农药学学报  2019, Vol. 21 Issue (4): 492-499 |
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芹菜Apium graveolens L. 在种植过程中易出现蚜虫、斜纹夜蛾、红叶螨及斑枯病、叶斑病等病虫害问题，常采用吡虫啉 (结构式见图式1) 等进行防治[1-2]。农药的不合理使用导致芹菜上农药残留的检出率高、超标率高、超标农药种类多[3-7]。Fang等抽检300份来自中国8个芹菜主产区的芹菜样品，发现吡虫啉在芹菜中的检出率高达23%[3]；刘航于2013—2016年抽检了827份辽宁省芹菜样品，其中有91份样品农药残留超标，3份样品吡虫啉超标[6]；麻耀君抽检了110份山西省不同流通渠道的芹菜样品，其中吡虫啉检出次数为42[7]。因此开展芹菜中农药残留的去除方法研究具有重要的现实意义。
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图式1 吡虫啉结构式 Scheme1 Structural formula of imidacloprid |
清洗是农产品在食用前最常用的处理方式，经过清洗后的农产品往往可以大大降低农药的残留量[8-18]。清洗对果蔬中农药残留的去除效果主要与农药的种类、溶解度及辛醇/水分配系数 (low Kow值) 等理化性质，以及清洗时间、清洗液种类、清洗液质量分数和清洗液温度等因素有关[19-20]。在研究清洗方式对农药残留变化的影响时，由于实验室模拟样品比田间样品更容易获得，因此在研究过程中多使用实验室模拟样品[13, 15-18]。但有研究表明，内吸性农药的实验室模拟样品与田间样品的加工因子会有所差异[19]，且有关加工方式对芹菜中农药残留去除的研究较少[21]。鉴于此，本研究采用正交试验设计研究了自来水、食盐溶液、食醋溶液、小苏打溶液和果蔬清洗剂溶液等清洗方法对田间芹菜样品 (简称田间样品) 及实验室模拟芹菜样品 (简称实验室模拟样品) 中吡虫啉残留的去除效果，以期筛选出最佳清洗方法，提高芹菜的食用安全性。
1 材料与方法 1.1 仪器设备LCMS-8050三重四极杆液相色谱-质谱联用仪，日本岛津公司；SPS402F电子天平 (0.01 g) 和AB135-S电子天平 (0.000 1 g)，梅特勒托利多称量设备系统有限公司；TYZD-IIA振荡器，姜堰市天仪电子仪器有限公司；VTX-3000L涡旋仪，MIXER UZUSIO公司；Sigma高速离心机，德国Sigma公司；TD5A-WS台式大容量离心机，金坛市金南仪器制造有限公司；HR2864匀浆机，飞利浦家用电器有限公司。
1.2 药剂与试剂99.0%吡虫啉 (imidacloprid) 标准品，德国Dr. Ehrenstorfer GmbH公司；10%吡虫啉可湿性粉剂 (WP)，海利尔药业集团股份有限公司。WondaPak QuEChERS 提取盐包 (NaCl 1 g，Na3C6H5O7·2H2O 1 g，Na2C6H6O7·1.5H2O 0.5 g，MgSO4 4 g)，上海岛津技迩商贸有限公司；2 mL Agela Cleanert MAS-Q净化管 (C18 50 mg, PSA 50 mg, PC 8 mg, MgSO4 150 mg)，天津博纳艾杰尔科技有限公司。自来水，杭州市水务控股集团有限公司；食醋，江苏恒顺醋业股份有限公司；食盐，浙江省盐业集团有限公司；小苏打，南京甘汁园糖业有限公司；果蔬清洗剂，杭州传化日用品有限公司。乙腈 (色谱纯)，德国默克股份两合公司；甲酸 (色谱纯)，美国Anaqua Chemicals；乙腈 (分析纯)，上海凌峰化学试剂有限公司。
1.3 供试作物及处理供试芹菜品种为白骨黄心芹。于芹菜生长期进行田间施药，供试药剂为10%吡虫啉WP，采用茎叶喷雾处理，施药剂量为有效成分600 g/hm2；以喷施自来水为空白对照组。于施药7 d后采样，经去根、去枯叶处理后备用。
田间样品：一部分用于清洗试验，另一部分用于测定吡虫啉初始残留量。未经清洗处理的芹菜田间样品中吡虫啉初始残留量为4.7 mg/kg。
实验室模拟样品：取空白对照组芹菜，放入质量浓度为50 mg/L的吡虫啉溶液 (用10%吡虫啉WP配制而成) 中浸泡30 min，获得吡虫啉残留量接近于田间样品中残留量的实验室模拟样品，于阴凉处自然晾干12 h，用于清洗试验。
1.4 清洗方法自来水清洗：选择时间、温度、浸泡次数3个因素，每个因素设3个水平，按L9(34)正交表设计 (表1)，筛选去除吡虫啉残留的最佳清洗方法。样品经自来水处理后，立即用自来水冲洗10 s，置于阴凉处自然晾干，待测定。
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表 1 自来水清洗正交试验设计 Table 1 The orthogonal design table of water washing |
