熱風干燥過程中大蒜農(nóng)藥殘留變化

范瑩瑩，郝莉花，劉營營，李瑜*

（1.河南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院，河南 鄭州 450002；2.河南省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院，河南 鄭州 450047）

大蒜，一種常見的調(diào)味品，屬于藥食同源植物，具有多種功效成分[1]、藥理作用[2]，營養(yǎng)價值較高，深受人們的喜愛。中國是大蒜種植和出口大國，2020年5月，中國新鮮或冷藏的蒜頭出口量達到28.11萬t[3]。大蒜在種植過程中易遭受病蟲害，農(nóng)戶為減少損失常通過灌根來施加農(nóng)藥，這也導致大蒜容易出現(xiàn)農(nóng)藥殘留問題。我國大蒜中的農(nóng)藥殘留（如毒死蜱），已經(jīng)顯著地影響了大蒜的出口貿(mào)易[4-5]。研究表明，加工方式如清洗[6-8]、干燥[9]、發(fā)酵[10]、腌制[11]等會對果蔬中的農(nóng)藥殘留產(chǎn)生一定的影響。另外Cámara等[12]發(fā)現(xiàn)杏、桃、橙罐頭的加工階段（洗滌、密封或擠壓、巴氏殺菌）均能顯著性降低原果中的農(nóng)藥殘留。我國大蒜深加工行業(yè)仍以干燥加工為主[13]，而對大蒜干燥加工過程中農(nóng)藥殘留變化規(guī)律的研究尚未見有文獻報道。本文以毒死蜱、溴氰菊酯、氰戊菊酯為研究對象，對熱風干燥過程中大蒜農(nóng)藥殘留變化進行動態(tài)追蹤，初步明確大蒜干燥過程中幾種常見農(nóng)藥殘留的變化規(guī)律，以期對大蒜干制品的加工安全以及膳食暴露風險評估提供一定的參考價值和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮大蒜：市售；45% 毒死蜱乳油：江蘇輝豐生物農(nóng)業(yè)股份有限公司；25 g/L溴氰菊酯乳油：拜耳作物科學（中國）有限公司；20% 氰戊菊酯乳油：河南省克靈豐藥業(yè)有限公司；乙腈（色譜純）：美國霍尼韋爾國際公司；5982-0650 QuEChERS 提取鹽包、5982-5755 QuECh－ERS分散固相萃取試劑盒：美國安捷倫科技有限公司；毒死蜱標準溶液、溴氰菊酯標準溶液、氰戊菊酯標準溶液：河南省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院。

1.2 儀器與設備

電子天平（ME104E，0.1 mg）、電子天平（XA205DU，0.01 mg）：瑞士梅特勒-托利多（Mettler Toledo）公司；電子水分測定儀（Sartorius MA35）：德國賽多利斯（Sartorius）公司；電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9143BS-III）：上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；臺式冷凍離心機（VElocity 18R）：英國Dynamica公司；氣相色譜儀（7890A）、氣相色譜儀（7890B）：美國安捷倫科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 大蒜農(nóng)藥殘留陽性樣品制備

3種農(nóng)藥（毒死蜱、氰戊菊酯、溴氰菊酯）用蒸餾水分別稀釋100、30、15倍，并混合均勻。去皮的大蒜粒放入農(nóng)藥混合溶液中浸泡30 min，并不斷攪拌。浸泡結(jié)束后，用濾紙吸干表面液體平鋪晾干1 h，備用。

1.3.2 大蒜熱風干燥

將實驗室制得的大蒜農(nóng)藥殘留陽性樣品粉碎并攪拌混勻，每組樣品稱取150 g左右均勻、松散地平鋪于托盤上，放入烘箱中干燥，溫度設置為50、70、90℃，3個溫度梯度分別間隔1.5、1.0、0.5 h取樣。每次取出的樣品用自封袋封口，置于-60℃冰箱中，待測。

1.3.3 樣品前處理方法及氣相色譜儀器條件

1）前處理：參照經(jīng)典QuEChERS法，并進行一定改進。稱取5.0 g左右樣品于50 mL離心管，加入20 mL乙腈、1顆陶瓷均質(zhì)子和1包Agilent QuEChERS提取鹽包，蓋上蓋劇烈振蕩并渦旋1min后，于4000r/min離心2 min，吸取1 mL上清液于Agilent QuEChERS分散固相萃取管中振蕩渦旋1 min，4 000 r/min離心2 min，取上清液過0.2 μm濾膜，裝入進樣瓶用于上機測定。若樣品溶液濃度>1 μg/mL，稀釋n倍后再次進行測定。

