柑橘中腈吡螨酯殘留的超聲波清洗去除效果研究

◎ 韓 科，尹會平，周胡懌，焦必寧

（西南大學中國農業科學院柑桔研究所，重慶 400712）

腈吡螨酯是日本日產化學工業株式會社研發的新型吡唑類殺螨劑，具有低毒、低用量、殺螨譜廣等特點，目前已在我國蘋果產業中登記，用于防治蘋果紅蜘蛛和二斑葉螨，但尚未在柑橘產業中登記[1]。日本和韓國規定柑橘中腈吡螨酯的最大殘留限量（Maximum Residue Limit，MRL）分別為2 mg·kg-1和0.05 mg·kg-1，中國、歐盟、國際食品法典委員會等尚未建立食品中腈吡螨酯的MRL[2]。

攝入腈吡螨酯可能會造成腎臟褐色素沉積、視網膜萎縮等不良影響，因此腈吡螨酯在柑橘中存在一定的殘留風險[2]。在果蔬采后加工過程中，超聲波清洗可以有效去除果蔬中的農藥殘留，且超聲波清洗條件不同，對果蔬中農藥殘留的去除效果也不同[3-5]。目前，許多學者已證明柑橘中的農藥殘留可通過溶液浸泡或流水沖洗等方法去除[6-7]，但尚未見學者研究超聲波清洗對柑橘中農藥殘留的去除效果。

為此，本研究使用超高效液相色譜-串聯質譜（UPLC-MS/MS）定量分析柑橘中的腈吡螨酯殘留，探究不同超聲波條件對柑橘中腈吡螨酯殘留的影響，確定超聲波清洗去除柑橘中腈吡螨酯殘留的最佳條件，為去除柑橘中農藥殘留的方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

腈吡螨酯標準品：純度97.39%，金諦澤浩科技（北京）有限公司；30%腈吡螨酯懸浮劑：日產化學制品（上海）有限公司；甲酸、乙醇、醋酸：分析純，成都市科龍化工試驗場；無水硫酸鎂、氯化鈉、碳酸氫鈉：分析純，江蘇強盛化工有限公司；Agilent 1290-6495液相色譜串聯質譜儀：美國Agilent公司；KQ-5200DE、KQ-700GVDV型數控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司。

1.2 試驗方法

供試品種為噴藥采摘的北碚447錦橙，在柑橘成熟前以最高推薦劑量的5倍（750 mg a.i./kg）均勻噴施30%腈吡螨酯懸浮劑1次，推薦安全間隔期后（15 d）采收大小一致、完好無損的果實進行超聲波清洗試驗。清洗前用清水洗凈儀器，注入清洗溶液至刻度線70%，對果實進行超聲清洗。清洗后取出果實用流水沖洗30 s并滴干水分立即制樣待測。每個處理重復3次，每次處理果實3 kg，結果取均值。腈吡螨酯的檢測方法參考LI等的方法，去除率按公式（1）計算：

式中：x為腈吡螨酯的去除率；A為清洗后的殘留量，B為清洗前的殘留量。

2 結果與分析

2.1 超聲波清洗條件對柑橘中腈吡螨酯殘留去除率的影響

2.1.1 超聲波功率對腈吡螨酯殘留去除率的影響

分別設置P為0 W、200 W、420 W、560 W和700 W，T為25 ℃，t為10 min，獲得超聲波功率與柑橘中腈吡螨酯殘留去除率的關系，見圖1。當P＜420 W時，3種基質中腈吡螨酯殘留的去除率隨超聲波功率的增大而逐漸增加；當P＞420 W時，果皮和果肉中腈吡螨酯殘留的去除率有降低趨勢；當P＞560 W時，全果中腈吡螨酯殘留的去除率有降低趨勢。當P=560 W時，超聲波清洗對果皮中腈吡螨酯殘留的去除率可達47.4%。超聲波清洗對果肉中腈吡螨酯殘留的去除率較低。綜上，在后續正交試驗中，P設置在420～560 W。

圖1 不同超聲波功率對柑橘中腈吡螨酯殘留去除率的影響圖

有研究表明，超聲波清洗去除果蔬中的農藥殘留是基于聲化學理論和超聲波空化理論[8]，根據聲化學理論：超聲波在介質中傳播時會引起媒質質點振動，增強分子間的碰撞作用，從而可能導致農藥分子鏈斷裂，繼而引發一系列力學、物理學、生物學等效應，使果蔬中的農藥殘留減少[8]；而超聲波空化理論認為超聲波會使溶質分子分散并對水產生負壓形成微氣泡，微氣泡在超聲波作用下不斷膨大并最終爆裂產生巨大的沖擊波，使得氣泡界面的溫度短時間達到727～1 227 ℃，該溫度可使水產生·OH等自由基，農藥分子可能在高溫下降解或與活躍的自由基反應。此外，超聲波功率越強，空化微氣泡裂解產生的沖擊波和力學振動越強[8]，因此超聲波功率會影響柑橘中農藥殘留的去除效果。本研究發現，柑橘中的腈吡螨酯殘留去除率并未隨超聲波功率的增大而一直增大。其原因可能是由于大功率的超聲波產生的空化作用破壞了柑橘細胞結構，使農藥分子遷移進入細胞內部結構，不能溶解在清洗溶劑中[4]；另外，大功率的超聲波可能在聲源處形成聲屏障，使遠離聲源的聲波強度減弱，從而去除率降低[8]。該結果與程璨[3]、孫花[4]、何天宇[9]等人的研究結果一致。

