农药学学报  2018, Vol. 20 Issue (5): 684-688   PDF    
基于QuEChERS-超高效液相色谱-串联质谱法检测依维菌素在杨梅上的残留
王全胜, 付岩, 张亮, 凌淑萍, 朱勇, 赵健, 吴银良     
浙江省宁波市农产品质量检测中心,浙江 宁波 315043
摘要: 为评价依维菌素在杨梅上的残留风险,开发了依维菌素在杨梅上的残留分析方法,并结合田间试验对依维菌素在浙江、福建、江西和云南4地杨梅上的残留消解状况进行了研究。采用改进的QuEChERS方法,结合超高效液相色谱-串联质谱 (UPLC-MS/MS) 对伊维菌素在杨梅上的残留量进行分析。结果表明:在0.001~0.5 mg/L范围内,依维菌素的质量浓度与对应的峰面积间呈良好线性关系,相关系数 (r) 为0.999 9。在0.005~1 mg/kg添加水平下,依维菌素在杨梅中的平均回收率为80%~95%,相对标准偏差为9.9%,表明该分析方法的准确度和精密度均符合残留分析的要求。方法检出限 (LOD) 为0.15 ng,定量限 (LOQ) 为0.005 mg/kg。田间试验结果表明,依维菌素在杨梅上的平均初始残留量为0.21~0.88 mg/kg,半衰期为2.1~6.1 d,表明依维菌素属易降解农药,但由于其在杨梅上初始残留量相对较高,因此应对其潜在的残留风险予以关注。
关键词: QuEChERS     超高效液相色谱-串联质谱     依维菌素     杨梅     残留    
Residue analysis of ivermectin on Myrica rubra based on QuEChERS-ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry
WANG Quansheng, FU Yan, ZHANG Liang, LING Shuping, ZHU Yong, ZHAO Jian, WU Yinliang     
Ningbo Agricultural Products Quality Dectect Center, Zhejiang Province, Ningbo 315043, Zhejiang Province, China
Abstract: In order to evaluate the residual risks of ivermectin in Myrica rubra(Lour.)S.et Zucc. (waxberry), a residue analysis method of ivermectin in waxberry was developed. And the residue dynamics was studied based on field trials conducted in Zhejiang Province, Fujian Province, Jiangxi Province and Yunnan Province. The modified QuEChERS method coupled with ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS) was used to detect the residues in samples. The results showed that a good linear relationship (r = 0.999 9) was obtained for ivermectin within the concentration range from 0.005 to 1 mg/L. Meanwhile, the average recoveries were 80%-95% with the maximum RSD of 9.9% at the spiked concentration range from 0.005 to 1 mg/kg. The recovery results inferred the accuracy and precision were accorded with the request of residue analysis. The LOD and LOQ of this method were 0.15 ng and 0.005 mg/kg, respectively. The field trial result showed that the initial residue of ivermectin in waxberry was 0.21-0.88 mg/kg and the half-life was 2.1-6.1 d, which revealed that ivermectin was an easily degradable pesticide. However, attention should be paid to the potential residue risks for the relatively higher initial residue.
Key words: QuEChERS      ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry      ivermectin      Myrica rubra      residue     

杨梅Myrica rubra (Lour.) S.et Zucc.属杨梅科杨梅属,是中国南方的特色水果,具有较高的药用和食用价值,但栽培中病虫害较多且发生情况复杂,尤其在果实成熟后期,果蝇、白腐病等病害发生较重,严重影响杨梅的品质和产量。目前中国在杨梅上登记使用的农药已有咪鲜胺、乙基多杀菌素、阿维菌素、精甲霜灵、代森锰锌、松脂酸钠、矿物油、井冈霉素、嘧苷素、喹啉铜和噻嗪酮等11种[1],但与其复杂的病虫害发生状况相比,可替代农药种类仍偏少。因此,一种抗生素类药物依维菌素目前拟被登记用于防治杨梅病虫害。

依维菌素 (ivermectin) 是由阿维链霉菌Streptomyces avermitilis发酵产生的半合成大环内酯类多组分抗生素,为阿维菌素衍生物,属广谱、高效、低毒抗生素类药物,其能增加虫体的抑制性递质γ-氨基丁酸 (GABA) 的释放,以及打开谷氨酸控制的氯离子通道,增强神经膜对氯的通透性[2],从而阻断神经信号的传递,最终麻痹神经,使肌肉细胞失去收缩能力,导致虫体死亡。依维菌素主要作为抗寄生虫药被广泛应用,在农作物上主要登记用作杀虫剂,如于草莓、甘蓝和茶树等作物上用于防治叶蝉、小菜蛾和红蜘蛛等[1]

