擬除蟲菊酯在培養料和白靈菇中的消解動態

宋洋，謝春花，王敏思，柳雙，張志軍，周永斌

（1.天津師范大學生命科學學院天津市動植物抗性重點實驗室，天津300387；2.國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津），天津市農產品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室，天津300384；3.天津市林業果樹研究所，天津300384）

當今社會，食品安全是人們普遍關注的主要問題之一。食用菌生產過程中主要的污染物大多來自于菌料，而菌料出自農作物下腳料。菌料中的農藥主要從土壤、大氣、水源中獲得。雖然擬除蟲菊酯殺蟲劑屬于中等毒性，但是不規范的噴施使用仍然會造成污染，甚至影響人體健康[1]。

擬除蟲菊酯是一類使用較為廣泛的中低等毒性殺蟲劑，其工業化產品有50多種。其中，在目前國內已登記的食用菌中，可使用的擬除蟲菊酯殺蟲劑有十多種[2-5]。擬除蟲菊酯農藥在空氣中長期暴露會干擾人體內分泌，最終導致發育毒性[6-7]、神經毒性[8]、免疫毒性[9]。長期接觸低濃度的擬除蟲菊酯還會引起慢性疾病，嚴重者甚至會引起癌變、畸形、基因突變[10]。

表1是擬除蟲菊酯在農產品中的檢出情況。

表1 各地區農產品中擬除蟲菊酯檢出情況Table 1 Detection of pyrethroids in agricultural products in various regions

2012年～2013年，鄭文龍等[11]對天津市16個區縣的超市、農貿市場和固定攤位進行了抽樣檢測，559例樣品中，超標率為0.18%；2014年鎮江市夏季蔬菜監測分析結果表明，含有擬除蟲菊酯類農藥殘留的樣品有7份，總檢出率高達29.2%，其中三氟氯氰菊酯、甲氰菊酯、聯苯菊酯的檢出率均為8.3%，氯氰菊酯的檢出率為 4.2%[12]；2014 年～2016 年，楊惠等[13]對貴州省市售蔬菜進行了抽樣調查，結果顯示擬除蟲菊酯類農藥的檢出量是蔬菜中所有農藥檢測結果中最大的，檢出率高達20.37%，并且調查中檢測的7種擬除蟲菊酯農藥均有檢出，說明該類農藥在貴州省地區使用較為廣泛，其中氯氰菊酯的檢出率和超標率均最高。從抽樣調查的結果發現，擬除蟲菊酯的污染問題存在逐年上升的趨勢。

針對食用菌中農藥殘留污染現狀，本試驗以白靈菇為研究對象，研究了甲氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯和高效氯氰菊酯4種擬除蟲菊酯在白靈菇拌料、滅菌、接種培養、出菇管理過程的消解動態及轉移規律，計算擬除蟲菊酯在白靈菇生長過程中的半衰期，該研究成果可為菌菇生產中的擬除蟲菊酯的規范化使用提供一定的理論基礎和數據支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

瓊脂、葡萄糖、氯化鈉（分析純）、無水硫酸鈉（分析純）、冰醋酸（99%）、醋酸鈉（99%）、甲醇（色譜級）、乙腈（色譜級）：天津市化學試劑供銷公司；XBridge C18柱（4.60×150.00 mm，5.00 μm）：美國 Waters公司；N-丙基乙二胺（PSA）吸附劑：美國Sepax Technologies公司；200 g/kg甲氰菊酯乳油（純度99.0%）、200 g/kg氰戊菊酯乳油（純度99.0%）、25 g/kg溴氰菊酯乳油（純度98.4%）、20 g/kg高效氯氰菊酯乳油（純度99.2%）：天津瑞博星生物科技有限公司。

1.2 儀器

GC-2010氣相色譜儀：日本島津公司；DB-5毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 m）：美國RESTEK公司；XH-C渦旋混合器：江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；高速冷凍離心機：美國eppendorf公司。

1.3 栽培條件

在白靈菇生產基地開展試驗，試驗時間2016年4月到2017年4月。

栽培料干料為97%棉籽殼+1.5%熟石灰+1.5%過磷酸鈣（質量比），在培養料中加入適量水，使其濕料中水含量在65%左右。在0.10 kPa～0.15 kPa，121℃～126℃高溫滅菌180 min，菌絲體培養階段前期溫度在25℃左右，后期溫度在10℃左右，黑暗條件下生長，生長期為80 d～90 d；產菇期培養料水分在85%～90%之間，溫度在15℃左右，光照為散射光，開始出菇后大約5 d～15 d子實體成熟。

