一种清洗果蔬农药残留的新技术——农药残留“酶”降解技术

谢建飞，卢宗云

（中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁 沈阳 110016）

一种清洗果蔬农药残留的新技术
——农药残留“酶”降解技术

谢建飞，卢宗云

（中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁 沈阳 110016）

将农药降解酶与多元醇类保护剂、生物防腐剂和缓冲剂等原料按照一定比例混合，制备成为农药降解酶制剂。气相色谱检测结果表明：用该农药降解酶制剂浸泡果蔬10min，其对两种目标农药对硫磷和毒死蜱的降解率分别达到了99.9%和68.3%。该农药降解酶制剂在25℃条件下密封放置12个月，酶活性损失率仅为8.91%，表现出良好的酶活稳定性。该农药降解酶制剂可以有效降解果蔬表面农药残留，具有降解效率高、安全、使用方便等特点，可以有效保障食品安全，具有广阔的市场前景。

农药降解酶；农药残留；降解率；酶活性

1. 农药残留的危害

我国是一个农业大国，农药使用量居世界首位，每年达80～100万吨[1]。由于农药使用的不规范，许多农产品遭到了严重的农药污染。相关数据显示，我国农产品的农药残留超标严重，居民日常膳食中的各类农药摄入量高于发达国家数十倍。

民以食为天，食以安为先，食品安全是关系人类身体健康和社会稳定的头等大事。然而，果蔬等农产品农药残留严重，目前已成为影响我国食品安全及农产品国际竞争力的重要因素。国家质量技术监督局曾对全国23个主要城市的蔬菜产品进行了农药残留监督检查，结果显示抽样合格率最高仅为72.4%，最低则为47.5%[1]。近年来，这种状况并未得到明显改善。可见，由于农产品中农药残留超标严重，我国城乡居民的食品安全和身体健康仍面临严重威胁。

农药残留所引发的食品安全问题直接危及人民群众的身体健康，受到国内外高度关注。在全世界范围内，农药使用量正在逐年增加，农药残留对人类健康的危害也在逐年加重[2]。世界卫生组织提供的数据显示，全世界每年有超过20万人死于农药中毒[3]。与此同时，残留农药可以改变人体荷尔蒙，使女性内分泌紊乱，男性少精，精子成活率低。世界卫生组织公布的调查报告表明，残留农药在人体内长期蓄积滞留会引发慢性中毒，诱发许多慢性病，如心脑血管病、糖尿病、癌症等。残留的农药甚至还可以通过母体经由胚胎和乳汁转移给下一代，并可能致癌、致畸、致突变。

2. 果蔬洗涤剂现状

近几年，由于城乡居民清洁意

识的普遍提高，果蔬清洗剂的销量增长很快。特别是城市居民对于果蔬洗涤剂的需求量日益增加。据调查，市场上不同品牌果蔬洗涤剂的售价为每瓶10元到40元不等。果蔬洗涤剂对于一些附着力较弱的农药具有一定的去除作用[4]。然而，一些附着力较强的农药则会牢牢附着于果蔬表面的蜡质层，很难被洗脱。所以，普通的果蔬洗涤剂并不能从根本上去除农药残留。所以，开发一种高效、安全地去除农药残留的方法迫在眉睫。

3. 农药降解酶制剂介绍

农药降解酶制剂的主要成分为多元醇、无菌水、农药降解酶和生物防腐剂。其中，农药降解酶为功能成分，是利用现代生物技术手段生产的高效、环保型生物催化剂，可以迅速降解水果、蔬菜表面农药残留。其作用范围广泛，作用迅速，且无毒副作用，可以有效地保障食品及环境安全，是彻底解决农药残留问题的有效技术手段。同时，该产品本身无色、无味，用其洗过的水果或蔬菜能很好地保持原有风味。

农药降解酶通过酶促降解原理水解农药分子中的磷酯键。它可以专一性攻击农药靶位点，将农药残留降解为对人体无毒副作用的小分子，彻底清除果蔬表面附着的农药，从根本上解决农药残留问题。以目前使用量最大的农药毒死蜱为例，农药降解酶通过水解毒死蜱分子中的磷酯键，将毒死蜱分解为对人体无毒副作用的三氯吡啶醇和二乙基硫代磷酸，实现了对毒死蜱的彻底降解，其作用机理如图1所示。

农药降解酶制剂的酶活性可以达到2000U/mL以上，其降解谱涉及到有机磷、菊酯类、氨基甲酸酯类农药。用农药降解酶浸泡水果、蔬菜10min，其对甲基对硫磷的降解率达到99%以上，对毒死蜱的降解率达到75%以上，对多种农药残留的降解率平均达到80%以上。

4. 试验部分

4.1 农药降解酶降解率的测定

4.1.1 试剂与仪器

试剂：乙腈，丙酮；仪器：岛津GC2014C气相色谱仪，FPD检测器，氮吹仪；农药：500μg/mL毒死蜱和250μg/mL对硫磷混合溶液。

4.1.2 试样处理

选取未喷洒过任何农药的新鲜小白菜50g，向叶面均匀喷洒浓度为500μg/mL毒死蜱和250μg/mL对硫磷混合溶液，悬挂晾干，待叶面水分蒸发干净后浸入1L水中，水温约30℃，加入1mL农药降解酶制剂，混合均匀后静置10min，以清水浸泡和普通市售果蔬洗涤剂作为空白对照，其中洗涤剂添加量为1mL。

