蜂蜜中农药残留研究进展
2017-04-07郭卫芸李光辉杨旗王永辉高雪丽王辉
郭卫芸,李光辉,杨旗,王永辉,高雪丽,*,王辉
(1.许昌学院食品与生物工程学院河南省食品安全生物标识快检技术重点实验室,河南许昌461000;2.河南省长葛市颐恒健蜂业有限公司,河南长葛461500)
蜂蜜中农药残留研究进展
郭卫芸1,李光辉1,杨旗2,王永辉1,高雪丽1,*,王辉2
(1.许昌学院食品与生物工程学院河南省食品安全生物标识快检技术重点实验室,河南许昌461000;2.河南省长葛市颐恒健蜂业有限公司,河南长葛461500)
农药残留是蜂蜜及相应产品面临的一项重要的安全问题。针对国内外蜂蜜中农药残留的现状、蜂蜜中农药残留的分析方法发展历程、农药残留的降解方法进行综述,并从政策支持、分析方法的发展趋势以及农残脱除、降解等应急手段等方面对确保蜂蜜食用品质的发展前景进行展望。
蜂蜜;农药残留;分析方法;降解;研究进展
蜂蜜是由蜜蜂采集植物花蜜或昆虫分泌物,与其自身分泌物结合经酿造、存放、脱水,存储于巢脾中的天然甜性物质。我国是养蜂大国,蜂蜜年产量已超过50万吨,占世界蜂蜜总产量的1/4以上[1]。随着蜂蜜的保健作用被越来越多的消费者认识与接受,我国人均蜂蜜消费量已达250 g,基本接近日本的水平[2]。蜂产品中农药残留发生的原因主要是蜜蜂在外出采蜜时,花蜜来源的农作物喷洒了农药,蜜蜂将其携带回蜂箱。蜂蜜中的农药残留主要涉及除虫剂、除草剂和杀菌剂等[3]。各国对蜂蜜中有害物质残留的监控日趋严格,其中农药残留水平是重要的指标。欧盟、美国及日本等国家和地区均制定了蜂蜜农残最大残留限量(MRL),且不断对蜂蜜农药残留标准、规则进行调整,使得我国蜂蜜产品出口难度加大。
1 蜂蜜中农药残留现状
1.1 国外蜂蜜农药残留情况
目前,许多国家或地区所产蜂产品中均有不同程度的农药残留问题。J.Irungu等在位于肯尼亚的昆虫生理生态国际研究中心的非洲蜜蜂健康参考实验室,通过收集来源于埃塞俄比亚和肯尼亚两国市场及农场中的28种蜂蜜样品,发现其中马拉硫磷的残留量高出欧盟最大残留限量2倍,尽管该农药较易分解,但长期接触依然会对人体以及蜜蜂的健康带来不利影响[4]。H.Yavuz等收集来自肯尼亚和土耳其的106个蜂蜜样品,通过对其中的有机氯农药残留进行分析统计,几乎在所有蜂蜜样品中均发现了艾氏剂、顺式氯丹、反式氯丹、氧化态氯丹、2,4-滴滴伊以及 4,4-滴滴伊,其中氧化态氯丹平均含量达到了54.0 μg/kg,并且有55个样品中氧化态氯丹的平均含量超过了土耳其的最大允许限量[5]。这项研究反映了被调察地区蜂蜜农残超标现象的严重性。
一项针对产自意大利72个蜂蜜样品中28种农药的残留调查发现,94%的蜂蜜样品中含有至少一种农药残留,滴滴涕,滴滴滴以及滴滴伊在该地区并不高发,但是采自苹果园中的蜂蜜样品中毒死蜱和喹氧灵是非常高发的农残种类[6]。W.Maciej等收集了来自波兰的19个蜂蜜样品,通过对其中的有机氯农药残留进行分析发现,有15个样品中发现了4,4-滴滴伊,有个别样品中也发现了林丹、异狄氏剂以及艾氏剂的少量残留,残留水平均在标准限量以内[7]。
《Food Control》在2014年报道了针对哥伦比亚4个地区所生产蜂蜜中的农药残留的评估情况,发现所抽检的61个蜂蜜样品中有32个样品中含有杀虫剂、杀菌剂和杀螨剂,占总样品数的52.4%,农残种类主要以有机氯和有机磷农药为主。其中,4.9%的样品中农药残留水平超过了欧盟的最高残留限量标准[8]。D.Orso等分析了巴西南里奥格兰德州的43个蜂蜜样品,发现44%的样品中含有1种或1种以上的农药残留,残留水平在 0.22 μg/kg~10 μg/kg。较多检测到的农药种类包括杀虫剂、杀螨剂、抗菌剂、灭菌剂以及除草剂等[9]。
1.2 我国蜂蜜农药残留现状
