开发并验证了一种分析方法，用于利用GC-ECD和GC-MS技术测定多种稻田基质（稻田水、稻田土壤、糙米、稻壳和稻草）中的三氟甲氧嘧啶残留量

《Journal of Chromatography A》：Development and Validation of an Analytical Method for Determining Triflumezopyrim Residues in Multiple Paddy Field Matrices (Paddy Water, Paddy Soil, Brown Rice, Rice Husk, and Rice Straw) Using GC-ECD and GC-MS

本研究建立了GC-ECD/GC-MS双检测方法用于三氟甲氰吡啶（TFM）在水稻田水、土、稻谷、稻壳及稻草中的残留分析，通过优化溶剂提取和固相纯化步骤消除基质干扰，验证方法在0.01-1 mg/L范围内线性良好（R2≥0.9912），定量限0.01 mg/kg，检测限达0.0005 mg/L，回收率81.04%-109.66%，RSD 0.59%-13.08%。该方法首次覆盖水稻全生态系统，适用于日常监测和残留风险评估，显著降低LC-MS/MS检测成本，提升基层实验室检测效率。

　　

邓新红|王文星|杨斌|周旭国|杨丽华

湖南农业大学环境与生态学院，长沙，410128，中国

摘要

Triflumezopyrim（TFM）是一种用于防治稻飞虫的新烟碱类杀虫剂，其残留物可能对水稻安全和稻田生态系统构成潜在风险。本文开发并验证了气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）和气相色谱-质谱（GC-MS，选择离子监测：m/z 206.0、116.0、131.0）方法，用于稻田样品中TFM残留物的分析。样品用二氯甲烷提取，并通过分散固相萃取进行纯化。对于五种基质，校准曲线显示出良好的线性（0.01-1 mg L^-1，R² ≥ 0.9912）。在0.01、0.1、1 mg kg^-1的添加水平下，平均回收率分别为81.04%-109.66%（GC-MS）和89.45%-106.41%，相对标准偏差（RSD）分别为3.55%-13.08%和0.59%-9.30%。两种方法的定量限（LOQ）均为0.01 mg kg^-1；检测限（LOD）分别为0.001 mg L^-1（GC-ECD）和0.0005 mg L^-1（GC-MS）。这些参数符合当前的残留物限值和分析标准。稳定性测试表明，除载气流速外（变化时RSD > 10%，属于关键因素），预处理和大多数色谱参数的影响较小。该验证方法应用于中国湖南省的实际稻田样品，对20批五种类型的基质进行了筛查，发现土壤中的TFM含量低于检测限。这是首个用于TFM痕量分析的GC-ECD/GC-MS方法，涵盖了整个稻田生态系统（稻田水、稻田土、糙米、稻壳和稻草），适用于常规监测和TFM环境/食品安全评估。

引言

水稻（Oryza sativa L.）是全球超过一半人口的主食，提供了56%的谷物热量摄入，但它极易受到主要飞虫（如褐飞虫、白背飞虫和小褐飞虫）的侵害[1,2]。这些害虫在温暖潮湿的稻田环境中繁衍，严重侵害可导致30-50%的产量损失[3,4]；化学控制仍是传统农业中的主要管理方法。

Triflumezopyrim（TFM）是一种新型新烟碱类杀虫剂，化学名称为3,4-二氢-2,4-二甲基-1-(吡啶-5-基甲基)-3-（3-三氟甲基苯基)-2H-吡啶-1-ium-3-ide，由杜邦作物保护公司（DuPont Crop Protection）研发[2,5]。该杀虫剂对飞虫具有高效控制作用，主要通过使褐飞虫产生嗜睡效应。值得注意的是，它对目标害虫具有很强的选择性，同时对非目标生物（如Pardosa pseudoannulata等天敌）的负面影响较小[6]。与传统的新烟碱类杀虫剂不同，TFM作为nAChR拮抗剂起作用。这种独特的机制导致害虫出现急性兴奋症状，同时降低了交叉抗性发展的风险[7]。除了在水稻种植中的应用外，TFM还对棉花、玉米和大豆等主要作物的多种刺吸式害虫表现出优异的控制效果[8]。2017年，美国成为首个批准在水稻害虫控制中使用TFM的国家。随后，TFM在中国、韩国、印度、印度尼西亚、越南和日本获得了注册和批准[9]。预计未来将有更多国家批准TFM的使用，从而实现其在全球范围内的农业害虫管理应用。

