（應用化學專業(yè)論文）吡蚜酮、多殺菌素在煙草上的殘留分析.pdf

摘要 摘要 本論文采用固相萃取前處理技術，建立了煙草鮮葉中吡蚜酮殘留的分析方 法，并研究了煙草大田種植過程中用不同方法使用吡蚜酮在鮮葉中的殘留動態(tài)規(guī) 律：建立了煙葉中多殺菌素的殘留分析方法，并研究其在倉貯煙葉中的殘留動態(tài)。 主要研究內容歸納如下： 研究比較了s e p p a kf l o r i s i l 、s e p p a ks i l i c ag e l 和p e s t i c a r b n h 2 三種固相萃 取柱對烤煙樣品的凈化效果，優(yōu)化前處理條件。建立固相萃取高效液相色譜法 測定烤煙中吡蚜酮殘留的分析方法。樣品用乙腈超聲提取，經p e s t i c a r b n h 2 固 相萃取柱凈化，乙腈甲苯( 3 ：l ，v v ) 洗脫、氮氣吹干、1m l 流動相定容后，進 h p l c 分析。該方法簡便、準確、快速、靈敏度高、重復性好，可用于烤煙煙葉 中吡蚜酮殘留量的測定。 通過大量實驗，建立了鮮葉中吡蚜酮農藥殘留的分析方法，方法包括：乙腈 水萃取、c h e me l u ts p e 柱與p e s t i c a r b n h 2s p e 柱凈化和h p l c u v 測定。煙 葉樣品的前處理采用固相萃取小柱，通過s p e 的選擇和優(yōu)化，色譜圖中毗蚜酮 能夠達到基線分離且出峰位置不存在干擾雜峰。吡蚜酮的加標回收率在9 7 和 9 9 之間，5 次重復測定樣品的峰面積的平均相對標準偏差小于2 1 ，l o d 為 0 0 0 5 0u 咖l 。大田實驗中，吡蚜酮采用噴霧和灌溉兩種處理方式，實驗結果表 明：噴霧比澆灌更利于煙草吸收吡蚜酮。在毗蚜酮使用后的l 到2 周內，其殘留 量較高：在推薦使用的劑量下，4 周后毗蚜酮的殘留量均小于c o r e s t 規(guī)定的 g r l s ( 1 0 0m g k g ) 。 煙葉中多殺菌素農藥殘留的分析研究：煙葉樣品采用液液萃取和固相萃取小 柱相結合，通過前處理條件的優(yōu)化，在色譜圖中多殺菌素的出峰位置不存在干擾 雜峰。在打葉線上，用自動噴霧裝置按5 和1 0m g l ( g 的用量將多殺菌素處理煙 葉，分別在3 、1 2 和1 8 個月后，利用所建立的分析方法檢測被處理煙葉中多殺 菌素的殘留。實驗結果表明：經過3 ，1 2 ，1 8 個月的避光放置后，多殺菌素濃度 變化不大。同時，樣品評吸結果表明：多殺菌素處理對其評吸質量影響不明顯。 關鍵詞：吡蚜酮多殺菌素固相萃取小柱殘留煙草 a b s t r a c t i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，t h em a i no ft h ew o r ki st od e v e l o pa n e ws i m p l ea n dr e l i a b l e m e t h o df o ra n a l y s i so fp y m e t r o z i n er e s i d u e si ng r e e nt o b a c c ol e a v e su s i n gs o l i d p h a s e e x t r a c t i o n m e a n w h i l e ，w ei n v e s t i g a t e dt h er e s i d u a ld y n a m i c so fp y m e t r o z i n e 1 1 1g r e e n t o b a c c ol e a v e st h r o u g hf i e l de x p e r i m e n t t h es e c o n dw o r k i st od e v e l o pan e w m e t h o df o ra n a l y s i so fs p i n o s a dr e s i d u e si nw a r e h o u s e t o b a c c o a tt h es a m eu m e ，0 u 。 m a i ns t l l d i e dt h ed u r a t i o no fp e s tc o n t r o li nw a r e h o u s et o b a c c o t h em a i nc o n t e n t s c a l lb es u m m a r i z e da sf o l l o w i n g ： i no r d e rt oo p t i m i z et h ep r e t r e a t m e n tc o n d i t i o n s ，w er e s e a r c h e dt h ep u r i f y i n g e 仃e c to ft h et h r e es p ec o l u m n s ( s e p p a kf l o r i s i l ，s e p p a k s i l i c a g e l a n d p e s t i c a r b n h 2 ) a na n a l y t i c a lm e t h o dh a sb e e nd e v e l o p e dt od e t e r m i n ep y