茄果類蔬菜中有機氯類農藥殘留的超聲波清洗條件優化

　　摘要：以茄子和番茄為試驗材料，通過超聲波功率、清洗時間和清洗溫度單因素試驗以及3因素4水平正交試驗，研究了超聲波清洗處理因素對茄果類蔬菜有機氯農藥殘留去除效果。結果表明，超聲波處理對茄果類蔬菜中有機氯農藥百菌清殘留去除率影響由大到小為功率、時間、溫度;最優超聲波清洗條件為超聲波功率500 W，清洗時間5 min，清洗溫度10 ℃，在此條件下，超聲波處理對茄子、番茄中有機氯農藥殘留去除率分別可達96.2%、98.1%。

　　關鍵詞：茄果類蔬菜;有機氯類農藥;百菌清;農藥殘留;超聲波清洗;去除率;條件優化

　　《內蒙古農業大學學報》(自然科學版)(雙月刊)創刊于1957年，是內蒙古高校中創辦較早的學報，也是內蒙古創辦較早的科技期刊，已有50年的辦刊史。

　　蔬菜營養豐富，在人們飲食中不可或缺。隨著人們生活水平和安全消費意識的提高，蔬菜中農藥殘留問題日益受到消費者關注。近年來，各級監管部門對農藥殘留的監管力度不斷加大，蔬菜農藥殘留超標現象得到較好控制，但農藥的長期使用已經造成了土壤污染，即使不使用農藥，蔬菜中的農藥殘留現象也依然存在。長期食用帶有農藥殘留的蔬菜，會降低人體免疫力，誘發慢性疾病[1 - 2 ]，甚至導致癌癥和基因突變[3 ]。因此，選擇合理、有效的采后處理方法，對去除蔬菜中的農藥殘留，引導蔬菜清洗產業發展具有重要意義。

　　目前，蔬菜中農藥殘留去除方法常用的生物、物理和化學降解去除法等[4 - 9 ]，存在損失營養成分、污染蔬菜、清潔效果不理想等問題[10 ]。超聲波清洗是一項新型的清洗技術，主要原理是超聲波空化作用，具有快速、高效、清潔效果好、無污染等特點[11 ]，是很有應用前景的降解技術。近幾年來，國內外對農藥廢水超聲波處理取得了一定進 展[12 - 15 ]，蔬菜有機磷和氨基甲酸酯類農藥殘留的超聲波降解去除也有報道[16 - 18 ]，但蔬菜有機氯類農藥殘留的超聲波降解去除未見報道。我們以茄果類蔬菜茄子和番茄為試驗材料，選擇有機氯農藥百菌清作為研究對象，采用不同的超聲波功率、清洗時間和清洗溫度進行單因素試驗及3因素正交試驗，以期獲得茄果類蔬菜最佳的超聲波清洗條件。

　　1 材料及設備

　　1.1 供試材料與試劑

　　指示茄果類蔬菜品種分別為茄子凱利長茄(由山東省壽光市壽豐種苗開發中心提供)、番茄威薩1號(由山東省壽光市邁格威農業開發有限公司提供)，均采自金昌市金川區許家溝大棚。供試農藥為75%百菌清可濕性粉劑，由利民化工股份有限公司生產并提供。供試農藥標準品為百菌清，濃度為100 mg/L，購自中國農業部標準物質中心。供試試劑為農殘級乙腈、色譜級正己烷、色譜級丙酮，購自天津市康科德科有限公司;NaCl為分析純，購自北京康普匯維科技有限公司，140 ℃烘烤 4 h;固相萃取柱為弗羅里矽柱(Florisil)，容積 6 mL，填充物 1 000 mg，由美國安捷倫技術有限公司生產。

　　1.2 實驗設備

　　超聲波處理機為TTL-120型超聲波清洗器，由北京同泰聯科技發展有限公司生產。GC-7890B氣象色譜儀(ECD檢測器)，由美國安捷倫科技有限公司生產。 IKA RV10旋轉蒸發儀，由艾卡廣州儀器設備有限公司生產的。

　　1.3 試驗方法

　　1.3.1 樣品制備 為使蔬菜對農藥的吸收更接近實際，超聲波清洗試驗更準確，將配制好的100 mg/L的75%百菌清可濕性粉劑溶液均勻噴灑在待收獲的大棚種植蔬菜(茄子、番茄)上，待農藥充分吸收后采摘用于實驗。將采摘后的蔬菜(茄子、番茄)清水沖洗1 min作為對照。

　　1.3.2 有機氯農藥檢測方法 農藥殘留測定方法參照《NY/T 761.2 — 2008中華人民共和國農業行業標準蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農藥多殘留的測定》的方法進行[19 ]。

　　氣相色譜測定條件：DB- 17MS色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm);進樣口溫度 230 ℃;ECD 檢測器 320 ℃，柱溫150 ℃(保持 2 min)，以 6 ℃/min 的速度升至 270 ℃(保持13 min);載氣(N2)流速60 mL/min;進樣方式為分流進樣，分流比10∶1，進樣量 1.0 μL。

　　有機氯去除率計算公式如下：

　　X(%)=(1-C1/C2)×100%

　　式中：X為有機氯的去除率;C1為清洗后樣品中某種有機氯的含量;C2處理前樣品中某種有機氯的含量。通過比較出峰時間可以確定農藥的種類;通過比較樣品檢測時峰面積和標準濃度峰面積，即可測定樣品中的農藥含量。

