殼聚糖對菠菜中毒死蜱和樂果的降解作用

曹委，陳振德

1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，青島266109

2.青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，青島266100

殼聚糖對菠菜中毒死蜱和樂果的降解作用

曹委1，2，陳振德2，*

1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，青島266109

2.青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，青島266100

在露地栽培條件下，研究了葉面噴施殼聚糖水溶液對菠菜中毒死蜱和樂果的降解作用.結(jié)果表明，葉面噴施不同濃度的殼聚糖（50、100、200、400mg·L-1）可有效降低菠菜中毒死蜱和樂果殘留量，其中較低濃度殼聚糖能更有效地降低菠菜中毒死蜱、樂果的殘留量.50mg·L-1殼聚糖使菠菜中毒死蜱殘留量較對照降低40.2%，安全間隔期縮短2.07d；100mg·L-1殼聚糖使菠菜中樂果殘留量較對照降低46.9%，安全間隔期縮短0.5d.殼聚糖作為一種有機磷農(nóng)藥降解劑應(yīng)用于蔬菜生產(chǎn)是可行的.

殼聚糖；毒死蜱；樂果；農(nóng)藥殘留降解；菠菜

1 引言（Introduction）

菠菜（Spinacia oleracea L.）是山東省最重要的出口創(chuàng)匯蔬菜品種之一，其加工產(chǎn)品如脫水菠菜、凍干菠菜、速凍菠菜等大量出口日本、韓國和歐盟等國家和地區(qū).在菠菜生產(chǎn)過程中，農(nóng)藥使用不合理或超量使用、長期使用都會造成菠菜中農(nóng)藥殘留超標，進而引發(fā)食品安全問題.自2002年3月中國冷凍菠菜第一次被日方檢出毒死蜱超標以來，我國農(nóng)產(chǎn)品出口屢屢受挫，農(nóng)藥殘留作為“技術(shù)壁壘”在農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易中的作用越來越大.日本政府從2006年5月29日起正式實施了食品中農(nóng)業(yè)化學(xué)品殘留“肯定列表制”（Positive List System），農(nóng)藥殘留標準設(shè)定累計農(nóng)藥擴大到540種以上（張德純和劉中笑，2006）.歐盟也相應(yīng)地提高了農(nóng)產(chǎn)品進口的門檻，致使我國農(nóng)產(chǎn)品出口遭受到不同程度的“技術(shù)壁壘”的限制.這對中國的農(nóng)產(chǎn)品出口是一個嚴峻的考驗和巨大的沖擊.

目前研究降解菠菜中有機磷農(nóng)藥殘留的報道較多，陳振德等（2005）在冬季大棚、春季大棚和露地栽培條件下，研究了有機磷農(nóng)藥毒死蜱在菠菜中的殘留降解動態(tài)，結(jié)果表明，毒死蜱在冬季大棚菠菜中的降解速度顯著地慢于在春季大棚和露地栽培菠菜中的降解速度，其降解半衰期分別為13.46d、2.75d和2.64d.陳元林等（2007）在大田條件下研究了鑭對菠菜中毒死蜱殘留降解的影響，結(jié)果表明，葉面噴施硝酸鑭后毒死蜱的降解速度明顯快于對照，其半衰期、安全間隔期均比對照有所減小.杜德紅等（2005）將茶多糖（TPS）及茶多糖鈰配合物（Ce-TPS）應(yīng)用于大田菠菜，可有效降低菠菜中毒死蜱及樂果殘留量，比對照低5倍以上，其中Ce-TPS處理8d后毒死蜱及樂果殘留量均低于國家標準.

殼聚糖（CTS）是自然界廣泛存在的一種天然聚合物，具有很好的吸附性、成膜性、通透性、成纖型、吸濕性和保濕性.已有研究表明，殼聚糖能夠通過誘導(dǎo)植物細胞木質(zhì)膠（Conrath et al.,1989）、蛋白酶抑制子、木質(zhì)素等合成，參與植物細胞對病原菌侵染的防衛(wèi)反應(yīng)，有效提高植物的抗病性或延長水果的保鮮期.此外，研究發(fā)現(xiàn)黃瓜噴施殼聚糖后能夠促進生長、提高壯苗指數(shù)（李慶春等，1991;于仁竹等，2003），增加產(chǎn)量、改善品質(zhì)（羅兵等，2004），增強幼苗的抗冷性（薛國希等，2004）；在不結(jié)球白菜（歐陽壽強和徐朗萊，2003）、番茄（劉偉等，2004）、小麥（李慶春等，1991）、玉米（劉和眾等，1996）等作物上應(yīng)用也得到了相似結(jié)論.但將殼聚糖以葉面噴施的方式降解蔬菜中農(nóng)藥殘留的研究尚未見報道.本研究以樂果和毒死蜱兩種有機磷農(nóng)藥為供試農(nóng)藥，菠菜為試驗材料，研究了葉面噴施殼聚糖對菠菜中有機磷農(nóng)藥的降解作用，以期探索殼聚糖降解蔬菜中有機磷農(nóng)藥殘留的可行性.

