.3??? 儀器條件??? 采用高效液相色譜-質譜聯用儀(HPLC-MS/MS) SCIEX Triple Quad 4500,結合Kinetex? EVO C18(50 mm×2.1 mm,2.6 ?m)色譜柱,柱溫為40 ℃,流速為0.3 mL·min-1,進樣量為5 ?L。流動相A為含0.1%甲酸的4 mmol·L-1乙酸銨水溶液,流動相B為甲醇,洗脫梯度為:0~0.5 min B為10%,2.5~4.0 min B為95%,4.1~5.0 min B為10%。離子源為電噴霧離子源(ESI),正離子模式,離子源溫度為500 ℃,離子化電壓為5.5 kV;采用多反應檢測模式(multiple reaction monitoring, MRM)掃描;乙氧氟草醚的定量離子m/z為237.0,定性離子分別為362.2和 298.0。乙氧氟草醚保留時間在3.16 min左右。

1.2.4??? 數據處理??? 乙氧氟草醚在生姜中的殘留量由儀器軟件AB SCIEX OS1.6.2.36627自動進行數據分析;膳食風險評估由Microsoft Office Excel 2007計算;風險熱圖由R 4.3.0生成。

1.2.5??? 方法驗證??? 對方法的線性、準確度、精密度和基質效應(ME)進行評價。

精確稱取乙氧氟草醚標準品10 mg(精確至0.1 mg),以乙腈溶解定容至10 mL,配成標準母液。用純乙腈及生姜空白對照樣品提取溶液,配制成0.005、0.010、0.025、0.050、0.075、0.100 mg·L-1的標準工作液,繪制標準曲線。

分析方法的準確度通過添加回收率試驗來評價。在空白姜樣品中添加3個水平的乙氧氟草醚標準溶液,質量分數分別為0.01、0.05、0.1 mg·kg-1,每個水平5次重復,計算回收率。分析方法的精密度通過回收率試驗的相對標準偏差(RSD)來衡量。

乙氧氟草醚在姜中的基質效應通過公式1計算[21]。

ME/% =(K1/K2-1)×100。?????????????????????????? (1)

式中,K1和K2分別為姜空白基質和純乙腈中乙氧氟草醚標準曲線的斜率。ME在-10%~10%之間時,無明顯的基質效應;ME小于等于-10%時,表示具有明顯的離子抑制效應;ME大于等于10%時,表示具有明顯的離子增強效應。

1.2.6??? 膳食攝入風險評估??? 基于2002年發布的《中國不同人群消費膳食分組食譜》[22],結合殘留試驗中值(按照風險最大原則,無殘留中值時以MRL計算),分別計算姜中乙氧氟草醚的國家估算每日攝入量(national estimated daily intake,NEDI)和慢性膳食概率(chronic risk probability,RQc)。當RQc小于等于100%,表示其膳食風險可以接受,否則不可以接受。

NEDI/mg=∑ [ STMRi×Fi];?????????????????????? (2)

RQc /%= NEDI/ADI×bw×100。???????????????? (3)

式中,NEDI為國家估算每日攝入量,STMRi為第i種作物上乙氧氟草醚的規范殘留試驗中值,Fi是第i種食品的膳食量,ADI為每日允許攝入量(0.03 mg·kg-1)[9],bw為體重。

2 結果與分析

2.1 方法有效性評價

2.1.1??? 線性??? 對姜空白提取液進行檢測,發現在乙氧氟草醚保留時間附近無明顯干擾。結果表明,在0.005~0.1 mg·L-1范圍內,乙腈和姜中的乙氧氟草醚質量濃度與峰面積線性關系良好,線性方程分別為y= 8×106x+13 115和y=3×106x+11 980,決定系數(R2)分別為0.999 9和0.995 2(表2)。

2.1.2??? 基質效應? 結果(表2)表明,姜中乙氧氟草醚的基質效應為-65%,有明顯的基質抑制效應。因此,為消除由基質效應而導致的定量不準確,筆者采用姜空白基質配制的標準曲線對乙氧氟草醚進行定量。

2.1.3??? 準確度和精密度??? 添加回收率試驗結果表明(表3),姜中乙氧氟草醚的添加回收率在93%~97%之間,RSD在2.6%~8.1%之間,滿足NY/T 788—2018《農藥殘留試驗準則》中的分析要求。乙氧氟草醚在姜中的定量限(LOQ)通過方法的最小添加質量分數確定為0.01 mg·kg-1。

表3 姜中乙氧氟草醚的添加回收率和相對標準偏差

Table 3??? The recoveries and relative standard deviation of oxyfluorfen in ginger

[農藥

Pesticide? 添加水平

Spiked level/

(mg·kg-1)?????? 平均回收率

Average

recovery/%???? 相對標準

偏差

RSD/%?? 乙氧氟草醚

Oxyfluorfen??? 0.01 93??? 8.1?? 0.05 95??? 3.4?? 0.10 97??? 2.6?? ]

2.2 最終殘留量

240 g·L-1乙氧氟草醚乳油以有效成分180 g·hm-2的施藥劑量,噴霧施藥1次,最終殘留試驗結果表明,收獲期采集的姜根部樣品中,乙氧氟草醚的最終殘留量較低,均小于LOQ (0.01 mg·kg-1)。

