6種清洗方法對果蔬中2種甲氧基丙烯酸酯類農藥殘留的去除效果

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(1.北京農學院食品科學與工程學院,食品質量與安全北京實驗室,北京 102206; 2.北京農學院,農產品有害微生物及農殘安全檢測與控制北京市重點實驗室,北京 102206)

蔬菜和水果是健康飲食的重要組成部分,研究表明,增加蔬菜和水果的攝入可有效預防或緩解心臟病、癌癥、糖尿病等多種疾病,甚至可能降低患抑郁癥的幾率,WHO建議每人每天攝入不少于400 g水果和蔬菜[1-2]。然而,為了提高農產品的產量和質量,農藥的密集使用導致各國果蔬均有不同程度的農藥殘留問題[3-5],且有研究表明多種農藥對生物的聯合毒性具有協同增效作用[6],較低劑量的農藥也可能為果蔬的食用安全性帶來隱患。

去皮和烹飪可以去除果蔬中部分農藥殘留[7-9],陳國峰等[10]研究了烹飪對黃瓜中7種農藥殘留的影響,結果顯示,蒸、煮、炒均能有效降低黃瓜中的農藥殘留量。但部分果蔬不適用去皮和烹飪,如橄欖、草莓、櫻桃、果蔬沙拉等,因此清洗成為了消費者去除農藥殘留的方式。由于大多數農藥難溶于水,一般在水中加入食鹽、面粉、NaHCO3、醋酸等用于提高農藥殘留的去除效果[11-15]。徐娜等[16]研究了市售液體蔬果清洗劑、固體蔬果清洗劑和中草藥型果蔬清洗劑對甜豆角中殘殺威和氯氰菊酯的去除效果,結果表明中藥型果蔬清洗劑對2種農藥都有很好的去除效果。但不同種類清洗方法對不同果蔬中不同農藥殘留的清除效果有待進一步比較研究。

甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑是一類廣譜、高效的新型殺菌劑,大量用于防治果蔬病害,2014年銷售額超越三唑類殺菌劑,成為全球第一大殺菌劑[17]。吡唑醚菌酯(pyraclostrobin)和嘧菌酯(azoxystrobin)是銷量最高、用量最大的兩種甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑[18],可用于防治黃瓜和草莓病害。參考洗滌產品推薦用量或程序以及文獻[11,19],本文研究了清水、果蔬洗滌鹽溶液(5 g/L)、奶粉溶液(15 g/L)、比亞酶蔬菜速洗液(0.1%)、洗潔精溶液(0.1%)浸泡和洗菜機清洗6種不同清洗方法對黃瓜和草莓中吡唑醚菌酯和嘧菌酯殘留去除效果,旨在篩選出一種最有效的農藥殘留清除方法,為果蔬的食用安全性提供數據支持。本文首次研究了奶粉溶液浸泡對果蔬農藥的去除效果,相比其他方法,奶粉溶液更安全,且不會造成果蔬營養損失。

1　材料與方法

1.1　材料與儀器

黃瓜(中華203)昌平回龍觀美廉美超市;草莓(紅顏)昌平興壽采摘園;吡唑醚菌酯標準品(96%)和嘧菌酯標準品(96%)德國Dr. Ehrenstorfer GmbH公司;吡唑醚菌酯乳油250 g/L，巴斯夫(中國)有限公司;嘧菌酯懸浮劑250 g/L,上海滬聯生物藥業(夏邑)股份有限公司;PSA(primary secondary amine,N-丙基乙二胺)分散固相萃取凈化劑天津博納艾杰爾科技有限公司;洗潔精(洛娃)、比亞酶蔬菜速洗液、果蔬洗滌鹽(中鹽)、全脂甜奶粉(雀巢)市購。

Agilent 6410B液相色譜-串聯質譜儀美國安捷倫公司;Centrifuge 5810 R高速冷凍離心機Eppendorf;電子天平梅特勒-托利多儀器有限公司;國華FSH-2可調高速勻漿機常州國華電器有限公司;KQ-500DE型數控超聲波清洗器昆山市超聲儀器有限公司;百易果蔬佳潔寶BE-V66系列北京百仕易電器制造中心。

