果蔬中殘留有機(jī)磷農(nóng)藥降解菌的選育及鑒定

彭曉光

果蔬中的殘留有機(jī)磷農(nóng)藥具有高效的特點(diǎn)，且殺蟲(chóng)使用范圍廣泛，能夠有效作用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及病蟲(chóng)害防治等方面；然而因?yàn)槠渚哂休^強(qiáng)毒性，隨著目前農(nóng)作物對(duì)農(nóng)藥的依賴(lài)性日益增強(qiáng)，正在逐年加大農(nóng)藥的使用量，造成果蔬中的農(nóng)藥殘留超標(biāo)問(wèn)題時(shí)常會(huì)導(dǎo)致中毒事件的發(fā)生，引起了我國(guó)對(duì)人民安全健康以及農(nóng)藥環(huán)境污染問(wèn)題的高度重視。如何減少或避免農(nóng)藥殘留引起的危害，己成為國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注的健康安全問(wèn)題。消費(fèi)者也越來(lái)越關(guān)注和重視果蔬產(chǎn)品的質(zhì)量安全狀況，并大力追捧無(wú)農(nóng)藥殘留的果蔬種類(lèi)。

一、果蔬中殘留有機(jī)磷農(nóng)藥的降解重要性與主要方法

然而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，有機(jī)磷農(nóng)藥的使用依然占據(jù)主導(dǎo)位置，并難以在短期之內(nèi)扭轉(zhuǎn)此趨勢(shì)。而僅憑借有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行自然降解完全不能滿(mǎn)足大眾對(duì)于蔬果安全的需求。因而有必要及時(shí)提出快捷而準(zhǔn)確的分析方式，跟蹤監(jiān)測(cè)農(nóng)藥的使用過(guò)程，進(jìn)而最大限度地控制農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染程度。例如采用氣相色譜法分析果蔬中樂(lè)果與硫磷的殘留量，這種方法既簡(jiǎn)便又迅速，可以使精密度和準(zhǔn)確度均達(dá)到殘留量分析的標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)跟蹤研究施藥的水果蔬菜，確保施藥之后會(huì)有效降低樂(lè)果或硫磷的殘留量，符合我國(guó)衛(wèi)生規(guī)定的要求。對(duì)殘留農(nóng)藥的降解是有效緩解或防止農(nóng)藥毒副作用的關(guān)鍵研究范疇。

有機(jī)磷農(nóng)藥的基本降解方法包括物理、化學(xué)與生物方式。物理方法囊括了超聲波法、吸附法與洗滌法，化學(xué)方法通常有還原法、水解法與氧化法；但是這兩種方法極有可能產(chǎn)生新的污染物，成本較高，且處理環(huán)節(jié)中要求苛刻的反應(yīng)條件。微生物降解有機(jī)磷農(nóng)藥的過(guò)程包含諸多不同的酶促反應(yīng)，其優(yōu)點(diǎn)為無(wú)毒、不造成二次污染，且反應(yīng)迅速，條件較為溫和，這是近年來(lái)使用領(lǐng)域最為普遍的一種成熟方法。所以十分有必要篩選、選育和鑒定廣譜、高效的有機(jī)磷農(nóng)藥降解菌株。

二、果蔬中殘留有機(jī)磷農(nóng)藥降解菌的選育及鑒定

1.降解有機(jī)磷農(nóng)藥菌株的廣譜性測(cè)定

有機(jī)磷農(nóng)藥借助破壞其磷脂鍵而脫毒，因?yàn)椴煌袡C(jī)磷農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)互相類(lèi)似，僅僅是取代基有所差異，因此一般相同的菌種能夠降解多個(gè)種類(lèi)的有機(jī)磷農(nóng)藥。測(cè)定實(shí)驗(yàn)可以選取幾種具有廣泛代表性的有機(jī)磷農(nóng)藥展開(kāi)菌種降解，然后觀察涂布后固體培養(yǎng)基中菌株的實(shí)際生長(zhǎng)情況，生長(zhǎng)越好表示其降解有機(jī)磷農(nóng)藥的效果越明顯，其中毒死蜱中菌落比較密集，敵百蟲(chóng)中較少，氧樂(lè)果次之，證實(shí)了菌株可以全部降解這三種農(nóng)藥，故表明此菌株對(duì)于降解有機(jī)磷農(nóng)藥擁有一定廣譜性。實(shí)驗(yàn)可以從長(zhǎng)期噴灑農(nóng)藥的土壤中篩選出幾百株菌株，經(jīng)過(guò)初篩選出幾株耐高濃度有機(jī)磷農(nóng)藥的菌株。分別采用紫外分光度法測(cè)定菌株對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的降解率，再次篩選出其中降解率最高的菌株，并將其涂布于以有機(jī)磷農(nóng)藥為唯一碳源的固體培養(yǎng)基中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，菌株對(duì)毒死蜱的降解效果最佳，氧樂(lè)果次之，對(duì)敵百蟲(chóng)的降解效果中等，說(shuō)明此菌株對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的降解作用具有一定廣譜性。

