謝建飛，盧宗云

（中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所，遼寧 沈陽 110016）

一種清洗果蔬農(nóng)藥殘留的新技術(shù)
——農(nóng)藥殘留“酶”降解技術(shù)

謝建飛，盧宗云

（中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所，遼寧 沈陽 110016）

將農(nóng)藥降解酶與多元醇類保護劑、生物防腐劑和緩沖劑等原料按照一定比例混合，制備成為農(nóng)藥降解酶制劑。氣相色譜檢測結(jié)果表明：用該農(nóng)藥降解酶制劑浸泡果蔬10min，其對兩種目標農(nóng)藥對硫磷和毒死蜱的降解率分別達到了99.9%和68.3%。該農(nóng)藥降解酶制劑在25℃條件下密封放置12個月，酶活性損失率僅為8.91%，表現(xiàn)出良好的酶活穩(wěn)定性。該農(nóng)藥降解酶制劑可以有效降解果蔬表面農(nóng)藥殘留，具有降解效率高、安全、使用方便等特點，可以有效保障食品安全，具有廣闊的市場前景。

農(nóng)藥降解酶；農(nóng)藥殘留；降解率；酶活性

1. 農(nóng)藥殘留的危害

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)藥使用量居世界首位，每年達80～100萬噸[1]。由于農(nóng)藥使用的不規(guī)范，許多農(nóng)產(chǎn)品遭到了嚴重的農(nóng)藥污染。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留超標嚴重，居民日常膳食中的各類農(nóng)藥攝入量高于發(fā)達國家數(shù)十倍。

民以食為天，食以安為先，食品安全是關(guān)系人類身體健康和社會穩(wěn)定的頭等大事。然而，果蔬等農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留嚴重，目前已成為影響我國食品安全及農(nóng)產(chǎn)品國際競爭力的重要因素。國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局曾對全國23個主要城市的蔬菜產(chǎn)品進行了農(nóng)藥殘留監(jiān)督檢查，結(jié)果顯示抽樣合格率最高僅為72.4%，最低則為47.5%[1]。近年來，這種狀況并未得到明顯改善?？梢?，由于農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標嚴重，我國城鄉(xiāng)居民的食品安全和身體健康仍面臨嚴重威脅。

農(nóng)藥殘留所引發(fā)的食品安全問題直接危及人民群眾的身體健康，受到國內(nèi)外高度關(guān)注。在全世界范圍內(nèi)，農(nóng)藥使用量正在逐年增加，農(nóng)藥殘留對人類健康的危害也在逐年加重[2]。世界衛(wèi)生組織提供的數(shù)據(jù)顯示，全世界每年有超過20萬人死于農(nóng)藥中毒[3]。與此同時，殘留農(nóng)藥可以改變?nèi)梭w荷爾蒙，使女性內(nèi)分泌紊亂，男性少精，精子成活率低。世界衛(wèi)生組織公布的調(diào)查報告表明，殘留農(nóng)藥在人體內(nèi)長期蓄積滯留會引發(fā)慢性中毒，誘發(fā)許多慢性病，如心腦血管病、糖尿病、癌癥等。殘留的農(nóng)藥甚至還可以通過母體經(jīng)由胚胎和乳汁轉(zhuǎn)移給下一代，并可能致癌、致畸、致突變。

2. 果蔬洗滌劑現(xiàn)狀

近幾年，由于城鄉(xiāng)居民清潔意

識的普遍提高，果蔬清洗劑的銷量增長很快。特別是城市居民對于果蔬洗滌劑的需求量日益增加。據(jù)調(diào)查，市場上不同品牌果蔬洗滌劑的售價為每瓶10元到40元不等。果蔬洗滌劑對于一些附著力較弱的農(nóng)藥具有一定的去除作用[4]。然而，一些附著力較強的農(nóng)藥則會牢牢附著于果蔬表面的蠟質(zhì)層，很難被洗脫。所以，普通的果蔬洗滌劑并不能從根本上去除農(nóng)藥殘留。所以，開發(fā)一種高效、安全地去除農(nóng)藥殘留的方法迫在眉睫。

3. 農(nóng)藥降解酶制劑介紹

農(nóng)藥降解酶制劑的主要成分為多元醇、無菌水、農(nóng)藥降解酶和生物防腐劑。其中，農(nóng)藥降解酶為功能成分，是利用現(xiàn)代生物技術(shù)手段生產(chǎn)的高效、環(huán)保型生物催化劑，可以迅速降解水果、蔬菜表面農(nóng)藥殘留。其作用范圍廣泛，作用迅速，且無毒副作用，可以有效地保障食品及環(huán)境安全，是徹底解決農(nóng)藥殘留問題的有效技術(shù)手段。同時，該產(chǎn)品本身無色、無味，用其洗過的水果或蔬菜能很好地保持原有風(fēng)味。

