劉佳悅,徐 軍,董豐收,劉新剛,吳小虎,鄭永權
(中國農業(yè)科學院植物保護研究所,植物病蟲害生物學國家重點實驗室,北京 100193)
距今已有5 000多年歷史的中草藥是中華民族的瑰寶。中醫(yī)藥在此次新冠肺炎疫情防控中也發(fā)揮了關鍵作用。在《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》中,清肺排毒湯列入中醫(yī)臨床治療期首選,10個省份1 261例患者服用后,總有效率達到97%,無一例患者由輕轉重[1]?!秶抑虚L期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》,也明確將中醫(yī)藥傳承與創(chuàng)新發(fā)展優(yōu)先主題列入人口與健康領域[2]。農藥在保證中藥材品質、提高產量方面起到了積極作用。但由于中藥材病蟲害種類繁多,農藥需長期大量使用,其中禁限用農藥因高毒、持久性強、難降解、對人體危害大等原因成為中草藥農藥殘留中的重點管控對象[3]。近年來,農業(yè)農村部陸續(xù)公布了一批國家明令禁止或限制使用的農藥。其中涉及中草藥的禁限用農藥共61種。目前中草藥中檢出率高的禁限用農藥品種主要是有機氯、有機磷類農藥。
中草藥中禁限用農藥殘留問題不僅影響了中草藥的質量安全,也成為阻礙中草藥走向國際化的壁壘。因此,中藥材中禁限用農藥污染問題必須引起重視,了解中草藥禁限用農藥殘留現(xiàn)狀及殘留檢測分析方法具有重要意義。
農業(yè)農村部農藥管理司發(fā)布的2019年禁限用農藥名錄中,禁止(停止)使用的農藥有46種,在部分范圍禁止使用的農藥有20種,其中在中草藥中禁用的有15種,共計61種[4](表1、表2)。
表1 所有農作物中禁用農藥名錄解析[4]
表2 限用農藥中涉及中草藥范圍的農藥名錄[4]
2.1.1 歐美國家中草藥農藥殘留限量標準
在眾多現(xiàn)行藥典中,《歐洲藥典》[5]和《美國藥典》[6]因涉及的農藥種類較多且殘留限量標準較為完善,成為目前國際上公認的較權威的藥典標準。
歐盟現(xiàn)行的植物藥標準《歐洲藥典》(EP 9.0)與美國現(xiàn)行的植物藥標準《美國藥典》(USP 42)所規(guī)定的農藥種類相同,包含了70項限量標準,涉及有機氯、有機磷和擬除蟲菊酯類等共計106種農藥的最大殘留限量,其中涉及我國規(guī)定禁限用農藥的殘留限量標準有18項。所有藥材均需滿足藥典中農藥殘留限量要求(表3)。
表3 《美國藥典》與《歐洲藥典》中關于禁用有機磷和有機氯農藥殘留限量標準[5-6]
(續(xù)表)
2.1.2 亞洲國家中草藥農藥殘留限量標準
除歐美發(fā)達國家外,我國中藥材也常出口亞洲國家及地區(qū),如日本、韓國,其藥典標準對我國中藥材出口及農殘限量標準的制定也具有一定的參考意義?!度毡舅幍洹酚置度毡舅幘址健穂7],現(xiàn)行為第17版(JP 17),規(guī)定了20種中藥材中總六六六和總滴滴涕的殘留限量(表4)。
值得注意的是,日本從2006年起實行嚴格的《食品中殘留農藥肯定列表制度》,涉及農藥734種,限量標準50 000余項。我國出口的中草藥產品農殘含量需符合該“肯定列表制度”中的規(guī)定才能順利出口[8]。