2.3 膳食風險評估

收獲期姜中乙氧氟草醚的最終殘留試驗中值為0.01 mg·kg-1,乙氧氟草醚登記作物包括水稻、馬鈴薯、大豆、柑橘、棉花和甘蔗,我國規定的乙氧氟草醚在這些作物上的MRL值均為0.05 mg·kg-1[9],結合我國一般人群膳食消費數據,計算乙氧氟草醚的慢性膳食風險。結果表明(表4),乙氧氟草醚的長期膳食風險商僅為1.03%,遠低于100%,總膳食風險較低,不會對普通人群的健康產生不利影響。通過食用姜攝入乙氧氟草醚的膳食風險最小,姜中乙氧氟草醚的殘留對總慢性膳食風險的貢獻僅為0.46%,而通過水稻攝入乙氧氟草醚的膳食風險最高,占總風險值的61.51%。這可能是由膳食量的差異導致的,普通人群水稻的膳食量為0.239 9 kg,而姜(醬油)的膳食量僅為0.009 0 kg。

對我國不同地區、不同年齡層次及不同性別人群乙氧氟草醚的膳食攝入風險做了進一步評估(圖1)。乙氧氟草醚在農村居民中的長期膳食風險商為0.009 7~0.029 8%,明顯高于城市居民中的長期膳食風險商0.007 8~0.024 9%,這是因為我國農村居民(115.9~286.2 g)對水稻的膳食消費量高于城市居民(91.5~240.9 g)。乙氧氟草醚的膳食風險隨著居民年齡的升高而減小,2~3歲城市居民和農村女性居民的RQST最高為0.021 9~0.024 9%和0.029 8%,而農村男性居民的RQST高值出現在4~6歲,為0.028 9%;年齡超過70歲的居民的RQST為0.007 8~0.010 3%,其中城市女性的RQST最小。這可能與單位體重下的居民膳食消費量密切相關,在研究的農村居民中,2~3歲女性單位體重下的膳食消費量為18.1 g,而大于70歲的女性單位體重下的膳食消費量僅為5.8 g。

3 討論與結論

筆者建立了HPLC-MS/MS檢測姜中乙氧氟草醚殘留的方法,其線性、準確度和精密度都符合農藥殘留檢測的要求,與乙氧氟草醚的主要檢測方法GC和GC-MS法相比[23-24],通過優化的萃取程序和簡化的純化步驟,具有快速、高效、靈敏的優點。姜屬于特色小宗作物,在我國種植區域不廣泛,登記的農藥品種較少,關注度不高[25-26]。國內外有關姜上農藥殘留檢測方法的報道非常有限。陳莉等[18]使用乙腈提取姜和土壤中的乙氧氟草醚。QuEChERS前處理最早由美國農業部在2003年用于分析水果、蔬菜等含水量較高的農產品[27]。因此,筆者在提取時還加入了5 mL超純水,以提高乙氧氟草醚的提取效率。添加試驗結果表明,生姜中乙氧氟草醚的添加回收率在93%~97%之間,表明該方法有較高的穩定的提取效率。在質譜應用過程中,樣品基質中的共洗脫組分常常會干擾分析物的電離,從而導致質譜響應的抑制或增強,這種現象被稱為基質效應,基質效應可能會影響分析的靈敏度、準確性和可重復性[28]。此外,已有的研究以PSA+C18凈化生姜基質[18],筆者則選擇了PSA+C18+GCB的組合,極大地提高了凈化效果。該方法可適用于姜上乙氧氟草醚的快速檢測。

乙氧氟草醚在不同基質中的殘留和消解動態已有一些報道[29],但是有關生姜中乙氧氟草醚最終殘留和膳食風險評估的研究還未見報道。在本研究中,240 g·L-1乙氧氟草醚乳油以有效成分180 g·hm-2的施藥劑量,于姜田播種后、苗前噴霧施藥1次,開展最終殘留試驗。收獲期采集的姜中,乙氧氟草醚的最終殘留量較低,均小于0.01 mg·kg-1。我國規定姜上乙氧氟草醚的MRL為0.05 mg·kg-1。240 g·L-1的乙氧氟草醚乳油在姜田播種后、苗前土壤噴霧處理,施藥時作物尚未出苗,可食部位也遠未形成,且僅施藥1次,田間記錄表明采收間隔期在118~190 d,因此乙氧氟草醚在姜中的殘留風險較低。

中國人口的膳食結構中谷物攝入量逐漸減少,而肉類、蔬菜和水果在膳食中的比例穩步上升[30]。因此,需要關注和研究蔬菜中農藥殘留的長期膳食風險。研究結果表明,乙氧氟草醚的RQc為1.03%,對普通人群健康產生的風險是可以接受的。為了符合風險最大化原則[31],在本研究中,其他登記作物的殘留中值用MRL值進行了替代,登記作物膳食消費數據由組數據代替。

綜上所述,在姜上使用240 g·L-1乙氧氟草醚乳油時,建議施藥劑量最高180 g·hm-2,施藥次數最多1次,收獲期采收姜是安全的。研究結果為我國特色小宗作物姜中乙氧氟草醚的安全、合理使用提供了基礎數據。

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