加工對蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷的影響

胡偉博賀瓊程妮,2高慧,2曹煒,2

（1西北大學(xué)化工學(xué)院食品工程系蜂產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)研究中心，西安710069；2陜西省蜂產(chǎn)品工程技術(shù)研究中心，西安710065）

加工對蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷的影響

胡偉博1賀瓊1程妮1,2高慧1,2曹煒1,2

（1西北大學(xué)化工學(xué)院食品工程系蜂產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)研究中心，西安710069；2陜西省蜂產(chǎn)品工程技術(shù)研究中心，西安710065）

本文研究了蜂蜜加工過程（解晶、過濾、真空濃縮、巴氏滅菌）對蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷含量的影響。利用GC-FPD測定每個加工過程后蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷的含量。結(jié)果表明四個加工步驟均能降低蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷的含量，其中甲基對硫磷在加工過程中含量從3.39分別降至3.25，3.01，2.10和1.61 mg/ kg；對硫磷在加工過程中含量從2.77分別降至2.74，2.54，2.30和2.23 mg/kg。在真空濃縮步驟中，甲基對硫磷下降率明顯大于對硫磷，其下降率為30.2%。

∶蜂蜜；加工；甲基對硫磷；對硫磷

蜂蜜是蜜蜂采集植物的花蜜、分泌物或蜜露，與自身分泌物混合后，經(jīng)充分釀造而成的天然甜物質(zhì)，也是一種歷史悠久的藥食同源物品[1]。蜂蜜自古以來就是中國食療文化的重要組成部分，因其具有抗氧化性、抑菌活性、加速傷口愈合以及增強(qiáng)免疫等多種生理功能，常常作為原料或者添加劑廣泛應(yīng)用于食品、藥品、動物飼料、化妝品和釀造工業(yè)領(lǐng)域[2-7]。

我國是蜂蜜產(chǎn)品的生產(chǎn)大國和出口大國，蜂蜜出口世界70多個國家和地區(qū)，主要集中在日本、歐盟和美國，占世界蜂蜜總產(chǎn)量的20%以上，出口金額1億美元，居世界第二位[8]。然而，在競爭激烈的國際市場，以農(nóng)獸藥等有害藥物殘留為主的綠色貿(mào)易壁壘已成為制約我國蜂產(chǎn)品出口美國、歐盟等發(fā)達(dá)國家的主要因素之一。2001年，歐盟宣布停止進(jìn)口我國的動物源性產(chǎn)品，導(dǎo)致大批相關(guān)產(chǎn)品包括蜂蜜滯留或被遣返國內(nèi)，這嚴(yán)重?fù)p害了我國蜂業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益[9]。

蜂蜜中農(nóng)藥、獸藥殘留的重要來源之一為養(yǎng)蜂生產(chǎn)中對蜜蜂使用的殺螨劑和抗生素，另外，蜜源植物上使用的殺蟲劑也是蜂蜜中農(nóng)藥殘留的來源之一[10]。其中，有機(jī)磷農(nóng)藥占全部農(nóng)藥總量的30%左右，因其具有經(jīng)濟(jì)、高效、廣譜等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)上，因此也是蜂蜜中常見的污染物之一[11]。因?yàn)樵诃h(huán)境中降解速度較快、殘留時間比有機(jī)氯類農(nóng)藥短，有機(jī)磷農(nóng)藥一度被認(rèn)為是污染較小的農(nóng)藥而被大量使用于農(nóng)業(yè)中。然而，近年來通過對有機(jī)磷類農(nóng)藥的生理毒性研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)磷農(nóng)藥不僅可能致癌、致畸，還能引起生物體內(nèi)的神經(jīng)傳導(dǎo)生理功能紊亂，其主要機(jī)理是有機(jī)磷類農(nóng)藥與生物體內(nèi)的膽堿酯酶發(fā)生烷基化反應(yīng)而結(jié)合，形成較為穩(wěn)定的磷?；憠A酯酶，使乙酰膽堿酯酶失去活性，從而喪失了分解乙酰膽堿酯酶的能力，造成生物體內(nèi)的乙酰膽堿堆積[12-15]。

