（应用化学专业论文）吡蚜酮、多杀菌素在烟草上的残留分析.pdf

摘要 摘要 本论文采用固相萃取前处理技术，建立了烟草鲜叶中吡蚜酮残留的分析方 法，并研究了烟草大田种植过程中用不同方法使用吡蚜酮在鲜叶中的残留动态规 律：建立了烟叶中多杀菌素的残留分析方法，并研究其在仓贮烟叶中的残留动态。 主要研究内容归纳如下： 研究比较了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 三种固相萃 取柱对烤烟样品的净化效果，优化前处理条件。建立固相萃取高效液相色谱法 测定烤烟中吡蚜酮残留的分析方法。样品用乙腈超声提取，经p e s t i c a r b n h 2 固 相萃取柱净化，乙腈甲苯( 3 ：l ，v v ) 洗脱、氮气吹干、1m l 流动相定容后，进 h p l c 分析。该方法简便、准确、快速、灵敏度高、重复性好，可用于烤烟烟叶 中吡蚜酮残留量的测定。 通过大量实验，建立了鲜叶中吡蚜酮农药残留的分析方法，方法包括：乙腈 水萃取、c h e me l u ts p e 柱与p e s t i c a r b n h 2s p e 柱净化和h p l c u v 测定。烟 叶样品的前处理采用固相萃取小柱，通过s p e 的选择和优化，色谱图中毗蚜酮 能够达到基线分离且出峰位置不存在干扰杂峰。吡蚜酮的加标回收率在9 7 和 9 9 之间，5 次重复测定样品的峰面积的平均相对标准偏差小于2 1 ，l o d 为 0 0 0 5 0u 咖l 。大田实验中，吡蚜酮采用喷雾和灌溉两种处理方式，实验结果表 明：喷雾比浇灌更利于烟草吸收吡蚜酮。在毗蚜酮使用后的l 到2 周内，其残留 量较高：在推荐使用的剂量下，4 周后毗蚜酮的残留量均小于c o r e s t 规定的 g r l s ( 1 0 0m g k g ) 。 烟叶中多杀菌素农药残留的分析研究：烟叶样品采用液液萃取和固相萃取小 柱相结合，通过前处理条件的优化，在色谱图中多杀菌素的出峰位置不存在干扰 杂峰。在打叶线上，用自动喷雾装置按5 和1 0m g l ( g 的用量将多杀菌素处理烟 叶，分别在3 、1 2 和1 8 个月后，利用所建立的分析方法检测被处理烟叶中多杀 菌素的残留。实验结果表明：经过3 ，1 2 ，1 8 个月的避光放置后，多杀菌素浓度 变化不大。同时，样品评吸结果表明：多杀菌素处理对其评吸质量影响不明显。 关键词：吡蚜酮多杀菌素固相萃取小柱残留烟草 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 中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 作者签名：聋望鱼签字日期：盘：z 量：生 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥 有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人 提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 ， 叼公开口保密(年) 作者签名：翌鱼鱼 签字只期： 丞竺z 墨仝 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 农药是指在农业生产中用于防治农作物病虫害、消除杂草、促进或控制植物 生长的各种药剂的统称。农药在农业生产上防治病虫害，保证稳产、高产，满足 人们对农副产品需求方面发挥着不可替代的作用。但是施用的农药盲接释放于 环境中，不可避免地对大气、水体、土壤、农作物、食品以及环境生物带来污染。 随着世界经济一体化的不断推进，食品安全已变得没有国界，世界上某一地 区的食品安全问题很可能波及全球，乃至引发双边或多边的国际食品贸易争端， 农药残留污染已成为关系食品安全的主要问题之一。各国政府和有关国际组织对 食品中农药残留问题都给予了高度重视。