目前,对于依维菌素的研究主要集中在其作为兽药于动物体内的药物动力学和毒性、代谢等方面,对于其作为农作物用药的研究较少,且相关研究主要集中在检测方法的研究[3-7],均未涉及其在农作物上的残留风险评估。由于杨梅通常集中上市且不耐储存,短时间内食用量大,故当采用依维菌素防治杨梅的病虫害时易存在急性大量摄入的风险,有必要对其在杨梅上的潜在残留风险进行评估,为其在杨梅上的安全使用提供依据。

1 材料与方法 1.1 供试材料

96.0%依维菌素标准品 (德国Dr.Ehrensorfer公司);0.5%依维菌素乳油 (浙江海正化工股份有限公司);乙腈 (色谱纯,德国Merk公司);无水硫酸镁和乙酸铵均为分析纯 (中国国药集团化学试剂有限公司);PSA (40~63 µm,安谱公司)。

Xevo TQ-S Micro超高效液相色谱-串联质谱仪 (UPLC-MS/MS,美国Waters公司),Acquity UPLC BEH C18色谱柱 (2.1 mm × 100 mm,1.7 µm);KS4000ic恒温振荡器和 GENIUS3旋涡混合器(德国IKA公司);3K15高速离心机 (德国Sigma公司)。

供试杨梅为浙江试验点空白样品,品种为东魁。

1.2 试验方法 1.2.1 田间试验

试验于2017年分别在浙江、福建、江西和云南4地进行。

每个试验小区包含4棵生长正常的杨梅树,3次重复。供试药剂为0.5%依维菌素乳油,施药剂量为有效成分15 mg/kg。于杨梅长到一半大小时,将药液对水后均匀喷施于杨梅果树上,分别在施药后2、8、24、36 h和3、5、7、10、14、21 d采集杨梅果实样品。

另设置空白对照小区,不施药。各小区间设保护隔离区。

随机取样,在试验小区内12个点以上采集不少于1 kg生长正常、无病害的杨梅果实,切去果柄,称取全果质量;用料理机将样品匀浆后,取出果核,称取果核质量。四分法留样150 g,待测。

1.2.2 样品分析 1.2.2.1 样品提取与净化

称取5 g (精确至0.01 g) 样品于50 mL离心管中,加入10.0 mL乙腈,于350 r/min下振荡提取30 min,加入5 g氯化钠剧烈振荡1 min,于9 500 r/min下离心3 min;取2 mL上清液于装有150 mg PSA和300 mg无水硫酸镁的5 mL塑料离心管中,旋涡振摇1 min后于9 500 r/min下离心3 min;取上清液1.0 mL至另一试管中,加入1.0 mL纯水,混匀,过0.22 μm滤膜,待UPLC-MS/MS测定。

1.2.2.2 检测条件

液相条件:流动相A相为20 mmol/L的乙酸铵水溶液,B相为乙腈,梯度洗脱条件见表1。色谱柱柱温35 ℃;进样体积10.0 μL。

表 1 流动相梯度洗脱条件 Table 1 Gradient elution of the mobile phase

质谱条件:采用电喷雾离子源正离子扫描 (ESI+),多重反应监测方式 (表2),毛细管电压2.50 kV,雾化气流速1 000 L/h,锥孔气流速500 L/h,离子源温度150 ℃,雾化气温度500 ℃。

表 2 多重反应监测条件 Table 2 Condition of MRM

1.3 数据处理

使用Excel及Origin 9.0 进行数据处理。按公式 (1) 和 (2) 采用指数回归方程求依维菌素在杨梅中的消解半衰期。

$ {C_t} = {C_0} \times {{\rm{e}}^{ - kt}} $ (1)
$ {t_{1/2}} = \frac{{\ln 2}}{k} $ (2)

式中:C0指杨梅中农药初始沉积量 (单位mg/kg);Ctt时杨梅中农药残留量 (单位mg/kg);k指降解速率常数;t指采样时间 (单位d);t1/2指降解半衰期 (单位d)。

2 结果与分析 2.1 方法的线性关系与检出限

分别考察了ESI+和ESI下依维菌素母离子及其碎片离子信息。结果表明:在ESI条件下的总离子强度明显低于在ESI+条件下的。而在ESI+条件下扫描发现,依维菌素加NH4峰的离子强度比加H峰高出1~2个数量级,且在加NH4峰检测条件下,杂质背景的响应亦有所降低,因此最终选择加NH4峰,该结果与虞淼等[5]的研究结论一致。再分别对以纯水、甲酸溶液和乙酸铵水溶液为流动相时的峰形及响应值进行考察发现,以乙酸铵水溶液为流动相时有利于形成加NH4峰,峰形改善,灵敏度提高,且当其浓度为20 mmol/L时灵敏度和峰形均达到最佳。因此最终选择20 mmol/L乙酸铵水溶液为流动相。

