秦佳琪,齊強(qiáng)強(qiáng),張亞軍,王 焱,趙思源,曹德艷,朱美霖
(1.寧夏醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生與管理學(xué)院,寧夏 銀川 750004; 2.寧夏醫(yī)科大學(xué),寧夏環(huán)境因素與慢性病控制重點(diǎn)實驗室,寧夏 銀川 750004; 3.寧夏回族自治區(qū)疾病預(yù)防控制中心,寧夏 銀川 750003; 4.寧夏醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,寧夏 銀川 750004)
枸杞是一種藥食同源的經(jīng)濟(jì)作物,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、保健品等領(lǐng)域[1-2],具有預(yù)防心血管疾病、抗疲勞、抗氧化等作用[3-5]。寧夏回族自治區(qū)是枸杞出口的主要地方,近年來,我國多次出現(xiàn)枸杞農(nóng)藥殘留問題,監(jiān)管任務(wù)艱巨[6-8]。農(nóng)藥超標(biāo)不僅不利于外貿(mào)市場,其降低機(jī)體免疫力、造成帕金森等慢性病的危害也不容忽視[9-12]。噴灑農(nóng)藥是種植戶用來預(yù)防蟲病災(zāi)害的主要手段,而部分種植戶因缺乏對農(nóng)藥毒性、殘留特性等方面的認(rèn)知,出現(xiàn)了種植枸杞時濫用農(nóng)藥的情況[13-14]。為了保持并提高枸杞的出口效益,降低因農(nóng)藥殘留超標(biāo)產(chǎn)生的負(fù)面影響,可以依靠枸杞的基礎(chǔ)研究,采用先進(jìn)的檢測技術(shù)、分析方法,加快枸杞產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。
目前,GC-MS 法具有靈敏度高、可同時完成多組分混合物的定性定量分析等優(yōu)勢,成為應(yīng)用較廣的農(nóng)藥殘留分析方法[15-18]。因此,本研究基于《GB 23200.8-2016 水果和蔬菜中500 種農(nóng)藥及相關(guān)化學(xué)品殘留量的測定氣相色譜-質(zhì)譜法》 中固相萃取法的前處理方法,結(jié)合GC-MS 技術(shù)對寧夏地區(qū)枸杞的農(nóng)藥殘留進(jìn)行檢測,再通過膳食風(fēng)險評估、風(fēng)險排序等技術(shù)方法,評估殘留農(nóng)藥的膳食風(fēng)險,識別風(fēng)險相對較高的殘留農(nóng)藥,最后結(jié)合危害指數(shù)法將不同化合物的危害商相加即得到危害指數(shù),該方法易于理解,適合累積暴露評估[19]。
1.1 藥材 枸杞采自寧夏回族自治區(qū)枸杞主產(chǎn)區(qū)中寧地區(qū)(經(jīng)度105°27′E~105°94′E,緯度37°29′N~37°55′N,海拔1 166.86 ~1 465.02 m),通過梅花型采樣法(在一個單位面積內(nèi)東南西北中分別取樣) 采摘產(chǎn)地枸杞[20],共5 份,再采用四分法混合為1 個樣品(約200 g),置于紙袋中,共37 個點(diǎn),即37 份。商超枸杞共50 份,購自寧夏中寧枸杞交易市場以及銀川市各大超市。經(jīng)寧夏醫(yī)科大學(xué)朱美霖副教授鑒定為正品。
1.2 儀器 Agilent 7890B 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Agilent 公司); DB-5MS 色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm)、Carbon/NH2 固相萃取柱(美國Agilent 公司); FW100 高速萬能粉碎機(jī)(天津市泰斯特儀器有限公司); AL204 電子天平(瑞士梅特勒-托利多公司); HSC-24A 氮吹儀(天津恒奧科技發(fā)展有限公司); LXJ-IIB 離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠); KQ-500 超聲波清洗機(jī)(昆山市超聲儀器有限公司)。
