硫酰氟對中藥材倉儲(chǔ)害蟲的殺蟲活性及其殘留量分析

程茂高，喬卿梅，李 陽

(1.河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院 制藥工程學(xué)院， 河南 鄭州 450046; 2.鄭州瑞龍制藥股份有限公司，河南 鄭州 450008)

由于中藥材種類、性狀、氣味、儲(chǔ)藏方式多樣，且相互交叉頻繁，導(dǎo)致中藥材在儲(chǔ)藏、運(yùn)輸過程中常受到多種害蟲的危害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有70%以上中藥材易受倉儲(chǔ)害蟲的危害，在危害倉儲(chǔ)中藥材的200余種害蟲中，藥材甲、煙草甲、赤擬谷盜、咖啡豆象、印度谷螟等鞘翅目昆蟲危害最為嚴(yán)重，給中藥材的儲(chǔ)運(yùn)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1-2]。探索中藥材倉儲(chǔ)害蟲的綠色防控技術(shù)可以有效減少中藥材損失。近幾年一些新型化學(xué)熏蒸劑在防治倉儲(chǔ)害蟲中得到了較為廣泛的應(yīng)用，其中硫酰氟具有擴(kuò)散滲透性強(qiáng)、殺蟲速度快、易散發(fā)、低殘留，且對物品無腐蝕性、無色澤影響等特點(diǎn)，對數(shù)十種倉儲(chǔ)害蟲防效良好[3-5]，被多個(gè)國家批準(zhǔn)應(yīng)用于谷物及其加工品、火腿、干果、堅(jiān)果等的熏蒸[6-10]。由于中藥材的特殊性，外來化學(xué)物質(zhì)的殘留是熏蒸藥材倉儲(chǔ)害蟲時(shí)必須考慮的問題。本文研究了硫酰氟對中藥材重要倉儲(chǔ)害蟲的防治效果，并測定硫酰氟在不同中藥材中的殘留情況，以尋求中藥材倉儲(chǔ)害蟲的綠色防控技術(shù)。

1 試驗(yàn)材料

1.1 中藥材與供試害蟲

藥材薏苡(Coiclacryma-jobiL.)、苦杏仁(Prunusarmeniaca)、黃芪(AstragalusmembranaceusBge)、黨參(CodonopsispilosulaNannl)和板藍(lán)根(IsatisindigoticaFort)等購于鄭州中藥材市場，在實(shí)驗(yàn)室對部分藥材進(jìn)行硫磺熏蒸；藥材甲(Stegobiumpaniceum)、鋸谷盜(OryzaephilussurinamensisLinne)成蟲采集于河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院制藥工程學(xué)院中藥材標(biāo)本室，在室內(nèi)用薏仁、麥麩飼喂、增殖。

1.2 藥品與試劑

硫酰氟(浙江利民化工有限公司)(有效成分含量≥99.8%)，氟化鈉基準(zhǔn)試劑(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)，其它試劑均為市售分析純。

1.3 儀器

GC2002氣相色譜儀,ZKAT-RPAI色譜柱(農(nóng)殘Ⅱ號(hào))，F(xiàn)PD檢測器，雷磁PHS-3C電位儀，PF-1氟離子選擇電極，232型飽和甘汞電極，BSA224S分析天平等均購自上?？苿?chuàng)有限公司。

2 方法

2.1 硫酰氟對中藥材倉儲(chǔ)害蟲的殺蟲能力

2.1.1 害蟲處理方法

實(shí)驗(yàn)在20 L PC塑料桶內(nèi)進(jìn)行，塑料桶配上合適的橡膠塞，塞緊密封。橡膠塞的中部緊插一支玻璃管，露出瓶嘴的一端，套上乳膠管，用止水夾夾緊，膠管用于施藥和抽氣分析。將供試害蟲及適量薏仁粉末置于兩端開口的玻璃管內(nèi)，并用紗布將玻璃管兩端結(jié)扎。將同批次相同重量的中藥材置于塑料桶內(nèi)，桶中填充中藥材量占桶容量約40%，密封。將塑料桶置于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。

