擬除蟲(chóng)菊酯在培養(yǎng)料和白靈菇中的消解動(dòng)態(tài)

宋洋，謝春花，王敏思，柳雙，張志軍，周永斌

（1.天津師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院天津市動(dòng)植物抗性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300387；2.國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津），天津市農(nóng)產(chǎn)品采后生理與貯藏保鮮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300384；3.天津市林業(yè)果樹(shù)研究所，天津300384）

當(dāng)今社會(huì)，食品安全是人們普遍關(guān)注的主要問(wèn)題之一。食用菌生產(chǎn)過(guò)程中主要的污染物大多來(lái)自于菌料，而菌料出自農(nóng)作物下腳料。菌料中的農(nóng)藥主要從土壤、大氣、水源中獲得。雖然擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑屬于中等毒性，但是不規(guī)范的噴施使用仍然會(huì)造成污染，甚至影響人體健康[1]。

擬除蟲(chóng)菊酯是一類(lèi)使用較為廣泛的中低等毒性殺蟲(chóng)劑，其工業(yè)化產(chǎn)品有50多種。其中，在目前國(guó)內(nèi)已登記的食用菌中，可使用的擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑有十多種[2-5]。擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥在空氣中長(zhǎng)期暴露會(huì)干擾人體內(nèi)分泌，最終導(dǎo)致發(fā)育毒性[6-7]、神經(jīng)毒性[8]、免疫毒性[9]。長(zhǎng)期接觸低濃度的擬除蟲(chóng)菊酯還會(huì)引起慢性疾病，嚴(yán)重者甚至?xí)鸢┳?、畸形、基因突變[10]。

表1是擬除蟲(chóng)菊酯在農(nóng)產(chǎn)品中的檢出情況。

表1 各地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品中擬除蟲(chóng)菊酯檢出情況Table 1 Detection of pyrethroids in agricultural products in various regions

2012年～2013年，鄭文龍等[11]對(duì)天津市16個(gè)區(qū)縣的超市、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)和固定攤位進(jìn)行了抽樣檢測(cè)，559例樣品中，超標(biāo)率為0.18%；2014年鎮(zhèn)江市夏季蔬菜監(jiān)測(cè)分析結(jié)果表明，含有擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥殘留的樣品有7份，總檢出率高達(dá)29.2%，其中三氟氯氰菊酯、甲氰菊酯、聯(lián)苯菊酯的檢出率均為8.3%，氯氰菊酯的檢出率為 4.2%[12]；2014 年～2016 年，楊惠等[13]對(duì)貴州省市售蔬菜進(jìn)行了抽樣調(diào)查，結(jié)果顯示擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥的檢出量是蔬菜中所有農(nóng)藥檢測(cè)結(jié)果中最大的，檢出率高達(dá)20.37%，并且調(diào)查中檢測(cè)的7種擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥均有檢出，說(shuō)明該類(lèi)農(nóng)藥在貴州省地區(qū)使用較為廣泛，其中氯氰菊酯的檢出率和超標(biāo)率均最高。從抽樣調(diào)查的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，擬除蟲(chóng)菊酯的污染問(wèn)題存在逐年上升的趨勢(shì)。

針對(duì)食用菌中農(nóng)藥殘留污染現(xiàn)狀，本試驗(yàn)以白靈菇為研究對(duì)象，研究了甲氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯和高效氯氰菊酯4種擬除蟲(chóng)菊酯在白靈菇拌料、滅菌、接種培養(yǎng)、出菇管理過(guò)程的消解動(dòng)態(tài)及轉(zhuǎn)移規(guī)律，計(jì)算擬除蟲(chóng)菊酯在白靈菇生長(zhǎng)過(guò)程中的半衰期，該研究成果可為菌菇生產(chǎn)中的擬除蟲(chóng)菊酯的規(guī)范化使用提供一定的理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

瓊脂、葡萄糖、氯化鈉（分析純）、無(wú)水硫酸鈉（分析純）、冰醋酸（99%）、醋酸鈉（99%）、甲醇（色譜級(jí)）、乙腈（色譜級(jí)）：天津市化學(xué)試劑供銷(xiāo)公司；XBridge C18柱（4.60×150.00 mm，5.00 μm）：美國(guó) Waters公司；N-丙基乙二胺（PSA）吸附劑：美國(guó)Sepax Technologies公司；200 g/kg甲氰菊酯乳油（純度99.0%）、200 g/kg氰戊菊酯乳油（純度99.0%）、25 g/kg溴氰菊酯乳油（純度98.4%）、20 g/kg高效氯氰菊酯乳油（純度99.2%）：天津瑞博星生物科技有限公司。

