果蔬中毒死蜱殘留的檢測與降解方法研究進展

林志欽，莊心悅，張 芳*，韓金志*

（1.莆田市市場監管綜合行政執法支隊，福建莆田 351100；2.福州大學生物科學與工程學院，福建福州 350180）

毒死蜱最初于1965 年由美國陶氏研制并登記注冊。世界衛生組織亦許可具有非內吸性光譜的毒死蜱作為有機磷殺蟲劑在世界范圍內使用[1]，且其已在多個國家登記注冊[2]。在我國，自2009 年起，毒死蜱因低殘留、高效、中等毒性的優勢，從而代替了氟蟲腈，成為我國有機磷殺蟲劑的暢銷品種[3]，已被廣泛應用于防治農作物害蟲和家庭衛生害蟲等[4]。但近幾年隨著果蔬等農產品中毒死蜱殘留的不斷被檢出，毒死蜱對生態環境及人體健康的潛在危害性也越來越引起人們的關注。有研究報道，毒死蜱具有蒸熏、觸殺和胃毒作用，可能會威脅生態環境安全；暴露在其中的動物內分泌功能會受到干擾，可能出現惡心、嘔吐等毒死蜱中毒癥狀，此外，毒死蜱也可能會使神經系統功能異常、身體癱瘓，甚至導致昆蟲以及人類等哺乳動物死亡[5-10]。也有報道稱毒死蜱可能對人體神經系統和腦部發育有影響，且危害兒童健康[11]，由于這些潛在的危險性，美國、新西蘭等國家相繼采取了相應的限用措施[4,12]。我國對毒死蜱在各類食品中的使用范圍和殘留限量制定了相應的國家標準（《食品安全國家標準食品中農藥最大殘留限量》（GB2763—2019）），并要求嚴格執行該項標準。

由于毒死蜱是一種會發生遷移的農藥，隨著毒死蜱在農業生產中長期大量施用，不斷地積累在植物表面或通過富集作用積累在果蔬體內。目前關于果蔬中毒死蜱殘留檢出的報道也越來越多。有學者統計分析，我國南部地區的毒死蜱殘留比北部地區高，毒死蜱甚至已是云南檢出率最高的農藥，涉及蔬菜、水果、谷物等，且在“莖類蔬菜”中的檢出率最高，其次分別是漿果類水果、豆類、葉菜類蔬菜、蕓苔類蔬菜和茶類[1]。因此，尋找一種簡便、快速且低成本的檢測方法及探索一種降解果蔬中毒死蜱的安全有效方法，已成為現在及將來對果蔬中毒死蜱殘留的研究熱點。本文主要綜述了果蔬中毒死蜱殘留的檢測方法及降解方法等，為今后果蔬中毒死蜱的研究工作提供參考。

1 毒死蜱的理化性質

毒死蜱，分子式為C9H11C13NO3PS，又稱氯蜱硫磷，呈白色顆粒狀，具有硫醇的氣味（與煤油或松節油氣味相似），在水中溶解度較低（1.2 mg/L），是一種易溶解于有機溶劑的中等毒性殺蟲劑[13]。在室溫下，毒死蜱分子量為350.5，理化性質較穩定，熔點為41.5～43.5 ℃，蒸氣壓為2.5 MPa（25 ℃）。密度比水大，為1.399 g/mL（43.5 ℃）。毒死蜱化學結構如圖1 所示。

圖1 毒死蜱的化學結構Fig.1 Chemical constitution of chlorpyrifos

2 果蔬中毒死蜱農藥殘留的檢測方法

果蔬中毒死蜱快速檢測技術是保障果蔬安全重要手段，建立一種低成本、快速便捷、易操作的檢測方法的重要性越發凸顯。由于毒死蜱的熱穩定性高，因此我國目前對果蔬毒死蜱農藥殘留的檢測方法主要為氣相色譜法、氣相色譜-質譜聯用法、超高效液相色譜-串聯質譜法等依賴大型分析儀器的檢測方法，但近年來也有研究報道以新型材料為載體，建立用于毒死蜱殘留檢測的新型快速檢測方法。