m e t r o z m e r e s i d u e s i nf l u e c u r e dt o b a c c o ，u s i n g s o l i d p h a s e e x t r a c t i o n ( s p e ) a n d h i 2 h p e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) t h ea n a l y t i c a lp r o c e d u r e c o n s i s t e d 0 fu l t r a s o n i ce x t r a c t i o nw i t ha c e t o n i t r i l e ，p u r i f i c a t i o nu s i n gap e s t i c a r b n h 2 s p e c o l u l l l 【na n da c e t o n i t r l e t o l u e n e ( 3 ：l ，v v ) a se l u e n t t h ee l u a t ew a sb l o w n t od r y n e s s u n d e ras t r e a mo fn i t r o g e na n dt h er e s i d u ew a sd i s s o l v e di n lm lo ft h em o b i l ep h a s e ， a n da n a l y z e db yh p l c t h em e t h o di ss i m p l i c i t y ，a c c u r a t e ，r a p i d ，s e n s i t i v e a n d r e p r o d u c i b l ef o rd e t e r m i n i n g t h ep y m e t r o z i n er e s i d u e si nt o b a c c oi e a v e s t h ep y m e t r o z i n er e s i d u e sl e v e l si ng r e e nt o b a c c ol e a v e sw e r e e v a l u a t e db y e x t r a c t i n gu s i n ga c e t o n i t r i l e w a t e r ，c l e a n u pu s i n gt w os p e c a r t r i d g e s ( ac h e me l u t s p ec a r t r i d g ea n dap e s t i c a r b n h 2s p ec a r t r i d g e ) a n da n a l y z i n gb yh p l c - u v a v e r a g er e c o v e r i e sr a n g e df r o m9 7 t o9 9 ，w i t hs d sb e l o w2 1 t h el i m i t o f d e t e c t i o n ( l o d ) w a s0 0 0 5 0 p g m l i nf i e l dt r i a l ，p y m e t r o z i n e w a st r e a t e dw i t h s p r a y i n g a n d i r r i g a t i o nr e s p e c t i v e l y ，d a t a i n d i c a t e dt h a th i g h e rr e s i d u e s o f p y m e t r o z i n ew e r ef o u n di n1 t o2w e e k sa f t e ru s e dt h ep e s t i c i d e a f t e r4w e e k s ，t h e r e s i d u e sw e r el o w e rt h a nt h eg u i d a n c er e s i d u el i m i t ( g r l s ，1 0 0m g k g ) e s t a b l i s h e d b yt h ec o r e s t an e wm e t h o df o ra n a l y s i so fs p i n o s a dr e s i d u e si nw a r e h o u s et o b a c c oh a sb e e n d e v e l o p e d t o b a c c os a m p l e sp r e t r e a t m e n tc o m b i n a t i o nw i t hl i q u i d l i q u i d e x t r a c t m n a n ds o l i d p h a s ee x t r a c t i o n ，t h r o u g ho p t i m i z et h ep r e t r e a t m e n tc o n d i t i o n s ，s p i n o s a d a n do t h e ri m p u r i t i e sc a