2.1.2 施藥方法

采用注射器注射法施藥，硫酰氟投放濃度分別為0、3、6、10、20、30 g/m3。密閉熏蒸48h，各設(shè)1次施藥，每個(gè)處理重復(fù)3次。

2.1.3 害蟲死亡率統(tǒng)計(jì)方法

熏蒸結(jié)束后將塑料桶置于通風(fēng)櫥內(nèi)散氣，并取出玻璃管內(nèi)蟲體，檢查其死亡情況；然后置于溫度24℃、相對濕度70%的條件下培養(yǎng)7d，并逐日觀察，若蟲體無復(fù)蘇現(xiàn)象即為死亡。

2.2 硫酰氟在中藥材中的殘留量

2.2.1 中藥材熏蒸方法

將1kg中藥材置于上述塑料桶內(nèi)，密封。注入硫酰氟后密閉熏蒸72h，在有通風(fēng)設(shè)備的房間內(nèi)開口散氣。每個(gè)處理重復(fù)3次。

2.2.2 硫酰氟殘留量測定

氣相色譜條件：柱前壓25.0KPa，進(jìn)樣口溫度200℃，不分流進(jìn)樣，檢測器250℃，升溫程序：55℃ 1min，10℃/min升溫，80℃保持2min，閥箱溫度60℃，管路溫度100℃，進(jìn)樣1 min。

硫酰氟標(biāo)準(zhǔn)母液的配制：取50mg的硫酰氟純氣通入500 mL預(yù)冷(-20℃)的丙酮溶液中，配成100mg/L標(biāo)準(zhǔn)母液。-20℃保存。

標(biāo)準(zhǔn)處理：將硫酰氟標(biāo)準(zhǔn)液用冷丙酮(-20℃)稀釋得到標(biāo)準(zhǔn)系列。分別置于20mL空瓶中，加入0.05 mol/L稀硫酸5mL和氯化銨0.05g，50℃水浴30min，待測。

樣品處理：稱取樣品1g，置于20mL空瓶中，加入0.05mol/L稀硫酸5mL和氯化銨0.05g，50℃水浴30min，待測。

2.2.3 氟離子殘留量測定

標(biāo)準(zhǔn)系列：吸取氟標(biāo)準(zhǔn)稀釋液(10ug/mL)0.50、1.00、2.00、5.00、10.00mL分別置于50mL納氏比色管中，加入1mol/L鹽酸溶液5 mL和總離子強(qiáng)度緩沖液(3 mol/L乙酸鈉溶液：0.75mol/L檸檬酸鈉溶液=11)25mL，加水定容至刻度，搖勻，備用。

樣品提取：稱取適量試樣，置于50mL納氏比色管中，加入1mol/L鹽酸溶液5mL，超聲波密閉提取20min，時(shí)時(shí)搖晃避免粘壁，提取后加總離子強(qiáng)度緩沖液25mL，加水定容至刻度，搖勻，過濾，濾液備用。

測定：將氟離子電極和飽和甘汞電極連接在儀器上，將電極放入水中，磁力攪拌器恒速攪勻，預(yù)熱30min，讀取平衡電位。標(biāo)準(zhǔn)系列、待測液由低濃度至高濃度依次讀取平衡電位，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，讀取樣品氟離子濃度，計(jì)算含量。