1.4 消解動態試驗

在培養料滅菌前，將供試的200 g/kg甲氰菊酯乳油和氰戊菊酯乳油、25 g/kg溴氰菊酯乳油和高效氯氰菊酯乳油充分混合均勻，使其有效成分為25 g/kg。混合液通過稀釋分別以0.05、0.50、1.00 g/kg 3個濃度噴施于培養料中，并做空白對照。每個噴施濃度的處理組重復3次，每個組10袋料（每袋料約1.0 kg）。分別在滅菌前 2 h、滅菌后 2 h、5、10、15、20、30、40、50、60、80、100 d采集培養料樣品，供殘留分析。

采用一次施藥，多次采樣的方法，分析擬除蟲菊酯殺蟲劑在白靈菇子實體上的殘留消解規律。在子實體長至2 cm左右時，將供試的4種擬除蟲菊酯分別用水稀釋500、1 000倍，并均勻噴灑于菇體，至子實體表面有不成串的水珠滴下為宜。每個處理組重復3次，每組10袋料（每袋料約1.0 kg）。另設空白對照。對噴施農藥 2 h、1、3、5、7、10、14 d 的白靈菇樣品進行采集，供殘留分析。

1.5 轉移試驗

結合1.4消解動態試驗，在白靈菇收獲時同步采集白靈菇子實體及培養料樣品，供殘留分析，研究擬除蟲菊酯由菌料向子實體中的轉移規律。

1.6 樣品的采集、制備

采集的方法選擇多點隨機取樣法。每次每個重復采集的培養料和白靈菇樣品分別為1.0 kg，采集后立即進行混勻縮分、打碎處理，采集樣品200 g，-20℃保存，備用。

1.7 樣品測定

白靈菇粉碎處理，準確稱取10.0 g，置于50 mL離心管中，在樣品管中加入乙腈10 mL，渦旋2 min，加入氯化鈉 3.00 g，靜置。混合液渦旋2 min，6 000 r/min、4℃離心3 min，取上清液，加入無水硫酸鈉0.30 g和N-丙基乙二胺（N-Propylethylenediamine，PSA）30.00mg，再次渦旋攪拌2 min，離心處理。將上清液通過0.22 μm濾膜，待測。

氣相色譜檢測條件：參照GB 23200.85-2016《食品安全國家標準乳及乳制品中多種擬除蟲菊酯農藥殘留量的測定》中擬除蟲菊酯標準檢測條件。

1.8 最終殘留試驗

在白靈菇子實體長至12 cm左右時，采集樣品1.0 kg，混勻打碎處理后，進行樣品處理，供殘留分析。

1.9 半衰期計算

式中：C0為零時刻供試農藥的殘留濃度，μg/g；Ct為t時刻供試農藥的殘留濃度，μg/g；K為降解解速率常數；

2 結果與討論

2.1 滅菌對擬除蟲菊酯殺蟲劑在培養料中降解的影響

滅菌對培養料中4種擬除蟲菊酯殺蟲劑殘留量的影響見表2。滅菌過程對培養料中4種擬除蟲菊酯殺蟲劑殘留影響十分明顯，降解率達到31.77%～42.89%，其中高效氯氰菊酯降解率最高，達到42.89%，溴氰菊酯、甲氰菊酯、氰戊菊酯在34%左右，高效氯氰菊酯和溴氰菊酯的平均降解率分別為39.71%和39.99%。

除溴氰菊酯熔點較高以外，甲氰菊酯、高效氯氰菊酯和氰戊菊酯的熔點在45℃～66℃之間，而高溫滅菌的溫度是100℃，并且實際生產中滅菌時間長達為14 h～16 h。從試驗結果發現，熔點高低并不是影響菊酯降解的主要因素，更可能與基質菌料的結合能力、初始沉積量和穩定性等因素相關，造成降解率的差異。

表2 滅菌對培養料中4種擬除蟲菊酯殺蟲劑殘留量影響Table 2 Effect of sterilization on residues of four pyrethroid insecticides in culture

2.2 擬除蟲菊酯在培養料中消解動態研究

表3為擬除蟲菊酯殺蟲劑在培養料中的半衰期測定結果。對結果進行整理、分析，表明4種擬除蟲菊酯殺蟲劑在培養料中的消解動態均符合一級動力學方程：氰戊菊酯的R2為0.891 5～0.905 6，半衰期為20.45 d～24.17 d；甲氰菊酯的R2為 0.901 2～0.967 1，半衰期為15.23 d～23.10 d；高效氯氰菊酯的R2為0.910 1～0.945 9，半衰期為 20.13 d～24.71d；溴氰菊酯的R2為 0.876 9～0.912 5，半衰期為 14.26 d～20.02 d。4 種擬除蟲菊酯農藥在培養料中的消解速率緩慢，半衰期為14.26 d～24.71 d，其中半衰期最長和最短分別是氰戊菊酯和溴氰菊酯。