我国市场上的蜂蜜也存在一定的农药残留风险。柳菡等对市售的50批蜂蜜样品进行多菌灵、甲基托布津和乙基托布津检测,在17批蜂蜜中检出多菌灵,残留水平为范围 10.0 μg/kg~120.0 μg/kg[10]。李菊颖等对湖南省5个蜂场20个养蜂场的26批蜂蜜样品进行杀虫剂残留分析,仅在一批杂花蜜样品中检出啶虫脒阳性样品,含量测定值为6.024 μg/kg[11]。王东等对我国市场购买的10种蜂蜜产品进行分析,发现有3种蜂蜜样品中检出了六六六或滴滴涕,残留量在20.4 μg/kg~219.1 μg/kg水平[12]。蔺永刚对产自于新疆伊犁地区尼勒克县的3种黑蜂蜂蜜中蝇毒磷、敌百虫、毒死蜱、皮蝇磷和马拉硫磷等残留情况进行了分析,发现这些农药在这3个样品中均有少量残留,最小残留水平分别为 13.0、10.0、16.0 μg/kg[13]。林国斌等检测了我国各地63份蜂蜜样品中10种拟除虫菊酯进行分析,发现20个样品中溴螨酯的残留水平在 1.1 μg/kg~4.8 μg/kg,10个样品中含有氟胺氰菊酯,残留水平在1.0 μg/kg~5.2 μg/kg,还有少量样品中含有氯氟氰菊酯、氟氯氰菊酯以及氰戊菊酯[14]。曾银欢分析了100个蜂蜜样品中10种杀螨剂残留情况,发现目标物质检出率高低顺序为:吡螨胺、噻螨酮、蝇毒磷、四螨嗪、螺螨酯、喹螨醚、克螨特、哒螨灵、乙螨唑和唑螨酯,其中吡螨胺检出率达到了16%[15]。尽管从分析数据上来看,我国蜂蜜中农药残留水平整体低于国外,但依然一定程度影响我国蜂产业的发展。
2 蜂蜜中农药残留的分析方法
2.1 气相色谱法
气相色谱法(Gas chromatography,GC)最早是由英国人Martin和Synge在1941年发现,半个世纪以来,气相色谱法得到了很大程度的发展。我国气相色谱仪的生产及应用从上世纪70年代左右开始,目前在生物医药[16]、食品[17-18]、中药[19]等各大领域均有应用。中国农科院植保所姚建仁等早在1985年就报道了采用气相色谱法分析蜂蜜中有机氯农药残留的方法[20]。由于气相色谱法具有操作简单、灵敏、重现性好等优点,被逐渐扩大在蜂蜜中有机氯[21-23]、有机磷[24-26]、拟除虫菊酯[14,27]以及多类型复合农药残留[17,28-29]分析领域中的应用。根据目标物质的不同溶解极性,分析前处理使用的提取溶剂包括乙酸乙酯[25-26,29]、二氯甲烷[12,27]以及各种有机溶剂按不同比例所配置的混合试剂[28,30]。净化方法包括固相萃取法[21,28]、分散固相萃取法[31-32]等,所使用的净化材料包括HLB(二乙烯苯和N-乙烯基吡咯烷酮复合物)[33]、Folrisil(弗罗里硅土)[14]等,也有采用磁性纳米材料[34]的研究报道。
2.2 液相色谱法
对于那些具有强极性、难挥发、大分子或热稳定性差的被分析物来说,更适合于采用液相色谱法进行分析。该方法具有较高的灵敏度,样品预处理简单,分析时间较短,且可以实现多通道检测,近年来被更多地研究应用于蜂蜜中农药残留的分析中。王国民较早地应用液相色谱-串联质谱分析蜂蜜中的敌百虫、敌敌畏、蝇毒磷等3种有机磷,分析检测限可以达到0.1 μg/kg,获得了良好的效果[35];朱莹应用高效液相色谱串联质谱联用法(HPLC-MS/MS),以多反应监测模式(MRM)对蜂蜜中残留的极性较强的除草剂——杀草强进行分析,方法检测限为 5 μg/kg~50 μg/kg[36];陈意光等应用HPLC-MS/MS分析蜂蜜中的氟虫酰胺、氯虫酰胺、烯啶虫胺等6种杀虫剂,检测限达到0.01 μg/kg~2 μg/kg[37];张烁等采用超高效液相色谱串联高分辨质谱法(UHPLC-HRMS),研究蜂蜜中克百威、3-羟基克百威、溴氰菊酯、氟胺氰菊酯、腈嘧菌酯、嘧菌环胺等14种具有不同极性的农药残留,检测限为0.6 μg/kg~6 μg/kg,进一步扩大了方法的应用范围[38]。王东等首次尝试采用HPLC-MS/MS方法分析蜂蜜种残留的吡虫啉、噻虫嗪等6种新烟碱类杀虫剂,检测限达到 0.2 μg/kg~0.4 μg/kg,所建立的方法获得了较好的应用效果[39]。2015年以来,更多的研究聚焦于采用HPLC-MS/MS 法分析蜂蜜中的杀螨剂[15]、三嗪类[32]、烟碱类[11]、三唑类[31]等农药残留。例如曾银欢等研究了蜂蜜中10种杀螨剂的检测方法,采用分散液液微萃取对待测物进行预处理,后经HPLC-MS/MS分析测定,检测限达到 1.5 μg/kg~3.0 μg/kg[15];何丽君等采用分散固相萃取法对蜂蜜样品进行处理,UHPLC-MS/MS分析21 种三嗪类杀虫剂,检测限为 1 μg/kg~10 μg/kg[32]。也有采用HPLC-MS/MS同时分析蜂蜜中不同种类的农药[10,31]或同时分析蜂蜜中的农药和抗生素[31]的研究报道。
2.3 光谱法