2）儀器條件：毒死蜱、溴氰菊酯、氰戊菊酯的儀器檢測條件見表1。

表1 氣相色譜檢測條件Table 1 The detection conditions of gas chromatography

1.3.4 農(nóng)藥殘留含量

農(nóng)藥殘留含量X計算公式（1）如下。

式中：C為樣品溶液濃度，mg/L；V為樣品溶液體積，L；m為樣品質(zhì)量，kg；n為稀釋倍數(shù)。

1.3.5 濃縮因子

濃縮因子（concentration factor，CF）由公式（2）[9]計算。

式中：Wt為干燥t時刻樣品含水率，% ；W0為初始樣品含水率，% 。

干燥過程中樣品會發(fā)生濃縮，農(nóng)藥殘留量均按照相應的濃縮因子進行折算，即農(nóng)藥殘留量除以CF[14]。

1.3.6 農(nóng)藥殘留去除率

農(nóng)藥殘留去除率由公式（3）[15]計算。

式中：m0為加工前質(zhì)量，kg；c0為加工前農(nóng)藥殘留濃度，mg/kg；m1為加工后質(zhì)量，kg；c1為加工后農(nóng)藥殘留濃度，mg/kg。

1.3.7 加工因子計算

加工因子（processing factor，PF）是指加工后農(nóng)藥殘留量（mg/kg）與加工前農(nóng)藥殘留量（mg/kg）的比值[16]，能夠較清晰地反映干燥對大蒜中農(nóng)藥殘留的影響。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel2010對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，SPSS16.0對樣本進行Duncan分析，Origin2018進行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜結(jié)果分析

2.1.1 農(nóng)藥標準溶液及樣品檢測色譜圖

毒死蜱、氰戊菊酯、溴氰菊酯標準溶液檢測色譜圖見圖1和圖2；大蒜干燥樣品中的毒死蜱、氰戊菊酯、溴氰菊酯檢測色譜圖見圖3和圖4。

圖1 毒死蜱標準溶液色譜圖Fig.1 The chromatogram of chlorpyrifos standard solution

圖2 氰戊菊酯、溴氰菊酯標準溶液色譜圖Fig.2 The chromatogram of fenvalerate，deltamethrin standard solution

圖3 大蒜干燥樣品中毒死蜱色譜圖Fig.3 The chromatogram of the chlorpyrifos in dried garlic sample

圖4 大蒜干燥樣品中氰戊菊酯、溴氰菊酯色譜圖Fig.4 The chromatogram of fenvalerate，deltamethrin in dried garlic sample

如圖1～圖4所示，樣品的毒死蜱、氰戊菊酯、溴氰菊酯色譜圖的峰形和保留時間與標準品一致，可以對樣品中的待測農(nóng)藥進行定性分析。

2.1.2 標準曲線與回收率

用空白大蒜樣品提取液將毒死蜱、氰戊菊酯和溴氰菊酯10 μg/mL的標準溶液配制成濃度為0.05、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 μg/mL 的混合標準溶液，以峰面積為縱坐標、質(zhì)量濃度為橫坐標制作標準曲線并進行線性回歸，結(jié)果如表2所示，R2均大于0.996。

表2 毒死蜱、氰戊菊酯、溴氰菊酯的線性方程與相關(guān)系數(shù)Table 2 The linear equations and correlation coefficients of chlorpyrifos，fenvalerate，and deltamethrin

對空白大蒜樣品進行添加量為 0.05、0.20、0.50 μg/mL 3種濃度水平的回收率試驗，測得的回收率為82.4% ～117.2% 。綜上表明，該方法可以較準確地對大蒜中的農(nóng)藥殘留量進行定量分析。

2.2 不同干燥條件對大蒜農(nóng)藥殘留的影響

在不同溫度下，對大蒜進行干燥，以水分含量小于15% 為干燥終點（大蒜干制品水分含量要求＜15% ），并對干燥后大蒜中的毒死蜱、氰戊菊酯、溴氰菊酯殘留情況進行對比，其具體結(jié)果如表3所示。

表3 不同干燥條件下大蒜中殘留農(nóng)藥降解情況Table 3 The degradation of residues pesticide in garlic under different drying conditions

