在草莓种植和加工过程中对氟氯氰菊酯的全面评估：出现情况、降解过程、代谢机制及风险评估

《Food Chemistry》：Comprehensive evaluation of cyflumetofen between strawberry cultivation and processing factors: Occurrence, degradation, metabolism and risk assessment

草莓种植及加工中氟虫腈（CYF）及其代谢物B-1的残留动态、环境稳定性及膳食风险评估研究，采用高效液相色谱-串联质谱法分析CYF和B-1的残留量、代谢率及加工效应，发现CYF和B-1在冷冻黑暗条件下稳定，存留期达59天，代谢率0.87%-50.0%，清洗可降低残留，加工后膳食风险降至0.0013%-0.0094%。

　　

刘书田|任鑫|张斌|吴曼妮|程友普|陈增龙

中国科学院动物生物多样性保护与害虫综合治理国家重点实验室，北京 100000，中国

摘要

本研究采用高效液相色谱-串联质谱技术，探讨了氟虫腈（CYF）及其代谢物2-三氟甲基苯甲酸（B-1）在草莓种植和加工过程中的残留动态。该技术能够准确分离和鉴定氟虫腈（CYF，2.12分钟）及其代谢物B-1（1.35分钟），两种物质的定量限（LOQ）均为0.001毫克/千克。CYF和B-1在冷冻和避光储存条件下保持稳定，在草莓组织中可持续存在长达59天。受气候、环境和草莓品种的影响，种植过程中的初始CYF残留量为0.20–0.46毫克/千克（半衰期：1.92–7.07天），最终残留量稳定在0.03–0.36毫克/千克。此外，0.87–50.0%的CYF代谢为B-1，两者均具有毒性作用。清洗可减少新鲜草莓中的残留量。膳食风险评估（确定性模型）显示，加工过程显著降低了草莓酱的膳食风险，降至0.0013–0.0094%。

引言

草莓作为一种全球知名的浆果作物，在中国农业经济中占据重要地位，被誉为“水果之王”（Zhao等人，2018；Ye & Fang，2001）。草莓富含矿物质和维生素，对人类健康有益（Luo & He，2011；Schell等人，2017；Giampieri等人，2012）。根据联合国粮食及农业组织（FAO）的数据，2004年中国草莓种植面积为153,090公顷（FAO，2024），使其成为世界上最大的草莓生产和消费国。保护性栽培和垂直农业等技术实现了草莓的周年供应。然而，由于草莓生长周期较短，容易受到多种害虫和病害的侵袭。其中，红蜘蛛（包括Tetranychus urticae，尤其是T. cinnabarinus）会吸取植物汁液，导致叶片黄化、果实发育不良，在严重情况下产量损失可达30–40%以上，同时果实品质显著下降（Herrmann等人，2017；Niu等人，2006；Migeon & Carlos 2004；Zhang等人，2004；Surayman等人，2021）。目前，螨虫控制主要依赖化学农药。但长期使用传统农药导致螨虫抗性增强，降低了控制效果，增加了害虫管理的复杂性。作为一种新型杀螨剂，氟虫腈（CYF）表现出优异的杀螨活性，能快速消灭螨虫且不与传统农药产生交叉抗性，有效解决了抗性问题。此外，CYF具有较长的残留效果，一次施用即可长期抑制螨虫种群增长。这种方法不仅保证了草莓的产量和品质，还延缓了螨虫抗性的产生，为草莓种植中的可持续害虫管理提供了新的技术支持。作为新型苯甲酰乙腈类杀螨剂，CYF兼具高效性和低毒性，在草莓种植中得到广泛应用（Hua等人，2016）。研究表明，CYF通过干扰草莓螨虫的能量代谢过程发挥杀螨作用，对成螨、若螨和卵均具有明显的接触杀伤效果（Shi等人，2022）。在实际应用中，CYF具有显著优势：一方面，其亲脂性可延长药效持续时间，从而减少施用频率；另一方面，它与传统杀螨剂无交叉抗性，有效缓解了抗性问题（Gao等人，2021；Feng等人，2018）。多地区的田间试验表明，CYF对草莓螨虫具有良好的控制效果，同时提高了草莓产量和品质。全国不同地区的田间试验显示，在多种生态条件下，CYF对草莓螨虫的控制效果超过92%，显著改善了果实品质并增加了可溶性固形物含量。这些结果表明，CYF不仅能有效控制螨虫，还能保证草莓的高产量和品质。

然而，CYF的广泛使用也带来潜在风险。从环境角度来看，CYF在土壤中降解缓慢，长期积累可能改变土壤微生物群落结构，减少土壤微生物数量，从而影响土壤生态功能（Shi等人，2021）。此外，草莓中的主要代谢物B-1已被证实具有内分泌干扰作用（Gao，2021）。此外，CYF的8种代谢物中有4种（A-2、AB-1二聚体、AB-1、AB-11）也具有类似作用，这通过其对Daphnia magna生长和繁殖的负面影响得到证实（An等人，2022）。CYF残留物可通过食物链进入人体。动物研究表明，长期暴露可能损害肝脏线粒体功能。人类长期接触CYF可能增加基因毒性，诱发严重心脏病，并增加代谢性疾病的发生率（Ma等人，2021；Wang等人，2021；Yoshida等人，2012）。草莓加工方法（如浓缩、冷冻干燥和高温处理）可能加速CYF降解，产生氟化有机污染物，进一步增加了食品安全管理的复杂性（Li等人，2020）。