含有羟基等基团的农药通常会表现出较强的基质效应[8],一般用基质标准曲线的斜率与纯溶剂标准溶液曲线斜率的比值衡量基质效应 (ME) 的强弱[9]。当 0.9 < ME < 1.1时,基质效应可忽略;当 ME ≤ 0.9 或ME ≥ 1.1时,基质效应不可忽略。本研究结果表明:依维菌素在杨梅基质中的ME为0.5,表明存在较明显的基质效应,故采用基质匹配标准溶液进行外标法定量。分别配制0.001、0.005、0.01、0.05、0.1和0.5 mg/L的基质匹配标准工作液。结果表明:在0.001~0.5 mg/L范围内,标准工作液的质量浓度与响应值间呈良好的线性关系,相关系数 (r) 为0.999 9,线性方程为y = 227 002x + 767。以3倍信噪比计算,方法检出限 (LOD) 为0.15 ng。

2.2 方法的准确度与精密度

向空白杨梅样品中分别添加0.005、0.05和1 mg/kg 3个水平的依维菌素标准溶液,每个水平重复5次。结果表明:依维菌素在杨梅中的平均回收率在80%~95%之间,相对标准偏差最大为9.9%,定量限为0.005 mg/kg,满足农药残留分析的要求[10]。相关谱图见图1

A:0.005 mg/kg杨梅添加;B:0.001 mg/L伊维菌素标准品;C:杨梅空白。
A: Waxberry fortified ivermectin with 0.005 mg/kg; B: Standard of ivermectin 0.001 mg/L; C: Blank of waxberry.
图 1 依维菌素在杨梅中的添加回收试验谱图 Fig. 1 Recovery chromatograms of ivermectin in waxberry

2.3 依维菌素在杨梅上的残留消解动态

田间试验结果表明:施药后依维菌素在浙江、福建、江西和云南4地杨梅上的平均初始沉积量在0.21~0.88 mg/kg之间,不同试验点间有所差别,其中浙江最低,云南最高 (图2)。这可能与不同地点的杨梅树生长状况有关,树叶的茂密程度等会直接影响施药后农药附着于杨梅上的百分比。此外,施药时的风速、施药器械和不同施药人员等因素也会影响农药雾滴在杨梅果实上的附着量。由图3可以看出:尽管依维菌素在杨梅的初始沉积量较高,但在24~48 h内即迅速降解至初始量的约50%以下,说明依维菌素消解较迅速。这除了与当地的气候环境等因素有关外,还与依维菌素自身易光解的特性有关[11]。由表3可知:依维菌素在4地杨梅中的半衰期在2.1~6.1 d之间,表明依维菌素在杨梅上属易降解农药,4个试验点间半衰期的差异则可能是光照、降雨等多种因素共同作用的结果。

图 2 依维菌素在杨梅中的初始残留量 (n = 3) Fig. 2 Initial residues of ivermectin in waxberry (n = 3)

图 3 依维菌素在杨梅中的消解曲线 Fig. 3 Dissipation curve of ivermectin in waxberry

表 3 依维菌素在杨梅上的消解动态 Table 3 Dissipation of ivermectin in waxberry

3 结论与讨论

本研究开发的基于QuEChERS-UPLC-MS/MS检测杨梅中依维菌素残留量的方法,既能满足农药残留检测的要求,又简便可靠,能够为监测依维菌素在杨梅上的残留风险提供技术支持。浙江、福建、江西和云南4地的田间试验也初步探明了依维菌素在杨梅上的潜在残留风险及其残留消解特征,尽管依维菌素在杨梅上半衰期较短,属易降解农药,但其初始沉积量相对较高,说明存在一定的残留风险,应予以关注。

依维菌素在杨梅上的半衰期较短,但其初始沉积量较高,这可能与杨梅的果实形状有关。杨梅表面密集的乳头状突起,形成凹凸不平的表面特性,这会极大地增加药液附着于果实上的机会。也可能与杨梅品种有关。供试杨梅品种为东魁杨梅,果实个大,有较大的表面积,药液更易附着。此外,有研究表明,不同剂型的农药在同种作物上的消解速率、初始残留量等可能不同[12],供试农药剂型为乳油,对水后能够快速分散,药液有效成分能最大程度地被喷洒于作物上,这也可能是造成初始沉积量较高的原因之一。中国目前仅制定了依维菌素在结球甘蓝上的最大残留限量 (MRL) 值为0.02 mg/kg[13],其他国家和组织也尚未制定依维菌素在杨梅上的MRL值。若以此研究结果为参考,在本试验的施药情况下,采收安全间隔期应为20 d。当然,其实际的残留风险还需结合杨梅的膳食摄入量以及更加详实的田间试验数据等进行评估。由于杨梅可被用于制作杨梅酒、杨梅干等产品,其农药残留状况亦会随之改变,而不同杨梅品种的残留状况亦可能会有所不同,这些都将是下一步研究的方向。