1.2 儀器

GC-2010氣相色譜儀：日本島津公司；DB-5毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 m）：美國(guó)RESTEK公司；XH-C渦旋混合器：江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；高速冷凍離心機(jī)：美國(guó)eppendorf公司。

1.3 栽培條件

在白靈菇生產(chǎn)基地開(kāi)展試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間2016年4月到2017年4月。

栽培料干料為97%棉籽殼+1.5%熟石灰+1.5%過(guò)磷酸鈣（質(zhì)量比），在培養(yǎng)料中加入適量水，使其濕料中水含量在65%左右。在0.10 kPa～0.15 kPa，121℃～126℃高溫滅菌180 min，菌絲體培養(yǎng)階段前期溫度在25℃左右，后期溫度在10℃左右，黑暗條件下生長(zhǎng)，生長(zhǎng)期為80 d～90 d；產(chǎn)菇期培養(yǎng)料水分在85%～90%之間，溫度在15℃左右，光照為散射光，開(kāi)始出菇后大約5 d～15 d子實(shí)體成熟。

1.4 消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

在培養(yǎng)料滅菌前，將供試的200 g/kg甲氰菊酯乳油和氰戊菊酯乳油、25 g/kg溴氰菊酯乳油和高效氯氰菊酯乳油充分混合均勻，使其有效成分為25 g/kg?；旌弦和ㄟ^(guò)稀釋分別以0.05、0.50、1.00 g/kg 3個(gè)濃度噴施于培養(yǎng)料中，并做空白對(duì)照。每個(gè)噴施濃度的處理組重復(fù)3次，每個(gè)組10袋料（每袋料約1.0 kg）。分別在滅菌前 2 h、滅菌后 2 h、5、10、15、20、30、40、50、60、80、100 d采集培養(yǎng)料樣品，供殘留分析。

采用一次施藥，多次采樣的方法，分析擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑在白靈菇子實(shí)體上的殘留消解規(guī)律。在子實(shí)體長(zhǎng)至2 cm左右時(shí)，將供試的4種擬除蟲(chóng)菊酯分別用水稀釋500、1 000倍，并均勻噴灑于菇體，至子實(shí)體表面有不成串的水珠滴下為宜。每個(gè)處理組重復(fù)3次，每組10袋料（每袋料約1.0 kg）。另設(shè)空白對(duì)照。對(duì)噴施農(nóng)藥 2 h、1、3、5、7、10、14 d 的白靈菇樣品進(jìn)行采集，供殘留分析。

1.5 轉(zhuǎn)移試驗(yàn)

結(jié)合1.4消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，在白靈菇收獲時(shí)同步采集白靈菇子實(shí)體及培養(yǎng)料樣品，供殘留分析，研究擬除蟲(chóng)菊酯由菌料向子實(shí)體中的轉(zhuǎn)移規(guī)律。

1.6 樣品的采集、制備

采集的方法選擇多點(diǎn)隨機(jī)取樣法。每次每個(gè)重復(fù)采集的培養(yǎng)料和白靈菇樣品分別為1.0 kg，采集后立即進(jìn)行混勻縮分、打碎處理，采集樣品200 g，-20℃保存，備用。

1.7 樣品測(cè)定

白靈菇粉碎處理，準(zhǔn)確稱取10.0 g，置于50 mL離心管中，在樣品管中加入乙腈10 mL，渦旋2 min，加入氯化鈉 3.00 g，靜置?；旌弦簻u旋2 min，6 000 r/min、4℃離心3 min，取上清液，加入無(wú)水硫酸鈉0.30 g和N-丙基乙二胺（N-Propylethylenediamine，PSA）30.00mg，再次渦旋攪拌2 min，離心處理。將上清液通過(guò)0.22 μm濾膜，待測(cè)。

氣相色譜檢測(cè)條件：參照GB 23200.85-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)乳及乳制品中多種擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥殘留量的測(cè)定》中擬除蟲(chóng)菊酯標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)條件。