随着TFM的广泛使用，其残留物可能对水稻作物的安全性和稻田的生态环境构成风险。现有研究表明，即使在推荐的田间使用剂量下，TFM也表现出显著的急性毒性；此外，其亚致死浓度会对Pterostichus fuscipes的生长发育和生物功能产生不利影响，其中幼虫阶段尤为敏感[10]。此外，亚致死浓度的TFM暴露会破坏生物体内关键代谢途径的酶平衡，进一步损害其免疫功能[11,12]。相关研究还表明，鱼类长期暴露于TFM的亚致死浓度下会导致有害的生化变化和组织病理损伤[13]。为应对这些风险并保障食品安全，全球监管机构为水稻中的TFM制定了最大残留限（MRL）。具体而言，农药残留联合会议（JMPR）与联合国粮食及农业组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）建议水稻中TFM的MRL为0.2 mg kg^-1[14]；日本和美国的MRL分别为0.01 mg kg^-1和0.4 mg kg^-1[15,16]。目前，中国也制定了TFM在水稻中的临时MRL，为0.1 mg kg^-1

目前，用于测定TFM残留物的分析方法主要包括高效液相色谱（HPLC）[17,18]和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）[19],[20],[21],[22]。然而，HPLC在分析复杂基质时检测灵敏度低且抗干扰能力弱。尽管LC-MS/MS具有出色的检测性能（例如，Shen等人2022年建立的方法在水稻中测定的TFM定量限为0.03 mg kg^-1

因此，本研究的主要目标是开发准确、可靠且灵敏的GC-ECD和GC-MS方法，用于测定五种关键稻田基质中的TFM残留物：稻田水、稻田土、糙米、稻壳和稻草。据我们所知，这是首次建立基于GC的分析方法并验证其在水稻基质中的适用性。具体目标包括：（1）优化样品预处理过程（提取和纯化）以消除基质干扰；（2）从线性、检测限（LOD）、定量限（LOQ）、回收率和稳定性等方面验证方法；（3）将验证方法应用于实际田间样品。本研究建立的分析方法可以为TFM的注册和水稻产品中TFM残留物的常规监测提供技术支持。同时，这些方法有望降低检测成本，提高农产品质量和安全监督程序的分析效率，并为水稻生产链中TFM残留物的准确测定提供理论依据。

化学物质和试剂

TFM（CAS编号1263133-33-0）标准品（纯度99.5%）由杜邦公司（美国特拉华州）提供。HPLC级丙酮、分析级乙腈和二氯甲烷由上海赛诺菲化学试剂有限公司提供，分析级氯化钠（NaCl）由天津永大化学试剂有限公司提供。一级胺（PSA，40 μm）、十八烷基硅烷（C18，40 μm）、Florisil（Flo，40 μm）和0.22 μm尼龙注射器过滤器也由该公司提供。

优化GC分析条件

研究了进样温度对triflumezopyrim（TFM）响应的影响，温度范围为11个水平（200-300°C）。对于气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD，图1A），TFM响应在200-260°C范围内显著增加，在更高温度下趋于稳定。气相色谱-质谱（GC-MS，图1B）也表现出类似的趋势，响应在200-250°C之间急剧上升，之后趋于稳定。

总结与展望

本研究建立了一种新的方法，用于测定多种稻田基质中的TFM残留物，包括稻田水、稻田土、糙米和稻草。通过三项针对性优化实现了关键改进：（1）系统筛选提取溶剂（二氯甲烷、乙腈和丙酮）；（2）针对基质选择吸附剂（PSA、C18、Florisil及其组合）；（3）优化仪器参数（进样口等）。

CRediT作者贡献声明

邓新红：撰写初稿、可视化处理、验证、数据分析、概念构建。王文星：验证、数据管理。杨斌：验证、数据管理。周旭国：监督、项目管理。杨丽华：撰写、审稿与编辑、监督、项目管理。

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：杨丽华表示获得了湖南省自然科学基金和湖南省教育部门科研项目的财政支持。杨丽华拥有专利#ZL 20211 0671438.2，授权给湖南农业大学。杨丽华还拥有专利#ZL 20211