nb es e p a r a t e d s p i n o s a dc o n c e n t r a t i o no f5 a n d10m g & go f t o b a c c os a m p l e sp l a c e d3 ，12a n d18m o n t h sa f t e r ；w ei n v e s t i g a t e dt h ec o n c e n t r a t m n a b s t r a c t c h a n g e so fs p i n o s a du s i n gt h ee s t a b l i s h e da n a l y t i c a lm e t h o d t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t s i n d i c a t e dt h a t ：s p i n o s a dc o n c e n t r a t i o no f5a n d10m g k go ft o b a c c os a m p l e sp l a c e d3 ， 12a n d18m o n t h sa f t e r , i t sl i a l ec h a n g ei nc o n c e n t r a t i o no fs p i n o s a d t h er e s u l t so f s a m p l e ss m o k i n gt e s t i f i e dt h a t ：t o b a c c oc o n t a i n ss p i n o s a dr e s i d u e sh a sl i t t l ee f f e c to n t h eq u a l i t ys o m k i n g ，s os p i n o s a df o rp e s tp r e v e n t i o na n dc o n t r o lo ft o b a c c ow a r e h o u s e h a v ep r a c t i c a ls i g n i f i c a n e k e yw o r d s ：p y m e t r o z i n e ，s p i n o s a d ，s p e ，p e s t i c i d e sr e s i d u e s ，t o b a c c o 中國科學技術大學學位論文原創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學位論文，是本人在導師指導下進行研究工作所取得的成 果。除己特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含任何他人已經發(fā)表或撰寫 過的研究成果。與我一同工作的同志對本研究所做的貢獻均已在論文中作了明確 的說明。 作者簽名：聾望魚簽字日期：盤：z 量：生 中國科學技術大學學位論文授權使用聲明 作為申請學位的條件之一，學位論文著作權擁有者授權中國科學技術大學擁 有學位論文的部分使用權，即：學校有權按有關規(guī)定向國家有關部門或機構送交 論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，可以將學位論文編入有關數據 庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。本人 提交的電子文檔的內容和紙質論文的內容相一致。 保密的學位論文在解密后也遵守此規(guī)定。 ， 叼公開口保密(年) 作者簽名：翌魚魚 簽字只期： 丞竺z 墨仝 第一章緒論 第一章緒論 1 1 引言 農藥是指在農業(yè)生產中用于防治農作物病蟲害、消除雜草、促進或控制植物 生長的各種藥劑的統(tǒng)稱。農藥在農業(yè)生產上防治病蟲害，保證穩(wěn)產、高產，滿足 人們對農副產品需求方面發(fā)揮著不可替代的作用。但是施用的農藥盲接釋放于 環(huán)境中，不可避免地對大氣、水體、土壤、農作物、食品以及環(huán)境生物帶來污染。 隨著世界經濟一體化的不斷推進，食品安全已變得沒有國界，世界上某一地 區(qū)的食品安全問題很可能波及全球，乃至引發(fā)雙邊或多邊的國際食品貿易爭端， 農藥殘留污染已成為關系食品安全的主要問題之一。各國政府和有關國際組織對 食品中農藥殘留問題都給予了高度重視?，F(xiàn)在越來越多的殘留限量標準，正成為 國際食品、農產品貿易的綠色壁壘，在農產品國際貿易中起著重要作用。為了保 證食品的安全性，防止過多農藥隨著食品進入人體，聯(lián)合國糧農組織f f h o ) 和世 界衛(wèi)生組織( w h o ) 制定了各種食品中農藥殘留的最高限量( m r l s ) 。而且在食品 和農產品的國際貿易中，要求檢驗的農藥殘留項目越來越多，檢測限要求越來越 低，檢測技術要求越來越高。 中國是世界上最早使用農藥防治農作物中有害生物和病蟲害的國家之一，至 今已有2 0 0 0 多年歷史。我國的國土面積達1 4 4 億畝，耕地1 5 億多畝，由于幅員 遼闊，地理環(huán)境和氣候條件復雜，農作物品種繁多，病蟲草鼠害的種類也很多， 給農業(yè)生產帶來了嚴重的威脅【2 j 。