2 材料與方法（Materials and methods）

2.1 供試農(nóng)藥、試劑與儀器

毒死蜱，40%乳油，有效成分（Chlorpyrifos）的化學(xué)名稱為O,O-二乙基-O-（3,5,6-三氯-2-吡啶基）硫代磷酸酯，由廣西田園生化股份有限公司提供.

樂果，40%乳油，有效成分（Dimethoate）的化學(xué)名稱為O,O-二甲基-S-（N-甲基氨基甲酰甲基）二硫代磷酸酯，由江蘇騰龍生物藥業(yè)有限公司提供.

乙酸乙酯（分析純）；丙酮（分析純）；無水硫酸鈉（分析純）；殼聚糖，脫乙酰度≥90.0%，粘度＜100cps，由上海伯奧生物科技有限公司提供.

PE Clarus 600 GC-MS氣質(zhì)聯(lián)用色譜儀（FPD）；超聲波清洗器；TTL-DCII氮吹儀；5～50mL加液器；T18 IKA高速勻漿機；EVA III-5 LCTech定量濃縮儀；TDL-40B離心機；電子天平及常規(guī)玻璃器皿.

2.2 材料種植

菠菜品種為耐冬（Spinaciaoleraceavar.naidong），由青島國際種苗有限公司提供.試驗安排在青島市農(nóng)科院綜合試驗場試驗田，在整地之前取土樣分析土壤養(yǎng)分，有機質(zhì)1.62%，速效N 142.4mg·kg－1，有效P2O5217.3mg·kg－1，有效K2O 175.0mg·kg－1，pH 6.2.

先將試驗田耕翻整平后，按1.2m的畦寬做畦，2008年9月17日干籽直播，每穴5～6粒菠菜種子，株行距為20cm×30cm.每畦作為一個試驗小區(qū)，小區(qū)面積為1.2m×6.0m，按照常規(guī)進行田間管理.在2008年10月15日菠菜長有6～7片葉片，株高15～20cm時進行試驗處理.

2.3 試驗方法

于2008年10月15日（菠菜長有6～7片葉片）分別均勻噴霧1000倍液毒死蜱、1000倍液樂果，每小區(qū)噴施0.5L.2d后分別噴施50mg·L-1、100mg·L-1、200mg·L-1、400mg·L-1的殼聚糖水溶液，以噴施等量的清水作為對照，每個處理重復(fù)3次，每個重復(fù)1個小區(qū)，隨機排列.噴施殼聚糖后第0、1、3、5、7、14、21d取樣，樣品采集選用多點混合采樣方法，采取的樣品立即送實驗室檢測.

2.4 農(nóng)藥殘留檢測

菠菜樣品中毒死蜱、樂果殘留檢測采用氣相色譜法，采用外標（峰高）定量法定量，保留時間定性.

農(nóng)藥殘留檢測參考NY/T 761.1-2004（中華人民共和國農(nóng)業(yè)部，2004），具體過程如下：

樣品前處理：將菠菜整株取樣，去根處理，用電子天平稱取粉碎勻漿后的菠菜樣品10.0g，置入100mL離心管，加乙酸乙酯20mL，然后置于超聲波清洗器中超聲15min，加入5g無水硫酸鈉，3600r·min-1離心5min，取勻漿濃縮后的上清液2mL用N2吹至近干，用丙酮定容至5mL過0.45μm濾膜，移入自動進樣器樣品瓶中，待測.

儀器條件：PE Clarus 600 GC-MS氣質(zhì)聯(lián)用色譜儀（FPD）；進樣口溫度200℃，檢測器溫度280℃；載氣為高純N2（99.999%），流速5mL·min-1；色譜柱為RTX-1701（30m×0.32mm×0.25μm）毛細管色譜柱；程序升溫測定，在100℃以20℃·min-1的升溫速率升到170℃保持1min，然后以25℃·min-1升到250℃保持2min.

2.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel、DPS2000進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析.