農(nóng)藥降解酶通過酶促降解原理水解農(nóng)藥分子中的磷酯鍵。它可以專一性攻擊農(nóng)藥靶位點，將農(nóng)藥殘留降解為對人體無毒副作用的小分子，徹底清除果蔬表面附著的農(nóng)藥，從根本上解決農(nóng)藥殘留問題。以目前使用量最大的農(nóng)藥毒死蜱為例，農(nóng)藥降解酶通過水解毒死蜱分子中的磷酯鍵，將毒死蜱分解為對人體無毒副作用的三氯吡啶醇和二乙基硫代磷酸，實現(xiàn)了對毒死蜱的徹底降解，其作用機理如圖1所示。

農(nóng)藥降解酶制劑的酶活性可以達到2000U/mL以上，其降解譜涉及到有機磷、菊酯類、氨基甲酸酯類農(nóng)藥。用農(nóng)藥降解酶浸泡水果、蔬菜10min，其對甲基對硫磷的降解率達到99%以上，對毒死蜱的降解率達到75%以上，對多種農(nóng)藥殘留的降解率平均達到80%以上。

4. 試驗部分

4.1 農(nóng)藥降解酶降解率的測定

4.1.1 試劑與儀器

試劑：乙腈，丙酮；儀器：島津GC2014C氣相色譜儀，F(xiàn)PD檢測器，氮吹儀；農(nóng)藥：500μg/mL毒死蜱和250μg/mL對硫磷混合溶液。

4.1.2 試樣處理

選取未噴灑過任何農(nóng)藥的新鮮小白菜50g，向葉面均勻噴灑濃度為500μg/mL毒死蜱和250μg/mL對硫磷混合溶液，懸掛晾干，待葉面水分蒸發(fā)干凈后浸入1L水中，水溫約30℃，加入1mL農(nóng)藥降解酶制劑，混合均勻后靜置10min，以清水浸泡和普通市售果蔬洗滌劑作為空白對照，其中洗滌劑添加量為1mL。

4.1.3 農(nóng)藥殘留提取

將上一步驟處理備用的小白菜在清水中沖洗干凈后晾干，待表面水分蒸發(fā)干凈后準確稱取25.0g試樣放入勻漿機中，在勻漿機中高速勻漿2min后加入50.0mL乙腈，充分混勻后用濾紙過濾，濾液收集到裝有5g～7g氯化鈉的100mL具塞量筒中，收集濾液，蓋上塞子，劇烈震蕩1min，在室溫下靜置30min，使乙腈相和水相分層。

從具塞量筒中吸取10.0mL乙腈溶液，放入150mL燒杯中，將燒杯放在80℃水浴鍋上加熱，杯內(nèi)緩緩?fù)ㄈ氲獨?，蒸發(fā)近干，加入2.0mL丙酮，蓋上鋁箔，備用。

將上述備用液完全轉(zhuǎn)移至15mL離心管中，再用約3mL丙酮分三次沖洗燒杯，并轉(zhuǎn)移至離心管，最后定容至5.0mL，在旋渦混合器上混勻，分別移入兩個2mL自動進樣器樣品瓶中，供色譜測定。如定容后的樣品溶液過于渾濁，應(yīng)用0.2μm濾膜過濾后再進行測定。

4.1.4 氣相色譜檢測

農(nóng)藥殘留檢測按照NY/T 761-2008 的方法檢測。

4.2 酶活穩(wěn)定性測驗

農(nóng)藥降解酶制劑在25℃條件下密封放置，定期檢測酶活性，繪制酶活性隨時間變化曲線，反映農(nóng)藥降解酶制劑的酶活穩(wěn)定性。

5. 結(jié)果與討論

5.1 農(nóng)藥降解率測定結(jié)果

采用氣相色譜法檢測不同處理樣品中對硫磷和毒死蜱的農(nóng)藥殘留量。結(jié)果表明：使用清水和普通果蔬洗滌劑浸泡均能夠去除一部分農(nóng)藥，尤其對附著力較弱的對硫磷效果更明顯，但對附著力較強的毒死蜱則沒有明顯效果；使用農(nóng)藥降解酶浸泡10min后，毒死蜱和對硫磷的殘留量均顯著降低，如圖2～圖5所示。