1.2　實驗方法

1.2.1藥劑處理將250 g/L吡唑醚菌酯乳油和250 g/L嘧菌酯懸浮劑兌水稀釋,配制成濃度為1、2.5 mg/L的藥液,將新鮮且大小均一的14根黃瓜或70個草莓置于上述藥液中浸泡15 min,取出后自然晾干。每個處理重復3次。用未做染藥處理的黃瓜或草莓作空白對照。

1.2.2樣品清洗將藥劑處理晾干后的黃瓜或草莓均分成7份,1份不做清洗處理為未處理組,其他6份分別在2 L清水、果蔬洗滌鹽溶液(5 g/L)、全脂奶粉溶液(15 g/L)、比亞酶蔬菜速洗液(0.1%)、洛娃洗潔精溶液(0.1%)中浸泡15 min,或在裝有清水的洗菜機中清洗3 min(功率5 W,液面沒過樣品且不超過最高水位,“清洗”模式下)。浸泡或清洗后的樣品再用流動的清水以2 L/min的流速沖洗30 s,去除清洗溶液殘留。

1.2.3農藥殘留測定

1.2.3.1樣品前處理將經過不同方法清洗后的黃瓜或草莓樣品勻漿,稱取5.0 g(精確到0.01 g)置于50 mL離心管中,加入15 mL乙腈、2 mL蒸餾水和1.0 g氯化鈉,充分振蕩1 min后,超聲提取20 min,6000 r/min離心5 min,取上清液1.5 mL于2 mL離心管中,用30 mg PSA,0.5 g無水硫酸鎂凈化,充分振蕩后,靜置5 min,取上清過0.22 μm濾膜,待測。

1.2.3.2儀器條件色譜柱:Agilent ZORBAX SB-C18色譜柱(2.1 mm×150 mm);流動相:A(0.1%甲酸):B(乙腈)為30∶70 (v/v);流速0.2 mL/min;柱溫20 ℃;進樣量5 μL。電噴霧離子源(ESI);毛細管電壓4.5 kV;碰撞能量10 eV和22 eV;檢測方式:多重反應監測(MRM)正離子模式。吡唑醚菌酯定性離子對為388～163 m/z,定量離子對為388～194 m/z;嘧菌酯定性離子對為404～329 m/z,定量離子對為404～372 m/z。

1.2.3.3標準曲線的制備用乙腈將吡唑醚菌酯和嘧菌酯混合儲備液稀釋配制成0.02、0.05、0.10、0.50、1.00、1.50、2.00 mg/L的混合標準溶液,按1.2.3.2方法測定,每個質量濃度進樣3次,以質量濃度為x軸,峰面積為y軸,繪制標準曲線。

1.2.3.4樣品中農藥殘留的測定及計算將上述處理過的樣品經過測定,得到峰面積,根據標準曲線回歸方程和樣品處理時的稀釋倍數,計算樣品中農藥殘留量,并計算不同洗滌方式對2種農藥的清除率,清除率的計算公式如下:

農藥清除率(%)=(未處理組農藥濃度-處理組農藥濃度)/未處理組農藥濃度×100

1.2.4數據處理用IBM SPSS Statistics 22 Duncan’s多重比較法進行差異顯著性分析(p<0.05)。

2　結果與分析

2.1　標準曲線

結果顯示(圖1),吡唑醚菌酯和嘧菌酯在0.02～2.00 mg/L范圍內呈良好的線性關系,回歸方程分別為y=140129x+10839(R2=0.9994),y=471111x+71761(R2=0.9996)。

表1　吡唑醚菌酯和嘧菌酯在黃瓜及草莓中的添加回收率(n=5)Table 1　Recovery of pyraclostrobin and azoxystrobin in cucumber and strawberry(n=5)

圖1　標準曲線Fig.1　Standard curve

2.2　添加回收率

以0.1、5.0 mg/kg兩個水平添加混合標準液到空白黃瓜或草莓樣品中,然后按1.2.3節方法對樣品進行處理分析,每個添加水平做5次平行,計算黃瓜和草莓中2種農藥的回收率及相對標準偏差(RSD),結果見表1。