1.8 最終殘留試驗(yàn)

在白靈菇子實(shí)體長(zhǎng)至12 cm左右時(shí)，采集樣品1.0 kg，混勻打碎處理后，進(jìn)行樣品處理，供殘留分析。

1.9 半衰期計(jì)算

式中：C0為零時(shí)刻供試農(nóng)藥的殘留濃度，μg/g；Ct為t時(shí)刻供試農(nóng)藥的殘留濃度，μg/g；K為降解解速率常數(shù)；

2 結(jié)果與討論

2.1 滅菌對(duì)擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑在培養(yǎng)料中降解的影響

滅菌對(duì)培養(yǎng)料中4種擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑殘留量的影響見(jiàn)表2。滅菌過(guò)程對(duì)培養(yǎng)料中4種擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑殘留影響十分明顯，降解率達(dá)到31.77%～42.89%，其中高效氯氰菊酯降解率最高，達(dá)到42.89%，溴氰菊酯、甲氰菊酯、氰戊菊酯在34%左右，高效氯氰菊酯和溴氰菊酯的平均降解率分別為39.71%和39.99%。

除溴氰菊酯熔點(diǎn)較高以外，甲氰菊酯、高效氯氰菊酯和氰戊菊酯的熔點(diǎn)在45℃～66℃之間，而高溫滅菌的溫度是100℃，并且實(shí)際生產(chǎn)中滅菌時(shí)間長(zhǎng)達(dá)為14 h～16 h。從試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熔點(diǎn)高低并不是影響菊酯降解的主要因素，更可能與基質(zhì)菌料的結(jié)合能力、初始沉積量和穩(wěn)定性等因素相關(guān)，造成降解率的差異。

表2 滅菌對(duì)培養(yǎng)料中4種擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑殘留量影響Table 2 Effect of sterilization on residues of four pyrethroid insecticides in culture

2.2 擬除蟲(chóng)菊酯在培養(yǎng)料中消解動(dòng)態(tài)研究

表3為擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑在培養(yǎng)料中的半衰期測(cè)定結(jié)果。對(duì)結(jié)果進(jìn)行整理、分析，表明4種擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑在培養(yǎng)料中的消解動(dòng)態(tài)均符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程：氰戊菊酯的R2為0.891 5～0.905 6，半衰期為20.45 d～24.17 d；甲氰菊酯的R2為 0.901 2～0.967 1，半衰期為15.23 d～23.10 d；高效氯氰菊酯的R2為0.910 1～0.945 9，半衰期為 20.13 d～24.71d；溴氰菊酯的R2為 0.876 9～0.912 5，半衰期為 14.26 d～20.02 d。4 種擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥在培養(yǎng)料中的消解速率緩慢，半衰期為14.26 d～24.71 d，其中半衰期最長(zhǎng)和最短分別是氰戊菊酯和溴氰菊酯。

不同的菌菇因其本身胞外酶種類(lèi)及活性差別、栽培方式、菌絲的吸收及代謝能力等不同，會(huì)導(dǎo)致同一種農(nóng)藥在不同菌菇中的代謝過(guò)程不同。樊中臣等[14]研究的聯(lián)苯菊酯等5種擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑在平菇培養(yǎng)料中的半衰期，結(jié)果分別為54.59、21.07、36.10、25.48、39.38 d。吳延燦[15]等研究的聯(lián)苯菊酯等6種擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑在木耳培養(yǎng)料中半衰期分別為40.06、24.57、25.57、22.57、25.20、17.46 d。研究培養(yǎng)料中擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑的殘留消解動(dòng)態(tài)，對(duì)保障子實(shí)體營(yíng)養(yǎng)安全及菌糠的再利用具有一定指導(dǎo)意義。

表3 4種擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑在培養(yǎng)料中的半衰期Table 3 Half-life of four pyrethroid insecticides in culture

2.3 擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑從培養(yǎng)料中向子實(shí)體中轉(zhuǎn)移規(guī)律研究

培養(yǎng)料中擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑向白靈菇子實(shí)體中的轉(zhuǎn)移結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可以看出，白靈菇在添加3個(gè)濃度梯度擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑的培養(yǎng)料中栽培，采摘時(shí)三組中的子實(shí)體均未檢測(cè)到擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑的殘留。在培養(yǎng)料中均檢出了4種擬除蟲(chóng)菊酯，殘留量分別為0.05～0.12 、0.02 ～0.09、0.01～0.02 mg/kg。由此可見(jiàn)，在白靈菇子實(shí)體生長(zhǎng)期間，培養(yǎng)料中擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑并不容易向白靈菇子實(shí)體中發(fā)生轉(zhuǎn)移。