韓國現(xiàn)行藥典的《韓國藥典》[9]第10版,制定了包括18種中藥材及其萃取物共180個品種中的農殘限量標準,限量標準中規(guī)定的農藥為禁用有機氯類,所有納入檢測范圍的中藥都需滿足表5中的限量要求。
我國目前涉及中草藥中農藥殘留限量的標準主要有《中華人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)2020版[10]和WM/T 2—2004《中國藥用植物及制劑外經貿綠色行業(yè)標準》[11],以及GB 2763—2019《食品安全國家標準食品中農藥最大殘留限量》[12](以下簡稱GB2763—2019)。《中國藥用植物及制劑外經貿綠色行業(yè)標準》制定了藥用植物(原料、飲片、提取物、制劑)中4種有機氯農藥的最大殘留限量。
《中國藥典》2000版[13]首次對中藥材制定了農藥殘留限量標準?!吨袊幍洹?010版[14]中規(guī)定了黃芪和甘草的農藥殘留限量標準,農藥品種僅為六六六、滴滴涕、五氯硝基苯3個?!吨袊幍洹?015版[15]中增加了人參和西洋參的農藥殘留限量標準,并規(guī)定了22種有機氯農藥的殘留限量。隨著標準制定的不斷完善,2020版《中國藥典》[10]不再局限于少數(shù)幾種代表性藥用植物的限量標準,而是進一步增加了禁用農藥種類,明確規(guī)定其在所有植物類藥材中均不得檢出。2020年7月2日該版由國家藥品監(jiān)督管理局、國家衛(wèi)生健康委發(fā)布公告,正式頒布。其中明確規(guī)定了藥材及飲片(植物類)中33種禁用農藥不得檢出,即不得超過定量限(表6),進一步完善了藥用植物中農藥殘留限量標準。
隨著《中國藥典》的不斷更新,涉及的中藥材品種及農藥種類也不斷增加,進一步體現(xiàn)出國家對于中藥材質量安全的重視度日益增強。
相比于糧食、果蔬、谷物及動物性食品中的農藥殘留檢測方法標準而言,我國目前針對中草藥的農殘檢測方法標準較少,主要有GB 23200.10—2016《食品安全國家標準桑枝、金銀花、枸杞子和荷葉中488種農藥及相關化學品殘留量的測定 氣相色譜-質譜法》[16]以及GB 23200.11—2016《食品安全國家標準桑枝、金銀花、枸杞子和荷葉中413種農藥及相關化學品殘留量的測定液相色譜-質譜法》[17]。方法標準中以桑枝、金銀花、枸杞子和荷葉4種分別作為根莖類、花蕾、果實類及葉類的中藥材代表,試樣用乙腈作為提取溶劑,鹽析離心,固相萃取柱凈化,可分別采用氣相色譜-質譜儀和液相色譜-質譜法進行測定。
表6 《中國藥典》2020版中草藥農藥殘留限量規(guī)定[10]
《中國藥典》2015版[15]四部通則農藥殘留量測定法(2341)中規(guī)定了中藥材及飲片、制劑中農藥殘留的測定方法,按照農藥種類及測定儀器分為4部分。最新發(fā)布的《中國藥典》2020版[10]相較于2015版,新增“第五法藥材及飲片(植物類)中禁用農藥多殘留測定法”(表7),并提供了3種樣品前處理方法(表8):(1)直接提取法,(2)快速樣品處理法(QuEChERS),(3)固相萃取凈化法;并規(guī)定了中藥材及飲片中禁用農藥多殘留測定的氣相色譜-串聯(lián)質譜法以及高效液相色譜-串聯(lián)質譜法測定方法(表9)。