4.1.3 农药残留提取

将上一步骤处理备用的小白菜在清水中冲洗干净后晾干，待表面水分蒸发干净后准确称取25.0g试样放入匀浆机中，在匀浆机中高速匀浆2min后加入50.0mL乙腈，充分混匀后用滤纸过滤，滤液收集到装有5g～7g氯化钠的100mL具塞量筒中，收集滤液，盖上塞子，剧烈震荡1min，在室温下静置30min，使乙腈相和水相分层。

从具塞量筒中吸取10.0mL乙腈溶液，放入150mL烧杯中，将烧杯放在80℃水浴锅上加热，杯内缓缓通入氮气，蒸发近干，加入2.0mL丙酮，盖上铝箔，备用。

将上述备用液完全转移至15mL离心管中，再用约3mL丙酮分三次冲洗烧杯，并转移至离心管，最后定容至5.0mL，在旋涡混合器上混匀，分别移入两个2mL自动进样器样品瓶中，供色谱测定。如定容后的样品溶液过于浑浊，应用0.2μm滤膜过滤后再进行测定。

4.1.4 气相色谱检测

农药残留检测按照NY/T 761-2008 的方法检测。

4.2 酶活稳定性测验

农药降解酶制剂在25℃条件下密封放置，定期检测酶活性，绘制酶活性随时间变化曲线，反映农药降解酶制剂的酶活稳定性。

5. 结果与讨论

5.1 农药降解率测定结果

采用气相色谱法检测不同处理样品中对硫磷和毒死蜱的农药残留量。结果表明：使用清水和普通果蔬洗涤剂浸泡均能够去除一部分农药，尤其对附着力较弱的对硫磷效果更明显，但对附着力较强的毒死蜱则没有明显效果；使用农药降解酶浸泡10min后，毒死蜱和对硫磷的残留量均显著降低，如图2～图5所示。

图2为空白样品农药残留色谱峰，其中左侧峰图为对硫磷色谱峰，右侧峰图为毒死蜱色谱峰。

图3为经清水浸泡的样品农药残留色谱峰，其中左侧峰图为对硫磷色谱峰，右侧峰图为毒死蜱色谱峰。经过清水浸泡10min后，对硫磷的去除率为23.4%，毒死蜱的去除率为2.7%。

图4为经果蔬洗涤剂浸泡的样品农药残留色谱峰，其中左侧峰图为对硫磷色谱峰，右侧峰图为毒死蜱色谱峰。经过果蔬洗涤剂浸泡10min后，对硫磷的去除率为39.9%，毒死蜱的去除率为9.8%。

图5为经农药降解酶制剂浸泡的样品农药残留色谱峰，其中左侧峰图为对硫磷色谱峰，右侧峰图为毒死蜱色谱峰。经过农药降解酶制剂浸泡10min后，对硫磷的降解率为99.9%，毒死蜱的降解率为68.3%。

5.2 酶活稳定性测验

农药降解酶制剂在25℃条件下密封放置，酶活性随时间变化曲线如图6所示。结果表明：农药降解酶制剂具有良好的酶活稳定性，在25℃密封条件下保存一年酶活性损失率仅为8.91%，表现良好的稳定性。因此，农药降解酶制剂能够满足长期储存和运输，具有广泛的应用前景。

6. 结论

将农药降解酶与多元醇类保护剂、生物防腐剂、缓冲剂等原料按照一定比例混合，配制成为农药降解酶制剂。实验选取了在果蔬表面附着力较弱的对硫磷和附着力较强的毒死蜱作为目标农药，采用气相色谱法检测农药降解酶制剂的农药残留降解效果。结果表明：果蔬经农药降解酶制剂浸泡10min后农药残留得到了有效降解，对硫磷的降解率达到99.9%，毒死蜱的降解率达到68.3%。该农药降解酶制剂对附着力弱和附着力强的农药均表现出良好的降解效率。

从试验结果可以得出结论：农药降解酶制剂可以有效降解果蔬表面的农药残留，对农药残留的去除效果远远高于清水和果蔬洗涤剂。农药降解酶具有专一性攻击农药残留的靶位点，分解农药分子，达到彻底降解的效果，具有高效、安全等特点。同时，该产品本身无色、无味，用其洗过的水果或蔬菜能很好地保持其自身的风味。

农药降解酶制剂在25℃条件下密封保存12个月，酶活损失率仅为8.91%，，从而表现出良好的酶活稳定性，可以满足长途运输和长期储存要求。并且，农药降解酶制剂使用极为方便，按照1L清水添加1mL酶制剂的添加量，浸泡果蔬10～20min即可有效降解农药残留，在一定程度上改善食品安全状况，保障人民群众的身体健康。因此，该产品具有广阔的市场开发前景。

[1] 张俊,王定勇. 蔬菜的农药污染现状及农药残留危害[J]. 河南预防医学, 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] 赵鹏，闵光, 张燕, 等.不同洗涤方法对果蔬中农药残留去除率的研究[J]. 食品科学, 2006, 27(12): 467-468.