圖2為空白樣品農(nóng)藥殘留色譜峰，其中左側(cè)峰圖為對硫磷色譜峰，右側(cè)峰圖為毒死蜱色譜峰。

圖3為經(jīng)清水浸泡的樣品農(nóng)藥殘留色譜峰，其中左側(cè)峰圖為對硫磷色譜峰，右側(cè)峰圖為毒死蜱色譜峰。經(jīng)過清水浸泡10min后，對硫磷的去除率為23.4%，毒死蜱的去除率為2.7%。

圖4為經(jīng)果蔬洗滌劑浸泡的樣品農(nóng)藥殘留色譜峰，其中左側(cè)峰圖為對硫磷色譜峰，右側(cè)峰圖為毒死蜱色譜峰。經(jīng)過果蔬洗滌劑浸泡10min后，對硫磷的去除率為39.9%，毒死蜱的去除率為9.8%。

圖5為經(jīng)農(nóng)藥降解酶制劑浸泡的樣品農(nóng)藥殘留色譜峰，其中左側(cè)峰圖為對硫磷色譜峰，右側(cè)峰圖為毒死蜱色譜峰。經(jīng)過農(nóng)藥降解酶制劑浸泡10min后，對硫磷的降解率為99.9%，毒死蜱的降解率為68.3%。

5.2 酶活穩(wěn)定性測驗

農(nóng)藥降解酶制劑在25℃條件下密封放置，酶活性隨時間變化曲線如圖6所示。結(jié)果表明：農(nóng)藥降解酶制劑具有良好的酶活穩(wěn)定性，在25℃密封條件下保存一年酶活性損失率僅為8.91%，表現(xiàn)良好的穩(wěn)定性。因此，農(nóng)藥降解酶制劑能夠滿足長期儲存和運輸，具有廣泛的應(yīng)用前景。

6. 結(jié)論

將農(nóng)藥降解酶與多元醇類保護劑、生物防腐劑、緩沖劑等原料按照一定比例混合，配制成為農(nóng)藥降解酶制劑。實驗選取了在果蔬表面附著力較弱的對硫磷和附著力較強的毒死蜱作為目標農(nóng)藥，采用氣相色譜法檢測農(nóng)藥降解酶制劑的農(nóng)藥殘留降解效果。結(jié)果表明：果蔬經(jīng)農(nóng)藥降解酶制劑浸泡10min后農(nóng)藥殘留得到了有效降解，對硫磷的降解率達到99.9%，毒死蜱的降解率達到68.3%。該農(nóng)藥降解酶制劑對附著力弱和附著力強的農(nóng)藥均表現(xiàn)出良好的降解效率。

從試驗結(jié)果可以得出結(jié)論：農(nóng)藥降解酶制劑可以有效降解果蔬表面的農(nóng)藥殘留，對農(nóng)藥殘留的去除效果遠遠高于清水和果蔬洗滌劑。農(nóng)藥降解酶具有專一性攻擊農(nóng)藥殘留的靶位點，分解農(nóng)藥分子，達到徹底降解的效果，具有高效、安全等特點。同時，該產(chǎn)品本身無色、無味，用其洗過的水果或蔬菜能很好地保持其自身的風(fēng)味。

農(nóng)藥降解酶制劑在25℃條件下密封保存12個月，酶活損失率僅為8.91%，，從而表現(xiàn)出良好的酶活穩(wěn)定性，可以滿足長途運輸和長期儲存要求。并且，農(nóng)藥降解酶制劑使用極為方便，按照1L清水添加1mL酶制劑的添加量，浸泡果蔬10～20min即可有效降解農(nóng)藥殘留，在一定程度上改善食品安全狀況，保障人民群眾的身體健康。因此，該產(chǎn)品具有廣闊的市場開發(fā)前景。

[1] 張俊,王定勇. 蔬菜的農(nóng)藥污染現(xiàn)狀及農(nóng)藥殘留危害[J]. 河南預(yù)防醫(yī)學(xué), 2004,15(3): 182-185.

[2] Casey M. Theriot and Amy M. Grunden. Hydrolysis of organophosphorus compoundsby microbial enzymes[J]. Applied Microbiology and Biotechnology,2011, 89(1): 35–43.

[3] Brajesh K. Singh and Allan Walker. Microbial degradation of organophosphorus compounds[J]. Federation of European Microbiological Societies, 2006, 30(3):4 28-471.

[4] 趙鵬，閔光, 張燕, 等.不同洗滌方法對果蔬中農(nóng)藥殘留去除率的研究[J]. 食品科學(xué), 2006, 27(12): 467-468.