加工因子（PF）能夠反映加工過程對樣品中農(nóng)藥殘留量的影響，PF＞1時表明農(nóng)藥殘留增加，PF＜1時表明加工能夠去除農(nóng)藥殘留[17]。由表3可知，在3種不同干燥條件下，干燥后大蒜樣品中的毒死蜱、溴氰菊酯、氰戊菊酯去除率均在47% 以上，加工因子均＜0.526。干燥能夠顯著降低大蒜中的農(nóng)藥殘留量，在整個干燥過程中農(nóng)藥揮發(fā)降解速率大于大蒜的失水速率。在相同干燥溫度下，毒死蜱相對于兩種菊酯類農(nóng)藥去除率更高、加工因子更小，這與毒死蜱（2.52 mPa，25℃）、溴氰菊酯（2.0×10-3mPa，25℃）、氰戊菊酯（3.7×10-2mPa，25℃）的飽和蒸汽壓有關(guān)，飽和蒸汽壓越大越容易被除去[18]，有機磷農(nóng)藥受烘干的影響比菊酯類農(nóng)藥的影響大[19]。在不同干燥溫度下，50℃下干燥7.5 h的農(nóng)藥殘留去除率更大，與孫笑梅[9]研究結(jié)果（90℃下干燥50 min薺菜中有機磷農(nóng)藥和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的降解效果最明顯）不一致，這可能與大蒜和芹菜的結(jié)構(gòu)不同有關(guān)，大蒜由于多糖含量較高[20]導致粉碎后的質(zhì)地較黏著，影響了農(nóng)藥揮發(fā)和降解速率與失水速率，使得干燥時間比干燥溫度對農(nóng)藥揮發(fā)和降解速率影響更大。

2.3 干燥過程中大蒜中農(nóng)藥殘留的變化規(guī)律

在不同溫度（50、70、90℃）下，毒死蜱、氰戊菊酯、溴氰菊酯在整個連續(xù)干燥過程中殘留量變化規(guī)律如圖5所示。

圖5 干燥時間對大蒜中農(nóng)藥殘留變化的影響Fig.5 The effect of drying time on the change of pesticide residues in garlic

由圖5可知，在不同溫度（50、70、90℃）干燥過程中，大蒜中的毒死蜱、氰戊菊酯、溴氰菊酯殘留量的變化趨勢相似，農(nóng)藥殘留量在干燥前期迅速下降，中后期變化緩慢或有所增加。大蒜的濕基含水率先隨著干燥時間的延長迅速降低，后漸漸趨于平緩。大蒜干燥速率在干燥初期急劇上升，達到最大后下降[21]。當大蒜的濕基含水率＞20% 時，農(nóng)藥揮發(fā)和降解速率大于干燥速率，農(nóng)藥殘留量快速下降。當濕基含水率＜20% 以及附近時，農(nóng)藥揮發(fā)和降解速率小于或者等于干燥速率，導致農(nóng)藥殘留量下降緩慢并在干燥末期略有所增加。

3 結(jié)論

本研究以毒死蜱、氰戊菊酯、溴氰菊酯為研究對象，探究熱風干燥條件對大蒜中農(nóng)藥殘留的影響以及干燥過程中大蒜農(nóng)藥殘留的變化規(guī)律。結(jié)果表明，不同干燥條件（50℃7.5 h、70℃3 h、90℃1.5 h）下，50℃干燥7.5 h后，大蒜中的農(nóng)藥殘留去除率較大，加工因子較小，此干燥條件下毒死蜱去除率均大于氰戊菊酯和溴氰菊酯，去除率達到88% ，說明50℃長時間干燥能夠有效降低大蒜中的農(nóng)藥殘留量。毒死蜱、氰戊菊酯和溴氰菊酯在大蒜干燥過程中的變化趨勢相同，在干燥前期（濕基含水率＞20% ），農(nóng)藥殘留量均迅速下降，但在干燥中后期（濕基含水率＜20% ）可能是由于農(nóng)藥揮發(fā)速率和降解速率低于干燥速率，殘留農(nóng)藥降解緩慢，甚至有所增加。干燥可以減少大蒜中的農(nóng)藥殘留量，但干燥后的大蒜仍可以檢測出農(nóng)藥殘留，對人體健康仍存在一定的風險。因此，在對農(nóng)藥的使用進行嚴格管控的同時，還要更加系統(tǒng)地探究農(nóng)藥殘留在果蔬加工過程中的變化規(guī)律，為果蔬制品膳食暴露風險評估提供指導依據(jù)，探索有效降解果蔬中殘留農(nóng)藥的方法，為人們的飲食提供安全保障。