2.1 氣相色譜法

氣相色譜法是利用待測樣品中各組分在氣相和固定相間的分配系數不同，通過在兩相間反復多次分配，使得待測樣品中各組分彼此分離并按順序離開色譜柱進入檢測器，從而在記錄器上描繪出各組分的色譜峰。因毒死蜱具有易溶于有機溶劑的特點，故可采用氣相色譜法進行果蔬中毒死蜱殘留的分析測定。氣相色譜法作為毒死蜱的經典檢測方法已被應用于板栗、茶葉、花生、沃柑等果蔬中毒死蜱農藥殘留的檢測分析[14-17]。由于果蔬等農作物多含有色素及各種酯類等多種成分，可與毒死蜱成分之間相互影響，增加了果蔬中毒死蜱成分的分析檢測難度，因此現在對氣相色譜法測定果蔬中毒死蜱殘留的研究重點主要集中在果蔬樣品的前處理技術上。目前采用的經典氣相色譜法（NY761—2008）也存在樣品前處理要求高、檢測成本高等問題，因此研究者開始探討建立一種成本低、操作簡單的氣相色譜檢測方法。如林澤鵬等[18]以二氯甲烷為樣品提取溶劑，以丙酮為固定液，建立了一種前處理簡單、檢測時間短、分離效果好、準確度高、成本較低，并能適用于大批量蔬菜、水果及茶葉中毒死蜱殘留測定的氣相色譜法，且與NY761—2008 相比，結果偏差在5%之內。同時該方法毒死蜱的檢出量在不同樣品中分別表現為蔬菜類樣品0.009 1～0.87 mg/kg、水果類樣品0.004 1～1.04 mg/kg、茶葉類樣品中0.005 8～0.14 mg/kg。翟碩莉等[19]在氣相色譜檢測法的基礎上，用乙腈為樣品提取液，用Carb/NH2復合固相萃取小柱凈化提取液，采用HP-5 毛細管柱分離、GC-ECD 進行定量測定，也建立了一種靈敏度高（最低檢出限為0.003 1～0.008 8 mg/kg）、準確度高（相對標準偏差為1.35%～3.25%）、回收率高（94.8%～100.7%）的可用于桃果的毒死蜱殘留的快速檢測方法。

2.2 色譜-質譜聯用法

色譜-質譜聯用法的測定原理是把色譜的分離功能和質譜的定性功能結合起來，從而實現對復雜混合物的準確定性分析和定量測定，包括氣相色譜-質譜聯用法（GC-MS）和液相色譜-質譜聯用法（LC-MS）。由于氣相色譜儀檢測器單一，無法滿足同時測定不同種類的農藥化合物，存在定性效果差等問題，色譜-質譜聯法用因其能準確定性且具有高靈敏度、高通用量等優勢，已在食品、農產品等植物源樣品中的農藥殘留檢測中得到廣泛應用[20]。目前我國用于采后果蔬毒死蜱殘留檢測的國家標準方法（GB 23200.113—2018）常采用氣相色譜-質譜聯用法。

與氣相色譜法一樣，氣相色譜-質譜聯用法的研究重點也是樣品前處理工作。陳琳等[21]以含1%乙酸的乙腈為提取液，用適量N-丙基乙二胺（PSA）、無水MgSO4、石墨化炭黑（GCB）和C18 填料凈化，GC-MS 檢測，外標法定量，建立了一種可定性和定量檢測白菜葉際毒死蜱殘留的快速檢測方法QuEChERS-GC/MS。結果發現，當毒死蜱濃度在0.20～1.00 mg/L 范圍內，該檢測方法呈線性關系，R2為0.99，且具有靈敏度高（最低檢出限為0.005 mg/kg，定量限為0.01 mg/kg）、相對誤差較小（1.26%～1.58%）、平均回收率較高（72.00%～111.00%）等優點。此外，近年來也有相關研究報道可采用LC-MS 進行果蔬中毒死蜱農藥殘留分析檢測。如尹鵬等[22]通過加水濕潤樣品后，以5%（V/V）乙酸酸化的乙腈為提取液，用石墨化炭黑（GCB）和C18 凈化并在儀器分析前用去離子水等體積稀釋凈化，以水為色譜流動A 相、以甲醇為色譜流動B 相，采用電噴霧正離子（ESI+）電離，可編程多反應監測模式監測，基質標準溶液內標法定量，建立了一種可用于檢測茶葉中毒死蜱的超高效液相色譜-串聯質譜（UPLC-MS/MS）法。李文[23]采用1%乙酸乙腈溶液QuEChERS前處理方法，以0.1%甲酸水溶液為色譜流動A 相，以乙腈為色譜流動B 相，采用電噴霧正離子（ESI+）電離，可編程多反應監測模式監測，基質標準溶液外標法定量，建立了一種可應用于果蔬汁中毒死蜱等農藥殘留的簡捷快速、高靈敏度的超高效液相色譜-串聯質譜法，并發現使用該檢測方法在毒死蜱濃度為0.1～0.5 mg/L 時，線性良好，R2＞0.99。在毒死蜱不同添加水平下（0.4、0.3 mg/kg和0.2 mg/kg），相對標準偏差為0.9%～5.0%，平均回收率可達84.2%～91.7%。