清洗液清洗：食盐、食醋、小苏打、果蔬清洗剂等清洗选择时间、温度、质量分数3个因素，每个因素设3个水平，按L9(34)正交表设计 (表2)，筛选去除吡虫啉残留的最佳清洗方法。样品经食盐、食醋、小苏打或果蔬清洗剂等溶液处理后，立即用自来水冲洗10 s，置于阴凉处自然晾干，待测定。
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表 2 食盐、食醋、小苏打和果蔬清洗剂清洗正交试验设计 Table 2 The orthogonal design table of washing test experiments using salt, vinegar, baking soda and cleaning agent |
参照前文的方法[22]测定。
1.6 数据分析根据公式 (1) 计算残留农药的去除率 (D)。
| $ D/\% = \left[ {\left( {{W_{\rm{c}}} - {W_{\rm{t}}}} \right)/{W_{\rm{c}}}} \right] \times 100 $ | (1) |
式中：Wc为对照样品中农药残留量 (mg/kg)，Wt为处理样品中农药残留量 (mg/kg)。
采用Excel 2010进行计算，DPS 7.5进行数据分析；正交设计结果采用极差分析；采用最小显著差数法 (LSD法) 进行多重比较，在0.05水平上进行差异显著性分析。
2 结果与分析 2.1 自来水清洗对芹菜中吡虫啉残留的去除效果由图1及表3可知：自来水清洗处理对田间样品中吡虫啉残留的去除率为18%~46%，影响其去除效果的因素由大到小依次为温度 > 浸泡次数 > 时间，且均影响显著。自来水对田间样品中吡虫啉残留去除的最佳条件为：浸泡时间10 min，温度40 ℃，浸泡次数3次。
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图中不同小写字母表示去除率差异显著 (P < 0.05)；各处理的详细条件见表1。 The different lowercase letters indicate significant difference in removal rate (P < 0.05). The detailed conditions of each treatment are shown in Table 1. 图 1 自来水清洗对芹菜中吡虫啉残留的去除效果 Fig. 1 Removal rate of imidacloprid residue in celery by water washing |
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表 3 自来水清洗对芹菜中吡虫啉残留去除效果的极差 Table 3 The range of the removal rate of imidacloprid residue in celery by water washing |
自来水清洗处理对实验室模拟样品中吡虫啉残留的去除率为35%~63%，影响其去除效果的因素由大到小依次为时间 > 温度 > 浸泡次数，其中时间影响显著，温度和浸泡次数影响不显著。自来水对实验室模拟样品中吡虫啉残留去除的最佳条件为：浸泡20 min，温度25 ℃和浸泡次数1次。
2.2 食盐溶液清洗对芹菜中吡虫啉残留的去除效果由图2及表4可知：食盐处理对田间样品中吡虫啉残留的去除率为42%~75%，影响其去除效果的因素由大到小依次为时间 > 质量分数 > 温度，其中时间和质量分数影响显著，温度影响不显著。食盐溶液对田间样品中吡虫啉残留去除的最佳条件为：浸泡时间20 min，温度25 ℃，质量分数为1.0%的食盐溶液。
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图中不同小写字母表示去除率差异显著 (P < 0.05)；各处理的详细条件见表2。 The different lowercase letters indicate significant difference in removal rate (P < 0.05). The detailed conditions of each treatment are shown in Table 2. 图 2 食盐溶液清洗对芹菜中吡虫啉残留的去除效果 Fig. 2 Removal rate of imidacloprid residue in celery by salt solution washing |
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表 4 食盐溶液清洗对芹菜中吡虫啉残留去除效果的极差 Table 4 The range of the removal rate of imidacloprid residue in celery by salt solution washing |
食盐处理对实验室模拟样品中吡虫啉残留的去除率为13%~31%，影响其去除效果的因素由大到小依次为温度 > 时间 > 质量分数，且均达显著性水平。食盐溶液对实验室模拟样品中吡虫啉残留去除的最佳条件为：浸泡时间20 min，温度40 ℃，质量分数为1.0%的食盐溶液。