由于許多有害藥物都具有溶解、揮發(fā)、水解、辛醇-水分配比和熱、光不穩(wěn)定性，因此在食品加工操作過程中，如清洗、熱燙、煮沸、灌裝、煎炸、榨汁、去皮、加熱、濃縮和過濾，其濃度含量會有不同程度的變化[16,17]。清洗步驟能有效去除食物表面的部分極性有害物質(zhì)，如西維因，但非極性的有害藥物仍會殘留在果蔬的蠟質(zhì)皮表面；熱燙處理可有效降低對熱不穩(wěn)定、易水解的有害物；去皮和榨汁幾乎能完全去除氯化烴類物質(zhì)。通常，食品加工過程中溫度的變化對農(nóng)藥的殘留含量影響較大，Habiba等人通過微波和烤箱焙烤，發(fā)現(xiàn)土豆中的丙溴磷由于農(nóng)藥的揮發(fā)性和熱降解性，分別比初始濃度降低了0.22 mg/kg和0.19 mg/kg[18]。本文考察了加工對蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷含量的影響，為蜂蜜質(zhì)量控制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試劑與實(shí)驗(yàn)材料

化學(xué)試劑：甲基對硫磷和對硫磷標(biāo)準(zhǔn)品購自德國Dr.Ehrenstorfer公司，純度＞99.5%。丙酮、乙腈和氯化鈉為分析純級，購自天津試劑公司。蜂蜜樣品：購自陜西省老蜂農(nóng)生物科技有限責(zé)任公司。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

氣象色譜儀：型號為上海天美7900，并配有FPD檢測器；電子分析天平：北京賽多利斯天平有限公司；DF-101B集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：鞏義市科瑞儀器有限公司；HSY2-SP恒溫水浴鍋：北京科偉儀器有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；SHA-B恒溫振蕩器：西安超杰生物科技有限公司；NEVAPTMⅢ氮吹儀：配有OA-SYSTM加熱系統(tǒng)；SC-80C全自動色差計：北京康光光學(xué)儀器有限公司。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 蜂蜜樣品制備

200 g蜂蜜中分別加入甲基對硫磷和對硫磷標(biāo)準(zhǔn)品，在室溫下磁力攪拌4小時后置于4℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 樣品處理過程

樣品如圖1所示流程處理。

1.3.3 蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷含量的測定

圖1 蜂蜜加工流程圖

蜂蜜加工的每個步驟后取5 g樣品，與5 ml蒸餾水混合成蜂蜜水溶液，加入30 ml乙酸乙酯和2 g氯化鈉，磁力攪拌0.5小時，靜置，待溶液分層后，向燒杯中加入5 ml上層有機(jī)液，用平緩氮?dú)饬髟?0℃左右吹至近干燥，然后加入丙酮溶解并定容至5 ml，在漩渦混合器上振蕩混勻，上氣相色譜（GC）測定之前用0.45 μm的纖維素濾膜過濾。并做三組重復(fù)試驗(yàn)。利用GC-FPD分析。

2 結(jié)果與分析

2.1蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷測定方法學(xué)考察

甲基對硫磷和對硫磷標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合的回歸方程分別為y=13142x+2456.4和y=77323x-9687.7，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.9966和0.9983。

回收率和RSD（Relative Standard Deviation，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差）見表1。

表1 兩種有機(jī)磷農(nóng)藥的回收率及RSD（n=3）

從表1中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，蜂蜜中的甲基對硫磷和對硫磷的回收率均大于80%，說明實(shí)驗(yàn)所采用的樣品處理分析方法以及氣相色譜檢測條件滿足蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷的檢測要求。

2.2解晶對蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷含量的影響

為了下一步過濾操作的順利進(jìn)行，蜂蜜必需先要經(jīng)過解晶液化的處理。由表2可以看出，經(jīng)過解晶液化處理之后，蜂蜜中的甲基對硫磷與初始含量相比降低4.3%，對硫磷含量降低了1.4%，表明溫度在45～50℃范圍內(nèi)，蜂蜜中的甲基對硫磷和對硫磷都比較穩(wěn)定，不易發(fā)生降解。