不同的菌菇因其本身胞外酶種類及活性差別、栽培方式、菌絲的吸收及代謝能力等不同，會導致同一種農藥在不同菌菇中的代謝過程不同。樊中臣等[14]研究的聯苯菊酯等5種擬除蟲菊酯殺蟲劑在平菇培養料中的半衰期，結果分別為54.59、21.07、36.10、25.48、39.38 d。吳延燦[15]等研究的聯苯菊酯等6種擬除蟲菊酯殺蟲劑在木耳培養料中半衰期分別為40.06、24.57、25.57、22.57、25.20、17.46 d。研究培養料中擬除蟲菊酯殺蟲劑的殘留消解動態，對保障子實體營養安全及菌糠的再利用具有一定指導意義。

表3 4種擬除蟲菊酯殺蟲劑在培養料中的半衰期Table 3 Half-life of four pyrethroid insecticides in culture

2.3 擬除蟲菊酯殺蟲劑從培養料中向子實體中轉移規律研究

培養料中擬除蟲菊酯殺蟲劑向白靈菇子實體中的轉移結果見表4。由表4可以看出，白靈菇在添加3個濃度梯度擬除蟲菊酯殺蟲劑的培養料中栽培，采摘時三組中的子實體均未檢測到擬除蟲菊酯殺蟲劑的殘留。在培養料中均檢出了4種擬除蟲菊酯，殘留量分別為0.05～0.12 、0.02 ～0.09、0.01～0.02 mg/kg。由此可見，在白靈菇子實體生長期間，培養料中擬除蟲菊酯殺蟲劑并不容易向白靈菇子實體中發生轉移。

2.4 擬除蟲菊酯在子實體中消解動態試驗

研究噴施不同濃度的擬除蟲菊酯殺蟲劑對白靈菇質量的影響以及4種擬除蟲菊酯殺蟲劑在白靈菇子實體中的消解動態。擬除蟲菊酯在子實體中消解動態結果見表5。擬除蟲菊酯殺蟲劑在白靈菇中的消解動態符合一級動力學方程。甲氰菊酯的R2為0.954 3～0.967 1，半衰期為 3.03 d～3.10 d；高效氯氰菊酯的R2為0.912 5～0.945 9，半衰期為 3.71 d～3.82 d；氰戊菊酯的R2為 0.891 5～0.905 6，半衰期為 4.17 d～4.22 d；溴氰菊酯的R2為 0.876 9～0.893 2，半衰期為 3.94 d～4.02 d。結果表明，甲氰菊酯等4種擬除蟲菊酯殺蟲劑在白靈菇子實體上的消解速率相對較快，半衰期為均在3.03 d～4.22 d。并且在施藥后，白靈菇子實體中擬除蟲菊酯殺蟲劑的量會隨著時間的增長而逐漸減少。

表4 培養料中擬除蟲菊酯殺蟲劑向白靈菇子實體中的轉移Table 4 Transfer of pyrethroid insecticides to the fruiting bodies of pleurotus ostreatus in culture materials

表5 擬除蟲菊酯在子實體中消解動態Table 5 Digestion dynamics of pyrethroids in fruiting bodies

3 結論

食物是人類賴以生存的物質基礎。食品安全更是一項民心工程，研究農藥在食用菌中消解動態規律對食用菌安全保障具有十分重要的意義。

本試驗針對食用菌生產中常見的擬除蟲菊酯污染問題，研究了擬除蟲菊酯在白靈菇各生產時期的消解及轉移規律，分析農藥在培養料中、滅菌前后、發菌菌料、出菇子實體4個關鍵控制點的殘留變化規律，計算其在培養料和子實體消解半衰期，明確擬除蟲菊酯對白靈菇的影響。

研究了常壓高溫滅菌對甲氰菊酯等4種擬除蟲菊酯殺蟲劑的在培養料中降解影響，結果表明溴氰菊酯和高效氯氰菊酯的降解率較高，平均降解率為39.99%和39.71%，甲氰菊酯和氰戊菊酯較低，平均降解率為33.72%和35.44%。在菌料的噴施處理后，4種擬除蟲菊酯農藥在培養料中的消解速率緩慢，半衰期為14.26d～24.71 d，其中半衰期最長和最短分別是氰戊菊酯和溴氰菊酯；在子實體噴施處理后，4種擬除蟲菊酯在白靈菇中的半衰期分別 3.03 d～3.10 d、3.71 d～3.82 d、4.17 d～4.22 d、3.94 d～4.02 d。甲氰菊酯等4種擬除蟲菊酯類農藥在白靈菇中降解速率均較快。在添加3個濃度梯度的實驗組中，采摘后菌料殘留濃度分別為0.05～0.12、0.02～0.09、0.01～0.02 mg/kg(藥后 110 d)，在子實體中均未檢出。研究擬除蟲菊酯殺蟲劑在培養料和子實體中消解動態，掌握其轉移和消解規律，為白靈菇子實體的安全生產和菌糠的再次利用提供一定的理論支持。