隨著農業(yè)生產的持續(xù)發(fā)展，對農藥的需求不斷 增加，在今后相當長的時間內，農藥在提高單位面積產量中的作用仍是不可代替 的。但是，隨著農藥品種和用量的增加，它己經成為對環(huán)境和食品污染的重要因 素之一p ，4 】。因此，我國農作物和食品中的農藥殘留問題不容忽視。尤其是加入 世貿組織后，由于農藥殘留問題，使我國農產品在國際貿易競爭中處于不理地位， 現(xiàn)在如何切實有效的監(jiān)測、控制農藥污染，加強農藥殘留的檢測，己成為我國目 前十分緊迫的問題。 本文綜述了農藥殘留分析中分離和檢測技術的國內外研究的現(xiàn)狀和發(fā)展的 方向，并詳細介紹了固相萃取技術的分類、發(fā)展和j 嫗用。同時也詳細介紹了吡蚜 酮和多殺菌素這兩種農藥及它們在煙葉中殘留動態(tài)研究的意義。 第一章緒論 1 2 煙草中的農藥殘留 1 2 1 煙草農藥殘留的形成過程 煙草在世界上的種植歷史已超過1 5 0 0 年，我國的煙草種植歷史也有4 0 0 多 年。煙草栽培如同其它農作物一樣，需要適當的措施來保護正在生長的植物，以 便確保得到預期的品質和產量以及保障作物以后的收獲。煙草的農藥殘留主要來 源于兩個方面1 5 】。一方面，由于煙草是在特定的環(huán)境中生產的，易受環(huán)境的影響， 特別是土壤，灌溉水的影響，土壤和灌溉水中的農藥殘留會污染煙草，造成煙草 的農藥殘留。另一方面，煙草要使用農藥保護煙草免受病蟲害的影響。為了有效 防治病蟲害，常采用不同方式使用農藥，施藥后一部分通過物理或化學作用降解 或揮發(fā)到大氣中，另外一部分粘著在煙草葉面的絨毛上，或滲透到煙葉蠟質層， 通過吸收、疏導進入到煙株汁液中。農藥在煙株內酶的作用下，逐漸分解消失， 但分解的速度比較緩慢，在收獲時煙葉中有微量的農藥殘留，特別是施藥不當， 如煙葉采收前大濃度大劑量多次施藥，更易導致煙草中有過量的農藥殘留。因此， 直接在煙草上使用的農藥也會造成煙草的農藥殘留。 在煙草烘烤過程中，煙葉積累的農藥會進一步轉化和分解，沒有分解的農藥 或其代謝物構成了烘烤后煙葉農藥殘留的主體。烘烤后煙葉在存放過程中，煙葉 內部的一部分農藥自行降解，所以儲存一段時間后的煙葉農藥殘留有所降低，但 煙葉存放過程中使用的殺蟲劑等還可能造成新的農藥殘留。 1 2 2 煙草中農藥殘留限量標準 國際和國家當局規(guī)定了在食品和飼料作物中農用化學品的殘留量，但是對于 煙草中的殘留仍沒有普遍的一致性。g r l s ( 指導殘留標準) 是由c o r e s t a 農 業(yè)化學品咨詢委員會制定的，用于指導煙草種植者和那些存煙葉工業(yè)中對煙草生 產中所使用農用化學品的應用及實施g a p ( 好的農業(yè)實踐) ? ：荽興趣的人。基于煙草 可應用的最佳技術、科學知識和歷史殘留數據之上，c o r e s t a 已經確定了煙草 栽培者和煙草工業(yè)所必備的信息，強烈支持在煙草生產中使用g p a ，并建議g r l s 要以此為主要原則。 隨著煙草和煙草制品的國家問貿易日益增加，煙草及其制品的農藥殘留量是 各國在煙草制品貿易中關注的重要內容，已成為國際市場煙葉評價和選購的重要 因素，也是國際煙草貿易中進行商品檢驗的重要內容1 6 1 。一些發(fā)達國家制定了煙 葉中農藥殘留量的最人限量法規(guī)，以便限制其他國家的煙叫出口。德國1 9 8 6 年 制定了卷煙和煙絲中18 種農藥、煙葉原料中7 1 種農藥的殘留量的推薦最高限篷 【7 j 。世界上其它一些國家對多種農藥在煙草中的m r l s 制定了標準，如法國4 利，、 第一章緒論 匈牙利3 2 種、意大利9 6 種、俄羅斯2 5 種、西班牙4 1 種、馬來西亞6 種等。綜 合德國、美國、西班牙和意大利制定的國家標準，對卷煙和煙葉中農藥殘留最高 限量做出規(guī)定的就多達1 5 1 種農藥。 在某些情況下，即使合理和考慮周到的在農作物中使用農用化學品，仍然無 法避免農藥殘留的可能性。因此，煙葉中農藥殘留量是影響煙葉安全性的重要內 容，各國對煙葉中農藥殘留的嚴格限制，也主要出于安全性考慮，這意味著生產 者在煙草上使用化學藥劑必須更加小心謹慎。在控制煙草中農藥殘留量的同時， 也要關注農藥在煙草上的持效期，因為農藥防治病蟲害的持效期較短，就不能很 有效的應用于煙草種植中，這就要求農藥在保證持效期的同時，其殘留量也要在 規(guī)定的范圍之內。因此檢測鮮葉和煙草制品中的農藥殘留日益重要，而研究農藥 在煙草中的殘留動態(tài)是關注的重中之重。 1 3 吡蚜酮和多殺菌素 1 3 1 吡蚜酮 1 3 1 1 吡蚜酮概述 吡蚜酮【( e ) 一4 ，5 一二氫一6 甲基4 ( 3 吡啶亞甲基胺) 一l ，2 ，4 一三嗪一3 ( 2 h ) 一酮，圖 1 1 ( p y m e t r o z i n e ) ，又名吡嗪酮，是由瑞士汽巴一嘉基( c i b a g e i g y ) 公n 于1 9 8 8 年研究發(fā)現(xiàn)并市場化的吡啶類殺蟲劑的一個代表，其作用方式獨特，對危害多種 作物如蔬菜、花卉、棉花、啤酒花、果樹等的刺吸式口器害蟲表現(xiàn)出優(yōu)異的防治 效果【引。吡蚜酮作為一種專門作用于刺吸式口器害蟲的高效新穎的殺蟲劑，其作 用機理是使取食植物的昆蟲產生停食現(xiàn)象從而使昆蟲因饑餓死亡，這種作用方式 被稱為“口針穿透阻塞”( b l o c k a g eo fs t y l e tp e n e t r a t i o n ) 【9 】。