加工对蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷的影响

胡伟博贺琼程妮,2高慧,2曹炜,2

（1西北大学化工学院食品工程系蜂产品应用技术研究中心，西安710069；2陕西省蜂产品工程技术研究中心，西安710065）

加工对蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷的影响

胡伟博1贺琼1程妮1,2高慧1,2曹炜1,2

（1西北大学化工学院食品工程系蜂产品应用技术研究中心，西安710069；2陕西省蜂产品工程技术研究中心，西安710065）

本文研究了蜂蜜加工过程（解晶、过滤、真空浓缩、巴氏灭菌）对蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷含量的影响。利用GC-FPD测定每个加工过程后蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷的含量。结果表明四个加工步骤均能降低蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷的含量，其中甲基对硫磷在加工过程中含量从3.39分别降至3.25，3.01，2.10和1.61 mg/ kg；对硫磷在加工过程中含量从2.77分别降至2.74，2.54，2.30和2.23 mg/kg。在真空浓缩步骤中，甲基对硫磷下降率明显大于对硫磷，其下降率为30.2%。

∶蜂蜜；加工；甲基对硫磷；对硫磷

蜂蜜是蜜蜂采集植物的花蜜、分泌物或蜜露，与自身分泌物混合后，经充分酿造而成的天然甜物质，也是一种历史悠久的药食同源物品[1]。蜂蜜自古以来就是中国食疗文化的重要组成部分，因其具有抗氧化性、抑菌活性、加速伤口愈合以及增强免疫等多种生理功能，常常作为原料或者添加剂广泛应用于食品、药品、动物饲料、化妆品和酿造工业领域[2-7]。

我国是蜂蜜产品的生产大国和出口大国，蜂蜜出口世界70多个国家和地区，主要集中在日本、欧盟和美国，占世界蜂蜜总产量的20%以上，出口金额1亿美元，居世界第二位[8]。然而，在竞争激烈的国际市场，以农兽药等有害药物残留为主的绿色贸易壁垒已成为制约我国蜂产品出口美国、欧盟等发达国家的主要因素之一。2001年，欧盟宣布停止进口我国的动物源性产品，导致大批相关产品包括蜂蜜滞留或被遣返国内，这严重损害了我国蜂业的经济利益[9]。

蜂蜜中农药、兽药残留的重要来源之一为养蜂生产中对蜜蜂使用的杀螨剂和抗生素，另外，蜜源植物上使用的杀虫剂也是蜂蜜中农药残留的来源之一[10]。其中，有机磷农药占全部农药总量的30%左右，因其具有经济、高效、广谱等特点被广泛应用于农业上，因此也是蜂蜜中常见的污染物之一[11]。因为在环境中降解速度较快、残留时间比有机氯类农药短，有机磷农药一度被认为是污染较小的农药而被大量使用于农业中。然而，近年来通过对有机磷类农药的生理毒性研究发现，有机磷农药不仅可能致癌、致畸，还能引起生物体内的神经传导生理功能紊乱，其主要机理是有机磷类农药与生物体内的胆碱酯酶发生烷基化反应而结合，形成较为稳定的磷酰化胆碱酯酶，使乙酰胆碱酯酶失去活性，从而丧失了分解乙酰胆碱酯酶的能力，造成生物体内的乙酰胆碱堆积[12-15]。

由于许多有害药物都具有溶解、挥发、水解、辛醇-水分配比和热、光不稳定性，因此在食品加工操作过程中，如清洗、热烫、煮沸、灌装、煎炸、榨汁、去皮、加热、浓缩和过滤，其浓度含量会有不同程度的变化[16,17]。清洗步骤能有效去除食物表面的部分极性有害物质，如西维因，但非极性的有害药物仍会残留在果蔬的蜡质皮表面；热烫处理可有效降低对热不稳定、易水解的有害物；去皮和榨汁几乎能完全去除氯化烃类物质。通常，食品加工过程中温度的变化对农药的残留含量影响较大，Habiba等人通过微波和烤箱焙烤，发现土豆中的丙溴磷由于农药的挥发性和热降解性，分别比初始浓度降低了0.22 mg/kg和0.19 mg/kg[18]。本文考察了加工对蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷含量的影响，为蜂蜜质量控制提供依据。