2.3 食醋溶液清洗对芹菜中吡虫啉残留的去除效果影响由图3及表5可知：食醋对田间样品中吡虫啉残留的去除率为39%~68%，影响其去除效果的因素由大到小依次为温度 > 时间 > 质量分数，且均达显著性水平。食醋溶液对田间样品中吡虫啉残留去除的最佳条件为：浸泡时间10 min，温度40 ℃，质量分数为0.10%的食醋溶液。
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图中不同小写字母表示去除率差异显著 (P < 0.05)；各处理的详细条件见表2。 The different lowercase letters indicate significant difference in removal rate (P < 0.05).The detailed conditions of each treatment are shown in Table 2. 图 3 食醋溶液清洗对芹菜中吡虫啉残留的去除效果 Fig. 3 Removal rate of imidacloprid residue in celery by vinegar solution washing |
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表 5 食醋溶液清洗对芹菜中吡虫啉残留去除效果的极差 Table 5 The range of the removal rate of imidacloprid residue in celery by vinegar solution washing |
食醋对实验室模拟样品中吡虫啉残留的去除率为23%~42%，影响其去除效果的因素由大到小依次为时间 > 质量分数 > 温度，且均达显著性水平。食醋溶液对实验室模拟样品中吡虫啉残留去除的最佳条件为：浸泡时间10 min，温度40 ℃，质量分数为0.10%的食醋溶液。
2.4 小苏打溶液清洗对芹菜中吡虫啉残留的去除效果由图4及表6可知：小苏打对田间样品中吡虫啉残留的去除率为14%~42%，影响其去除效果的因素由大到小依次为时间 > 温度 > 质量分数，其中时间和温度影响显著，质量分数影响不显著。小苏打溶液对田间样品中吡虫啉残留去除的最佳条件为：浸泡时间20 min，温度25 ℃，质量分数为0.10%的小苏打溶液。
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图中不同小写字母表示去除率差异显著 (P < 0.05)；各处理的详细条件见表2。 The different lowercase letters indicate significant difference in removal rate (P < 0.05). The detailed conditions of each treatment are shown in Table 2. 图 4 小苏打溶液清洗对芹菜中吡虫啉残留的去除效果 Fig. 4 Removal rate of imidacloprid residue in celery by baking soda solution washing |
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表 6 小苏打溶液清洗对芹菜中吡虫啉残留去除效果的极差 Table 6 The range of the removal rate of imidacloprid residue in celery by baking soda solution washing |
小苏打对实验室模拟样品中吡虫啉残留的去除率为13%~40%，影响其去除效果的因素由大到小依次为时间 > 温度 > 质量分数，但均未达到显著性差异水平。小苏打溶液对实验室模拟样品中吡虫啉残留去除的最佳条件为：浸泡时间10 min，温度40 ℃，质量分数为1.5%的小苏打溶液。
2.5 果蔬清洗剂溶液清洗对芹菜中吡虫啉残留的去除效果由图5及表7可知：果蔬清洗剂对田间样品中吡虫啉残留的去除率为29%~75%，影响其去除效果的因素由大到小依次为质量分数 > 温度 > 时间，其中温度和质量分数影响显著，时间影响不显著。果蔬清洗剂溶液对田间样品中吡虫啉残留去除的最佳条件为：浸泡时间20 min，温度25 ℃，质量分数为0.10%的果蔬清洗剂溶液。
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图中不同小写字母表示去除率差异显著 (P < 0.05)；各处理的详细条件见表2。 The different lowercase letters indicate significant difference in removal rate (P < 0.05). The detailed conditions of each treatment are shown in Table 2. 图 5 果蔬清洗剂溶液清洗对芹菜中吡虫啉残留的去除结果 Fig. 5 Removal rate of imidacloprid residue in celery by cleaning agent solution washing |