盡管目前對吡蚜酮所 引起的口針阻塞機制尚不清楚，但已有研究表明這種不可逆的“停食”不是由于 “拒食作用”引起的。 h 3 c l h 圖1 a 中性條件卜毗蚜酮結構式 利用r 乜穿透圖( e p g ) 技術進行研究表明，無論是點滴、飼喂或注射實驗，只 要蚜蟲一接觸到吡蚜酮幾乎立刻產生口針阻塞效應，立刻停止取食，最終導致死 第一章緒論 亡。例如吡蚜酮對桃蚜具有活性的最低劑量是每頭蚜1 2n g ，超過了這個劑量即 立刻口針穿透抑制，喂養(yǎng)實驗表明，蚜蟲取食濃度為3 0 0 微克升的飼喂食物， 經5 1 0 分鐘即產生口針阻塞1 1 0 ，l 。用吡蚜酮處理后的昆蟲最初死亡率是很低的， 昆蟲“饑餓”致死前仍可存活數日，且死亡率高低與氣候條件有關。f l u c k i g e rc r 等人通過實驗發(fā)現(xiàn)昆蟲用吡蚜酮處理后的3 小時內，蚜蟲的取食活動幾乎可以降 低9 0 左右，處理4 8 小時后，死亡率可以接近1 0 0 l 憶i 。n 比蚜酮除具有觸殺活 性外還具有內吸活性。在植物體內既能在木質部輸導也能在韌皮部輸導，因此既 可用作葉面噴霧也可用于土壤處理。由于良好的輸導特性，在莖葉噴霧后新長出 的枝葉也可以得到有效保護。毗蚜酮農藥的一些物理性質和化學性質見表1 1 。 表1 1 毗蚜酮的一些物理性質和化學性質 m e l t i n gp o i n t b o i l i n gp o i n t a p p e a r a n c e r e l a t i v ed e n s i t y v a p o u rp r e s s u r e h e n r y sl a wc o n s t a n t s o l u b i l i t yi nw a t e r p a r t i t i o nc o - e f f i c i e n t ( 1 0 9p o w ) h y d r o l y t i cs t a b i l i t y ( d t s o ) d i s s o c i a t i o nc o n s t a n t f l a m m a b i l i t y e x p l o s i v ep r o p e a i e s u v v i sa b s o r p t i o n ( m a x ) p h o t o s t a b i li t y ( d t 5 0 ) 2 1 7 1 9 0 w h i t eo d o u r l e s sp o w d e r 1 37 ( r e l a t i v ed e n s i t yh a sn o td i m e n s i o n ) 4 2 x 1 0 6 p aa t2 5 * 0 3 0 x1 0 - 6p a m 3 m o l p h5 ：3 2 0m g l ( 2 5 ) p h7 ：2 7 0m g l ( 2 5 ) p h9 ：2 7 0m g l ( 2 5 ) a t 2 5 ： n h e x a n e ： 1 m 剛 t o l u e n e ：3 4m g l d i c h l o r o m e t h a n e ：12 0 0m e - l e t h a n o l ：2 4 0 0m e - 1 n o c t a n o l ：4 5 0m e l e t h y ia c e t a t e ：l2 0 0m 鯽 a c e t o n e ：9 4n g l p u r ew a t e r ：一0 1 8 p h5 ：一0 2 4 p 7 ：一0 1 9 d l l9 ：o 2 0 a t2 5 ： p l 5 ：5 o 一1 2d p h7 ：6 1 6 8 0 0d p h9 ：5 1 0 一1 2 1 0d 4 0 6a t2 0 n o tf l a m m a b l e n o te x p l o s i v e 2 9 9 2n m 4 3 6 8da tp h7 a n d2 5 1 3 1 2 吡蚜酮農藥的毒性 一般而言，吡蚜酮對人類、鳥類、生物體、哺乳動物和蜜蜂等毒性較低f 1 3 j 。 吡蚜酮不是誘導有機體突變的物質，但是它可以產生某些毒害神經f 門物質，只是 這種頻率和數量非常低。吡蚜酮在環(huán)境中可迅速降解，在士壤中的：卜衰期為2 一 第一章緒論 2 9 天，其主要代謝產物在土壤中淋溶性很低，使用后僅停留在淺表土層中。在 正常使用情況下，吡蚜酮不會污染地下水，它是有機磷農藥替代藥劑之一。生態(tài) 效應數據表明吡蚜酮對陸地和水里的脊椎動物幾乎沒有毒性，另外，數據也表明 它對水中的水生無脊椎動物只有微弱的低毒性。但是，最近一些關于吡蚜酮對小 鼠影響試驗的研究結果顯示毗蚜酮農藥能導致供試生物產生兩種不同的腫瘤( 良 性或惡性) ，從而美國環(huán)保局將其規(guī)類為“可能性 的致癌物【i 4 1 。 1 3 1 3 吡蚜酮農藥殘留分析 目前，對吡蚜酮殘留測定的文獻報道較少，例如p e t e rw y s s 等人采用酶免疫 分析法( e l a ) 測定植物中吡蚜酮農藥的殘留【。5 l ，其最低可以檢測到每l 克的植物 樣品中5 0n g 的吡蚜酮殘留，但在這種測定方法中吡蚜酮農藥的代謝物容易造成 實驗的干擾；l e h o t a ys j 用液相色譜( l c ) 紫外可見檢測器或二極管陣列檢測器分 析肉類、牛奶、家禽和烤煙等物質里的吡蚜酮殘留。