2.2.4 二氧化硫殘留量測定

采用滴定法。稱取試樣5g，置于蒸餾燒瓶內(nèi)，加入蒸餾水250mL，裝上冷凝裝置，冷凝管下端插入預(yù)先備有25 mL乙酸鉛吸收液的碘量瓶的液面下。然后在蒸餾瓶中加入鹽酸溶液(11)10mL，立即加塞，加熱蒸餾。當(dāng)蒸餾液約200mL時(shí)，使冷凝管下端離開液面，再蒸餾1min。用少量蒸餾水沖洗插入乙酸鉛溶液的裝置部分。向已取下的碘量瓶中依次加入濃鹽酸10mL，碘標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.01mol/L)20mL，置于暗處放置2 min后迅速用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.01 mol/L)滴定蒸餾溶液中過量的碘，待溶液呈現(xiàn)淺黃色時(shí)加入1 mL-2 mL淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至無色，至30s不回藍(lán)色即為終點(diǎn)。同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。計(jì)算二氧化硫含量。

3 結(jié)果

3.1 硫酰氟對中藥材倉儲(chǔ)害蟲的殺蟲能力

表1可知，不同濃度的硫酰氟對藥材甲、鋸谷盜成蟲和幼蟲熏蒸處理后，供試蟲樣均有不同程度的死亡現(xiàn)象，且在同一濃度水平下幼蟲較成蟲對硫酰氟更為敏感。當(dāng)硫酰氟施用濃度為10g/m3時(shí)，在24℃條件下封閉熏蒸48h，對藥材甲、鋸谷盜的成蟲及幼蟲均具有理想的殺滅效果。

表1 硫酰氟熏蒸對倉儲(chǔ)害蟲的殺蟲效果

3.2 硫酰氟在中藥材中的殘留量

測定不同濃度硫酰氟標(biāo)準(zhǔn)品的色譜吸收值，以硫酰氟色譜峰面積為縱坐標(biāo)(y)，硫酰氟質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)(x)，得回歸方程y=10153x-1829.5(R2=0.9975)。稱取未熏蒸的板藍(lán)根于空瓶中，加入硫酰氟丙酮標(biāo)準(zhǔn)液，分別得到藥材中硫酰氟含量為1.5mg/kg和2.5mg/kg的標(biāo)液藥材，然后按照樣品處理方法進(jìn)行后續(xù)處理、測定，計(jì)算其回收率分別為82.74%和94.84%。不同濃度的硫酰氟熏蒸不同中藥材72h，開口散氣不同時(shí)間后其在中藥材中的殘留量見表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，散氣2d后，硫酰氟在不同藥材中的殘留量存在較大差異，在板藍(lán)根中的殘留量遠(yuǎn)超出安全標(biāo)準(zhǔn)；在散氣15d后均未檢出其殘留。

表2 開口散氣不同時(shí)間后其在中藥材的殘留量

3.3 硫酰氟熏蒸后中藥材中氟離子、二氧化硫含量變化

為研究硫酰氟熏蒸對氟離子和二氧化硫含量的影響，本試驗(yàn)分別選擇了二氧化硫含量合格和不合格的中藥材，硫酰氟熏蒸72h后開口散氣3d，中藥材中氟離子和二氧化硫的含量見表3。結(jié)果表明，硫酰氟熏蒸后，藥材中二氧化硫含量普遍有所降低，且同種藥材中硫酰氟熏蒸濃度越高，二氧化硫含量降低越明顯，其中黨參降低極顯著，達(dá)40%以上；但苦杏仁在較低濃度熏蒸后二氧化硫含量提高了1.7倍。同種藥材中的氟離子含量隨著硫酰氟熏蒸濃度的增加而升高，但其升高幅度與熏蒸濃度并不成比例，黨參、板藍(lán)根中的含量增加顯著，苦杏仁、黃芪中的含量增加極顯著，其中最高的黃芪中氟離子增加了4倍。