现在越来越多的残留限量标准，正成为 国际食品、农产品贸易的绿色壁垒，在农产品国际贸易中起着重要作用。为了保 证食品的安全性，防止过多农药随着食品进入人体，联合国粮农组织f f h o ) 和世 界卫生组织( w h o ) 制定了各种食品中农药残留的最高限量( m r l s ) 。而且在食品 和农产品的国际贸易中，要求检验的农药残留项目越来越多，检测限要求越来越 低，检测技术要求越来越高。 中国是世界上最早使用农药防治农作物中有害生物和病虫害的国家之一，至 今已有2 0 0 0 多年历史。我国的国土面积达1 4 4 亿亩，耕地1 5 亿多亩，由于幅员 辽阔，地理环境和气候条件复杂，农作物品种繁多，病虫草鼠害的种类也很多， 给农业生产带来了严重的威胁【2 j 。随着农业生产的持续发展，对农药的需求不断 增加，在今后相当长的时间内，农药在提高单位面积产量中的作用仍是不可代替 的。但是，随着农药品种和用量的增加，它己经成为对环境和食品污染的重要因 素之一p ，4 】。因此，我国农作物和食品中的农药残留问题不容忽视。尤其是加入 世贸组织后，由于农药残留问题，使我国农产品在国际贸易竞争中处于不理地位， 现在如何切实有效的监测、控制农药污染，加强农药残留的检测，己成为我国目 前十分紧迫的问题。 本文综述了农药残留分析中分离和检测技术的国内外研究的现状和发展的 方向，并详细介绍了固相萃取技术的分类、发展和j 妪用。同时也详细介绍了吡蚜 酮和多杀菌素这两种农药及它们在烟叶中残留动态研究的意义。 第一章绪论 1 2 烟草中的农药残留 1 2 1 烟草农药残留的形成过程 烟草在世界上的种植历史已超过1 5 0 0 年，我国的烟草种植历史也有4 0 0 多 年。烟草栽培如同其它农作物一样，需要适当的措施来保护正在生长的植物，以 便确保得到预期的品质和产量以及保障作物以后的收获。烟草的农药残留主要来 源于两个方面1 5 】。一方面，由于烟草是在特定的环境中生产的，易受环境的影响， 特别是土壤，灌溉水的影响，土壤和灌溉水中的农药残留会污染烟草，造成烟草 的农药残留。另一方面，烟草要使用农药保护烟草免受病虫害的影响。为了有效 防治病虫害，常采用不同方式使用农药，施药后一部分通过物理或化学作用降解 或挥发到大气中，另外一部分粘着在烟草叶面的绒毛上，或渗透到烟叶蜡质层， 通过吸收、疏导进入到烟株汁液中。农药在烟株内酶的作用下，逐渐分解消失， 但分解的速度比较缓慢，在收获时烟叶中有微量的农药残留，特别是施药不当， 如烟叶采收前大浓度大剂量多次施药，更易导致烟草中有过量的农药残留。因此， 直接在烟草上使用的农药也会造成烟草的农药残留。 在烟草烘烤过程中，烟叶积累的农药会进一步转化和分解，没有分解的农药 或其代谢物构成了烘烤后烟叶农药残留的主体。烘烤后烟叶在存放过程中，烟叶 内部的一部分农药自行降解，所以储存一段时间后的烟叶农药残留有所降低，但 烟叶存放过程中使用的杀虫剂等还可能造成新的农药残留。 1 2 2 烟草中农药残留限量标准 国际和国家当局规定了在食品和饲料作物中农用化学品的残留量，但是对于 烟草中的残留仍没有普遍的一致性。g r l s ( 指导残留标准) 是由c o r e s t a 农 业化学品咨询委员会制定的，用于指导烟草种植者和那些存烟叶工业中对烟草生 产中所使用农用化学品的应用及实施g a p ( 好的农业实践) ? ：荽兴趣的人。基于烟草 可应用的最佳技术、科学知识和历史残留数据之上，c o r e s t a 已经确定了烟草 栽培者和烟草工业所必备的信息，强烈支持在烟草生产中使用g p a ，并建议g r l s 要以此为主要原则。 随着烟草和烟草制品的国家问贸易日益增加，烟草及其制品的农药残留量是 各国在烟草制品贸易中关注的重要内容，已成为国际市场烟叶评价和选购的重要 因素，也是国际烟草贸易中进行商品检验的重要内容1 6 1 。一些发达国家制定了烟 叶中农药残留量的最人限量法规，以便限制其他国家的烟叫出口。