結果顯示,吡唑醚菌酯在黃瓜和草莓中添加濃度為0.1、5.0 mg/kg時,平均回收率為90.4%～100.9%,RSD為1.2%～2.3%;嘧菌酯在黃瓜和草莓中添加濃度為0.1、5.0 mg/kg時,平均回收率為87.6%～102.2%,RSD為1.2%～5.2%,準確度和精密度均符合要求[20]。

2.3　不同清洗對農藥去除效果

2.3.1不同清洗方式對黃瓜中農藥的去除效果6種不同清洗方式洗滌后黃瓜中的嘧菌酯和吡唑醚菌酯殘留量見圖2。

圖2　清洗后黃瓜中農藥殘留量Fig.2　Pesticide residues in cucumber after washing注:A為經1 mg/L藥液處理,B為經2.5 mg/L藥液處理。

由圖2可知,清洗后,2.5 mg/L藥液浸泡(以下簡稱B組)的黃瓜中2種農藥殘留量均高于1 mg/L藥液浸泡(以下簡稱A組)的黃瓜。6種方式清洗后黃瓜中2種農藥的殘留量均有所下降,其中奶粉浸泡后黃瓜中吡唑醚菌酯殘留量最低,為0.1343 mg/kg(A組)、0.2155 mg/kg(B組),清水浸泡的黃瓜2種農藥殘留量最高,吡唑醚菌酯和嘧菌酯殘留量分別為0.2292、0.2548 mg/kg(A組)和0.3352、0.4458 mg/kg(B組)。計算6種清洗方式對黃瓜中吡唑醚菌酯和嘧菌酯的清除率并分析其差異顯著性,結果見表2。

由表2可知,黃瓜中2種農藥濃度不同,清除率存在差異。不同清洗方法對黃瓜中農藥均具有一定的清除效果,其中清水浸泡對2種農藥的清除率最低,為35.66%～44.41%,顯著(p<0.05)低于奶粉、果蔬洗滌鹽和比亞酶浸泡效果,主要是因為吡唑醚菌酯和嘧菌酯均難溶于水。在水中加入其他清洗介質后(如洗潔精等),經過潤濕、乳化、起泡等一些列物理化學作用,使得吡唑醚菌酯和嘧菌酯在水中的溶解度增加[21]。奶粉溶液浸泡對2種農藥總體清除效果最好,清除率為60.61%～64.20%,顯著高于洗潔精和清水浸泡以及洗菜機清洗效果(p<0.05)。果蔬洗滌鹽以食鹽為主,添加了部分綠色表面活性劑,黃炳海等[22]研究發現,果蔬洗滌鹽對蔬菜中樂果、毒死蜱等的去除率高于食鹽水和清水,對黃瓜來說果蔬洗滌鹽對2種農藥的清除率僅次于奶粉。

表2　不同清洗方法對黃瓜中2種農藥的清除率(n=3)Table 2　Reduction rates of two pesticides using different washing methods in cucumber(n=3)

注：同列數據后字母不同表示差異顯著(p<0.05),表3同。

表3　不同清洗方法對草莓中2種農藥的清除率(n=3)Table 3　Reduction rates of two pesticides using different washing methods in strawberry(n=3)

2.3.2不同清洗方式對草莓中農藥的去除效果6種不同清洗方式洗滌草莓后,吡唑醚菌酯和嘧菌酯的殘留量見圖3。

圖3　清洗后草莓中農藥殘留量Fig.3　Pesticide residues in strawberry after washing注:A為1 mg/L藥液處理的草莓; B為2.5 mg/L藥液處理的草莓。