4 討論

硫酰氟是一種廣譜性神經(jīng)毒劑，其蒸氣對生物起殺滅作用，殺蟲效果隨著濃度、溫度的升高而增強(qiáng)[9]。美國環(huán)境保護(hù)局(EPA)規(guī)定，儲(chǔ)藏和加工食品中硫酰氟可以使用的最大熏蒸量(CTP)為1500g/h·m3，相當(dāng)于在熏蒸48h的情況下，硫酰氟最大熏蒸濃度為31.25g/m3。研究表明，大多數(shù)倉儲(chǔ)害蟲的成蟲、幼蟲和蛹在30g/m3硫酰氟熏蒸48h的死亡率都達(dá)到100%[8,10]；而卵由于其表面存在特殊的“防護(hù)”區(qū)域，即使將硫酰氟濃度提高至100g/m3熏蒸48h，對部分倉儲(chǔ)害蟲卵的殺滅率也難以達(dá)到100%[9]。本研究結(jié)果表明，在24℃條件下，施用濃度為10g/m3的硫酰氟封閉熏蒸48h，藥材甲、鋸谷盜幼蟲和藥材甲成蟲的死亡率均達(dá)100%，這一濃度遠(yuǎn)低于EPA的標(biāo)準(zhǔn)。這是由于硫酰氟具有極高的滲透能力。如硫酰氟處理距糧面23 cm以下的黑皮蠹幼蟲、赤擬谷盜成蟲時(shí)，其死亡率均達(dá)100%，滲透能力比溴甲烷高5～9倍[5]。與儲(chǔ)糧相比，中藥材一般個(gè)體更大，空隙充足，更有利于硫酰氟的擴(kuò)散和滲透，因而表現(xiàn)出更強(qiáng)的殺蟲能力。

表3 中藥材中氟離子和二氧化硫的含量

硫酰氟性質(zhì)穩(wěn)定，但在400℃以上時(shí)會(huì)分解為二氧化硫和氟化物。其在水中溶解度極低，但被熏蒸物質(zhì)中的水分影響硫酰氟的運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散，同時(shí)硫酰氟會(huì)在水中發(fā)生水解，生成氟磺酸和氟化氫。硫酰氟也可與被熏蒸物質(zhì)中親核物質(zhì)穩(wěn)定結(jié)合，如與蛋白質(zhì)、氨基酸結(jié)合，轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和氟離子[5]。熏蒸物質(zhì)的顆粒大小影響硫酰氟的吸附能力，如顆粒小于180 μm的面粉對硫酰氟的吸附能力比250 μm～425 μm的小麥碎粒更強(qiáng)[11]。因此，被熏蒸物的水分含量、蛋白質(zhì)含量與分布、顆粒大小等影響硫酰氟的吸附量和殘留量。本研究中，散氣15d后，在不同藥材中均未檢測到硫酰氟殘留，這是由于個(gè)體較大的中藥材比表面積較小，對硫酰氟的吸附能力較低，散氣時(shí)吸附較快。藥材中的氟離子殘留量隨著硫酰氟濃度的增加而升高，而藥材中二氧化硫殘留量與硫酰氟濃度呈負(fù)相關(guān)，這可能是由于硫酰氟在通風(fēng)散氣時(shí)帶走了部分二氧化硫。

通過施用較低濃度的硫酰氟(如10g/m3)，延長熏蒸時(shí)間(如熏蒸72h)，可實(shí)現(xiàn)對中藥材倉儲(chǔ)害蟲的殺滅效果，通過延長散氣時(shí)間，可避免硫酰氟及其分解產(chǎn)物在藥材中的殘留。據(jù)報(bào)道，當(dāng)每人每日氟的總攝入量為5.1 mg～7.7 mg時(shí)，攝入與排出的氟平衡為0和0.8，即體內(nèi)無氟存留[5]。按照每日服用400g經(jīng)硫酰氟熏蒸的中藥材計(jì)算，人體攝入的氟遠(yuǎn)低于上述標(biāo)準(zhǔn)，與使用硫磺、磷化鋁、磷化氫、溴甲烷等熏蒸劑相比，其安全性更高。同時(shí)，硫酰氟熏蒸對中藥材的色澤、表面性狀沒有影響。由于中藥材的特殊性，硫酰氟對中藥材成分、藥性、療效等影響還需進(jìn)一步研究。