由于中藥材基質多為固體,且包含色素、雜質等成分,殘留檢測技術難度較大,殘留農藥種類涉及較多,殘留水平多為痕量,這也對檢測靈敏度等方面提出了更高的要求,應綜合考慮檢測方法的簡便性、高效性、通用性、靈敏性等。目前中藥材中禁限用農藥主要包括有機氯類、有機磷類、氨基甲酸酯類及其他類農藥,下面根據(jù)農藥種類依次介紹各類農藥在中草藥基質中的殘留分析方法。
表7 《中國藥典》2020版農藥殘留的測定方法[10]
表8《中國藥典》2020版(2341)第五法禁用農藥多殘留測定法——前處理方法[10]
表9《中國藥典》2020版(2341)第五法禁用農藥多殘留測定法——檢測方法[10]
有機氯農藥化學性質穩(wěn)定、毒性大、污染強,在土壤中降解緩慢。在中草藥種植過程中,其可通過根部吸收,在植物體內富集,造成再殘留,給中草藥品質安全帶來風險。因此需要建立中草藥中有機氯農藥殘留分析方法以監(jiān)測殘留量?,F(xiàn)將近年來國內外關于中草藥中禁限用有機氯類農藥殘留分析方法研究進展總結如下。3.1.1 樣品前處理方法
中草藥中有機氯農藥殘留提取凈化的前處理方法常見的有磺化法、固相萃取法、加速溶劑萃取法、凝膠滲透色譜凈化及QuEChERS技術[18]。
磺化法是較為經典、傳統(tǒng)的提取方法。該法選用丙酮和二氯甲烷為提取溶劑,超聲波萃取,濃硫酸磺化提取,但該方法消耗有機溶劑較多,操作較復雜。何清彥等[19-20]均采用磺化法,分別對當歸等10種中藥材中及5種黔產中藥材中的有機氯農殘進行了測定。
此外,以固相萃取法作為前處理方法,可減少有機溶劑的使用。該法選取合適的固相萃取柱,可實現(xiàn)批量化樣品處理。祁偉等[21]選用固相萃取法作為酸棗仁中有機氯農殘的前處理方法,選用乙腈作為提取溶劑,Carb/NH2SPE柱凈化,利用全自動固相萃取儀操作,減少了溶劑用量及人為操作帶來的誤差。白桂昌等[22]將中藥配方顆粒經乙酸乙酯超聲提取,再經Florisil固相萃取小柱及硫酸磺化凈化,結合GC-ECD測定了20種有機氯殘留。
加速溶劑萃取法(PLE)萃取效率高,適用于固體及半固體樣品,在中藥材基質中也有應用。黃曉會等[23]運用加速溶劑萃取技術,建立了葉類中藥材中25種有機氯農藥的前處理方法,樣品的添加回收率、線性均良好,符合農藥殘留分析要求。
由于中藥材基質相對復雜,而凝膠滲透色譜(GPC)對大分子雜質凈化效果良好,且便于自動化控制,可減少人為操作帶來的誤差。何曼莉等[24]利用GPC進行初步凈化,以除去大分子脂類、色素等雜質,建立了13種藥食兩用的中藥材中17種有機氯殘留的前處理方法,平均回收率在84.6%~115.5%范圍內,效果良好。
QuEChERS法是美國分析化學家協(xié)會(AOAC)官方所規(guī)定的農藥殘留樣品前處理方法[25],也是《中國藥典》2020版[10]農藥殘留量測定法(2341)“第五法藥材及飲片(植物類)中禁用農藥多殘留測定法”中規(guī)定的樣品前處理方法之一。QuEChERS法已成為中藥材樣品前處理的常用方法,具有操作簡便快速、回收率高及重現(xiàn)性良好等優(yōu)點。翟蓮[26]對傳統(tǒng)QuEChERS方法進行優(yōu)化,以甲酸—正己烷為提取溶劑,C18和PSA除雜,建立了黃芪中有機氯多殘留的檢測方法,添加回收率范圍為90%~118%,滿足檢測要求。
3.1.2 中草藥中有機氯類殘留儀器檢測方法
有機氯類農藥殘留多選用氣相色譜(GC)配以電子捕獲器(ECD)進行檢測。氣相色譜常用于易揮發(fā)有機化合物的定性和定量,電子捕獲器(ECD)對含鹵素的化合物有極高的靈敏度,可用于痕量有機氯農藥殘留的測定,也可實現(xiàn)不同異構體及代謝物的同時測定。
