中廣測研究團隊基于活體采樣-快速分析技術評估除草劑在蔬菜中吸收代謝行為
測試所（中廣測）省化學測量與應急檢測技術重點實驗室科研團隊建立了一種活體微量毛細管采樣(MCS)結合基質輔助激光解吸/電離傅里葉變換離子回旋共振質譜(MALDI-FTICR-MS)分析新技術，該技術可實時監(jiān)測活體植物體內聯(lián)吡啶季銨鹽類除草劑的濃度，評估其在植物體內的吸收和消除行為，為農業(yè)生產中因除草劑使用而帶來的人體暴露風險提供了有價值的依據(jù)。
百草枯（1,1'-二甲基-4,4'-聯(lián)吡啶二氯鹽，paraquat）和敵草快（1,1'-亞乙基-2,2'-聯(lián)吡啶二溴鹽，diquat）均為聯(lián)吡啶類陽離子季銨鹽，具有高水溶性和低揮發(fā)性，屬于非選擇性觸殺滅生型除草劑，因其價格低廉，曾在全球范圍內作為除草劑被廣泛使用。百草枯和敵草快對人和動物具有很強的毒性，易對生態(tài)環(huán)境造成危害并通過食物鏈威脅人體健康。
研究團隊率先開發(fā)出MCS活體采樣和MALDI-FTICR-MS快速分析技術（分析流程見圖示）。該技術具有成本低、樣本用量少、快速、高通量、高靈敏等特點，全分析流程20分鐘內完成。
小白菜活體微毛細管采樣和快速分析示意圖
研究團隊發(fā)現(xiàn)，小白菜對百草枯和敵草快的吸收能力有顯著性差異，相對更容易吸收敵草快，且兩者在不同小白菜個體之間也存在顯著性的吸收差異。長時間的暴露實驗發(fā)現(xiàn)，一組小白菜根系持續(xù)暴露在百草枯和敵草快污染（初始濃度均為100 μg/L）的水環(huán)境中，該組小白菜根系會持續(xù)吸收該兩種污染物，當兩者在小白菜莖內汁液的濃度分別達到約500 μg/kg時，會使植株枯萎死亡。進行消除實驗時，將吸收有百草枯和敵草快的活體小白菜根系浸泡在空白培養(yǎng)液中培養(yǎng)，小白菜莖內汁液的兩種除草劑濃度逐漸降低，而空白培養(yǎng)液中會檢出百草枯和敵草快，說明除草劑會被小白菜通過根系以原型的形式排出體外。依據(jù)消除跟蹤實驗測試結果，計算出百草枯和敵草快的半衰期分別為1.32和1.86 d。在消除實驗的第18天，百草枯和敵草快在活體小白菜體內仍有檢出，說明兩者均難以通過小白菜自身的正常代謝達到完全清除和降解。
相關研究成果以“In vivo microcapillary sampling coupled with matrix-assisted laser desorption/ionization fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry for real-time monitoring of paraquat and diquat in living vegetables” 為題發(fā)表于發(fā)表在農林科學領域權威期刊《Food Chemistry》，測試所（中廣測）為唯一第一和通訊作者單位，上述工作得到了國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金和廣東省科學院建設國內一流研究機構行動專項資金項目的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.132998