目前，关于CYF的国内外研究主要集中在单一方面，如田间残留动态监测或实验室代谢途径分析，缺乏涵盖整个产业链大规模种植和加工的全面风险评估（Li等人，2023；Wen等人，2024）。我们对CYF在不同种植方式下的环境行为、加工过程中的迁移和转化以及多阶段累积暴露风险的理解存在显著不足。这些缺陷阻碍了现代农业绿色和可持续发展的技术需求。根据2014年联合国粮食及农业组织（FAO）/世界卫生组织（WHO）农药残留联合会议（JMPR）的报告（JMPR，2014），CYF有超过20种代谢物，其中2-三氟甲基苯甲酸（B-1）是植物代谢和水解的主要产物，B-3主要存在于土壤中，AB-1是CYF的主要水解代谢物。这些代谢物可能在加工过程中积累。先前研究已开发出CYF和B-1的残留分析方法，研究了它们在柑橘类水果中的消散规律，并进行了膳食风险评估（Wang等人，2022）。茶叶中CYF的风险水平也进行了评估（Ning等人，2025a；Ning等人，2025b）。尽管取得了这些进展，但对整个产业链（从田间种植到家庭后处理）中CYF及其代谢物的系统研究仍不充分，限制了其在不同作物种植中的科学应用和风险管理。

鉴于上述问题，本研究旨在利用多维度评估模型，阐明CYF和B-1在草莓从种植到加工过程中的行为特征，并确定消费者的准确风险值。首先，通过灵敏的超高效液相色谱-串联质谱技术确认了CYF和B-1在草莓基质中的储存稳定性，确保了从田间试验到室内条件的样品稳定性，为相关化合物提供了精确数据。其次，研究了草莓种植过程中CYF的残留水平、消散动态和代谢情况，并分析了气候条件、草莓品种和种植系统等影响因素。第三，结合了加工因素（PFs），描述了新鲜草莓加工成草莓酱过程中CYF及其代谢物浓度的变化（清洗、炖煮、腌制和灭菌）。最后，应用确定性和概率性评估模型，估算了不同年龄、地区和性别的消费者摄入草莓农产品中CYF的膳食风险。系统阐明了CYF及其关键代谢物B-1在整个“种植-加工”链中的行为，并整合了加工因素，量化了家庭制作果酱过程中的残留物代谢。通过结合概率性和确定性模型，对不同人群进行了精细的膳食风险评估，填补了现有研究在全面风险分析方面的空白。本研究揭示了农产品在整个生产链中的行为特征和安全性，为农药的科学合理使用提供了理论基础。

部分内容摘录

植物护理和农药施用

在中国主要草莓产区进行了受监督的田间试验，包括北京市（试验#1，116.23°E，40.22°N）、吉林省（试验#2，125.35°E，43.88°N）、辽宁省（试验#3，123.17°E，41.27°N）、河北省（试验#4，114.99°E，38.51°N）、河南省（试验#5，113.42°E，34.23°N）、安徽省（试验#6，116.97°E，33.63°N）、湖北省（试验#7，114.23°E，30.40°N）和广西壮族自治区（试验#8，108.33°E，24.84°N）。

方法验证

所开发的UHPLC-MS/MS方法成功用于检测草莓中的氟虫腈（CYF）及其代谢物B-1。该方法具有出色的特异性，在空白基质样品中CYF（2.12分钟）和B-1（1.35分钟）的保留时间处未观察到干扰峰。两种分析物在0.01–1.0毫克/升的浓度范围内表现出良好的线性，相关系数（R2）分别为CYF的0.9939至0.9943和B-1的0.9987至0.9989。

结论

本研究全面考察了从草莓种植到加工的整个过程，阐明了CYF的命运、特征及其相关的膳食风险。这些发现对人类健康和农业生态可持续性具有重要意义。在温室草莓系统中，CYF的代谢速率较快，代谢物残留量较多。

CRediT作者贡献声明

刘书田：撰写——原始草稿、方法学、调查、概念化。任鑫：验证、方法学、正式分析、数据管理。张斌：撰写——审阅与编辑、资源协调、调查。吴曼妮：撰写——审阅与编辑、可视化、数据管理。程友普：撰写——审阅与编辑、监督、资源协调。陈增龙：撰写——审阅与编辑、项目管理、资金争取、概念化。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本研究结果的财务或个人利益冲突。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号32472594和32101876）、国家重点研发计划（编号2025YFD1400100）以及北京科技与商学院食品风味与健康交叉创新项目（编号FFHCI-2025009）的支持。