德国1 9 8 6 年 制定了卷烟和烟丝中18 种农药、烟叶原料中7 1 种农药的残留量的推荐最高限篷 【7 j 。世界上其它一些国家对多种农药在烟草中的m r l s 制定了标准，如法国4 利，、 第一章绪论 匈牙利3 2 种、意大利9 6 种、俄罗斯2 5 种、西班牙4 1 种、马来西亚6 种等。综 合德国、美国、西班牙和意大利制定的国家标准，对卷烟和烟叶中农药残留最高 限量做出规定的就多达1 5 1 种农药。 在某些情况下，即使合理和考虑周到的在农作物中使用农用化学品，仍然无 法避免农药残留的可能性。因此，烟叶中农药残留量是影响烟叶安全性的重要内 容，各国对烟叶中农药残留的严格限制，也主要出于安全性考虑，这意味着生产 者在烟草上使用化学药剂必须更加小心谨慎。在控制烟草中农药残留量的同时， 也要关注农药在烟草上的持效期，因为农药防治病虫害的持效期较短，就不能很 有效的应用于烟草种植中，这就要求农药在保证持效期的同时，其残留量也要在 规定的范围之内。因此检测鲜叶和烟草制品中的农药残留日益重要，而研究农药 在烟草中的残留动态是关注的重中之重。 1 3 吡蚜酮和多杀菌素 1 3 1 吡蚜酮 1 3 1 1 吡蚜酮概述 吡蚜酮【( e ) 一4 ，5 一二氢一6 甲基4 ( 3 吡啶亚甲基胺) 一l ，2 ，4 一三嗪一3 ( 2 h ) 一酮，图 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 年研究发现并市场化的吡啶类杀虫剂的一个代表，其作用方式独特，对危害多种 作物如蔬菜、花卉、棉花、啤酒花、果树等的刺吸式口器害虫表现出优异的防治 效果【引。吡蚜酮作为一种专门作用于刺吸式口器害虫的高效新颖的杀虫剂，其作 用机理是使取食植物的昆虫产生停食现象从而使昆虫因饥饿死亡，这种作用方式 被称为“口针穿透阻塞”( 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 】。尽管目前对吡蚜酮所 引起的口针阻塞机制尚不清楚，但已有研究表明这种不可逆的“停食”不是由于 “拒食作用”引起的。 h 3 c l h 图1 a 中性条件卜毗蚜酮结构式 利用r 乜穿透图( e p g ) 技术进行研究表明，无论是点滴、饲喂或注射实验，只 要蚜虫一接触到吡蚜酮几乎立刻产生口针阻塞效应，立刻停止取食，最终导致死 第一章绪论 亡。例如吡蚜酮对桃蚜具有活性的最低剂量是每头蚜1 2n g ，超过了这个剂量即 立刻口针穿透抑制，喂养实验表明，蚜虫取食浓度为3 0 0 微克升的饲喂食物， 经5 1 0 分钟即产生口针阻塞1 1 0 ，l 。用吡蚜酮处理后的昆虫最初死亡率是很低的， 昆虫“饥饿”致死前仍可存活数日，且死亡率高低与气候条件有关。f l u c k i g e rc r 等人通过实验发现昆虫用吡蚜酮处理后的3 小时内，蚜虫的取食活动几乎可以降 低9 0 左右，处理4 8 小时后，死亡率可以接近1 0 0 l 忆i 。n 比蚜酮除具有触杀活 性外还具有内吸活性。在植物体内既能在木质部输导也能在韧皮部输导，因此既 可用作叶面喷雾也可用于土壤处理。由于良好的输导特性，在茎叶喷雾后新长出 的枝叶也可以得到有效保护。毗蚜酮农药的一些物理性质和化学性质见表1 1 。 表1 1 毗蚜酮的一些物理性质和化学性质 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 刚 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 鲫 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 吡蚜酮农药的毒性 一般而言，吡蚜酮对人类、鸟类、生物体、哺乳动物和蜜蜂等毒性较低f 1 3 j 。 吡蚜酮不是诱导有机体突变的物质，但是它可以产生某些毒害神经f 门物质，只是 这种频率和数量非常低。吡蚜酮在环境中可迅速降解，在士壤中的：卜衰期为2 一 第一章绪论 2 9 天，其主要代谢产物在土壤中淋溶性很低，使用后仅停留在浅表土层中。