1.3 試劑 乙腈(色譜純,美國Thermo Fisher 公司); 二氯甲烷(分析純,天津市瑞金特化學(xué)品有限公司); 丙酮(色譜純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司); 氯化鈉(分析純,上海廣諾化學(xué)科技有限公司); 1 000 μg/mL 敵敵畏、馬拉硫磷、殺撲磷、異菌脲、甲氰菊酯、氯氟氰菊酯、氯菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯對照品(農(nóng)業(yè)部環(huán)境質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心); 1 000 μg/mL毒死蜱、噠螨靈對照品,100 μg/mL 螺螨酯對照品(北京北方偉業(yè)計量技術(shù)研究院有限公司); 1 000 μg/mL 三唑醇對照品 (中國計量大學(xué)); 100 μg/mL 溴蟲腈對照品(北京壇墨質(zhì)檢科技有限公司)。
2.1 對照品溶液制備 精密吸取各對照品適量,丙酮定容,分別制成質(zhì)量濃度為2.5 mg/mL 的毒死蜱、氯氟氫菊酯、噠螨靈的對照品溶液,5 mg/mL的敵敵畏、殺撲磷、溴蟲腈、甲氰菊酯、螺螨酯、氯菊酯、氰戊菊酯的對照品溶液,7.5 mg/mL的三唑醇、氯氰菊酯對照品溶液,10 mg/mL的馬拉硫磷、抑菌脲、氟氯氰菊酯、溴氰菊酯對照品溶液,避光、-18 ℃下保存。
2.2 供試品溶液制備 稱取枸杞5 g 至50 mL 離心管中,加入10 mL 乙腈,搗碎成勻漿,加入1 g氯化鈉,振蕩30 s,分層后加入4 g 無水硫酸鎂,繼續(xù)振蕩1 min,10 000 r/min 離心5 min,取上清液5 mL 轉(zhuǎn)移至10 mL 離心管中,使用氮吹儀吹干,即得。
2.3 凈化 5 mL 丙酮-二氯甲烷(1 ∶1) 活化Carbon/NH2 柱,3 mL 丙酮-二氯甲烷(1 ∶1) 分3次溶解平底燒瓶中蒸發(fā)殘留物,洗液用Carbon/NH2 柱過濾,待液面低至SPE 柱篩板表面后加入12 mL 丙酮-二氯甲烷(1 ∶1),收集過濾后的15 mL 溶液,置于50 mL 平底燒瓶中,于45 ℃水浴下減壓濃縮至3 mL 左右,轉(zhuǎn)移至5 mL 刻度試管中,氮?dú)獯抵两珊笥帽ㄈ?,即得?/p>
2.4 GC-MS 條件
2.4.1 色譜 DB-5MS 色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm); 程序升溫(初始溫度8 ℃,保持1 min,15 ℃/min 升至165 ℃,保持5 min,5 ℃/min 升至200 ℃,保持6 min,8 ℃/min 升至280 ℃,保持5 min,30 ℃/min 升至300 ℃,保持3 min); 進(jìn)樣量1 μL,不分流; 體積流量1.0 mL/min; 進(jìn)樣口溫度250 ℃。
2.4.2 質(zhì)譜 電子轟擊電離 (EI),電子能量70 eV; 離子源溫度230 ℃; 接口溫度280 ℃; 多反應(yīng)監(jiān)測模式; 碰撞氣高純N2。對照品溶液在SIM 模式下采集得到的色譜圖見圖1。
圖1 對照品溶液色譜圖(SIM 模式)Fig.1 Chromatogram of reference substance solution (SIM mode)
2.5 風(fēng)險評估方法 慢性膳食攝入風(fēng)險評估采用國際通用指標(biāo)(%ADI)[21],其大小與風(fēng)險呈正相關(guān),小于100%時風(fēng)險可被接受,大于100% 時不可被接受,公式為%ADI= [(STMR×P) /(ADI×bw)] ×100%[22],其中STMR 為農(nóng)藥平均殘留量,P 為2020 年版《中國藥典》 一部中枸杞的建議成人每日最高食用量(12 g)[23],ADI 為每日允許攝入量[21],bw 為成年人平均體質(zhì)量(以60 kg計算)[24]。
急性膳食攝入風(fēng)險采用指標(biāo)% ARfD,公式為%ARfD = [(HR×P) /(ARfD×bw)] ×100%,其中HR 為農(nóng)藥的最大殘留值,ARfd 為急性參考值。
