手性农药在啤酒加工过程中的残留动态和选择性行为研究

Chiral pesticides are often markedly different in their toxicity between enantiomers because of the chiral center. However, due to chemical and economic reasons, these pesticides are usually sold and widely introduced into the environment as racemic compounds. Consequently, the application and food safety of chiral pesticides have been becoming a new field of scientific research. Malathion, diclofop-methyl and triadimefon are the most widely used chiral pesticides in barley, nevertheless, in the past few years, no work has been reported on the stereoselective degradation of the chiral pesticides in the barley to beer chain. In the present study, the acute toxicity of the individual enantiomers toward rats will be studied, and the chiral separation and residue analysis methods for malathion, diclofop-methyl, and triadimefon in beer and its by-products will be established by ultra-high performance liquid chromatography tandom mass spectrometry (UPLC-MS/MS), in addition, the enantioselective degradation of these chiral pesticides in the beer production chain will be investigated under field and indoor simulated conditions. 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 barley to beer chain may have some implications for better risk assessment for chiral pesticides.

不同手性农药对映体之间的毒性存在差异，但目前对食品中农药残留分析主要集中于外消旋体水平，无法提供全面准确的信息，从而给消费者健康带来安全隐患。杀虫剂马拉硫磷、除草剂禾草灵和杀菌剂三唑酮是大麦上常用的手性农药，但其在啤酒加工过程中的残留动态和选择性行为尚不清楚。因此，本项目拟以马拉硫磷、禾草灵和三唑酮为研究对象，通过大鼠急性毒性试验分别探明3种手性农药对映体中的高毒体；建立3种手性农药在啤酒及其副产物中的手性残留分析方法；应用超高效液相色谱串联质谱分析手性农药在啤酒加工过程中的残留动态和对映体转化规律；利用质谱、核磁等技术鉴定手性农药在加工过程中主要代谢产物；通过数据分析评价手性农药在啤酒加工过程中的残留和毒性风险，为其在加工过程中的毒性评价和风险评估提供理论依据。

食品加工过程会造成原料中残留的手性农药发生选择性降解及代谢行为，而对映体间毒性往往存在显著差异。由于传统安全评价方法对手性农药风险评估不够准确，存在安全隐患。本项目开展了对映体水平手性农药在啤酒加工过程中的选择性行为研究，主要包括以下4个方面：1）采用基质分散和固相萃取相结合前处理方法，结合串联质谱技术，成功建立了三唑酮和三唑醇等残留分析方法，很好解决了传统分析方法灵敏度低，基质干扰多，样品处理繁琐的缺点。2）基于建立的分析方法，开展了三唑酮、禾草灵和马拉硫磷在啤酒加工过程中的选择性降解行为研究，利用质谱技术对三唑酮的代谢产物进行定性定量分析，明确了手性农药母体和代谢物在大麦储存及啤酒加工过程中的选择性降解和代谢规律。研究结果表明，三唑酮对映体在大麦中存在选择性降解及代谢行为，S-三唑酮的降解速率快于R-三唑酮；三唑酮对映体在发酵过程中选择性的代谢产生三唑醇RS体和SS体。研究结果为手性农药的安全评估提供了重要基础数据。3）针对对映体毒性数据缺乏问题，制备了三唑酮及三唑醇6个对映单体，分别考察了对大鼠肝细胞选择性毒性差异。结果表明Rac-三唑酮对大鼠肝细胞的毒性明显高于(-)-三唑酮和(+)-三唑酮，三唑醇对映体的毒性大小为RS-(+)体 > Rac体> SS-(-)体> RR-(+)体> SR-(-)体。明确了目标手性农药的高毒体，为手性单体农药的研发提供了重要技术支撑。4）农药残留造成食品安全的同时会影响食品的风味品质。利用电子鼻和电子舌对三唑酮处理后的啤酒进行感官评价，发现三唑酮显著影响啤酒的风味，且不同对映体处理后啤酒风味也存在显著差异。结合代谢组学技术研究发现三唑酮影响酵母的氨基酸合成、脂质代谢等代谢途径，从而造成发酵啤酒风味品质的改变。研究结果为企业生产提供了重要基础数据。