光谱法是一种较为快速、高效分析方法,由于其不需要复杂的前处理工序,因此可以实现现场快速检测,近几年也逐渐被尝试应用于蜂蜜中农药残留的分析。孙旭光等采用表面增强拉曼光谱分析蜂蜜中的乐果残留,确定了蜂蜜中乐果农药残留对应的四个特征拉曼位移峰,并通过建立线性回归模型,实现了蜂蜜中乐果残留的检测,据报道,此方法的检测限为2 mg/kg[40]。葛学峰等研究了利用荧光性质分析蜂蜜中腐霉利农药残留的分析方法,通过研究腐霉利-蜂蜜混合体系,确定了适合于在蜂蜜中检测腐霉利的荧光峰为390 nm,在此条件下进行荧光光谱线性拟合,确定系数达到0.99,为快速分析蜂蜜中的农药残留提供了新的思路[41]。
3 蜂蜜中农药残留的降解与控制
目前,可借鉴的用于蜂蜜中农药残留脱除技术包括光降解、微生物分解以及辐照等。首先,通过添加一些外源性的活性物质例如稀土、糖铈配物等对某些种类的农药残留进行降解处理,所能够脱除的农残种类包括有机磷类、拟除虫菊酯类农药等[42-43]。但是由于引入了外源性的物质,由此所引起的新的安全性问题也需要被重视。其次,利用微生物进行农药残留降解也是一项重要的研究内容。有研究人员通过分离、纯化以及驯化一些农残耐受力较高的微生物菌株,或者通过基因改良的方法获得了一些具有分解农残作用的专用菌株,再将其用于土壤、植物等目标物中农残的降解当中[44-45]。但是,由于生物方法作用时间长,微生物生长要求的条件苛刻,并且微生物的生长繁殖有可能引发不良的气味等问题,在应用中存在问题。第三,近年来,利用辐照进行农残脱除研究也已经在该领域实施[46]。国内学者在其它食品研究中发现一些农药残留可以通过辐照处理技术进行降解,如:苹果中的拟除虫菊酯类和氨基甲酸酯类[47],茶叶中的联苯菊酯类农药残留也具有良好的辐照降解效果[48]。
对蜂蜜中含有的农药残留进行应急处理,从而实现蜂蜜中相关农残指标达到标准,对于促进我国蜂产品加工业的健康发展非常重要。2009年由河南某公司所开发的“蜂蜜脱抗工艺”,通过采用升温、大孔吸附树脂吸附过滤等物化处理,能够起到控制蜂蜜中部分农残水平的初步效果。然而,徐瑞晗通过比较大孔吸附树脂以及阳离子交换树脂对蜂蜜中甲基对硫磷、对硫磷、磺胺二甲嘧啶和磺胺喹噁啉含量的影响,发现这两种树脂对几种农残的吸附均属于理论上的放热过程,升高温度会明显抑制吸附的进行。而较低的温度下,蜂蜜黏度高,流动性差,说明该技术仍存在效率缺陷[49]。采用紫外线在蜂蜜农残降解方面已有了初步地探索。Marghitas等采用紫外线进行蜂蜜中所含有的有机磷及有机氯类农药进行脱除研究,发现经254 nm紫外线照射以后,44%的残留农药获得了令人满意的降解效果[50]。
4 结语与展望
我国非常重视蜂产业的发展,2010年12月29日农业部发布了《全国养蜂业“十二五”发展规划》,首次对养蜂业进行了系统地规划;2011年12月,农业部以公告形式发布了《养蜂管理办法(试行)》,更好地维护了蜂农合法权益,保持了生态平衡,并对促进蜂业健康持续发展起了很大的推动作用。进一步研究蜂蜜中农药残留含量的检测方法,提供更高通量、更快速、环境友好的分析方法,对于保证有关部门对行业的有效监控意义重大。开发新的更为高效、简便的蜂蜜农残脱除或降解应急处理方法,能够有效确保蜂农及相关企业的效益,同时保证消费者的身体健康。
[1]中国蜂产品协会.中国蜂蜜产业的现状与发展[R].2013
[2]高芸,赵芝俊.具有保健功能农产品定价策略分析——以蜂蜜为例[J].中国农学通报,2015,31(20):6
[3]李秀琴,张庆合,许森.蜂蜜中农兽药残留检测技术概述[J].中国计量,2014(5):70-72
[4]Irungu J,Raina S,Torto B.Determination of pesticide residues in honey:a preliminary study from two of Africa’s largest honey producers[J].International Journal of Food Contamination,2016,3(1):14
[5]Yavuz H,Guler G O,Aktumsek A,et al.Determination of some organochlorine pesticide residues in honeys from Konya,Turkey[J].Environmental Monitoring&Assessment,2010,168(1/4):277-283