2.6 農(nóng)藥風(fēng)險排序 采用英國獸藥殘留委員會開發(fā)的排序矩陣對殘留風(fēng)險進(jìn)行排序,指標(biāo)共5 項,賦值標(biāo)準(zhǔn)見表1[25-26],計算農(nóng)藥使用頻率(FOD)、風(fēng)險得分(S),公式分別為FOD = (T/P) ×100、S = (A+B) × (C+D+E+F),其中T 為果實發(fā)育過程中使用此類農(nóng)藥的次數(shù)(根據(jù)中國農(nóng)藥合理使用標(biāo)準(zhǔn)[27],當(dāng)年每種農(nóng)藥在枸杞上最多使用3次); P 為果實發(fā)育日數(shù)(開花到結(jié)果的時間,枸杞的發(fā)育期在30~40 d[22]); A 為毒性得分(毒性依據(jù)農(nóng)藥品種基本信息數(shù)據(jù)庫提供農(nóng)藥經(jīng)口半數(shù)致死量); B 為毒效得分(根據(jù)ADI 值計算[28]); C為枸杞膳食比例得分(比例小于2.5%[29]); D 為使用頻率; E 為高暴露人群得分(目前我國無相關(guān)數(shù)據(jù)[22]); F 為殘留水平得分。
表1 農(nóng)藥殘留風(fēng)險排序賦值標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Criteria of risk ranking assignment for pesticide residues
2.7 累積暴露評估 采用危害指數(shù)法(HI 法),計算慢性膳食暴露量(EXPc) 和急性膳食暴露量(EXPa),公式分別為,再計算HI 值,公式為,膳食暴露量(EXP) 與參考值(RV)的比值為各農(nóng)藥危害商(HQ),ADI 為慢性膳食風(fēng)險的RV 值,ARfD 為急性膳食風(fēng)險的RV 值。HI<1 則累積暴露風(fēng)險可接受,反之則不可接受[30]。
3.1 儀器條件確定 采用SIM 模式對各農(nóng)藥對照品進(jìn)行掃描,以此確定定性、定量離子,同時測定各種農(nóng)藥的保留時間。方法學(xué)研究結(jié)果表明,16 種農(nóng)藥在0.025 ~4.00 μL/mL 范圍內(nèi)線性關(guān)系良好(r≥0.994 4),平均加樣回收率70% ~114%,RSD<2%,具體見表2。
表2 各農(nóng)藥質(zhì)譜參數(shù)、線性關(guān)系及加樣回收率Tab.2 Mass spectral parameters,linear relationships and recoveries for various pesticides
3.2 農(nóng)藥殘留水平分析 37 份產(chǎn)地枸杞樣品中34份被檢出有農(nóng)藥殘留,共5 種; 50 份商超枸杞樣品中31 份被檢出有農(nóng)藥殘留,共5 種,見表3。產(chǎn)地枸杞和商超枸杞中共同檢出的農(nóng)藥是氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯。產(chǎn)地枸杞中氟氯氰菊酯、氯氰菊酯的檢出率最高,均達(dá)到92%,1 份樣品中氯氰菊酯超標(biāo); 商超枸杞檢出率最高的是氯氰菊酯,檢出率為46%,無樣品超標(biāo)情況。因國家標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定氟氯氰菊酯的最大殘留限量,故暫不討論其超標(biāo)情況。
表3 枸杞中各農(nóng)藥殘留水平Tab.3 Levels of various pesticide residues in Lycii Fructus
3.3 膳食風(fēng)險評估 由表4 可知,產(chǎn)地、商超枸杞中16 種農(nóng)藥的%ADI 均低于100%,兩者最高的均是氯氰菊酯,分別為0.735 4%、0.088 4%,表明寧夏地區(qū)其農(nóng)藥殘留慢性膳食攝入風(fēng)險均很低,完全可被接受。除敵敵畏、溴蟲腈、異菌脲和螺螨酯無急性參考值,氯菊酯急性參考值不需要外,其余12 種農(nóng)藥的急性參考值見表4,可知產(chǎn)地、商超%ARfD 均低于100%,其中氯氰菊酯最高,分別為3.977 8%、0.243 7%,商超枸杞遠(yuǎn)低于產(chǎn)地枸杞,表明寧夏地區(qū)枸杞中農(nóng)藥的急性膳食風(fēng)險也可被接受。
表4 枸杞中各農(nóng)藥殘留膳食風(fēng)險評估結(jié)果Tab.4 Results of dietary risk assessment for various pesticide residues in Lycii Fructus