2.3過濾對蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷含量的影響

過濾的目的是為了去除一些雜質(zhì)以及一些腐敗性物質(zhì)，例如花粉、蜂蠟、氣泡和蜂尸，特別是把外來物質(zhì)，例如腐敗的小蟲等通過過濾步驟去除，以免這些物質(zhì)受熱后釋放出不愉快的氣味而被蜂蜜吸收，影響蜂蜜的質(zhì)量。蜂蜜過濾的溫度一般控制在43℃左右，使蜂蜜為最佳流動狀態(tài)，溫度過高或過低都將不利于過濾操作的進(jìn)行。蜂蜜的粘度會在溫度低于38℃時變大，此時過濾操作將不容易進(jìn)行；而當(dāng)溫度超過43℃時，又會使蜂蜜中的蠟屑等雜質(zhì)變軟、粘連，甚至堆積，從而堵塞濾網(wǎng)的孔眼，使蜂蜜無法順利通過濾網(wǎng)。由表2可知，蜂蜜中的甲基對硫磷和對硫磷的含量在蜂蜜加工的過濾步驟后都分別降低了7.3%，這可能是因?yàn)榧谆鶎α蛄缀蛯α蛄拙哂幸欢ǖ挠H脂性，會吸附或富集在蜂蜜中的蜂尸、蜂蠟、花粉以及其他昆蟲尸體等脂類雜質(zhì)上，通過過濾除去蜂蜜中這些雜質(zhì)的同時，也可能將其中部分的甲基對硫磷和對硫磷隨之除去，從而導(dǎo)致這兩種有機(jī)磷含量的降低。而且，甲基對硫磷和對硫磷在過濾操作過程中降低的百分比很接近，可能與二者的辛醇-水分配系數(shù)很接近有關(guān)。

2.4濃縮對蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷含量的影響

為了使蜂蜜的水分含量符合市場銷售的要求以及出口合同的規(guī)定，在蜂蜜加工過程中必須通過濃縮處理將蜂蜜中多余的水分蒸發(fā)出去，同時，為了抑制貯藏過程中蜂蜜可能出現(xiàn)的發(fā)酵或結(jié)晶析出等現(xiàn)象，也必須通過濃縮步驟降低蜂蜜中的酵母菌和糖的小晶體，以保證出售蜂蜜的外觀以及品質(zhì)[19]。常壓蒸發(fā)和減壓蒸發(fā)是工業(yè)上生產(chǎn)蜂蜜產(chǎn)品的兩種方式，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澤、淀粉酶值、碳水化合物含量、酸度等熱敏性物質(zhì)含量的降低，還要盡量避免高溫對蜂蜜中羥甲基糠醛的影響，本研究采用真空減壓濃縮的方法，將真空度控制在0.085 MPa以上，且濃縮溫度保持在50～60℃的范圍[20]。由表2可以看出，蜂蜜中的甲基對硫磷經(jīng)過真空濃縮處理后其含量降低了30.2%，而蜂蜜中的對硫磷含量僅降低了9.2%，這可能與兩種有機(jī)磷農(nóng)藥在真空條件下的揮發(fā)作用有關(guān)。甲基對硫磷含量降低的幅度較大可能是因?yàn)榕c對硫磷相比，甲基對硫磷的理化性質(zhì)更加的不穩(wěn)定。

2.5巴氏滅菌對蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷含量影響

蜂蜜本身就含有高濃度的糖分，大部分的有害微生物在真空濃縮過程中已經(jīng)被殺滅，因此為了不增加蜂蜜中羥甲基糠醛的含量，最后的巴氏殺菌操作不要求高溫。本課題選用80℃水浴、加熱15分鐘的條件進(jìn)行滅菌即可達(dá)到要求[21]。通過表2可以看到，蜂蜜中的甲基對硫磷含量通過巴氏滅菌操作降低了23.6%，而對硫磷含量僅降低3.0%。這表明在較高的溫度環(huán)境中，對硫磷比甲基對硫磷穩(wěn)定，且不易發(fā)生降解，這與甲基對硫磷的理化性質(zhì)比對硫磷更加不穩(wěn)定一致。

各加工步驟對蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷含量影響的數(shù)據(jù)如表2所示。

通過單因素方差（One-Way ANOVA）分析，甲基對硫磷和對硫磷的對照組含量與解晶融蜜后沒有顯著性差異，這說明解晶液化步驟對蜂蜜中兩種有機(jī)磷農(nóng)藥含量都沒有顯著性影響。同理可知，真空濃縮處理也能顯著減少這兩種有機(jī)磷農(nóng)藥的含量；過濾步驟對蜂蜜中的甲基對硫磷沒有顯著性影響，而對硫磷含量顯著降低；巴氏滅菌處理后，甲基對硫磷含量有顯著下降而對硫磷含量下降并不明顯，說明滅菌操作只對甲基對硫磷有顯著性影響。