[6]Panseri S,Catalano A,Giorgi A,et al.Occurrence of pesticide residues in Italian honey from different areas in relation to its potential contamination sources[J].Food Control,2014,38(1):150-156
[7]Kujawski M W,Pinteaux E,Namienik J.Application of dispersive liquid–liquid microextraction for the determination of selected organochlorine pesticides in honey by gas chromatography-mass spectrometry[J].European Food Research&Technology,2012,234(2):223-230
[8]López D R,Ahumada D A,Díaz A C,et al.Evaluation of pesticide residues in honey from different geographic regions of Colombia[J].Food Control,2014,37(1):33-40
[9]Orso D,Floriano L,Ribeiro L C,et al.Simultaneous Determination of Multiclass Pesticides and Antibiotics in Honey Samples Based on Ultra-High Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry[J].Food Analytical Methods,2016,9(6):1638-1653
[10]柳菡,张晓燕,吕辰,等.全自动固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法测定蜂蜜中3种农药残留[J].食品安全质量检测学报,2016(11):4490-4495
[11]李菊颖,何健,吴文铸,等.蜂蜜中9种杀虫剂的UPLC-MS/MS检测方法[J].环境化学,2016(9):1921-1927
[12]王东,侯传金,赵尔成,等.分散液液微萃取/气相色谱-质谱法测定蜂蜜中六六六和滴滴涕类农药残留[J].色谱,2015(1):40-45
[13]蔺永刚,武运.伊犁地区蜂蜜产品污染源分析及建议[J].新疆农业科技,2013(5):14-15
[14]林国斌,倪蕾,林升清.气相色谱法测定蜂蜜中10种拟除虫菊酯类农药残留[J].中国食品卫生杂志,2012(2):116-119
[15]曾银欢,周靓静,吴慧珍,等.分散液液微萃取/液相色谱串联质谱法快速测定蜂蜜中10种杀螨剂[J].分析试验室,2015(2):216-221
[16]Tsugawa H,Tsujimoto Y,Sugitate K,et al.Highly sensitive and selective analysis of widely targeted metabolomics using gas chromatography/triple-quadrupole mass spectrometry[J].Journal of Bioscience&Bioengineering,2014,117(1):122-128
[17]He H.Rapid determination of organochlorine,pyrethroid and organophosphorus pesticide residues in food by gas chromatography[J].Journal of Food Safety&Quality,2016,7(3):1063-1068
