苹果典型加工工艺对手性农药丁氟螨酯选择性降解行为影响研究

Cyflumetofen, a relatively novel chiral acaricide, was used for the control of a wide range of pets in fruits. The enantiomers of chiral pesticides are often markedly different in their toxicity, especially with different processing technology. However, due to complex chemical structure and physiological activity, the researches only stay in the racemic compounds, lack of research on their selective degradation behavior in the fruit processing. Consequently, in the present study, the effect of typical apple processing technology on chiral pesticide cyflumetofen enantioselective degradation behavior will be studied. The acute toxicity of the individual enantiomers toward rats will be studied, to determine the higher toxicity enantiomers, and the chiral separation and residue analysis methods for apples and its by-products will be established, in addition, the enantioselective degradation of cyflumetofen in the apple production technology will be investigated. And then, the major metabolites of individual enantiomers during food processing will be identified by mass spectrometry and nuclear magnetic resonance. In conclusion, our findings of the enantioselectivity in the typical apple processing technology may have some implications for better risk assessment for chiral pesticides.

丁氟螨酯是目前防治果树螨类虫害常用的新型手性杀螨剂，在水果加工过程中存在对映体毒性升高的风险。目前对丁氟螨酯残留风险研究主要集中在外消旋体水平上，水果加工过程中丁氟螨酯对映体选择性变化研究还未见报道。本项目前期研究发现，丁氟螨酯在苹果中不存在明显的选择性降解行为，进入加工环节后干燥、酶解等因素对高毒映体转换的风险明显增加。在此基础上，拟开展苹果典型加工工艺对手性农药丁氟螨酯选择性降解行为影响研究，通过丁氟螨酯单一对映体制备开展大鼠急性毒性研究，明确对映体中的高毒体；利用手性残留分析方法测定经不同加工工艺（干燥、榨汁、酶解、发酵和灭菌）后苹果制品中对映体分数及对映体含量，明确丁氟螨酯降解和转化规律；采用质谱核磁技术鉴定主要代谢产物，探明手性农药丁氟螨酯的代谢转化机制。项目完成后，可以明确影响苹果安全生产的关键控制点，为苹果典型加工过程中手性农药的识别、确证与风险评估提供科学依据。

丁氟螨酯是目前防治果树螨类虫害常用的新型手性杀螨剂，在水果加工过程中存在对映体毒性升高的风险。目前对丁氟螨酯残留风险研究主要集中在外消旋体水平上，水果加工过程中丁氟螨酯对映体选择性变化研究还未见报道。本项目前期研究发现，丁氟螨酯在苹果中不存在明显的选择性降解行为，进入加工环节后干燥、酶解等因素对高毒映体转换的风险明显增加。在此基础上，本项目利用超临界流体色谱仪串联质谱建立高效快速的手性分离分析方法，且不同部位苹果中手性对映体回收率在78.3%~119.9%之间，标准偏差小于14.0%。在1.5倍施药剂量下(–)-和(+)-丁氟螨酯半衰期分别是22.13天及22.23天，在5倍施药剂量下，(–)-和(+)-丁氟螨酯半衰期分别是22.42天及23.64天，(–)-丁氟螨酯降解速率显著小于其对映体，更重要的是，丁氟螨酯在苹果皮，苹果梗及苹果渣中分别为50%，22%及16%，其分布存在差异。苹果脆片加工过程中，去皮对丁氟螨酯的降解作用最显著。在干燥过程中，由于温度和压力的变化，其加工因子偏离0.5，其（-）-丁氟螨酯呈现优先降解的趋势。预干燥和膨化干燥对丁氟螨酯的选择性降解有一定的影响，其EF值大于0.5，但影响并不显著。利用电子鼻和电子舌进行风味差异分析，经丁氟螨酯处理后的苹果风味物质与未经丁氟螨酯处理的苹果风味物质存在显著差异。进一步利用液相与Q-tof联用技术对经丁氟螨酯处理后的苹果进行非靶向代谢组学分析，初步鉴定出90个差异显著的物质分别为葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、肌醇、鲨肌醇、半乳糖醇、山梨醇、甘露醇，以及奎宁酸等。说明经丁氟螨酯处理后苹果中糖类和醇类物质代谢途径收到干扰，从而影响了苹果的风味品质。结合气相色谱-串联质谱技术对经丁氟螨酯处理后的挥发性风味物质进行了定性定量分析，利用固相微萃取来提取苹果样品的挥发性风味物质，用气相色谱串联质谱对这些挥发性风味物质进行检测，差异较显著的挥发性风味物质主要为酯类和醇类物质，如：乙酸己酯、2-甲基丁酸2-甲基丁酯、乙酰乙酸正己酯、丙酸己酯、正己醇、叶醇等。项目完成后，可以明确影响苹果安全生产的关键控制点，为苹果典型加工过程中手性农药的识别、确证与风险评估提供科学依据。