3 結(jié)果與分析（Results and analysis）

3.1 殼聚糖對菠菜中毒死蜱降解動態(tài)的影響

從圖1可以看出，隨著藥后取樣天數(shù)的增加，菠菜中毒死蜱的含量明顯降低.葉面噴施不同濃度的殼聚糖水溶液均對菠菜中毒死蜱殘留有明顯的降解作用.不同濃度處理的殼聚糖水溶液對毒死蜱的降解作用有一定的差異，其中50mg·L-1殼聚糖處理對菠菜中毒死蜱的降解作用最好，其次是100mg·L-1殼聚糖處理.噴施殼聚糖后第1d（即藥后第3d），50mg·L-1殼聚糖水溶液處理對菠菜中毒死蜱殘留的降解效果最明顯，比對照（2.260mg·kg-1）降低46.1%.噴施殼聚糖后第3d（即藥后第5d），4個濃度處理的毒死蜱含量分別為0.793、0.806、1.030、1.042mg·kg-1，均顯著低于對照1.198mg·kg-1，說明殼聚糖能夠加快菠菜中毒死蜱殘留的降解.到噴施殼聚糖后第5d，菠菜中的毒死蜱殘留已降至噴藥時的20%左右（降解率79.3%～83.9%），比對照降低24.6%～40.1%.到噴施殼聚糖后第21d（即藥后第23d）取樣檢測，所有殼聚糖處理的菠菜中毒死蜱殘留量均小于0.1mg·kg-1（0.061～0.084mg·kg-1），達到GB 2763-2005（中華人民共和國衛(wèi)生部中國國家標準化管理委員會，2005）規(guī)定的葉類蔬菜中毒死蜱最大殘留限量（≤0.1mg·kg-1），而對照處理的菠菜中毒死蜱殘留量（0.108mg·kg-1）仍超出規(guī)定的國家標準（GB 2763-2005）.

毒死蜱在菠菜中的殘留降解曲線符合一級動力學(xué)方程，根據(jù)動力學(xué)方程計算出了不同處理的半衰期和安全間隔期（表1）.葉面噴施殼聚糖后，菠菜中毒死蜱的半衰期與對照差別不明顯.按照菠菜中毒死蜱的殘留量達到國家標準（GB 2763-2005，葉菜類蔬菜≤0.1mg·kg-1）計算，葉面噴施50、100、200、400mg·L-1殼聚糖水溶液的安全間隔期分別是15.68d、16.23d、18.07d、17.64d，其中50mg·L-1的殼聚糖水溶液處理比對照縮短2.07d，降解效果最為理想.從對毒死蜱降解的效果綜合來看，50mg·L-1殼聚糖水溶液對菠菜中毒死蜱的降解效果優(yōu)于其他濃度處理.

表1 菠菜中毒死蜱降解的動力學(xué)方程、半衰期及其安全間隔期Table 1Dynamics equation,half life and pre-harvest interval of chlorpyrifos degradation in spinach

3.2 殼聚糖對菠菜中樂果降解動態(tài)的影響

從圖2可以看出，不同濃度殼聚糖水溶液對菠菜中樂果的降解作用有明顯的差異，其中100mg·L-1殼聚糖水溶液降解樂果作用明顯，其次是50mg·L-1殼聚糖處理.隨著取樣天數(shù)的增加，菠菜中樂果的殘留量呈現(xiàn)逐漸降低趨勢.到噴施殼聚糖后第3d（即藥后第5d）取樣檢測，所有殼聚糖水溶液處理以及對照的菠菜中樂果殘留量均小于葉菜類蔬菜最大殘留限量標準（≤1.0mg·L-1）（GB 2763-2005）.樂果在菠菜中的降解主要集中在噴施殼聚糖后的前3d，其樂果殘留量已降至噴藥時的10%.根據(jù)國家標準計算，葉面噴施50、100、200、400mg·L-1殼聚糖水溶液后菠菜中樂果的安全間隔期分別是2.05d、1.99d、2.12d、2.07d，較對照2.49d，縮短了0.44d、0.5d、0.37d、0.42d.從動力學(xué)方程的計算結(jié)果可知，葉面噴施殼聚糖能夠縮短菠菜中樂果的半衰期（表2）.從葉面噴施殼聚糖對菠菜中樂果降解的效果綜合來看，100mg·L-1殼聚糖水溶液對菠菜中樂果的降解效果優(yōu)于其他濃度處理.

表2 菠菜中樂果降解的動力學(xué)方程、半衰期及其安全間隔期Table 2Dynamics equation,half life and pre-harvest interval of dimethoate degradation in spinach

4 討論（Discussion）

4.1 低濃度殼聚糖能夠有效地降低菠菜中毒死蜱、樂果的殘留量

本試驗在大田生產(chǎn)條件下，研究了50～400mg·L-1殼聚糖水溶液對菠菜中毒死蜱、樂果農(nóng)藥殘留的降解趨勢.在殼聚糖水溶液對菠菜中毒死蜱農(nóng)藥殘留的降解試驗中，雖然50～400mg·L-1殼聚糖水溶液對菠菜中毒死蜱殘留都有較明顯的降解作用，但以低濃度殼聚糖的降解效果最好.如葉面噴施50mg·L-1殼聚糖水溶液，從第1d到第21d取樣檢測，菠菜中毒死蜱殘留量均明顯小于其他處理，其降解率比當(dāng)天清水處理（對照）平均提高40.2%.葉面噴施50mg·L-1和100mg·L-1的殼聚糖水溶液處理后，菠菜中毒死蜱的安全間隔期分別縮短2.07d和1.52d，而高濃度殼聚糖水溶液處理200mg·L-1和400mg·L-1對菠菜中毒死蜱的安全間隔期影響不大.