z h a n gx 等利用液液萃取 ( l l e ) 的前處理方法檢測烤煙中吡蚜酮殘副1 6 j 。 吡蚜酮作為一種高效、低毒、殺蟲活性高、對主要益蟲無害的新品種受到了 重視，廣泛地各種農作物中某些害蟲的防治。一些國家，比如歐盟組織和日本， 已經規(guī)定吡蚜酮在水果和蔬菜里的最大殘留限量( m r 工s ) 是o 0 2 到2 m g l ( 一1 7 ，1 引。在國際上，吡蚜酮也己廣泛地用于煙草生產中煙蚜、煙粉虱的防治。 煙草作為一種特殊的消費品在全球被廣泛的吸食，吸食含有農藥殘留的煙葉將會 對煙民健康造成很大的影響，因此測定和控制煙葉中的農藥殘留量至關重要。 c o r e s t a 組織關于煙葉農藥殘留指導限量( g r l s ) 在2 0 0 8 新加入了吡蚜酮， 其g r l s 為1 0 0m g l ( g 【1 3 1 。 1 3 2 多殺菌素 1 3 2 1 多殺菌素概述 多殺菌素( s p i n o s a d ) ，又名刺糖菌素，是美國陶氏農業(yè)科學公司9 0 年代開發(fā) 的天然發(fā)酵類殺蟲劑，屬于大環(huán)內酯化合物，由s a c c h a r o p o l y s p o r a 屬放線菌刺糖 多孢菌( s a c c h a r o p o l y s p o r as o i n o s a ) 在培養(yǎng)介質中經有氧發(fā)酵而得到的次級代謝產 物【2 3 1 。它具有獨特的作用機制，對經濟上重要的害蟲有極高的活性，半衰期短、 降解完全，并對哺乳動物、鳥類、魚類甚至大多數益蟲有寬廣的安全界限i i 9 1 ，被 譽為繼阿維菌素之后丌發(fā)最成功的生物源殺蟲劑，曾獲得“1 9 9 9 年美國總統(tǒng)綠 色化學挑戰(zhàn)獎”【2 。多殺菌素從發(fā)現(xiàn)、確定生物活性到早期開發(fā)的整個過程歷時 1 2 年。在1 9 9 7 年多殺菌素首次用來防治棉花害蟲i2 1 l ，到1 9 9 9 年多殺菌素已經 在2 4 個國家、1 0 0 多種作物上進行了注冊登記1 2 2 2 3 1 ?，F(xiàn)在多殺菌素不僅用于防 治大田作物卜的害蟲，而且還在儲藏物害蟲、衛(wèi)生害蟲、牲畜寄生蟲的防治上得 第一章緒論 到廣泛的應用。 多殺菌素為新型大環(huán)內酯，由2 1 碳四元環(huán)內酯上接2 個脫氧糖( 三氧甲基鼠李 糖和福樂糖胺) 而成。刺糖多孢菌發(fā)酵產物中由6 種成分組成【2 4 】( 如圖1 2 ) ，最有 活性的是a 和d 兩個組分，大約分別各占8 5 和1 5 。這2 種組分的差別在于聚 酮c 6 上取代基是甲基還是氫。 必 a d h j k p r 1r 2 h o c h 3 c h ao c h 3 h o h h o c h 3 h o c h ， h o c h l 蘆絕4 、p 。 r 3 o c h 3 o c h 3 o c h 3 o h o c h 3 o h 圖1 2s p i n o s a d 各組分的分子結構式 r 4 o c h 3 o c h 3 o c h 3 o c h 3 o h o h 多殺菌素為淺灰白色的固體結晶，帶有一種類似于輕微陳腐泥土的氣味。在 水溶液中的p h 值為7 7 4 ，對金屬和金屬離子在2 8d 內相對穩(wěn)定，商業(yè)化產品的 保質期為3 年。多殺菌素在空氣中不易揮發(fā)，蒸汽壓大約為1 3 1 0 - 1 0p a ，在環(huán) 境中通過多種途徑組合的方式進行降解，主要為光降解和微生物降解，最終變成 碳、氫、氧、氮等自然組份【2 5 l 。表1 2 概括了多殺菌素a 和d 的一些物理、化 學性質。 表1 2 多殺菌素a 和d 的物理和化學性質 s p i n o s a das p i n o s a dd 相對分子量 分析式 熔點 蒸汽壓，p a 水中溶解度( m g l ) 正辛醇水分配系數( 1 0 9p ) 7 3 1 9 87 4 6 ，0 0 c 4 2 h 6 7 n o j 6 1 6 1 5 l7 0 0 2 1 x 1 0 l o p h5 0 ：2 9 p h7 0 ：0 3 3 2 p h9 0 ：0 0 5 3 p h5 o ：3 2 p h7 o ：4 5 p h9 52 p h9 52o ：0 ： 在已知n 勺害蟲防治中，多殺菌素的作用機制非常新穎和獨特，實驗證明它通 過刺激昆蟲的神經系統(tǒng)，導致非功能性的肌收縮、衰竭，并伴隨麻痹和顫抖，對 6 6 0 5 8 d譬珈粥貓伽 州彤m m 仍m n n 訊協(xié)m m 小岬郵 第一章緒論 昆蟲存在快速觸殺和攝食毒性。同時其也作用于y 氨基丁酸( g a b a ) 受體，這有 可能進步提高其殺蟲活性【2 6 1 。從1 9 9 0 年開始，在全球范圍內廣泛開展了多殺 菌素的各項試驗。試驗證明多殺菌素能有效地控制鯪翅目、雙翅目和纓翅目害蟲， 另外，它還很好地防治鞘翅目和直翅目中某些大量吞食葉片的害蟲種類【2 7 , 2 8 】。多 殺菌素具有高殺蟲活性的同時，對捕食性昆蟲還表現(xiàn)出低毒性1 2 9 3 馴，對鯪翅目害 蟲而言，它是己發(fā)現(xiàn)的殺蟲劑中選擇性最高的化合物之一【3 1 ，3 2 1 ，而且較之傳統(tǒng)的 氯氰菊酯，它對一些重要的有益昆蟲都顯示出較低的殺蟲活性。