本實(shí)驗(yàn)篩選出的膠紅酵母，相較于不動(dòng)桿菌、假單胞菌或者蠟樣芽孢桿菌等，降解效率較高。膠紅酵母菌無(wú)毒無(wú)害，并且富含多種氨基酸以及脂肪酸，營(yíng)養(yǎng)成分豐富，能夠作為有機(jī)磷農(nóng)藥降解菌劑的優(yōu)質(zhì)原材料。在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中可憑借優(yōu)化發(fā)酵工藝條件、提取精制菌株降解酶以及誘變育種等多種手段，提升其針對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥的降解率，也能夠利用分子生物學(xué)技術(shù)提取有機(jī)磷降解酶基因，從而為構(gòu)建基因工程菌提供基礎(chǔ)條件，有助于實(shí)現(xiàn)降解酶的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

2.微生物降解化學(xué)農(nóng)藥

有關(guān)土壤微生物分解果蔬中殘留有機(jī)磷農(nóng)藥的研究，在美國(guó)的中西部農(nóng)場(chǎng)曾經(jīng)連續(xù)使用類(lèi)似或雷同的除草劑或者土壤處理劑，完成了快速分解，實(shí)現(xiàn)了理想的效果。經(jīng)研究結(jié)果證實(shí)，因?yàn)槲⑸锏某霈F(xiàn)導(dǎo)致了這種現(xiàn)象，所以開(kāi)始研究農(nóng)藥降解的問(wèn)題。農(nóng)藥的微生物降解，其實(shí)是在農(nóng)藥降解酶的作用條件下進(jìn)行的，其機(jī)理一般可分為酶促與非酶促作用。酶促作用是指：微生物將農(nóng)藥及其分子當(dāng)中的某部分當(dāng)作能源或者碳源，微生物借助共代謝作用來(lái)降解農(nóng)藥，起到了代謝去毒的功能。非酶促作用機(jī)理指的是微生物的活動(dòng)改變了周?chē)沫h(huán)境條件，而引起農(nóng)藥降解，或者產(chǎn)生部分輔助因子及化學(xué)物質(zhì)繼而參與轉(zhuǎn)化農(nóng)藥。

近幾年研究的熱點(diǎn)方法，是用酶學(xué)以及微生物手段降解農(nóng)藥殘留，其中還深入探究了細(xì)菌和真菌方式。現(xiàn)階段，采用微生物方法消除果蔬農(nóng)藥殘留的重要研究對(duì)象是氨基甲酸酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑、有機(jī)磷以及有機(jī)氯。自然界中具有降解農(nóng)藥作用的微生物降解菌具體包括藻類(lèi)或放線菌等。細(xì)菌由于適應(yīng)性良好，并且容易誘發(fā)突變菌株而占據(jù)關(guān)鍵位置。通過(guò)分離篩選或者富集培養(yǎng)等技術(shù)，現(xiàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)諸多可以降解農(nóng)藥的微生物。此外，微生物降解菌之所以可以降解農(nóng)藥是由于微生物體內(nèi)能夠產(chǎn)生較強(qiáng)催化功能的生物催化劑——酶。近年來(lái)，采取基因誘變的方法，利用基因工程技術(shù)，為加強(qiáng)特定菌株對(duì)農(nóng)藥的降解能力，構(gòu)建起降解微生物（酶）的高效基因庫(kù)。在實(shí)驗(yàn)室條件下可以明顯提高酶活性及其降解性能，同時(shí)獲得具備生物防治作用和農(nóng)藥降解功能的工程菌株。

微生物的代謝速度快，適應(yīng)性較強(qiáng)，用來(lái)降解果蔬中農(nóng)藥殘留的微生物工程菌株能夠有效消除農(nóng)殘，并且分解產(chǎn)物不產(chǎn)生二次污染。倘若可以針對(duì)大田農(nóng)作物，大規(guī)模、高活性地應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室研究的農(nóng)藥降解菌，則有利于降低果蔬中農(nóng)藥的殘留水平。

（作者單位：013450 內(nèi)蒙古烏蘭察布市商都縣農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測(cè)站）