2.3 其他新型檢測方法

隨著新型復合材料的研發，越來越多的人開始研究新型復合材料在毒死蜱檢測上的應用，并積極探討建立一種更簡便、準確、低成本、可操作性強的毒死蜱農藥殘留快速檢測方法，如表面增強拉曼光譜（SERS）法、電化學分析法、比色法、生物條形碼免疫分析法等。

朱曉宇等[24]以納米竹炭（NBC）為凈化劑，根據表面增強拉曼光譜（SERS）原理，建立了一種適用于綠茶中毒死蜱農藥殘留的快速檢測方法。結果發現，在毒死蜱濃度范圍為0.28～11.11 mg/kg 時，使用該檢測方法測定綠茶中毒死蜱殘留量，相對偏差（RSD）較小（2.36%～3.65%），平均回收率達96.71%～105.24%，線性方程為y=0.017 5x+0.909 2，R2=0.986 3。金黨琴等[25]采用新型材料，構建了一種有高選擇性識別能力（檢測限為2.0×10-9mol/L）、可適用于蔬菜中痕量毒死蜱殘留的檢測方法，創新點在于其光電化學傳感器由毒死蜱分子印跡聚合物膜構成，而這個毒死蜱分子印跡膜在合成過程中，交聯劑采用戊二醛，模板分子采用毒死蜱，載體采用NH2-MIL-125(Ti)/TiO2納米復合材料，然后通過電聚合的方法合成。同時，該檢測方法具有再生性和穩定性較好等優點。白秋月等[26]采用具有納米模擬酶催化活性的錳摻雜碳點（Mn-CDs），構建了一種檢測限低（0.013 μg/mL）、回收率高（95.2%～102.8%），且能適用于蘋果中毒死蜱殘留（檢測線性范圍是0～3.5 μg/mL）檢測的可視化半定量檢測方法。另外，崔雪妍等[27]根據實時熒光定量PCR（qPCR）原理，也建立了一種高靈敏度（最低檢測限0.27 μg/L），可實際運用于水果中毒死蜱農藥殘留的檢測的高靈敏生物條形碼免疫分析方法，該方法在檢測蘋果和梨兩種基質中毒死蜱殘留量時，RSD為11%～16%，線性范圍是1～1 000 μg/L，平均回收率為79%～90%。

3 果蔬中毒死蜱農藥殘留的降解方法

隨著生活水平不斷提高，人們對果蔬產品的品質要求越來越嚴格，但果蔬種植環節仍然存在對農藥的較大依賴性。果蔬中農藥殘留的降解是維護生態環境安全、保障果蔬質量的重要途徑之一，因此對果蔬中農藥殘留的降解技術研究也是今后的一個重要研究領域[28]。毒死蜱作為常用的殺蟲劑，越來越多的學者積極探索利用物理、化學及生物降解等方法降解除去毒死蜱的殘留，減少或消除毒死蜱殘留的生態危險性。