表2 加工步驟對蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷含量的影響

3 討論

甲基對硫磷在各種環(huán)境對象中的代謝與其同系物對硫磷極為類似，只是更加易于代謝分解，其結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。在普通的土壤環(huán)境中，對硫磷的半衰期為108天，而甲基對硫磷在7天時間內(nèi)就能分解95%。因此，甲基對硫磷比對硫磷的穩(wěn)定性差很多，在人體與動物體內(nèi)會很快降解或隨尿液排除，對水生生物的富集系數(shù)比較低，毒性也僅為對硫磷的三分之一。在整個蜂蜜加工過程中，甲基對硫磷的含量總共降低了52.3%，而對硫磷的含量僅下降了19.5%，這可能正是由于甲基對硫磷的分解代謝速度較快和穩(wěn)定性較差造成的。從甲基對硫磷和對硫磷的結(jié)構(gòu)（圖2和圖3）上也可以看出二者的穩(wěn)定性差異，甲基對硫磷和對硫磷的主要官能團(tuán)都一樣，只是對硫磷（也就是乙基對硫磷）的支鏈較長，空間位阻較大，外界要攻擊P原子和攻擊雙鍵的難度也會更大，因此對硫磷與甲基對硫磷相比較，理化性質(zhì)會更加穩(wěn)定一些，較不容易受到熱加工的影響。

圖2 甲基對硫磷結(jié)構(gòu)圖

圖3 對硫磷結(jié)構(gòu)圖

有機(jī)磷類農(nóng)藥最重要的反應(yīng)之一就是水解作用，水解反應(yīng)主要發(fā)生在磷原子或烷基鏈上，因此與有機(jī)磷類農(nóng)藥分子中的磷原子鍵合的基團(tuán)是其水解的主要依賴因素。另外，在堿性環(huán)境中更利于水解反應(yīng)進(jìn)行[22]。由于蜂蜜中的水分含量僅有12～27%，而且蜂蜜是偏酸性物質(zhì)，因此水解反應(yīng)應(yīng)該不是蜂蜜中甲基對硫磷和對硫磷降解的主要原因。通過表2、圖2和圖3可以看出，真空濃縮加工步驟對蜂蜜中這兩種有機(jī)磷農(nóng)藥含量的影響最大，這可能與有機(jī)磷農(nóng)藥易在真空條件下?lián)]發(fā)有關(guān)。蜂蜜中的甲基對硫磷和對硫磷的含量在解晶液化（45℃，1 h）過程中沒有顯著減少，而在巴氏滅菌（80℃，15 min）處理后，這兩種有機(jī)磷農(nóng)藥的含量降幅較大，這可能與有機(jī)磷農(nóng)藥在溫度較高環(huán)境中更容易揮發(fā)分解有關(guān)，很多研究學(xué)者認(rèn)為食品加工過程中較高的溫度環(huán)境能有效增加農(nóng)藥水解、揮發(fā)以及其他的化學(xué)降解[23,24]。過濾操作可有效去除蜂蜜中脂類含量較高的雜質(zhì)，如蜂蠟、蜂尸、花粉等，經(jīng)過濾處理后，蜂蜜中甲基對硫磷（Kow=3.0）和對硫磷（Kow=3.83）的降解率均為7.3%，這可能與二者的Kow值(辛醇-水分配系數(shù))相近有關(guān)。

4 結(jié)論

蜂蜜的加工過程對其中的甲基對硫磷和對硫磷殘留含量均有影響，對甲基對硫磷含量的影響更大一些，真空濃縮步驟是這兩種有機(jī)磷農(nóng)藥含量降低的關(guān)鍵步驟，對總降解率具有顯著性影響。另外，蜂蜜中甲基對硫磷的含量在巴氏滅菌過程中降低的也較為明顯。通過以上分析可以推斷，蜂蜜加工過程對甲基對硫磷和對硫磷含量的降低主要是與這兩種有機(jī)磷農(nóng)藥的揮發(fā)性、熱降解以及在脂類含量豐富的雜質(zhì)中富集有關(guān)，也與甲基對硫磷和對硫磷這兩種有機(jī)磷類農(nóng)藥的理化性質(zhì)和蜂蜜的特殊環(huán)境有關(guān)，而不是通過其水解作用而降低。

此外，甲基對硫磷和對硫磷在光和熱的誘導(dǎo)下能轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿蟮拇x產(chǎn)物—甲基對氧磷和對氧磷。因此，蜂蜜加工過程中的甲基對硫磷和對硫磷是否會轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿鼜?qiáng)的代謝產(chǎn)物，有待進(jìn)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

陜西省社會發(fā)展科技攻關(guān)項(xiàng)目(2016SM-425)和西北大學(xué)研究生創(chuàng)新教育項(xiàng)目(YZZ14043)

胡偉博，男，碩士研究生，主要從事食品科學(xué)研究。

曹煒(1965-)，男，教授，主要從事蜂產(chǎn)品深加工及質(zhì)量控制方向研究，E-mail∶caowei@nwu.edu.cn。