近日,我所茶树病虫害防控创新团队取得科研进展,系统探明了茶园喷施手性农药吡丙醚后,其对映体在茶叶生产全过程中的降解、迁移及代谢规律。相关研究成果以 “Enantioselective migration, degradation, and metabolism of pyriproxyfen and its metabolites from tea garden to cup” 为题在线发表于国际食品领域Top期刊Food Chemistry,为茶园茶叶农药残留精准管控、手性农药绿色优化应用筑牢了理论基础与数据支撑。
吡丙醚是茶园常用保幼激素类昆虫生长调节剂,市售产品多为消旋体混合物,其不同手性对映体的生物毒性、代谢行为存在显著差异,但此前对其在茶叶生产链中的手性转化机制、残留迁移特征不明确,成为茶叶质量安全管控和绿色植保升级的技术痛点。针对这一问题,研究团队率先建立了茶叶中吡丙醚及其三种手性代谢物对映体的超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)同步检测方法,精准分离了吡丙醚及4′-OH-Pyr、5″-OH-Pyr、DPH-Pyr三种关键手性代谢物对映体。
然后以‘龙井43’为试验材料开展试验,全面解析了从茶叶田间生长、加工到茶汤冲泡全过程中的农药吡丙醚及其代谢物残留变化。鲜叶生长期内(+)-吡丙醚降解更快,半衰期仅2.37天,(-)-吡丙醚半衰期为2.66天,二者呈现明显的对映体选择性消解,主要代谢物为4′-OH-Pyr。在茶叶加工过程中,萎凋、揉捻、干燥和杀青等会显著影响手性组分的残留,(-)-吡丙醚是干茶中主要残留构型,同时受水分浓缩效应影响,干茶中农药残留量出现明显富集现象。茶汤冲泡模拟试验发现:母体化合物吡丙醚在茶汤中浸出率不超过10%,膳食摄入风险较低;其代谢物浸出率差异显著,其中4′-OH-Pyr浸出率达23.8%,DPH-Pyr浸出率更是高达98%,极易随茶汤被人体摄入,且(+)-DPH-Pyr为茶汤中主要残留构型。通过分子对接技术揭示了手性对映体活性差异的分子机理,证实(-)-吡丙醚、(+)-5″-OH-Pyr和(+)-DPH-Pyr与保幼激素结合蛋白JHBP结合能力更强,从分子层面阐明了不同对映体生物活性差异化的核心原因。膳食风险评估结果表明:绿茶、红茶中吡丙醚对映体的急慢性风险熵远低于安全限值,日常饮茶摄入的吡丙醚残留风险极低,不会对人体健康造成隐患。首次明确提出茶叶种植中吡丙醚安全间隔期可设定为5天,茶叶中吡丙醚最大残留限量值可设定为5mg/kg。
该研究结果为我国茶叶中吡丙醚农药最大残留限量标准制定提供了关键科学依据,也为茶园高效低毒单一构型手性农药的研发与应用明确了方向,对完善茶园绿色植保技术体系、强化茶叶全链条质量安全管控、保障茶叶消费安全具有实践意义。
我所张新忠研究员为论文的通讯作者,2021届硕士毕业生黎洪霞、2025届硕士毕业生胡月为共同第一作者。研究得到了国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程和中国热科院国家热带农业科学中心科技创新团队项目资助。