1 材料与方法

1.1试剂与实验材料

化学试剂：甲基对硫磷和对硫磷标准品购自德国Dr.Ehrenstorfer公司，纯度＞99.5%。丙酮、乙腈和氯化钠为分析纯级，购自天津试剂公司。蜂蜜样品：购自陕西省老蜂农生物科技有限责任公司。

1.2实验仪器

气象色谱仪：型号为上海天美7900，并配有FPD检测器；电子分析天平：北京赛多利斯天平有限公司；DF-101B集热式恒温加热磁力搅拌器：巩义市科瑞仪器有限公司；HSY2-SP恒温水浴锅：北京科伟仪器有限公司；RE-52AA旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；SHA-B恒温振荡器：西安超杰生物科技有限公司；NEVAPTMⅢ氮吹仪：配有OA-SYSTM加热系统；SC-80C全自动色差计：北京康光光学仪器有限公司。

1.3实验方法

1.3.1 蜂蜜样品制备

200 g蜂蜜中分别加入甲基对硫磷和对硫磷标准品，在室温下磁力搅拌4小时后置于4℃下保存备用。

1.3.2 样品处理过程

样品如图1所示流程处理。

1.3.3 蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷含量的测定

图1 蜂蜜加工流程图

蜂蜜加工的每个步骤后取5 g样品，与5 ml蒸馏水混合成蜂蜜水溶液，加入30 ml乙酸乙酯和2 g氯化钠，磁力搅拌0.5小时，静置，待溶液分层后，向烧杯中加入5 ml上层有机液，用平缓氮气流在50℃左右吹至近干燥，然后加入丙酮溶解并定容至5 ml，在漩涡混合器上振荡混匀，上气相色谱（GC）测定之前用0.45 μm的纤维素滤膜过滤。并做三组重复试验。利用GC-FPD分析。

2 结果与分析

2.1蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷测定方法学考察

甲基对硫磷和对硫磷标准曲线拟合的回归方程分别为y=13142x+2456.4和y=77323x-9687.7，相关系数R2分别为0.9966和0.9983。

回收率和RSD（Relative Standard Deviation，相对标准偏差）见表1。

表1 两种有机磷农药的回收率及RSD（n=3）

从表1中的实验结果可以看出，蜂蜜中的甲基对硫磷和对硫磷的回收率均大于80%，说明实验所采用的样品处理分析方法以及气相色谱检测条件满足蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷的检测要求。

2.2解晶对蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷含量的影响

为了下一步过滤操作的顺利进行，蜂蜜必需先要经过解晶液化的处理。由表2可以看出，经过解晶液化处理之后，蜂蜜中的甲基对硫磷与初始含量相比降低4.3%，对硫磷含量降低了1.4%，表明温度在45～50℃范围内，蜂蜜中的甲基对硫磷和对硫磷都比较稳定，不易发生降解。

2.3过滤对蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷含量的影响

过滤的目的是为了去除一些杂质以及一些腐败性物质，例如花粉、蜂蜡、气泡和蜂尸，特别是把外来物质，例如腐败的小虫等通过过滤步骤去除，以免这些物质受热后释放出不愉快的气味而被蜂蜜吸收，影响蜂蜜的质量。蜂蜜过滤的温度一般控制在43℃左右，使蜂蜜为最佳流动状态，温度过高或过低都将不利于过滤操作的进行。蜂蜜的粘度会在温度低于38℃时变大，此时过滤操作将不容易进行；而当温度超过43℃时，又会使蜂蜜中的蜡屑等杂质变软、粘连，甚至堆积，从而堵塞滤网的孔眼，使蜂蜜无法顺利通过滤网。由表2可知，蜂蜜中的甲基对硫磷和对硫磷的含量在蜂蜜加工的过滤步骤后都分别降低了7.3%，这可能是因为甲基对硫磷和对硫磷具有一定的亲脂性，会吸附或富集在蜂蜜中的蜂尸、蜂蜡、花粉以及其他昆虫尸体等脂类杂质上，通过过滤除去蜂蜜中这些杂质的同时，也可能将其中部分的甲基对硫磷和对硫磷随之除去，从而导致这两种有机磷含量的降低。而且，甲基对硫磷和对硫磷在过滤操作过程中降低的百分比很接近，可能与二者的辛醇-水分配系数很接近有关。