参考文献
[1]
农业农村部农药检定所. 中国农药信息网数据中心农药登记数据查询系统[DB/OL].[2018-05-10] . http://202.127.42.126/hysj/index.jhtml.
The Institute for the Control of Agrochemicals, Ministry of Agriculture. Registration of data center of China Pesticide Information Nerwork[DB/OL].[2018-05-10] . http://202.127.42.126/hysj/index.jhtml.
[2]
DUCE I R, BHANDAL N S, SCOTT R H, et al. Effects of ivermectin on γ-aminobutyric acid and glutamate-gated chloride conductance in arthropod skeletal muscle[M]//CLARK J M. Molecular action of insecticides on ion channels. Washington, DC: American Chemical Society, 1995: 251-263.
[3]
赵肖华, 曹赵云, 牟仁祥, 等. 液相色谱-串联质谱法测定蔬菜、水果中5种阿维菌素类药物残留量[J]. 分析测试学报, 2012, 31(10): 1266-1271.
ZHAO X H, CAO Z Y, MOU R X, et al. Determination of 5 avermectin residues in fruits and vegetables by liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. J Instr Anal, 2012, 31(10): 1266-1271. DOI:10.3969/j.issn.1004-4957.2012.10.009
[4]
杨方, 杨守深, 林永辉, 等. 超高效液相色谱-电喷雾电离串联质谱联用法检测茶叶中阿维菌素类药物残留[J]. 色谱, 2009, 27(2): 153-157.
YANG F, YANG S S, LIN Y H, et al. Determination of avermectin residues in tea by ultra-performance liquid chromatography-electrospray tandem mass spectrometry[J]. Chin J Chromatogr, 2009, 27(2): 153-157. DOI:10.3321/j.issn:1000-8713.2009.02.005
[5]
虞淼, 吴淑春. 高效液相色谱-串联质谱法测定草莓中伊维菌素残留[J]. 中国卫生检验杂志, 2016, 26(17): 2464-2467.
YU M, WU S C. Determination of ivermectin residues in strawberry by high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Chin J Health Lab Technol, 2016, 26(17): 2464-2467.
[6]
何红梅, 赵华, 张春荣, 等. 超高效液相色谱-串联质谱法测定粮谷中阿维菌素类杀虫剂残留[J]. 分析化学, 2013, 41(11): 1627-1632.
HE H M, ZHAO H, ZHANG C R, et al. Determination of abamectin residues in grain by ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Chin J Anal Chem, 2013, 41(11): 1627-1632.
[7]
罗成玉, 查玉兵, 任俊华, 等. 高效液相色谱荧光检测法测定植物性食品中阿维菌素类药物[J]. 分析仪器, 2012(3): 31-35.
LUO C Y, ZHA Y B, REN J H, et al. Determination of avermectins residues in plant derived food by HPLC[J]. Anal Instr, 2012(3): 31-35. DOI:10.3969/j.issn.1001-232X.2012.03.006
[8]
徐炎炎, 李森, 张芹, 等. 气质联用和液质联用中基质效应的分析和总结[J]. 农药, 2017, 56(3): 162-167.
XU Y Y, LI S, ZHANG Q, et al. Analysis and summary of matrix effects in GC-MS and LC-MS[J]. Pesticides, 2017, 56(3): 162-167.
[9]
PUCCI V, DI PALMA S, ALFIERI A, et al. A novel strategy for reducing phospholipids-based matrix effect in LC-ESI-MS bioanalysis by means of HybridSPE[J]. J Pharm Biomed Anal, 2009, 50(5): 867-871. DOI:10.1016/j.jpba.2009.05.037
[10]
农药残留试验准则: NY/T 788—2004[S]. 北京: 中国农业出版社, 2004.
Guideline on pesticide residue trials: NY/T 788—2004[S]. Beijing: China Agriculture Press, 2004.
[11]
HAVLÍKOVÁ L, ŠATÍNSKÝ D, SOLICH P. Aspects of decontamination of ivermectin and praziquantel from environmental waters using advanced oxidation technology[J]. Chemosphere, 2016, 144: 21-28. DOI:10.1016/j.chemosphere.2015.08.039
[12]
王全胜. 呋虫胺两种剂型在稻田系统的残留特征及加工因子研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2015.
WANG Q S. Study on residual profiles of two formulations of dinotefuran in paddy ecosystem and their processing factors[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2015.
[13]
食品安全国家标准食品中农药最大残留限量: GB 2763—2016[S]. 北京: 中国标准出版社, 2017.
National food safety standard-Maximum residue limits for pesticides in food: GB 2763—2016[S]. Beijing: Standards Press of China, 2017.