3.1 物理法

目前廣大消費者最常用于果蔬農藥殘留去除的物理方法主要有物理去皮、清洗法、存放法及高溫法。而目前研究最多的是洗滌法，主要集中在清洗劑（如碳酸氫鈉、淡鹽水、淘米水等）類型及濃度、洗滌時間、清洗水溫等因素的篩選，并建立最適合的清洗工藝參數。如衛曉怡等[29]在清洗生菜、菠菜中的毒死蜱殘留研究中發現同等水溫（42 ℃）前提下，使用碳酸氫鈉溶液清洗比直接用清水速度更快，效果更好。劉然等[30]也發現用鹽水浸泡萵筍15 min，可去除約40%毒死蜱殘留，而用淘米水浸泡萵筍15 min 去除率為35%。傳統洗滌法雖對果蔬中毒死蜱農藥殘留有去除作用，但總體來說，去除效率不高，且有可能出現果蔬營養成分流失，因此超聲波清洗法、電解清洗法等新型清洗方法被應用于果蔬農藥殘留物理降解。如謝瑾琢等[31]自行設計介質阻擋放電反應器，結果發現在20 mg/L 的毒死蜱前提作用下，設定6 mm 的放電間隙，0.25 L/min 的氬氣流量，35 W 的放電功率、60 s 的作用時間，可降解玉米表面87%的毒死蜱殘留。此外，李長見等[32]通過分析對比熱風干燥、微波干燥、陽光干燥等不同干燥加工方法對紅富士蘋果中毒死蜱殘留的去除率，發現蘋果中毒死蜱殘留在陽光干燥、微波干燥的作用下降解效果比熱風干燥好，另外，微波處理時間為60 s 時，蘋果中毒死蜱殘留得到有效降解。

3.2 化學法

果蔬農藥殘留化學去除方法主要是通過氧化作用，改變農藥殘留物的分子結構，生成其他可溶解或殘留量低的無害物質[33]。目前常用于農藥殘留降解的氧化劑主要是臭氧、次氯酸鹽、過氧化氫等。在采取其他降解技術時聯用臭氧等強氧化劑可加快毒死蜱殘留的降解作用。有研究報道，在使用碳酸氫鈉浸泡青菜的同時持續通臭氧處理30min，會加快毒死蜱的降解，提高去除率為66%[34]。此外，趙擎等[35]研究發現水溶液中的毒死蜱在過一硫酸鹽（PMS）作用下，也會發生有效降解，且毒死蜱的降解速率與PMS 的投入量呈正相關，但研究同時也發現，毒死蜱的降解在高的離子強度和腐殖酸作用下會受到抑制作用。

3.3 生物降解法

隨著毒死蜱的廣泛應用，有學者不斷在暴露于毒死蜱作用下土壤中分離出具有降解毒死蜱作用的微生物降解菌，主要是細菌、真菌等。目前常見的毒死蜱降解細菌有假單胞菌屬、鞘氨醇單胞菌屬、蒼白桿菌屬和貪銅菌屬等[36-38]；主要的降解真菌有采絨革蓋菌、束狀菌和白腐菌等[39]。如齊芬芳等[40]分離得到枯草芽孢桿菌B19（毒死蜱高效降解菌株），并發現該菌種在毒死蜱濃度1 000 mg/L的作用下，72 h 內可去除52.34%的毒死蜱殘留。杜曉敏等[41]篩選出1 株枯草芽孢桿菌H27，并發現在溫度24 ℃、pH 7.2 的試驗條件下，可在54 h 實現88.96%的毒死蜱降解。胡嘉博等[42]發現一株鞘氨醇單胞菌DH6，在pH 為7、溫度為30 ℃的試驗條件下，能在0.5 h 內實現50 mg/L的毒死蜱殘留全部降解。除了從大自然界分離出具有毒死蜱降解能力的微生物菌屬外，如何將這些實驗成果應用于實踐值得進一步研究。陳琳等[21]研究發現直接將枯草芽孢桿菌3374 菌液與毒死蜱同時作用于白菜種植中，噴灑枯草芽孢桿菌3374 菌液可部分降解白菜葉際的毒死蜱殘留。此外，謝慧等[43]研究發現毒死蜱降解菌WZ-Ⅰ的降解酶粗酶液可對甘藍、黃瓜表面的毒死蜱殘留產生降解作用。

4 展望

毒死蜱在未來時間內仍然會被用于果蔬的蟲害防治，因此毒死蜱的生態危險性不能忽視，建立一個快速便捷、易操作、準確度高的可應用于果蔬等產品中毒死蜱殘留的快速檢測方法及如何有效降解去除果蔬中毒死蜱殘留，仍將是果蔬加工產業健康持續發展的關鍵技術。研究無毒、無二次污染、安全性高等的毒死蜱殘留微生物降解技術，將是今后研究果蔬中毒死蜱殘留降解的主要方向。由于從分離得到的降解菌中提取的降解酶多為胞內酶，隨著基因工程等技術的發展，構建一個具有毒死蜱高降解率的工程菌，提取可直接作用于果蔬上的胞外毒死蜱降解酶也將成為新的研究熱點。