柑橘中乙螨唑农药的代谢和毒性机理及其残留风险评价

发布时间：2018-02-16 21:59

本文关键词： 乙螨唑柑橘代谢产物毒性风险评价　出处：《西南大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：柑橘是人们日常生活中一类重要的水果。但是在其生长期内常常受到螨类的危害。乙螨唑是一种新型的二苯基VA唑啉类手性杀螨剂,被广泛应用于柑橘螨的卵、幼虫、成虫的防治。在实际生产过程中,农药被施用于田间后,部分残留于植株表面、果实等部位,部分则进入到土壤或沉积物等生态环境中。由于农药的理化性质及外界环境的差异,使得不同农药在植株体内或者生态环境中的行为呈现出显著性差异。残留在植株体内或者果实中的农药,经过人体进食后对人体健康产生一定风险。而残留于土壤等生态环境中的农药则可能对生态环境中的非靶标生物产生毒害作用。目前,对于该新型农药的研究仅仅限于田间降解及对于靶标生物螨类的毒性。因此,本论文针对目前乙螨唑相关信息的缺乏现状,从对映体水平上研究了乙螨唑在柑橘果实中的降解代谢及其对细胞的毒性和氧化损伤效应。在此基础上,还研究了乙螨唑对于非靶标生物的毒性作用模式,论文以蚯蚓为模式生物,利用NMR检测分析技术对不同浓度乙螨唑处理后,蚯蚓体内内源性物质的变化进行了监测,明确了相关生物标志物及所影响的代谢路径。此外,本研究还采用UPLC-QTOF/MS全扫描模式对乙螨唑在柑橘、土壤及蚯蚓体内的代谢产物进行了鉴定,明确了几种主要代谢产物在三种基质中的相对含量变化情况。最后,通过乙螨唑在柑橘上的最终残留量及毒理学数据,评估了柑橘果实中乙螨唑残留对于人体的潜在风险性。主要得到了以下结论:1.乙螨唑手性对映体在柑橘和土壤中的选择性降解在不同的采样间隔下,研究了R-乙螨唑和S-乙螨唑在柑橘和土壤中的降解规律。结果表明,乙螨唑对映体在柑橘和土壤中的降解均存在选择性。在柑橘基质中,S-乙螨唑总是优先于R-乙螨唑降解,造成柑橘基质中R-乙螨唑的富集。在土壤基质中,S-乙螨唑降解速率仍然比R-乙螨唑更快,造成R-乙螨唑在土壤基质中富集。在两种基质中,对映体的比值(EF)值大于0.5,进一步印证了R-对映体在柑橘和土壤中的持久性。从半衰期来看,R-和S-乙螨唑在柑橘中的半衰期分别为19.2和10.8 d,在土壤中的半衰期分别为10.2和6.18 d。与其他文献报道相比,半衰期存在一定差异,造成这种现象的原因与柑橘果实大小差异、自然环境差异等均有关系。2.乙螨唑手性对映体对于细胞的选择性毒性及氧化损伤将制备的R-乙螨唑和S-乙螨唑纯单体用细胞培养液稀释成0.01,0.05,0.1,0.5和1.0 mM染毒液。研究24 h染毒后,乙螨唑对映体对于MCF-7癌细胞的细胞活性及氧化损伤的影响。从细胞活性MTT实验和LDH释放量结果看出,随着染毒浓度的增加,经过R-,Rac-及S-乙螨唑处理后的细胞活性均开始下降。在低浓度下,三种形式的乙螨唑处理后,对细胞活性的影响无显著性差异。但是当浓度逐渐增加时,R-乙螨唑表现出最大的细胞活性抑制率,其次是Rac-乙螨唑,细胞活性下降最低的为S-乙螨唑;乙螨唑对于细胞的氧化损伤采用ROS含量,CAT和SOD酶活性等指标来评价。结果显示,和细胞毒性类似,R-乙螨唑诱导的细胞氧化损伤比其对映异构体更高,说明R-乙螨唑对MCF-7细胞的毒性比S-乙螨唑高。3.基于NMR的乙螨唑对蚯蚓毒性研究将个体均一的蚯蚓暴露于乙螨唑浓度为10,50和100 mg/kg的土壤中后,在暴露的第2 d和第14 d采集蚯蚓样品,用于NMR检测分析。从PCA和OPLS-DA分析图上可以看出,乙螨唑处理组和对照组之间或者不同浓度处理组之间分离效果良好,呈现出明显的组内聚类现象。通过方差分析(ANOVA)和变量中重要的化合物(VIP)分析,14种蚯蚓内源物包括氨基酸、糖类、生物小分子物质,在乙螨唑处理后,相对含量发生了显著性的变化。三甲胺-N-氧化物被认为是乙螨唑处理后的特征性变化物质。通过KEGG数据库查询,明确了这些生物标志物相关的体内代谢路径,即为乙螨唑影响的蚯蚓体内的特征性代谢路径。4.不同基质中乙螨唑代谢产物鉴定用一定量的乙螨唑处理柑橘、土壤和蚯蚓样品后,在不同的时间间隔采集3种基质样品。用UPLC-QTOF/MS全扫描模式监测乙螨唑在3种基质中的代谢物。乙螨唑暴露第14 d时,在柑橘基质中检测到4种代谢产物,在土壤基质中检测到11种代谢产物,在蚯蚓基质中检测到8种代谢产物。针对几种主要的、毒性可能较大的代谢产物的变化规律进行了监测。结果表明,大部分的代谢产物随着暴露时间的增加逐渐下降,而代谢产物M1和M3随着暴露时间的增加呈现出增加的趋势,显示出一定的持久性,应当引起重视。5.柑橘中乙螨唑残留对于人体的潜在风险评价本实验中,以不同施药浓度、不同施药间隔期、不同的施药次数将乙螨唑制剂喷施于柑橘果实上,设置空白对照组,每个处理重复3次。样品经过UPLC-MS/MS定量分析后,得到不同的施药模式下,乙螨唑在柑橘果实中的最大残留量和平均残留量。通过相关公式计算得到乙螨唑对于人体的急性风险值和慢性风险值。本研究中,由于乙螨唑的急性剂量参考值(ARfD)值未给出,所以不能计算乙螨唑对于人体的急性风险。不同的施药剂量、时间间隔、施药次数下,乙螨唑残留量对于人体的慢性风险值均较低,且果皮中的残留风险性大于全果和果肉中的残留风险。实验结果还显示,施药剂量越高,采收间隔越短,施药次数越多情况下,乙螨唑残留对于人体的风险值越大。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S481.8

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