2.4浓缩对蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷含量的影响

为了使蜂蜜的水分含量符合市场销售的要求以及出口合同的规定，在蜂蜜加工过程中必须通过浓缩处理将蜂蜜中多余的水分蒸发出去，同时，为了抑制贮藏过程中蜂蜜可能出现的发酵或结晶析出等现象，也必须通过浓缩步骤降低蜂蜜中的酵母菌和糖的小晶体，以保证出售蜂蜜的外观以及品质[19]。常压蒸发和减压蒸发是工业上生产蜂蜜产品的两种方式，但是既要有效去除蜂蜜中的水分含量，又要最大程度的避免蜂蜜的色泽、淀粉酶值、碳水化合物含量、酸度等热敏性物质含量的降低，还要尽量避免高温对蜂蜜中羟甲基糠醛的影响，本研究采用真空减压浓缩的方法，将真空度控制在0.085 MPa以上，且浓缩温度保持在50～60℃的范围[20]。由表2可以看出，蜂蜜中的甲基对硫磷经过真空浓缩处理后其含量降低了30.2%，而蜂蜜中的对硫磷含量仅降低了9.2%，这可能与两种有机磷农药在真空条件下的挥发作用有关。甲基对硫磷含量降低的幅度较大可能是因为与对硫磷相比，甲基对硫磷的理化性质更加的不稳定。

2.5巴氏灭菌对蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷含量影响

蜂蜜本身就含有高浓度的糖分，大部分的有害微生物在真空浓缩过程中已经被杀灭，因此为了不增加蜂蜜中羟甲基糠醛的含量，最后的巴氏杀菌操作不要求高温。本课题选用80℃水浴、加热15分钟的条件进行灭菌即可达到要求[21]。通过表2可以看到，蜂蜜中的甲基对硫磷含量通过巴氏灭菌操作降低了23.6%，而对硫磷含量仅降低3.0%。这表明在较高的温度环境中，对硫磷比甲基对硫磷稳定，且不易发生降解，这与甲基对硫磷的理化性质比对硫磷更加不稳定一致。

各加工步骤对蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷含量影响的数据如表2所示。

通过单因素方差（One-Way ANOVA）分析，甲基对硫磷和对硫磷的对照组含量与解晶融蜜后没有显著性差异，这说明解晶液化步骤对蜂蜜中两种有机磷农药含量都没有显著性影响。同理可知，真空浓缩处理也能显著减少这两种有机磷农药的含量；过滤步骤对蜂蜜中的甲基对硫磷没有显著性影响，而对硫磷含量显著降低；巴氏灭菌处理后，甲基对硫磷含量有显著下降而对硫磷含量下降并不明显，说明灭菌操作只对甲基对硫磷有显著性影响。

表2 加工步骤对蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷含量的影响

3 讨论

甲基对硫磷在各种环境对象中的代谢与其同系物对硫磷极为类似，只是更加易于代谢分解，其结构如图2和图3所示。在普通的土壤环境中，对硫磷的半衰期为108天，而甲基对硫磷在7天时间内就能分解95%。因此，甲基对硫磷比对硫磷的稳定性差很多，在人体与动物体内会很快降解或随尿液排除，对水生生物的富集系数比较低，毒性也仅为对硫磷的三分之一。在整个蜂蜜加工过程中，甲基对硫磷的含量总共降低了52.3%，而对硫磷的含量仅下降了19.5%，这可能正是由于甲基对硫磷的分解代谢速度较快和稳定性较差造成的。从甲基对硫磷和对硫磷的结构（图2和图3）上也可以看出二者的稳定性差异，甲基对硫磷和对硫磷的主要官能团都一样，只是对硫磷（也就是乙基对硫磷）的支链较长，空间位阻较大，外界要攻击P原子和攻击双键的难度也会更大，因此对硫磷与甲基对硫磷相比较，理化性质会更加稳定一些，较不容易受到热加工的影响。