2.1.2 清洗時間對腈吡螨酯殘留去除率的影響

分別設置t為5 min、15 min、25 min和35 min，P為560 W，T為25 ℃，獲得清洗時間與柑橘中腈吡螨酯殘留去除率的關系，試驗結果如圖2所示。t為5～25 min時，全果中腈吡螨酯殘留的去除率增加，但增加量較少；當t＞25 min時，全果和果皮中腈吡螨酯殘留的去除率均有下降趨勢，果肉中腈吡螨酯殘留的去除率隨t變化不明顯。考慮到清洗效率，在后續正交試驗中，設置t值為5～15 min。

圖2 清洗時間對柑橘中腈吡螨酯殘留去除率的影響圖

根據何天宇等[9]的研究，超聲波時間越長，清洗溶液和柑橘內部積累的自由基越多，有利于農藥分子的降解。但當超聲波時間過長，不僅會降低清洗效率，還可能會破壞柑橘內部組織結構，使農藥分子向柑橘內部組織滲透從而不易去除[10]。本研究中，柑橘中腈吡螨酯殘留的去除率隨清洗時間的變化不明顯，由此可推斷，超聲5 min可能已積累了足夠的自由基和農藥分子反應。

2.1.3 清洗溫度對腈吡螨酯殘留去除率的影響

分別設置T為15 ℃、25 ℃、35 ℃，P為560 W，t為10 min，獲得T與柑橘中腈吡螨酯殘留去除率的關系，試驗結果如圖3所示。

圖3 清洗溫度對柑橘中腈吡螨酯殘留去除率的影響圖

當T為15～35 ℃，柑橘果皮和果肉中腈吡螨酯殘留的去除率逐漸增大；當T為25 ℃時，果皮中腈吡螨酯殘留的去除率最大；當T為35 ℃時，柑橘全果、果肉、果皮中腈吡螨酯殘留的去除率分別為39.6%、22.0%、43.6%。因此，后續試驗中T范圍設置為25～35 ℃。

根據超聲空化理論，在一定范圍內溶液中的氣泡數量隨溶液溫度的升高而增加，這些氣泡不僅可以削弱聲強在溶液中的傳遞，同時隨溶液中溶解氧的減少，空化作用產生的熱傳遞能量損失增加，導致空化效應減弱[11]。本研究中，T為15～35 ℃時，水中的氣泡數量可能不足以削弱空化效應，反而有利于空化核的形成，或清洗溶液溫度升高增加了腈吡螨酯在水中的溶解度和自由基反應速率，因此部分柑橘基質中腈吡螨酯殘留的去除率增加。

2.2 柑橘中腈吡螨酯殘留的最佳去除條件

根據2.1試驗確定的參數范圍，分別使用清水、2%NaCl、2% NaHCO3、2% CH3COOH和2% C2H5OH作為清洗溶液，通過正交試驗確定柑橘中腈吡螨酯殘留的最佳去除條件。試驗結果見表1，極差分析結果見表2。留，但全果和果肉中的腈吡螨酯殘留去除率較高，這可能是腈吡螨酯主要殘留在果皮的緣故[2]。LI等[7]研究發現，柑橘中農藥殘留的清洗效果還與農藥的性質有關，正辛醇/水分配系數（Kow）較大、水溶性差的農藥不易通過清洗去除。腈吡螨酯（Kow=5.6）水溶性較差[1]，在殘留過程中容易遷移進果皮蠟質層或果肉中[12]，因此超聲波清洗對柑橘中腈吡螨酯殘留的去除率較小。

表1 柑橘中腈吡螨酯殘留的超聲波清洗去除正交試驗結果表

表2 正交試驗直觀分析結果表

（續表1）

結果發現，柑橘全果、果肉和果皮中腈吡螨酯殘留的最佳去除條件分別為P=560 W，t=5 min，T=30 ℃，清洗溶劑為2% C2H5OH；P=420 W，t=15 min，T=35 ℃，清洗溶劑為2% NaHCO3；P=420 W，t=15 min，T=35 ℃，清洗溶劑為2% NaHCO3。此條件下可分別去除柑橘全果、果肉、果皮中43.7%、21.6%、51.6%的腈吡螨酯殘留。使用極差分析發現，影響柑橘全果、果肉和果皮中腈吡螨酯殘留去除效果的因素由大到小分別為：清洗溶液＞P＞t＞T；t＞清洗溶液＞P＞T；清洗溶液＞t＞P＞T。3種柑橘基質中，超聲波清洗對柑橘果肉中的腈吡螨酯殘留去除效果較差（T=427.1）。

超聲波清洗對柑橘果肉中的農藥殘留影響有限，最佳條件下僅能去除柑橘果肉中約20%的腈吡螨酯殘

3 結論

本文利用超聲波清洗有效去除了柑橘中的腈吡螨酯殘留，降低了殘留風險。以本研究結果為參考，在日常生活中使用食鹽水、小蘇打溶液等替代自來水清洗果蔬，可進一步降低果蔬中的農藥殘留。利用超聲波清洗去除果蔬中的農藥殘留是一個復雜的物理化學變化過程，為提高清洗效率且符合生產實踐的需要，應充分考慮超聲波功率、清洗時間、清洗溶液溫度、清洗溶液類型以及農藥的性質等因素對清洗效率的影響。在柑橘加工業中，柑橘皮精油、果渣、濃縮汁等重要柑橘加工產品會使部分脂溶性農藥發生富集[6,7,13]，增加農藥殘留風險，因此，在加工前可耦合超聲波清洗處理柑橘鮮果，通過優化清洗條件降低初級農產品中的農藥殘留，以提高柑橘加工產品的安全性。