在 正常使用情况下，吡蚜酮不会污染地下水，它是有机磷农药替代药剂之一。生态 效应数据表明吡蚜酮对陆地和水里的脊椎动物几乎没有毒性，另外，数据也表明 它对水中的水生无脊椎动物只有微弱的低毒性。但是，最近一些关于吡蚜酮对小 鼠影响试验的研究结果显示毗蚜酮农药能导致供试生物产生两种不同的肿瘤( 良 性或恶性) ，从而美国环保局将其规类为“可能性 的致癌物【i 4 1 。 1 3 1 3 吡蚜酮农药残留分析 目前，对吡蚜酮残留测定的文献报道较少，例如p e t e rw y s s 等人采用酶免疫 分析法( e l a ) 测定植物中吡蚜酮农药的残留【。5 l ，其最低可以检测到每l 克的植物 样品中5 0n g 的吡蚜酮残留，但在这种测定方法中吡蚜酮农药的代谢物容易造成 实验的干扰；l e h o t a ys j 用液相色谱( l c ) 紫外可见检测器或二极管阵列检测器分 析肉类、牛奶、家禽和烤烟等物质里的吡蚜酮残留。z h a n gx 等利用液液萃取 ( l l e ) 的前处理方法检测烤烟中吡蚜酮残副1 6 j 。 吡蚜酮作为一种高效、低毒、杀虫活性高、对主要益虫无害的新品种受到了 重视，广泛地各种农作物中某些害虫的防治。一些国家，比如欧盟组织和日本， 已经规定吡蚜酮在水果和蔬菜里的最大残留限量( m r 工s ) 是o 0 2 到2 m g l ( 一1 7 ，1 引。在国际上，吡蚜酮也己广泛地用于烟草生产中烟蚜、烟粉虱的防治。 烟草作为一种特殊的消费品在全球被广泛的吸食，吸食含有农药残留的烟叶将会 对烟民健康造成很大的影响，因此测定和控制烟叶中的农药残留量至关重要。 c o r e s t a 组织关于烟叶农药残留指导限量( g r l s ) 在2 0 0 8 新加入了吡蚜酮， 其g r l s 为1 0 0m g l ( g 【1 3 1 。 1 3 2 多杀菌素 1 3 2 1 多杀菌素概述 多杀菌素( s p i n o s a d ) ，又名刺糖菌素，是美国陶氏农业科学公司9 0 年代开发 的天然发酵类杀虫剂，属于大环内酯化合物，由s a c c h a r o p o l y s p o r a 属放线菌刺糖 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 ) 在培养介质中经有氧发酵而得到的次级代谢产 物【2 3 1 。它具有独特的作用机制，对经济上重要的害虫有极高的活性，半衰期短、 降解完全，并对哺乳动物、鸟类、鱼类甚至大多数益虫有宽广的安全界限i i 9 1 ，被 誉为继阿维菌素之后丌发最成功的生物源杀虫剂，曾获得“1 9 9 9 年美国总统绿 色化学挑战奖”【2 。多杀菌素从发现、确定生物活性到早期开发的整个过程历时 1 2 年。在1 9 9 7 年多杀菌素首次用来防治棉花害虫i2 1 l ，到1 9 9 9 年多杀菌素已经 在2 4 个国家、1 0 0 多种作物上进行了注册登记1 2 2 2 3 1 。现在多杀菌素不仅用于防 治大田作物卜的害虫，而且还在储藏物害虫、卫生害虫、牲畜寄生虫的防治上得 第一章绪论 到广泛的应用。 多杀菌素为新型大环内酯，由2 1 碳四元环内酯上接2 个脱氧糖( 三氧甲基鼠李 糖和福乐糖胺) 而成。刺糖多孢菌发酵产物中由6 种成分组成【2 4 】( 如图1 2 ) ，最有 活性的是a 和d 两个组分，大约分别各占8 5 和1 5 。这2 种组分的差别在于聚 酮c 6 上取代基是甲基还是氢。 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 芦绝4 、p 。 r 3 o c h 3 o c h 3 o c h 3 o h o c h 3 o h 图1 2s p i n o s a d 各组分的分子结构式 r 4 o c h 3 o c h 3 o c h 3 o c h 3 o h o h 多杀菌素为浅灰白色的固体结晶，带有一种类似于轻微陈腐泥土的气味。