2.4 擬除蟲(chóng)菊酯在子實(shí)體中消解動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

研究噴施不同濃度的擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑對(duì)白靈菇質(zhì)量的影響以及4種擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑在白靈菇子實(shí)體中的消解動(dòng)態(tài)。擬除蟲(chóng)菊酯在子實(shí)體中消解動(dòng)態(tài)結(jié)果見(jiàn)表5。擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑在白靈菇中的消解動(dòng)態(tài)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。甲氰菊酯的R2為0.954 3～0.967 1，半衰期為 3.03 d～3.10 d；高效氯氰菊酯的R2為0.912 5～0.945 9，半衰期為 3.71 d～3.82 d；氰戊菊酯的R2為 0.891 5～0.905 6，半衰期為 4.17 d～4.22 d；溴氰菊酯的R2為 0.876 9～0.893 2，半衰期為 3.94 d～4.02 d。結(jié)果表明，甲氰菊酯等4種擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑在白靈菇子實(shí)體上的消解速率相對(duì)較快，半衰期為均在3.03 d～4.22 d。并且在施藥后，白靈菇子實(shí)體中擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑的量會(huì)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸減少。

表4 培養(yǎng)料中擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑向白靈菇子實(shí)體中的轉(zhuǎn)移Table 4 Transfer of pyrethroid insecticides to the fruiting bodies of pleurotus ostreatus in culture materials

表5 擬除蟲(chóng)菊酯在子實(shí)體中消解動(dòng)態(tài)Table 5 Digestion dynamics of pyrethroids in fruiting bodies

3 結(jié)論

食物是人類(lèi)賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。食品安全更是一項(xiàng)民心工程，研究農(nóng)藥在食用菌中消解動(dòng)態(tài)規(guī)律對(duì)食用菌安全保障具有十分重要的意義。

本試驗(yàn)針對(duì)食用菌生產(chǎn)中常見(jiàn)的擬除蟲(chóng)菊酯污染問(wèn)題，研究了擬除蟲(chóng)菊酯在白靈菇各生產(chǎn)時(shí)期的消解及轉(zhuǎn)移規(guī)律，分析農(nóng)藥在培養(yǎng)料中、滅菌前后、發(fā)菌菌料、出菇子實(shí)體4個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)的殘留變化規(guī)律，計(jì)算其在培養(yǎng)料和子實(shí)體消解半衰期，明確擬除蟲(chóng)菊酯對(duì)白靈菇的影響。

研究了常壓高溫滅菌對(duì)甲氰菊酯等4種擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑的在培養(yǎng)料中降解影響，結(jié)果表明溴氰菊酯和高效氯氰菊酯的降解率較高，平均降解率為39.99%和39.71%，甲氰菊酯和氰戊菊酯較低，平均降解率為33.72%和35.44%。在菌料的噴施處理后，4種擬除蟲(chóng)菊酯農(nóng)藥在培養(yǎng)料中的消解速率緩慢，半衰期為14.26d～24.71 d，其中半衰期最長(zhǎng)和最短分別是氰戊菊酯和溴氰菊酯；在子實(shí)體噴施處理后，4種擬除蟲(chóng)菊酯在白靈菇中的半衰期分別 3.03 d～3.10 d、3.71 d～3.82 d、4.17 d～4.22 d、3.94 d～4.02 d。甲氰菊酯等4種擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥在白靈菇中降解速率均較快。在添加3個(gè)濃度梯度的實(shí)驗(yàn)組中，采摘后菌料殘留濃度分別為0.05～0.12、0.02～0.09、0.01～0.02 mg/kg(藥后 110 d)，在子實(shí)體中均未檢出。研究擬除蟲(chóng)菊酯殺蟲(chóng)劑在培養(yǎng)料和子實(shí)體中消解動(dòng)態(tài)，掌握其轉(zhuǎn)移和消解規(guī)律，為白靈菇子實(shí)體的安全生產(chǎn)和菌糠的再次利用提供一定的理論支持。