近些年來,有關GC-ECD檢測中藥材中有機氯農藥殘留的應用已十分成熟。梁慧慧等[27]利用GC-ECD對全國10個產地的玄參藥材及飲片中21種有機氯殘留進行檢測,其中δ-六六六、七氯和氯丹檢出率較高。劉芳等[28]采用GC-ECD測定了72種中藥飲片中DDT和六六六(包括異構體和代謝物)的有機氯殘留量,總體檢出率為66.7%,但均未超標。根莖類藥材檢出率較高,這與有機氯在土壤中難降解、易被植物根部吸收的特點相一致。
在檢測方法中,氣相色譜-三重四極桿質譜(GC-MS/MS)也常被用于中草藥有機氯多殘留分析。氣質聯(lián)用儀器將色譜高效分離和質譜高靈敏度檢測的優(yōu)點同時結合。二級質譜(MS/MS)通過目標物的特征離子準確定性,可滿足有機氯農藥多殘留及其異構體、代謝物同時檢測的需要。祁偉等[21]利用GC-MS/MS測定了79批次的酸棗仁中13種有機氯農藥殘留,在其中1批檢出七氯和反式氯丹,含量為0.002 5 mg/kg。趙志高等[29]運用GC-MS/MS建立了甘草中禁限用有機氯農藥的檢測方法,并對32批次的實際樣品進行檢測,其中6批次檢出β-硫丹及o,p'-DDD殘留,但均未超標。
有機磷類農藥常用于中草藥栽培過程中防治病蟲害,具有良好殺蟲效果,但人體長期接觸低劑量有機磷農藥,會使中樞神經系統(tǒng)出現(xiàn)認知功能損傷,還會有致癌風險[30]。目前有機磷類農藥殘留檢出較多的中藥材主要有三七、太子參、人參、黃連、菊花、白芷等[31]。關于中草藥中禁限用有機磷類農藥殘留分析前處理技術和檢測技術的研究進展總結如下。
3.2.1 樣品前處理方法
目前中藥材有機磷類農藥殘留分析中常用的前處理技術包括:固相萃取技術(SPE)、QuEChERS法和分子印跡技術(MIT)等。
固相萃取技術因操作簡便、適宜批量化樣本處理,在多種中藥材基質有機磷農藥殘留前處理中均有應用。馮春等[32]考察了4種不同的固相萃取柱對枸杞基質的凈化效果,發(fā)現(xiàn)Cleanert TPH柱的萃取效率最高,其能有效去除色素、糖分及酸性干擾物質。李嘉欣等[33]建立了金銀花中23種禁限用有機磷農藥殘留的分析方法,由于檢測樣本量大,且金銀花色素及有機酸含量高,選用Carb/NH2SPE柱進行凈化,效果良好。李安平等[34]分別比較了固相萃取柱法及QuEChERS法作為當歸基質的前處理方法,通過考察基質對峰形的改善及加標回收率等,最終選擇了無需凈化的QuEChERS方法作為前處理方法。周夢春[35]選取中藥材中常見的有機磷殘留毒死蜱作為印跡模板物,運用分子印跡技術,制備分子印跡材料MIPs作為固相分散萃取小柱,實現(xiàn)對目標物的快速分離富集,效果良好。
3.2.2 有機磷類農藥殘留儀器檢測方法
我國檢測中藥中有機磷類農藥殘留最常用的儀器檢測方法是氣相色譜法(GC)。氣相色譜可根據(jù)農藥的結構和所含元素的不同選擇專屬性檢測器。其中氮磷檢測器(NPD)和火焰光度檢測器(FPD)均可用于有機磷類農藥殘留檢測。
FPD是分析有機磷農藥使用最多、普及面最廣的專用型檢測器?!吨袊幍洹?020版[10]四部(2341)農藥殘留量測定第二法中明確指出,有機磷類農藥選用GC-NPD或GC-FPD檢測。李嘉欣等[33]運用GC-FPD對64個批次金銀花樣品中的23種禁限用有機磷農藥進行檢測,檢出6種禁限用農藥。程猷等[36]建立了GC-FPD同時測定黃芪中41種有機磷農藥殘留的方法,操作簡便,可用于黃芪中有機磷農藥殘留的快速檢測。