　　1.4 數據處理

　　采用Excel 2010軟件對試驗各指標數據進行數據分析，采用t檢驗進行差異顯著性分析(P < 0.05為差異顯著，P < 0.01為差異極顯著)。

　　2 結果與分析

　　2.1 超聲波清洗條件對茄果類蔬菜中有機氯類農藥的去除效果

　　2.1.1 超聲波功率對茄果類蔬菜中百菌清的去除效果 由圖1可見，隨著超聲波功率的增加，對茄果類蔬菜百菌清的去除率呈現先增大趨勢，但增大到一定程度后呈現下降趨勢。功率為500 W時對茄子、番茄中百菌清的去除率均最大，分別達到94.8%、97.1%，與清水沖洗1 min的去除率35.0%、35.7%相比，均存在顯著性差異(P < 0.05)。說明超聲波清洗茄果類蔬菜百菌清農藥殘留的最佳功率為500 W，在此功率下，超聲波清洗對茄果類百菌清農藥殘留的去除率效果均顯著優于于清水沖洗。

　　2.1.2 超聲時間對茄果類蔬菜中百菌清的去除效果 在最佳清洗功率500 W的條件下，分別在10 ℃水中清洗2、5、8、11 min，測定百菌清的去除率。由圖2可見，清洗功率500 W條件時，百菌清去除率均在92%以上，隨著清洗時間的延長，在2～5 min內的百菌清去除率呈現增大趨勢，當清洗時間超過5 min時清洗時間對百菌清去除率的提高較為緩慢。在2～5 min內，超聲波清洗對茄子中百菌清去除率由92.8%提高到96.2%，提高了3.4百分點;對番茄中百菌清去除率由95.5%提高到98.1%，提高了2.6百分點。而從5 min延長至11 min時，茄子和番茄中百菌清去除速率變緩，清洗處理8 min后去除率反呈下降趨勢。

　　2.1.3 超聲溫度對茄果類蔬菜中百菌清的去除效果 在茄果類蔬菜的最佳清洗功率500 W的條件下，分別在5、10、15、20 ℃水中清洗5 min，測定百菌清的去除率。從圖3可以看出，清洗溫度在5～10 ℃內，百菌清去除率上升較快，隨著清洗溫度的升高，超聲波清洗對茄子和番茄中百菌清的去除率均呈緩慢上升趨勢。清洗溫度在5～10 ℃內，超聲波清洗對茄子中百菌清的去除率由92.0%提高到96.2%，提高了4.2百分點;對番茄中百菌清的去除率由92.3%提高到98.1%，提高了5.8百分點。而清洗溫度超過10 ℃時，茄子和番茄中百菌清的去除率變緩或基本平穩。

　　2.2 茄果類蔬菜最佳農藥殘留去除條件確定

　　以超聲波功率、清洗時間、清洗溫度為主要影響因素，以農藥殘留去除率為評價指標，對茄子、番茄進行3因素4水平的正交試驗，以此來獲得茄果類蔬菜農藥殘留去除率最高的清洗條件。

　　從表1可以看出，通過正交試驗，得到超聲波清洗茄子中百菌清的去除率以處理6最高，為96.2%，說明最佳超聲波清洗條件為A2B2C2，即超聲波功率為500 W、清洗時間5 min、清洗溫度10 ℃。對正交試驗各因素進行極差分析，得到3因素對茄子中農藥殘留去除率影響由大到小為超聲波功率、清洗時間、清洗溫度。

　　從表2可以看出，通過正交試驗，得到超聲波清洗番茄中百菌清殘留去除率也以處理6最高，為98.1%，說明最佳超聲波清洗條件為A2B2C2，即超聲波功率為500 W、清洗時間5 min、清洗溫度10 ℃。對正交試驗各因素進行極差分析，得到3因素對番茄中農藥殘留去除率影響由大到小為超聲波功率、清洗時間、清洗溫度。

　　3 小結與討論

　　試驗結果表明，超聲波處理因素對茄果類蔬菜中有機氯農藥殘留去除率影響由大到小為超聲波功率、清洗時間、清洗溫度，說明在超聲波功率、清洗溫度、清洗時間3個處理因素中，以超聲波功率對茄果類蔬菜中農藥去除效果影響最大，清洗溫度對茄果類蔬菜中農藥去除率效果最小，這與何天宇 等[17 ]研究葉類蔬菜中氨基甲酸酯類農藥殘留的超聲波清洗條件優化結論一致。最優的超聲波清洗條件為超聲波功率500 W，清洗時間5 min，清洗溫度10 ℃，在此條件下，超聲波清洗處理對茄子、番茄中有機氯農藥殘留去除率分別可達96.2%、98.1%。試驗結果還表明，在一定范圍內，隨超聲波功率增加，蔬菜中有機氯農藥殘留去除率近似呈線性增加，但功率過大，去除效果反而降低，這與張瑞等[20 ]、黃曉鵬等[16 ]的研究相同。這可能是過大的功率會在聲源表面產生大量無用的氣泡而形成屏障，也可能是過強功率會破壞蔬菜組織結構，使溶于水的農藥進入細胞，反而使農藥殘留去除率降低。