由圖3可知,6種清洗方法均可降低草莓中吡唑醚菌酯和嘧菌酯的殘留量,且對2個藥劑處理組的去除效果排序大致相同,其中奶粉浸泡和洗菜機清洗后草莓中2種農藥的殘留量明顯低于其他處理,殘留量<0.4919 mg/kg(A組)和<1.3063 mg/kg(B組)。除個別情況外,嘧菌酯的殘留量高于吡唑醚菌酯,和張亞瓊等[11]的研究結果一致,乳油型農藥殘留高于懸浮劑型,可見農藥的殘留量還與農藥的劑型有關。不同清洗方法對草莓中2種農藥的清除率和比較結果見表3。

由表3可知,各種清洗方式對2個藥劑處理組的清除率略有不同。奶粉浸泡對草莓中2種農藥的整體清除效果最好,為60.01%～69.91%,其次是洗菜機清洗,清除率59.55%～64.87%,二者顯著高于洗潔精和清水浸泡效果(p<0.05)。洗潔精比清水有輕微的改善,對2種果蔬中農殘清除率分別為32.50%～52.02%、22.45%～44.41%，但是洗潔精清洗可能導致二次污染,有研究報道稱,長期攝入一定劑量的洗潔精可能危害男性生殖健康[23]。果蔬洗滌鹽和比亞酶對2種果蔬中農殘清除效果無明顯差異，清除率分別為39.91%～64.50%和39.63%～65.35%，比亞酶蔬菜速洗液有效成分是比亞酶農藥降解酶YS 20,其作用原理是切斷有機磷農藥分子中的P-O,P-F,P-S 和 P-CN化學鍵從而使其降解為無毒、溶于水的小分子[24],但對甲氧基丙烯酸酯類農藥的去除效果以及去除機理還有待進一步研究。洗菜機主要利用O3的強氧化性,破壞農藥分子結構。吳雙桃等[25-27]對臭氧技術去除果蔬表面殘留農藥進行了研究,結果表明水中持續通臭氧處理可以加快去除蔬菜表面的殘留。相比黃瓜,洗菜機對草莓上2種農藥殘留的清除效果更好,清除率為59.55%～64.87%,可能是因為草莓個體小,在洗菜機中隨臭氧的注入快速翻滾,更充分的接觸臭氧,清洗更徹底。實驗僅選擇了一種洗菜機,不同洗菜機,清洗機理和清洗強度等不同,農殘清洗效果也會存在差異。比較不同清洗方法對2種果蔬中吡唑醚菌酯和嘧菌酯的平均去除率為：奶粉63.78%，果蔬洗滌鹽47.52%，比亞酶50.39%，洗潔精39.68%，洗菜機50.82%，清水31.91%；奶粉63.35%，果蔬洗滌鹽54.82%，比亞酶49.72%，洗潔精42.89%，洗菜機54.38%，清水36.64%。本研究的6種清洗方法中,奶粉溶液浸泡具有較好的農藥殘留清除效果,劉振華等[19]研究表明面粉水可以有效去除白菜上的樂果殘留,去除率達83%;金欣等[28]等以大濱鷸和紅腹濱鷸為研究對象,發現相比肌肉組織,脂溶性農藥更易于在脂肪組織累積。所以奶粉展示出的對農藥殘留的清除能力,一方面與面粉類似,其黏性較大,對果蔬表面農藥的有物理吸附作用；另一方面,奶粉中的脂肪還可能增加了脂溶性農藥在溶液中的溶解度。

3　結論

實驗數據表明,6種清洗方法均可去除果蔬中2種農藥殘留,對吡唑醚菌酯的平均清除率排序是:奶粉﹥洗菜機﹥比亞酶﹥果蔬洗滌鹽﹥洗潔精﹥清水。對嘧菌酯的平均清除率排序是:奶粉﹥果蔬洗滌鹽﹥洗菜機﹥比亞酶﹥洗潔精﹥清水。而不同結構、劑型的農藥在不同果蔬品種上的農藥殘留清除效果存在差異。奶粉溶液浸泡處理整體效果最好,而且溶液安全無毒,但是奶粉清洗成本太高,可以考慮降低奶粉溶液濃度、延長浸泡時間,以考察其對農藥殘留的清洗效果。此外,可進一步研究奶粉對農藥殘留的清除機理,依據機理尋求替代的清洗劑。

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