殼聚糖對菠菜中樂果殘留的降解趨勢與毒死蜱類似.葉面噴施100mg·L-1殼聚糖水溶液，其降解率比當(dāng)天清水處理平均提高46.9%，安全間隔期比對照縮短0.5d，降解效果優(yōu)于其他濃度的殼聚糖處理.

殼聚糖是一種高分子聚合物，由于其溶解液具有成膜性、安全、無毒副作用，因此廣泛應(yīng)用于果蔬保鮮中.王志國等（2008）采前1個月噴施300mg·L-1、500mg·L-1的殼聚糖，荔枝在低溫中的貯藏性能得到改善，且未改變荔枝果皮的保水能力和果皮結(jié)構(gòu).本試驗得出的結(jié)論是低濃度的殼聚糖（50、100mg·L-1）能夠有效地降低菠菜中毒死蜱、樂果的殘留量，而高濃度處理（200、400mg·L-1）對有機磷的降解效果相對減弱.這可能是由于高濃度的殼聚糖水溶液具有較高的成膜性，較低濃度殼聚糖而言，減緩了有機磷農(nóng)藥因磷酸酯鍵斷裂而發(fā)生的水解反應(yīng).

4.2 殼聚糖溶液安全性分析及應(yīng)用前景

殼聚糖是天然聚合物，因其生物相容性、低毒性，能被生物降解性和食用性被廣泛應(yīng)用在食品、化工、環(huán)保、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域.將殼聚糖應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不會產(chǎn)生任何毒副作用，在土壤中經(jīng)微生物分解后的最終產(chǎn)物又可被植物吸收，對土壤微環(huán)境不會造成不利影響，因此在蔬菜生產(chǎn)過程中葉面噴施低濃度的殼聚糖是安全的.

殼聚糖作為一種有機磷農(nóng)藥降解劑其本身就是一種生防農(nóng)藥，可以從源頭上降低農(nóng)藥的施用量，而且殼聚糖在抗病誘導(dǎo)、抑菌殺蟲、抵御逆境、農(nóng)藥增效、土壤改良、地膜降解、促進生長、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)等方面有重要作用（趙蕾和汪天虹，1999）.因此，在蔬菜安全生產(chǎn)中，采用葉面噴施低濃度殼聚糖水溶液降解蔬菜中有機磷農(nóng)藥的方法是可行的.致謝：在試驗過程中得到青島市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院中心實驗室王文嬌、研究生劉紅玉和王文同學(xué)的幫助，在此一并致謝.

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Effects of Spraying Chitosan on Degradation of Chlorpyrifos and Dimethoate Residues in Spinach

CAO Wei1，2，CHEN Zhen-de2，*

1.College of Horticulture,Qingdao Agricultural University,Qingdao 266109

2.Qingdao Academy of Agricultural Sciences,Qingdao 266100

Effects of spraying chitosan on chlorpyrifos and dimethoate residues in spinach was investigated in the openfield.Results showed that spraying different concentrations of chitosan（50,100,200,400mg·L-1）could reduce chlorpyrifos and dimethoate residues in spinach effectively.And among of the different concentrations of chitosan,low concentrations of chitosan could more effectively reduce chlorpyrifos and dimethoate residues in spinach.By spraying 50mg·L-1of chitosan,chlorpyrifos residue in spinach was 40.2 percent lower than that of control,the plant pre-harvest interval（PHI）shorten 2.07d than that of control.While with 100mg·L-1of chitosan,dimethoate residue in spinach was 46.9 percent lower and thePHIshorten0.5dthanthatofcontrol.Thepracticeprovedthatchitosanasadegradationpreparationof organophosphorus pesticide is feasible.

chitosan；chlorpyrifos；dimethoate；degradation of pesticide residues；spinach

12 March 2009accepted24 May 2009

1673-5897（2010）1-130-06

X592

A

2009-03-12錄用日期：2009-05-24

青島市自然科學(xué)基金課題（No.07-2-3-4-jch）

曹委（1985—），男，碩士研究生，E-mail:killer2ying@163.com；*通訊作者（Corresponding author），E-mail:qdczd@tom.com

陳振德（1957—），男，研究員，主要從事蔬菜生理與食品安全方向的研究.