图2 甲基对硫磷结构图

图3 对硫磷结构图

有机磷类农药最重要的反应之一就是水解作用，水解反应主要发生在磷原子或烷基链上，因此与有机磷类农药分子中的磷原子键合的基团是其水解的主要依赖因素。另外，在碱性环境中更利于水解反应进行[22]。由于蜂蜜中的水分含量仅有12～27%，而且蜂蜜是偏酸性物质，因此水解反应应该不是蜂蜜中甲基对硫磷和对硫磷降解的主要原因。通过表2、图2和图3可以看出，真空浓缩加工步骤对蜂蜜中这两种有机磷农药含量的影响最大，这可能与有机磷农药易在真空条件下挥发有关。蜂蜜中的甲基对硫磷和对硫磷的含量在解晶液化（45℃，1 h）过程中没有显著减少，而在巴氏灭菌（80℃，15 min）处理后，这两种有机磷农药的含量降幅较大，这可能与有机磷农药在温度较高环境中更容易挥发分解有关，很多研究学者认为食品加工过程中较高的温度环境能有效增加农药水解、挥发以及其他的化学降解[23,24]。过滤操作可有效去除蜂蜜中脂类含量较高的杂质，如蜂蜡、蜂尸、花粉等，经过滤处理后，蜂蜜中甲基对硫磷（Kow=3.0）和对硫磷（Kow=3.83）的降解率均为7.3%，这可能与二者的Kow值(辛醇-水分配系数)相近有关。

4 结论

蜂蜜的加工过程对其中的甲基对硫磷和对硫磷残留含量均有影响，对甲基对硫磷含量的影响更大一些，真空浓缩步骤是这两种有机磷农药含量降低的关键步骤，对总降解率具有显著性影响。另外，蜂蜜中甲基对硫磷的含量在巴氏灭菌过程中降低的也较为明显。通过以上分析可以推断，蜂蜜加工过程对甲基对硫磷和对硫磷含量的降低主要是与这两种有机磷农药的挥发性、热降解以及在脂类含量丰富的杂质中富集有关，也与甲基对硫磷和对硫磷这两种有机磷类农药的理化性质和蜂蜜的特殊环境有关，而不是通过其水解作用而降低。

此外，甲基对硫磷和对硫磷在光和热的诱导下能转变为毒性更大的代谢产物—甲基对氧磷和对氧磷。因此，蜂蜜加工过程中的甲基对硫磷和对硫磷是否会转变为毒性更强的代谢产物，有待进一步研究。

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The effect of honey processing on methyl-parathion and parathion

Hu Weibo1,He Qiong1,Cheng Ni1,2,Gao Hui1,2,Cao Wei1,2
(1.Department of Food Engineering/Bee Product Research Center,School of Chemical Engineering,Northwest U－niversity,Xi'an 710069,China;2.Bee Product Research Center of Shanxi Province,Xi'an,710065,China)

The effects of different steps in honey production on methyl-parathion and parathion levels were investigated in this study.Methyl-parathion and parathion residues were quantified by gas chromatography with flame photometric detection(GC-FPD)after each processing steps including preheating,filtration,vacuum concentration and pasteurization.Researches show that the four processing step could reduce the initial methyl-parathion level of 3.39 to 3.25,3.01,2.10,1.61 mg/kg;the parathion level of 2.77 to 2.74,2.54,2.30 and 2.23 mg/kg,respectively.In the vacuum concentration process,the decline rate of methyl-parathion is significantly greater than parathion,the decline rate is 30.2%.

honey;processing;methyl-parathion;parathion

陕西省社会发展科技攻关项目(2016SM-425)和西北大学研究生创新教育项目(YZZ14043)

胡伟博，男，硕士研究生，主要从事食品科学研究。

曹炜(1965-)，男，教授，主要从事蜂产品深加工及质量控制方向研究，E-mail∶caowei@nwu.edu.cn。