在 水溶液中的p h 值为7 7 4 ，对金属和金属离子在2 8d 内相对稳定，商业化产品的 保质期为3 年。多杀菌素在空气中不易挥发，蒸汽压大约为1 3 1 0 - 1 0p a ，在环 境中通过多种途径组合的方式进行降解，主要为光降解和微生物降解，最终变成 碳、氢、氧、氮等自然组份【2 5 l 。表1 2 概括了多杀菌素a 和d 的一些物理、化 学性质。 表1 2 多杀菌素a 和d 的物理和化学性质 s p i n o s a das p i n o s a dd 相对分子量 分析式 熔点 蒸汽压，p a 水中溶解度( m g l ) 正辛醇水分配系数( 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 勺害虫防治中，多杀菌素的作用机制非常新颖和独特，实验证明它通 过刺激昆虫的神经系统，导致非功能性的肌收缩、衰竭，并伴随麻痹和颤抖，对 6 6 0 5 8 d譬珈粥猫伽 州彤m m 仍m n n 讯协m m 小岬邮 第一章绪论 昆虫存在快速触杀和摄食毒性。同时其也作用于y 氨基丁酸( g a b a ) 受体，这有 可能进步提高其杀虫活性【2 6 1 。从1 9 9 0 年开始，在全球范围内广泛开展了多杀 菌素的各项试验。试验证明多杀菌素能有效地控制鲮翅目、双翅目和缨翅目害虫， 另外，它还很好地防治鞘翅目和直翅目中某些大量吞食叶片的害虫种类【2 7 , 2 8 】。多 杀菌素具有高杀虫活性的同时，对捕食性昆虫还表现出低毒性1 2 9 3 驯，对鲮翅目害 虫而言，它是己发现的杀虫剂中选择性最高的化合物之一【3 1 ，3 2 1 ，而且较之传统的 氯氰菊酯，它对一些重要的有益昆虫都显示出较低的杀虫活性。多杀菌素的另一 个优点是对哺乳动物和鸟类相对低毒，对水生动物也只是轻微的中等毒性，此外， 哺乳动物的慢性毒性试验表明，多杀菌素无致癌、致畸、致突变性或神经毒性。 1 3 2 2 多杀菌素的降解 多杀菌素在环境中通过多种途径组合的方式进行降解，主要为光降解和微生 物降解，最终变成碳、氢、氧、氮等自然组份，因而对环境不会造成污染。由土 壤光解作用降解的半衰期为9 1 0 天，而水光解作用的半衰期n 4 , 于l 天，叶面 光降解的半衰期是1 6 1 6 天。在无光照条件下经有氧土壤代谢的半衰期为9 1 7 天。另外，多杀菌素在紫外光照下降解快速p 引，降解率可达7 0 ，降解过程中发 生氧化、还原和水解等反应，形成多种降解产物，降解产物的活性及毒性有待 进一步研究。 1 3 2 3 多杀菌素对仓库害虫的防治 目前，多杀菌素已经在6 0 多个国家登记用于防治多种害虫。如在美国，该 产品登记应用于包括十字花科蔬菜、叶菜类蔬菜、果实类蔬菜、豆类蔬菜、葫芦、 各种水果等经济作物以及一些小宗作物在内的1 8 0 多种作物。在加拿大，多杀菌 素和相关产品的登记已应用于防治苹果、室外观赏植物和草坪害虫1 3 4 1 。 近年来，多杀菌素对防治仓库害虫的研究得到了关注。h u a n g 等对谷物仓库 中的害虫防治研究表明，多杀菌素对谷物中的赤拟谷盗、谷蠹、锯谷盗、米象和 玉米象等7 种害虫具有一定的毒杀作用，而且多杀菌素在l 或2m g k g 时，在 用药4 9 天后，能杀死所有的害虫1 3 5 1 。n a y a k 等在研究多杀菌素对甲克虫和啮虫 防治效果的结果表明，多杀菌素对谷蠹和嗜虫书虱的防治效果佳【3 6 1 。b l a n c 等【3 7 j 的研究表明多杀菌素可以控制烟草成品在储存期的主要害虫烟草粉螟，且药效持 久，能维持烟草成品在榉个储存期内基本不受害虫危害。 多杀菌素作为烟草仓贮烟叶的保护剂使用时，必须有一定的持效期，方有实 用价值。有实验表明，多杀菌素在防治一些仓库害虫时，持效期可长达几个月， 这主要：j 其在室内见光量少有关。对于多杀菌素的检测国外主要有3 种方法：高 效液棚乜谱发、液质联用法、生物法，但是目前多杀菌素在仓库烟叶中的动态残 留情况在国内还未见报道。