3.4 農(nóng)藥殘留風(fēng)險排序 如圖2~3 所示,可將16種殘留農(nóng)藥分為高、中、低風(fēng)險,高風(fēng)險農(nóng)藥為溴氰菊酯、噠螨靈、毒死蜱、敵敵畏、殺撲磷,風(fēng)險得分≥20 分,其中噠螨靈在商超枸杞中檢出,其風(fēng)險可被接受; 中風(fēng)險農(nóng)藥為氯菊酯、氯氟氫菊酯、甲氰菊酯、溴蟲腈、氰戊菊酯、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯、和螺螨酯,其中螺螨酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯,風(fēng)險得分在15 ~20 分之間,甲氰菊酯、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯在商超枸杞中檢出; 低風(fēng)險農(nóng)藥為三唑醇、馬拉硫磷、異菌脲,風(fēng)險得分<15 分,其中異菌脲在產(chǎn)地枸杞中檢出。
圖2 產(chǎn)地枸杞中各農(nóng)藥殘留風(fēng)險排序Fig.2 Residual risk ranking of various pesticides in Lycii Fructus from production regions
圖3 商超枸杞中各農(nóng)藥殘留風(fēng)險排序Fig.3 Residual risk ranking of various pesticides in Lycii Fructus commodities
3.5 累計暴露評估 產(chǎn)地及商超枸杞的慢性、急性危害指數(shù)均遠(yuǎn)低于風(fēng)險指數(shù)1,產(chǎn)地枸杞慢性、急性HI 值分別為0.012 9、0.065 5,商超枸杞慢性、急性HI 值分別為0.001 2、0.005 4,表明攝入寧夏地區(qū)枸杞引起的膳食風(fēng)險均在可接受限度內(nèi)。
寧夏枸杞因農(nóng)藥殘留帶來的膳食風(fēng)險均在可接受范圍內(nèi)。商超枸杞中農(nóng)藥殘留水平明顯低于產(chǎn)地枸杞中農(nóng)藥殘留水平,其原因主要是商超枸杞由各枸杞品牌提供,而枸杞品牌比散戶具備更成熟的品控和檢測體系。枸杞中檢出率高的農(nóng)藥均屬于擬除蟲菊酯類農(nóng)藥,該類農(nóng)藥除了具有對部分產(chǎn)生有機(jī)磷農(nóng)藥抗性的害蟲有效的優(yōu)勢之外,對哺乳動物毒性低、易降解等特點(diǎn)正逐漸成為果蔬主要農(nóng)藥類別之一[31]。在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)少量使用農(nóng)藥有利于保證枸杞的質(zhì)量和產(chǎn)量,但本研究未發(fā)現(xiàn)有明顯的農(nóng)藥科學(xué)復(fù)配使用情況,而它更有利于達(dá)到低成本、低濃度、高防治的效果,值得被大力推廣[32]。另外,本研究只考慮了因攝入枸杞而攝入的農(nóng)藥,未考慮農(nóng)藥其他來源引起的健康風(fēng)險,因此枸杞中農(nóng)藥膳食風(fēng)險越低越有利于人體健康。
在研究農(nóng)藥種類及濃度的同時,考慮到枸杞生長不同時期噴灑的農(nóng)藥有所差別[33],課題組下一步將全年監(jiān)測枸杞農(nóng)藥的使用情況,研究枸杞生長周期內(nèi)不同時間段使用農(nóng)藥的種類及農(nóng)藥殘留水平。
本研究采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對87 份寧夏枸杞中的農(nóng)藥殘留進(jìn)行檢測,其中65 份存在農(nóng)藥殘留,產(chǎn)地枸杞檢出率為92%,商超枸杞檢出率為62%; 產(chǎn)地枸杞中氟氯氰菊酯的平均殘留量最高,為0.999 2 mg/kg,而商超枸杞中氯氰菊酯的平均殘留量最高,為0.088 4 mg/kg; 產(chǎn)地枸杞和商超枸杞中慢性、急性膳食風(fēng)險最高的農(nóng)藥均是氯氰菊酯,%ADI 分別為0.735 4%、0.088 4%,%ARfD分別為3.977 8%、0.243 7%; 溴氰菊酯、噠螨靈、毒死蜱、敵敵畏、殺撲磷風(fēng)險得分在20 分以上,風(fēng)險較高,但實際上只有噠螨靈被檢出,而且未超標(biāo);產(chǎn)地、商超枸杞的慢性危害指數(shù)分別為0.012 9、0.001 2,急性危害指數(shù)分別為0.065 5、0.005 4,寧夏地區(qū)枸杞中農(nóng)藥的累積膳食風(fēng)險可被接受。