多殺菌素的另一 個優(yōu)點是對哺乳動物和鳥類相對低毒，對水生動物也只是輕微的中等毒性，此外， 哺乳動物的慢性毒性試驗表明，多殺菌素無致癌、致畸、致突變性或神經毒性。 1 3 2 2 多殺菌素的降解 多殺菌素在環(huán)境中通過多種途徑組合的方式進行降解，主要為光降解和微生 物降解，最終變成碳、氫、氧、氮等自然組份，因而對環(huán)境不會造成污染。由土 壤光解作用降解的半衰期為9 1 0 天，而水光解作用的半衰期n 4 , 于l 天，葉面 光降解的半衰期是1 6 1 6 天。在無光照條件下經有氧土壤代謝的半衰期為9 1 7 天。另外，多殺菌素在紫外光照下降解快速p 引，降解率可達7 0 ，降解過程中發(fā) 生氧化、還原和水解等反應，形成多種降解產物，降解產物的活性及毒性有待 進一步研究。 1 3 2 3 多殺菌素對倉庫害蟲的防治 目前，多殺菌素已經在6 0 多個國家登記用于防治多種害蟲。如在美國，該 產品登記應用于包括十字花科蔬菜、葉菜類蔬菜、果實類蔬菜、豆類蔬菜、葫蘆、 各種水果等經濟作物以及一些小宗作物在內的1 8 0 多種作物。在加拿大，多殺菌 素和相關產品的登記已應用于防治蘋果、室外觀賞植物和草坪害蟲1 3 4 1 。 近年來，多殺菌素對防治倉庫害蟲的研究得到了關注。h u a n g 等對谷物倉庫 中的害蟲防治研究表明，多殺菌素對谷物中的赤擬谷盜、谷蠹、鋸谷盜、米象和 玉米象等7 種害蟲具有一定的毒殺作用，而且多殺菌素在l 或2m g k g 時，在 用藥4 9 天后，能殺死所有的害蟲1 3 5 1 。n a y a k 等在研究多殺菌素對甲克蟲和嚙蟲 防治效果的結果表明，多殺菌素對谷蠹和嗜蟲書虱的防治效果佳【3 6 1 。b l a n c 等【3 7 j 的研究表明多殺菌素可以控制煙草成品在儲存期的主要害蟲煙草粉螟，且藥效持 久，能維持煙草成品在櫸個儲存期內基本不受害蟲危害。 多殺菌素作為煙草倉貯煙葉的保護劑使用時，必須有一定的持效期，方有實 用價值。有實驗表明，多殺菌素在防治一些倉庫害蟲時，持效期可長達幾個月， 這主要：j 其在室內見光量少有關。對于多殺菌素的檢測國外主要有3 種方法：高 效液棚乜譜發(fā)、液質聯(lián)用法、生物法，但是目前多殺菌素在倉庫煙葉中的動態(tài)殘 留情況在國內還未見報道。使用的多殺菌素在有效防治倉庫害蟲的基礎上，為保 第一章緒論 證煙草制品的安全，主要研究多殺菌素在倉庫煙草中的殘留動態(tài)。研究多殺菌素 藥劑對害蟲持效期的同時，要檢測煙草樣品的評吸質量，因為如果由于多殺菌素 農藥的殘留而對煙草的評吸質量有一定的影響，那么研究多殺菌素用于倉庫煙草 害蟲的防治就毫無意義了。為了開展以上的工作，因此要建立一種方法用于多殺 菌素在倉庫煙葉中殘留動態(tài)的檢測分析。 1 4 農藥殘留分析檢測技術概括 農藥殘留樣品指的是殘留農藥的土壤、水、動植物等樣品，而農藥殘留分 析則是對這些樣品中痕量組分的分析技術，農藥殘留分析既需要精細微量的分離 富集手段，又需要高靈敏度的痕量檢測技術。目前，在農藥殘留分析中使用的方 法有氣相色譜法( g c ) 、高效液相色譜法( h p l c ) 、氣相色譜一質譜聯(lián)用( g c m s ) 、 液相色譜質譜聯(lián)用( l c m s ) 、超臨界流體色譜法( s f c ) 、免疫分析法( i a ) 等。 1 4 1 氣相色譜法 氣相色譜法是農藥殘留分析中最重要的方法之一，所用的柱子大部分為毛細 管柱，其分析能力強，靈敏度高。但是g c 對高沸點或熱穩(wěn)定性差的農藥不能進 行分離檢測，需要衍生化法處理后再進行g c 分離檢測，這樣就不可避免地增加 了樣品前處理的難度，使g c 的應用受到了一定的限制。目前在農藥殘留分析中 一般以火焰光度檢測器( f p d ) 、電子俘獲檢測器( e c d ) 、氮磷檢測器( n p d ) ，微波 感應等離子體一原子激發(fā)檢測器( m i p a e d ) 等較為普遍。3 0 多年來，e c d 一直是 農藥殘留分析常用的檢測器1 3 8 圳j ，特別適用于有機氯農藥的檢測，但是由于它對 其它原子如氮、磷、硫等也有很高的靈敏度，因此其選擇性并不是很好。n p d 因其對n 和p 具有良好的選擇性，是測定有機磷和氨基甲酸酯等農藥的常用檢 測器1 4 1 塒j ，a e d 是用于測定f 、c 1 、b r 、i 、p 、s 、n 等元素選擇性檢測器，自1 9 8 9 年開始應用于農藥殘留分析。 氣相色譜質譜聯(lián)用技術在農殘檢測中濕得尤其重要，是由于其具有對樣品 當中不同種類的上百種農藥殘留同時進行快速掃拙、定性、定量的優(yōu)勢，并已被 很多國家研究者開發(fā)和應用。例如，g r e g o r y l 4 5 1 等對不含磷元素的1 0 0 種農藥進行 了g c m s 和其它元素選擇性檢測器的檢測結果比較，其中2 6 種檢測限提高到了 n g g 級。s t e v e n 等探討了水果蔬菜中農藥殘留的分析方法，建立了水果、蔬菜和 一些含脂類食品樣品中多種農藥及其代謝物的殘留g c m s 檢測方法【4 6 , 4 7 。隨著 人們對農藥殘留的認識的加深，儀器、軟件和方法的不斷發(fā)展，g c m s 必將能更大 程度j ：發(fā)揮其可以同時準確快速測定食品- i - 微量多種農藥殘留及代謝物的優(yōu)點 而被更加廣泛地應用。 