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表 7 果蔬清洗剂溶液清洗对芹菜中吡虫啉残留去除效果的极差 Table 7 The range of the removal rate of imidacloprid residue in celery by leaning agent solution washing |
果蔬清洗剂对实验室模拟样品中吡虫啉残留的去除率为25%~44%，影响其去除效果的因素由大到小依次为时间 > 质量分数 > 温度，其中时间和质量分数影响显著，温度影响不显著。果蔬清洗剂溶液对实验室模拟样品中吡虫啉残留去除的最佳条件为：浸泡时间5 min，温度25 ℃，质量分数为0.10%的果蔬清洗剂溶液。
2.6 不同清洗方式对芹菜中吡虫啉残留的去除效果比较由2.1~2.5节及图6可知：经不同清洗方式处理后，芹菜田间样品中吡虫啉残留的最高去除率分别是自来水46%、食盐溶液75%、食醋溶液68%、小苏打溶液42%和果蔬清洗剂溶液75%，去除能力为食盐溶液=果蔬清洗剂溶液 > 食醋溶液 > 自来水 > 小苏打溶液；上述清洗方式下，实验室模拟样品中吡虫啉残留的最高去除率分别是63%、31%、42%、40%和44%，去除能力为自来水 > 果蔬清洗剂溶液 > 食醋溶液 > 小苏打溶液 > 食盐溶液。
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图中不同小写字母表示去除率差异显著 (P < 0.05) The different lowercase letters indicate significant difference in the removal rate (P < 0.05). 图 6 不同清洗方式对芹菜中吡虫啉残留的最高去除率 Fig. 6 The highest removal rate of imidacloprid residue in celery by different cleaning methods |
自来水清洗是人们日常清洗果蔬最为普遍的方式。自来水清洗主要受农药在水中溶解度、清洗时间、清洗温度和清洗次数等因素的影响[20]。王洪艳等将含有吡虫啉和啶虫脒的白菜分别放入同体积不同温度的自来水中浸泡10 min，结果发现，两者在白菜中的去除率并不与清洗温度呈相关性[16]。商飞飞等的研究发现，经清洗处理后韭菜中毒死蜱的去除率与清洗温度、清洗时间及清洗次数并不呈相关性[23]。本研究也得出了类似的结果。但总体上看，自来水清洗对实验室模拟样品的去除效果比田间样品好，这可能是由于实验室模拟样品中的吡虫啉残留仍有部分沉积在芹菜表面，未被吸收到芹菜体内，而田间样品中的吡虫啉残留大部分已被吸收到芹菜体内所致[19]。
食盐清洗作为一种有效去除果蔬中农药残留的清洗方式，被普通家庭所广泛使用[12]。食盐溶液对青菜中吡虫啉[15]及芹菜、油麦菜和花椰菜中的甲拌磷[24]均有良好的去除效果，但食盐溶液的浓度需控制在一定范围内。本研究中质量分数为1.5%的食盐溶液对吡虫啉残留的去除效果比质量分数为1.0%的差，这有可能是由于高浓度食盐使芹菜失去水分从而导致吡虫啉浓度的增加。这与原永兰等[25]的研究结果一致。
食醋和小苏打主要是通过改变清洗体系的酸碱度，将果蔬中的农药溶解到清洗液中，从而达到去除果蔬中农药残留的目的。本研究中田间样品与实验室模拟样品呈现相似的结果，但总体而言食醋溶液的去除效果比小苏打溶液的好。
果蔬清洗剂主要含有十二烷基苯磺酸钠等表面活性剂，其溶液具有亲水和亲脂的特性，能够促进一些农药向水中溶解或转移。王洪艳等[16]研究认为，自来水浸泡辅以搅动、臭氧、添加洗洁精等均能提高白菜中吡虫啉残留的去除率，其中以洗洁精清洗的去除率最高。王明明等也认为，清水、热水和洗洁精等均能在一定程度上去除番茄中吡虫啉的残留，但三者之间差异不显著[26]。本研究中，果蔬清洗剂溶液对田间样品的清洗效果比自来水好，而其对田间样品与实验室模拟样品清洗结果差异性的具体原因还有待进一步研究。
综上，自来水、食盐溶液、食醋溶液、小苏打溶液和果蔬清洗剂溶液对芹菜田间样品及实验室模拟样品中吡虫啉残留均有一定的去除效果；清洗液的清洗时间、温度、浓度以及清洗次数均对去除率有不同程度的影响；不同清洗方式对芹菜田间样品中吡虫啉残留的去除能力为食盐溶液 > 果蔬清洗剂溶液 > 食醋溶液 > 自来水 > 小苏打溶液，对实验室模拟芹菜样品中吡虫啉残留的去除能力为自来水 > 果蔬清洗剂溶液 > 食醋溶液 > 小苏打溶液 > 食盐溶液。总体而言，自来水清洗对芹菜中吡虫啉残留的去除效果较好且方便家庭日常操作，故推荐家庭清洗芹菜时使用自来水清洗即可。
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表 1
(Table 1)