高效液相色譜(HPLC)適用于不易氣化、相對分子質量較大的有機磷類農藥(如對硫磷)殘留的檢測。譚君等[37]等建立了人參中3種有機磷農藥殘留檢測的HPLC方法,并對4種不同品種的人參進行檢測,殘留濃度較低,范圍為0.137~1.178 mg/kg。
此外,隨著檢測儀器的不斷更新,氣相色譜-三重四極桿質譜(GC-MS/MS)及液相色譜-串聯(lián)質譜(LC-MS/MS)也成為有機磷農藥殘留檢測的常用分析儀器。儀器能夠同時檢測多種有機磷農藥,并準確得出各組分含量。液相色譜—串聯(lián)質譜對穩(wěn)定性較差、不易揮發(fā)且極性較大的有機磷類農藥檢測效果好,如氧化樂果、甲胺磷等。李安平等[34]利用GC-MS/MS對當歸中26種禁限用有機磷農藥及其主要的代謝物進行檢測,其中甲拌磷砜作為甲拌磷的代謝產物檢出率最高。郭曉霞等[38]采用QuEChERS方法結合超高效液相色譜-串聯(lián)質譜(UPLC-MS/MS)測定了紫花地丁中82種農藥多殘留,包括有機磷類、氨基甲酸酯類及擬除蟲菊酯類等多種農藥。
除儀器檢測方法外,秦斌等[39]開發(fā)了熒光試紙條,用于中藥材中有機磷農藥殘留的快速檢測。采用雙抗夾心法,制備了有機磷熒光免疫層析試紙條。其可用于中草藥中對硫磷、蠅毒磷和豐索磷殘留的快速檢測。
除有機磷和有機氯類農藥外,部分氨基甲酸酯類農藥因毒性較高、對環(huán)境有潛在威脅等原因已被國家禁用,如克百威、丁硫克百威、滅多威、涕滅威。
3.3.1 樣品前處理方法
氨基甲酸酯類農藥殘留常用的樣品前處理方法包括固相萃?。⊿PE)、凝膠滲透色譜凈化(GPC)、QuEChERS方法以及加速溶劑萃?。ˋSE)等。李娜等[40]分別考察了4種固相萃取柱對中藥材基質的凈化效果。結果發(fā)現(xiàn),使用ENVI-Carb柱+C18柱、PSA柱+正己烷脫脂均能取得良好效果,但后者成本更低、操作更簡便。楊如箴[41]分別比較了氨基甲酸酯類農藥(GPC、QuEChERS以及ASE)3種不同的前處理方式的差異。結果顯示,3種方式各有利弊,GPC能夠高效去除油脂和色素等大分子雜質,但存在有機溶劑消耗多、耗時長等缺點;QuEChERS方法操作簡便、溶劑用量少,但凈化劑GCB易吸附色素雜質與農藥,需嚴格優(yōu)化其用量;ASE技術自動化程度高,但影響萃取過程的因素較多。何強等[42]用1%甲酸的乙腈提取,QuEChERS法凈化,建立了蕁麻中17種氨基甲酸酯類農藥的提取方法,方法的回收率較高。3.3.2 氨基甲酸酯類農藥殘留儀器檢測方法
氨基甲酸酯類農藥殘留的儀器檢測方法主要有HPLC-柱后衍生-熒光檢測器以及超高效液相色譜-串聯(lián)質譜法(UPLC-MS/MS)。
HPLC-柱后衍生化法已成為檢測氨基甲酸酯類農藥殘留的最經典方法。毛秀紅等[43]運用HPLC-柱后衍生-熒光檢測器建立了藥用植物中13種氨基甲酸酯類農藥殘留的檢測方法,該方法在0.02~0.5mg/L范圍內線性良好、靈敏度高,可用于痕量氨基甲酸酯類農藥殘留的檢測。