第一章緒論 1 4 2 高效液相色譜法 h p l c 對g c 不能分析的高沸點或熱不穩(wěn)定的農藥可以進行有效的分離。高效 液相色譜對分析農藥殘留時一般采用c 1 8 或c 8 填充柱，以及甲醇、乙腈等水溶性 有機溶劑作流動相。h p l c 連接的檢測器一般為紫外吸收( u v ) 4 8 - 5 0 】、熒光【5 、質 譜( m s ) 5 2 - 5 4 l 、二極管陣歹 l j 5 5 , 5 6 和電化學檢測器等。與g c f ll k h p l c 的流動相參 與了分離機制，流動相的組成、比例和p h 值等都可以作為優(yōu)化色譜測定的參數， 從而使得分離分析能夠得到良好的效果。 h p l c m s 是一種理想的快速分析手段，對混合物的分析有很高的靈敏度和 選擇性以及廣泛的適用性，它能夠分析比較復雜的樣品，m s 可用提供物質的一 些結構信息，從而有利于其鑒定，是農藥殘留分析中極其重要的一種方法1 57 1 。 s l i v am i 禾i j 用h p l c m s 對蔬菜中的一些農藥進行檢測分析，線性范圍為2 1 0 0 g g k g ，檢出限為0 5 2j - t g k g t 5 8 1 。h p l c m s 采用過的接口有粒子束接口( p b i ) 【5 9 1 、 熱噴霧接e 3 ( t s i ) 1 6 0 1 、直接液體導入接h ( d l i ) 1 6 、電噴霧接e l ( e s i ) t 6 2 1 、動態(tài)快 原子轟擊接h ( f a b ) 、等離子體噴霧接i s i ( p s p ) 、激光解吸離子化接i s ( l d ) 等，但 是h p l c 和m s 的接口技術不是很成熟，又由于其儀器價格昂貴，在普通農藥殘留 分析中應用的不是很多。 1 4 3 超臨界流體色譜 超臨界流體色譜( s u p e r c r i t i c a lf l u i dc h r o m a t o g r a p h y ，s f c ) 是k l e s p e r 等在1 9 6 1 年首次提出的，是指用超臨界流體作流動相，以固體吸附劑( 如硅膠) 或鍵合到載 體( 或毛細管壁) 上的高聚物為固定相的色譜。s f c 結合了g c 和h p l c 的優(yōu)點，彌 補了它們的不足，適用于分析極性物質和熱不穩(wěn)定而h p l c 又不易分析的農藥化 合物1 6 3 , 6 4 1 。s f c 的分離效果好，選擇性好，可以連接g c 或h p l c 的檢測器，通用 性好。由于超臨界流體的特殊性，s f c 在農藥殘留分析中的應用將越來越重要，在 化合物的分離制備方面也將優(yōu)于制備型h p l c ，而得到重視和應用。但是由于儀器 本身的一些問題沒有解決，在農藥殘留分析中的應用有待進一步發(fā)展。 1 4 4 毛細管電泳 毛細管電泳( c a p i l l a r ye l e c t r o p h o r e s i s ，c e ) ，也稱為高效毛細管電泳( h i g h p e r f o r m a n c ec a p i l l a r ye l e c t r o p h o r e s i s ，h p c e ) ，是近年來發(fā)展起來的一種分析技 術，它是利用物質離子在電場中移動的速度不同來進行分離檢測的，是現(xiàn)代分析 化學研究的前沿領域之一。毛細管電泳具有靈敏度高、分離度好、分析速度快和 樣品用量少等特點，其在農藥殘胃湖0 定中主要應用于除草劑( 有機磷、苯氧羧酸、 季銨鹽類、三嗪類、磺酰脲類等) 1 6 5 - 6 7 】和殺蟲劑( 吡蟲啉、有機磷、氨基q l 酸酯， 菊酯類等) 6 8 , 6 9 】的測定。盡管毛細管電泳具有進樣量小的特點，但是傳統(tǒng)的檢測方 9 第一章緒論 法對樣品的濃度要求較高，一般達不到對水中痕量農藥殘留不進行多倍富集而直 接檢測的要求，因此對高靈敏度和高準確性的檢測器的開發(fā)是個重要的研究目 標。目前c e 還處于發(fā)展階段，利用其進行農藥殘留分析的報道不是很多，相信 不久它將得到廣泛的應用。 1 4 5 同位素示蹤技術 同位素示蹤技術是利用經化學或生物技術標記在農藥分子中的放射性同位 素的示蹤作用，定性或定量地顯示農藥在某一特定物理、化學和生物學過程中的 特征的分析技術。其特點主要表現(xiàn)在放射性檢測具有極高的靈敏度，因而可以達 到其它方法難以達到的檢測極限?？梢苑治鰳颖局袠O微量的殘留農藥。同時由于 標記同位素放射出特征能量的射線，使檢測方法獲得較高的選擇性。利用標記農 藥的示蹤作用，可以在保持生物樣本原有特征的情況下，快速準確地測定原始總 殘留量。 1 4 6 免疫分析法 免疫分析法( i a ) s l l l t l 酶免疫吸附分析法( e l i s a ) ，它是利用抗原體與抗體的 結合反應來進行檢測的方法。由于抗體是專為抗原產生的，實驗專一性及親和力 強，因而方法靈敏。迄今應用到農藥領域的免疫分析方法除了傳統(tǒng)的放射免疫分 析、酶免疫分析、熒光免疫分析、發(fā)光免疫分析等外，近年來還出現(xiàn)了流動注射 免疫分析、免疫傳感技術等新方法。利用標記免疫分析技術的原理對農藥進行檢 測和分析的各種方法統(tǒng)稱為農藥免疫分析。由于免疫分析方