綜述臭氧處理對食品中農藥殘留的影響

摘要：在農業中，農藥殘留一直對人體健康構成重大安全危害。隨著農業生產的發展和科學技術的進步，農藥殘留的降解方法也應運而生。其中，臭氧處理基于其突出的技術優勢而成為近年來流行的一種方法。本文對臭氧處理降解農藥殘留的機理進行了分析，并討論了當前臭氧處理應用于農藥殘留降解的幾個限制。其中最為關鍵的問題是該工藝產生的臭氧副產物的潛在毒性，也是臭氧降解農藥殘留研究的當前重點。在對臭氧處理的優缺點進行權衡后，建議將其作為一種降解農藥殘留的方法。

關鍵詞：降解;降解副產物;臭氧;農藥殘留

中圖分類號：S-3

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200215015

收稿日期：2020-01-02

作者簡介：張美楊（1987-），女，碩士，農藝師。研究方向：農產品農藥殘留檢測。

食品安全是關系國計民生重大問題。近年來，農藥中毒事件頻發。在農業生產中，噴灑化學農藥來控制和防治病蟲和害蟲的負面影響是提高作物產量的必要措施，相當于防止約30%的經濟損失。然而，這些殺蟲劑往往是有毒的，并且留下難以降解的殘留物，特別是在過度使用或以不受管制的方式使用時[1]。目前，在世界各地的農產品中發現不同程度的農藥殘留[2]，這造成了食品國際貿易的瓶頸。據估計，超過95%的農藥可能影響非目標生物，廣泛分布于環境中，造成各種類型的污染。某些殺蟲劑的影響甚至可能持續幾10年，這對土壤質量和水土保持努力產生負面影響[3]。此外，許多農藥殘留物表現出對人體有害水平的生物積累和生物放大作用[4]，因為其通過食物鏈被擴增，并且可以在肉、家禽、魚、植物油、堅果和各種水果和蔬菜中檢測到[5]。人體內微量的農藥殘留會導致慢性危害，長期食用含有農藥殘留的食物可導致許多疾病的發展，如哮喘、糖尿病、白血病、帕金森病和癌癥[6]。因此，迫切需要制定“綠色”和有效的策略來減少食品中農藥殘留量。

可以降解農藥殘留量的處理技術繁多，如物理法、化學法、微生物法、酶和基因工程法。其中，臭氧處理是一種新興的技術，具有很大的發展潛力和優點。

1 臭氧處理在農藥殘留處理上的優勢

臭氧在處理農藥殘留方面有很多優勢，如高廣譜性、高效、易于操作，成本低，能保證基質不被破壞。因此，臭氧被廣泛用于處理飲用水和食物的保存，現在開始用于清洗水果及蔬菜農藥殘留降解過程中，以保證食品安全。

1.1 高廣譜性

臭氧處理可用于多種農藥殘留的降解，主要包括有機磷農藥、有機氯農藥、擬除蟲菊酯類農藥、氨基甲酸酯類農藥。光化學法也可用于農藥殘留的降解，但光化學法只能用于照明理想的條件下，不能在室內或陰雨天氣應用。例如，擬除蟲菊酯和有機磷農藥是不穩定的，對光敏感，暴露于光下達到激發態時，分子鍵斷裂，農藥分解。微生物法長期以來一直是農藥殘留降解的常用方法，但是微生物方法涉及到特定的細菌或真菌菌株的分離和篩選，只能有效降解某些農藥。因此，有些菌株不能滿足修復要求。雖然臭氧被廣泛用于降解農藥殘留，但其也會使微生物失去活性，如各種細菌、真菌、原生生物和病毒。臭氧可以使食物表面的許多病原體失活，從而保持新鮮度并延長保質期。例如，用濃度為1.2mg/L的臭氧水浸泡蘋果5min后，膨脹性青霉菌的殺滅率可高達93%。此外，臭氧是一種昆蟲和微生物控制劑，可以減少霉菌毒素的豐度。一旦臭氧濃度達到必要殺死各種微生物所需的閾值，通過臭氧滅菌和消毒的速度很快，幾乎是瞬間完成的。

1.2 高效

水清洗方法是減少農藥殘留的常見方法之一。能有效去除水溶性農藥，但對許多水溶性農藥的降解作用不大。例如，在實驗中，分別用自來水、2%的鹽水和2%碳酸氫鈉（NaHCO3）水溶液清洗蔬菜，敵百蟲的洗脫率分別為9.21%、19.02%和25%，而且沖洗時間和農藥去除率的關系不能準確控制。使用臭氧降解農藥能很好地解決這類問題，臭氧處理能在短時間內高效準確地降解大量農藥殘留。