使用的多杀菌素在有效防治仓库害虫的基础上，为保 第一章绪论 证烟草制品的安全，主要研究多杀菌素在仓库烟草中的残留动态。研究多杀菌素 药剂对害虫持效期的同时，要检测烟草样品的评吸质量，因为如果由于多杀菌素 农药的残留而对烟草的评吸质量有一定的影响，那么研究多杀菌素用于仓库烟草 害虫的防治就毫无意义了。为了开展以上的工作，因此要建立一种方法用于多杀 菌素在仓库烟叶中残留动态的检测分析。 1 4 农药残留分析检测技术概括 农药残留样品指的是残留农药的土壤、水、动植物等样品，而农药残留分 析则是对这些样品中痕量组分的分析技术，农药残留分析既需要精细微量的分离 富集手段，又需要高灵敏度的痕量检测技术。目前，在农药残留分析中使用的方 法有气相色谱法( g c ) 、高效液相色谱法( h p l c ) 、气相色谱一质谱联用( g c m s ) 、 液相色谱质谱联用( l c m s ) 、超临界流体色谱法( s f c ) 、免疫分析法( i a ) 等。 1 4 1 气相色谱法 气相色谱法是农药残留分析中最重要的方法之一，所用的柱子大部分为毛细 管柱，其分析能力强，灵敏度高。但是g c 对高沸点或热稳定性差的农药不能进 行分离检测，需要衍生化法处理后再进行g c 分离检测，这样就不可避免地增加 了样品前处理的难度，使g c 的应用受到了一定的限制。目前在农药残留分析中 一般以火焰光度检测器( f p d ) 、电子俘获检测器( e c d ) 、氮磷检测器( n p d ) ，微波 感应等离子体一原子激发检测器( m i p a e d ) 等较为普遍。3 0 多年来，e c d 一直是 农药残留分析常用的检测器1 3 8 圳j ，特别适用于有机氯农药的检测，但是由于它对 其它原子如氮、磷、硫等也有很高的灵敏度，因此其选择性并不是很好。n p d 因其对n 和p 具有良好的选择性，是测定有机磷和氨基甲酸酯等农药的常用检 测器1 4 1 埘j ，a e d 是用于测定f 、c 1 、b r 、i 、p 、s 、n 等元素选择性检测器，自1 9 8 9 年开始应用于农药残留分析。 气相色谱质谱联用技术在农残检测中湿得尤其重要，是由于其具有对样品 当中不同种类的上百种农药残留同时进行快速扫拙、定性、定量的优势，并已被 很多国家研究者开发和应用。例如，g r e g o r y l 4 5 1 等对不含磷元素的1 0 0 种农药进行 了g c m s 和其它元素选择性检测器的检测结果比较，其中2 6 种检测限提高到了 n g g 级。s t e v e n 等探讨了水果蔬菜中农药残留的分析方法，建立了水果、蔬菜和 一些含脂类食品样品中多种农药及其代谢物的残留g c m s 检测方法【4 6 , 4 7 。随着 人们对农药残留的认识的加深，仪器、软件和方法的不断发展，g c m s 必将能更大 程度j ：发挥其可以同时准确快速测定食品- i - 微量多种农药残留及代谢物的优点 而被更加广泛地应用。 第一章绪论 1 4 2 高效液相色谱法 h p l c 对g c 不能分析的高沸点或热不稳定的农药可以进行有效的分离。高效 液相色谱对分析农药残留时一般采用c 1 8 或c 8 填充柱，以及甲醇、乙腈等水溶性 有机溶剂作流动相。h p l c 连接的检测器一般为紫外吸收( u v ) 4 8 - 5 0 】、荧光【5 、质 谱( m s ) 5 2 - 5 4 l 、二极管阵歹 l j 5 5 , 5 6 和电化学检测器等。与g c f ll k h p l c 的流动相参 与了分离机制，流动相的组成、比例和p h 值等都可以作为优化色谱测定的参数， 从而使得分离分析能够得到良好的效果。 h p l c m s 是一种理想的快速分析手段，对混合物的分析有很高的灵敏度和 选择性以及广泛的适用性，它能够分析比较复杂的样品，m s 可用提供物质的一 些结构信息，从而有利于其鉴定，是农药残留分析中极其重要的一种方法1 57 1 。 