[18]Petrarca M H,Fernandes J O,Godoy H T,et al.Multiclass pesticide analysis in fruit-based baby food:A comparative study of sample preparation techniques previous to gas chromatography-mass spectrometry[J].Food Chemistry,2016(212):528-536
[19]Tripathy V,Saha A,Kumar J.Detection of pesticides in popular medicinal herbs:a modified QuEChERS and gas chromatographymass spectrometry based approach[J].Journal of Food Science&Technology,2017,54(2):458-468
[20]姚建仁,焦淑贞,陈莫旭,等.蜂蜜中有机氯残留量的检验方法——气谱分析法[J].中国养蜂,1985(3):14-15,8
[21]陈兴连,耿彗春,杨东顺,等.Florisil固相萃取-气相色谱法测定蜂蜜中的六六六、滴滴涕残留量[J].食品安全质量检测学报,2017(1):227-232
[22]方英立,王淑娥,邵丽华,等.蜂蜜中有机氯农药的毛细管气相色谱测定法[J].环境与健康杂志,2007(10):807-809
[23]焦琳娟,李雅岚,黄红林,等.SDE-GC-μECD分析蜂蜜中有机氯农药残留[J].华中师范大学学报(自然科学版),2004(3):333-335,339
[24]隋吴彬.蜂蜜中多种有机磷农药残留量的研究[J].安徽农业科学,2007(29):9348-9350
[25]周碧青,张金彪,陈万灵.蜂蜜中8种有机磷农药残留量的气相色谱法测定[J].福建分析测试,2012(6):9-12
[26]朱青青,谢文,丁慧瑛.蜂蜜中多种有机磷农药残留量的气相色谱测定[J].理化检验(化学分册),2005(7):482-484
[27]林国斌,林升清,倪蕾.蜂蜜中溴螨酯、氟胺氰菊酯和氟氯苯氰菊酯残留量的测定[J].海峡预防医学杂志,2010(1):13-16
[28]王思威,刘艳萍,孙海滨.荔枝、蜜蜂及蜂蜜中7种农药残留的分析方法[J].农药,2016(11):835-837
[29]金珍,林竹光,陈美瑜,等.气相色谱-质谱法分析蜂蜜中的多种农药残留[J].色谱,2006(5):440-446
[30]林竹光,金珍,马玉,等.气相色谱-质谱法分析蜂蜜中多种有机氯农药残留[J].分析试验室,2006(6):12-17
[31]苗琼晨,聂晶,吴慧珍,等.QuEChERS净化-高效液相色谱-串联质谱法测定蜂蜜中农药及抗生素的含量[J].理化检验 (化学分册),2017(7):745-752
[32]何丽君,陈豪,翁淑琴,等.分散固相萃取技术结合超高效液相色谱-高分辨质谱法测定蜂蜜中三嗪类农药残留[J].中国实验方剂学杂志,2016(22):71-76
[33]薛晓锋,赵静,邱静,等.气相色谱法同时检测蜂蜜中溴螨酯、蝇毒磷、氟胺氰菊酯和氟氯苯氰菊酯残留[J].中国养蜂,2005(6):10-12
[34]姚伟宣,应剑波,张素玲,等.Fe3O4纳米粒子修饰多壁碳纳米管的制备及在水和蜂蜜样品中痕量菊酯类农药分析中的应用[J].色谱,2015,33(4):5
[35]王国民,李应国,戴华,等.蜂蜜中多种有机磷农药残留的液相色谱-串联质谱检测[J].重庆大学学报,2011(7):131-136
[36]朱莹.液相色谱串联质谱法测定蜂蜜中杀草强的含量[D].合肥:安徽大学,2011
[37]陈意光,罗海英,罗东辉,等.食品中6种新型农药的超高效液相色谱-串联质谱法测定[J].江南大学学报(自然科学版),2013(2):227-233
[38]张烁,陈达炜,赵云峰.超高效液相色谱-高分辨质谱法测定蜂蜜中14种农药残留[J].卫生研究,2015(3):422-426,430
[39]王东,侯传金,赵尔成,等.盐析辅助均相液液萃取/分散固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法测定蜂蜜中新烟碱类农药残留[J].分析测试学报,2015(6):681-685