1.3 成本低

臭氧易于生產，因此臭氧處理農藥殘留降解率成本低。相比之下，盡管過氧化氫、二氧化氯等化學試劑降解農藥殘留非常有效，但相對昂貴。ZOHAIR等人用10%過氧化氫處理馬鈴薯中的農藥殘留，發現甲基嘧啶磷、馬拉硫磷和丙溴磷的降解率分別為100%、93%和100%。雖然使用這種方法降解農藥殘留物的效果更好，但是過氧化氫的運輸和儲存需要特殊的工具和條件，增加了降解農藥殘留的運輸和儲存成本。

1.4 保證基質完整性

臭氧處理可以在去除農藥殘留的同時確保水果和蔬菜的完整性。與剝皮法相比，該法使原材料損失最小。剝皮法雖然可以去除蘋果中98%的克菌丹和番茄中84.2%的多菌靈，但同時也去除了營養價值極高的表皮。因此，臭氧處理法能確保營養物質的保留并充分被人體吸收。

2 臭氧降解農藥殘留的機理

臭氧是一種強氧化劑，可以將有機氯化物、二噁英等污染物分解成二氧化碳等無毒物質，還能氧化有毒有害物質，如苯酚和氰化物。臭氧在水中發生還原反應，產生氧化能力極強的氧原子和羥基，瞬間可分解水中的有機物質。臭氧溶于水，不僅能夠打破甲基對硫磷、馬拉硫磷、樂果、敵敵畏等有機物分子結構中烯炔、炔烴的碳鏈，而且還對二氯乙烯基、硝基、甲氧基、氨基等基團有著強烈的氧化作用。這種打斷連接鍵和基團氧化的雙重作用使得上述物質的分子結構發生徹底改變，改變了農藥的性質，從而起到解毒、降低農藥殘留的作用。

臭氧氧化農藥的產物是酸類、醇類、胺類或相應的氧化物等低分子化合物。如有機磷農藥馬拉硫磷與臭氧反應先生成馬拉氧磷，繼續反應分子鍵斷裂最終生成磷酸、硫酸、二氧化碳和水;硝基酚與臭氧反應最終生成硝酸和二氧化碳。因此，用臭氧降解農殘是安全可行的。

3 臭氧技術在農藥殘留中的應用前景

在農藥殘留問題反復出現的今天，利用臭氧處理去除食品中農藥殘留的前景無疑是十分廣闊的。臭氧在去除農藥殘留方面有許多優點，不僅能突破傳統降解方法的限制，還可以保證食品的質量。

目前對降解反應動力學的研究較多，但對反應副產物的定性、定量和毒理評價的研究較少。因此，今后可以就以下幾個領域進行研究：在保持食品品質的同時，有效提高臭氧技術的處理效率;確定農殘副產品的種類并評估其毒性。目前仍然缺乏對農殘副產物的研究以及對其安全性的評價，需要通過體內和體外毒理學研究考察農殘副產物對人體健康的影響;研究臭氧的降解作用機制在不同類型的農藥殘留中實現準確的產品安全監管，包括解臭氧處理產生的各種副產物的分子結構的反應機制和反應動力學建模。根據這些數據，可以預測農藥殘留濃度的變化和農藥殘留降解副產物的變化，從而精確地調控農藥殘留的安全性。

參考文獻

[1] Ali，A，Ong，M.K. Effect of ozone preconditioning on quality and antioxidant capacity of papaya fruit during ambient storage[J].Food Chemistry，2014（142）：19-26.

[2] Bajwa，U.& Sandhu，K.S. Effect of handing and processing on pesticide residues in food-a review[J].Journal of Food Science and Technology，2014（51）：201-220.

[3] Banerjee，K.，Oulkar，D.P.，Patil，S.H.，Dasgupta，S. Degradation kinetics and satety evaluation of tetraconazole and difenoconazole residues in grape[J].Pest Management Science，2008（64）：283-289.

[4] Bourgin，M.，Albert，J.&Violleau，F. Study of the degradation of pesticides on loaded seeds by ozonation[J].Journal of Environmental Chemical Engineering，2013（01）：1004-1012.

[5] 孔凡春，陸勝民，王群.臭氧在果蔬保鮮和農殘降解上的應用[J].食品與機械，2003（5）：24-26.

[6] 章維華，陳道文，楊紅，朱紅梅.用臭氧降解蔬菜中的殘留農藥[J].南京農業大學學報，2003，26（3）：123-125.

（責任編輯 木易）