s l i v am i 禾i j 用h p l c m s 对蔬菜中的一些农药进行检测分析，线性范围为2 1 0 0 g g k g ，检出限为0 5 2j - t g k g t 5 8 1 。h p l c m s 采用过的接口有粒子束接口( p b i ) 【5 9 1 、 热喷雾接e 3 ( t s i ) 1 6 0 1 、直接液体导入接h ( d l i ) 1 6 、电喷雾接e l ( e s i ) t 6 2 1 、动态快 原子轰击接h ( f a b ) 、等离子体喷雾接i s i ( p s p ) 、激光解吸离子化接i s ( l d ) 等，但 是h p l c 和m s 的接口技术不是很成熟，又由于其仪器价格昂贵，在普通农药残留 分析中应用的不是很多。 1 4 3 超临界流体色谱 超临界流体色谱( 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，是指用超临界流体作流动相，以固体吸附剂( 如硅胶) 或键合到载 体( 或毛细管壁) 上的高聚物为固定相的色谱。s f c 结合了g c 和h p l c 的优点，弥 补了它们的不足，适用于分析极性物质和热不稳定而h p l c 又不易分析的农药化 合物1 6 3 , 6 4 1 。s f c 的分离效果好，选择性好，可以连接g c 或h p l c 的检测器，通用 性好。由于超临界流体的特殊性，s f c 在农药残留分析中的应用将越来越重要，在 化合物的分离制备方面也将优于制备型h p l c ，而得到重视和应用。但是由于仪器 本身的一些问题没有解决，在农药残留分析中的应用有待进一步发展。 1 4 4 毛细管电泳 毛细管电泳( 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 ) ，也称为高效毛细管电泳( 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 ) ，是近年来发展起来的一种分析技 术，它是利用物质离子在电场中移动的速度不同来进行分离检测的，是现代分析 化学研究的前沿领域之一。毛细管电泳具有灵敏度高、分离度好、分析速度快和 样品用量少等特点，其在农药残胃湖0 定中主要应用于除草剂( 有机磷、苯氧羧酸、 季铵盐类、三嗪类、磺酰脲类等) 1 6 5 - 6 7 】和杀虫剂( 吡虫啉、有机磷、氨基q l 酸酯， 菊酯类等) 6 8 , 6 9 】的测定。尽管毛细管电泳具有进样量小的特点，但是传统的检测方 9 第一章绪论 法对样品的浓度要求较高，一般达不到对水中痕量农药残留不进行多倍富集而直 接检测的要求，因此对高灵敏度和高准确性的检测器的开发是个重要的研究目 标。目前c e 还处于发展阶段，利用其进行农药残留分析的报道不是很多，相信 不久它将得到广泛的应用。 1 4 5 同位素示踪技术 同位素示踪技术是利用经化学或生物技术标记在农药分子中的放射性同位 素的示踪作用，定性或定量地显示农药在某一特定物理、化学和生物学过程中的 特征的分析技术。其特点主要表现在放射性检测具有极高的灵敏度，因而可以达 到其它方法难以达到的检测极限。可以分析样本中极微量的残留农药。同时由于 标记同位素放射出特征能量的射线，使检测方法获得较高的选择性。利用标记农 药的示踪作用，可以在保持生物样本原有特征的情况下，快速准确地测定原始总 残留量。 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 ) ，它是利用抗原体与抗体的 结合反应来进行检测的方法。由于抗体是专为抗原产生的，实验专一性及亲和力 强，因而方法灵敏。迄今应用到农药领域的免疫分析方法除了传统的放射免疫分 析、酶免疫分析、荧光免疫分析、发光免疫分析等外，近年来还出现了流动注射 免疫分析、免疫传感技术等新方法。利用标记免疫分析技术的原理对农药进行检 测和分析的各种方法统称为农药免疫分析。由于免疫分析方