[40]孙旭东,董小玲.蜂蜜中乐果农药残留的表面增强拉曼光谱定量分析[J].光谱学与光谱分析,2015(6):1572-1576
[41]葛学峰,吴彦玮,赵志敏.荧光光谱法检测蜂蜜中腐霉利农药的含量[J].发光学报,2017(7):973-977
[42]陈振德,汪东风,王文娇,等.海藻多糖稀土配合物对蔬菜有机磷农药残留的降解作用[J].生态毒理学报,2008(2):183-188
[43]李志龙,才秀华,张炜.水溶性壳聚糖稀土配合物对西红柿保鲜及农药残留降解的研究[J].食品工业科技,2013(8):331-334
[44]白立伟,蒲全明,李文涛.果蔬有机农药残留降解方法研究进展[J].现代农业科技,2012(13):127-129
[45]万阳芳,李慧颖,刘俊果,等.农产品中农药残留化学降解方法研究进展[J].河北工业科技,2014(2):148-151
[46]孙蕊,张海英,李红卫,等.物理技术降解农产品农药残留的研究进展[J].中国粮油学报,2013(8):118-128
[47]惠卫甲,岳田利,袁亚宏,等.苹果汁中拟除虫菊酯类和氨基甲酸酯类农药辐照降解[J].农业机械学报,2009,40(4):4
[48]刘瑜张友炯,任明兴,等.联苯菊酯等菊酯类农药在茶叶上使用安全性研究[J].茶叶,2015,41(4):5
[49]徐瑞晗.加工对蜂蜜中几种有害药物的影响及脱除工艺研究[D].西安:西北大学,2012
[50]MaRghitas L A,Bonta V,Dezmirean D S.Influence of UV radiation upon pesticide residues from contaminated honey[J].Bulletin of U-niversity of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca.Animal Science and Biotechnologies,2011,68(1/2):15-21
Progress in the Pesticides Residue of Honey
GUO Wei-yun1,LI Guang-hui1,YANG Qi2,WANG Yong-hui1,GAO Xue-li1,*,WAN G Hui2
(1.Key Laboratory of Biomarker Based Rapid-detection Technology for Food Safety of Henan Province,Food and Bioengineering College,Xuchang University,Xuchang 461000,Henan,China;2.Henan Changge Yi Heng Jian Apiculture Co.,Ltd.,Changge 461500,Henan,China)
It was affirmed that pesticides residue was an important risk to the honey and its family.Some aspects such as the present situation,the analytical method and the degradation methods of pesticide residues were summarized in this article.Finally,an outlook of development prospect for policy support,analytical method and degradation method was also discussed.
honey;pesticides residues;analytical method;degradation;progress
10.3969/j.issn.1005-6521.2017.23.039
河南省科技攻关项目(172102310699);河南省高等学校重点科研项目(17A550006)
郭卫芸(1981—),男(汉),讲师,博士,研究方向:食品加工及食品检测。
*通信作者
2017-08-31