UPLC-MS/MS已成為氨基甲酸酯類農藥殘留分析的常用方法。采用與其配套合適的樣品前處理技術,可實現(xiàn)中藥中氨基甲酸酯類痕量殘留的良好分析效果。宋鑫等[44]運用該方法對40份不同產地的中藥飲片中14種氨基甲酸酯類農殘進行檢測。樣品經乙腈提取,經GPC和Carb/NH2SPE柱聯(lián)合凈化,分別在2份當歸和黨參樣品中檢出涕滅威和克百威。
除有機氯、有機磷及氨基甲酸酯類農藥外,中草藥中其他類禁限用農藥清單見表10。
表10 中草藥中其他類禁限用農藥清單[4]
相比于有機氯、有機磷和氨基甲酸酯類農藥,其他類禁限用農藥殘留的報道相對較少,如殺鼠劑、溴甲烷熏蒸劑等。但部分禁限用農藥如氟蟲腈、除草醚等,仍偶有檢出,其存在的風險不可忽視,仍有必要進行殘留監(jiān)測與分析。
有機氮類殺蟲劑殺蟲脒可用于防除對有機氯、有機磷產生抗性的害蟲,但毒性大且代謝中間產物存在強致癌性。王倩等[45]利用GC-MS/MS測出白芍、黃芪、貓爪草和山茱萸中農藥殘留較多;在黃芪和白芍中檢出殺蟲脒,但殘留水平較低。
氟蟲腈殺蟲譜廣,對蚜蟲、鱗翅目等多種害蟲均有很高的殺蟲活性。吳加倫等[46]建立了氟蟲腈在中藥材薏苡仁中的殘留分析方法。選用甲醇-水作為溶劑,震蕩提取,過氧化鋁柱凈化,結合氣相色譜進行檢測。磺酰脲類除草劑主要用于防除闊葉類及禾本科雜草。王鵬思[47]運用HPLC-MS/MS對金銀花和鐵皮石斛中141種農藥殘留進行篩查,在鐵皮石斛中檢出氟蟲腈,但含量較低,在金銀花中檢出胺苯磺隆含量極低,為0.4 μg/kg。
通過對我國中草藥禁限用農藥名錄進行分析可以看出,目前在中草藥范圍內禁限用農藥有61種。國家對于農藥使用的規(guī)定日益嚴格。未來中藥材種植栽培將向著綠色種植、規(guī)范化種植的方向發(fā)展,科學合理使用農藥,使用低毒、環(huán)保、易降解農藥及農藥減量使用已成為必然趨勢。
通過《中國藥典》2020版及GB 2763—2019對藥用植物農藥殘留限量規(guī)定可以看出,國家對于藥用植物這類特色小宗作物的限量標準顯著增加,直接體現(xiàn)出國家對于中藥材質量安全的關注度與日俱增。更為完善的殘留限量標準,有利于中藥材種植生產過程的規(guī)范化管理,相關部門在執(zhí)法過程中也有了更為嚴格的依據(jù)。
《中國藥典》2020版及GB 2763—2019在規(guī)定農藥殘留品種及數(shù)目方面,已超過亞洲其他國家,如日本、韓國。我國藥用植物限量標準更為嚴格,有利于我國中藥材向亞洲其他國家的出口。但相比于《歐洲藥典》(EP 9.0)和《美國藥典》(USP 42)仍存在限量標準數(shù)目上的差距。歐美藥典涉及的殘留限量標準包含70項,《中國藥典》2020版包括禁用農藥限量標準33項,因此歐美藥典相較于中國藥典更為全面。相信隨著中國藥典及殘留限量標準的不斷更新,我國有關藥用植物農藥殘留限量標準也會涉及更為廣泛的中藥材種類,覆蓋更多的農藥品種,制定出更適合我國藥用植物生產實情的殘留標準依據(jù)。
隨著色譜質譜聯(lián)用技術等儀器檢測技術的不斷發(fā)展,目前應用于中草藥農藥殘留的檢測方法已相對成熟,有時可同時檢測上百種農藥殘留。今后儀器聯(lián)用檢測技術將會繼續(xù)大量用于檢測工作中,為中草藥中農藥殘留的日常檢測及快速篩查奠定堅實的基礎。未來檢測技術將向快速檢測、低成本、自動化的方向發(fā)展。如何開展中草藥更為簡便、多元化的樣品前處理技術,仍是值得繼續(xù)探索開發(fā)的方向。