不同贮藏保鲜条件和加工过程对草莓及其加工产品中粉唑醇残留的影响

刘 娜,潘兴鲁,张 双,杨庆喜,纪明山,张志宏,*

(1.沈阳农业大学园艺学院,辽宁省草莓育种与优质栽培重点实验室,辽宁沈阳 110866;2.中国农业科学院植物保护研究所,北京 100193;3.沈阳农业大学植物保护学院,辽宁沈阳 110866)

草莓(Fragaria×ananassaDuch)系蔷薇科草莓属多年生常绿草本植物,外观呈心形,果实呈红色,柔软多汁,酸甜可口,果香浓郁,同时草莓营养价值丰富,含有多种维生素,被誉为“水果皇后”,受到广大消费者的喜爱,市场需求量也逐渐提升[1]。草莓除了直接食用外,目前市面上以草莓为原料开发的副产品也逐渐增多,如草莓果汁和草莓酱等。然而草莓由于易形成高温高湿的小气候,其在采收前后极易感病,草莓白粉病(Sphaerothecamacularis)是草莓重要病害之一,严重影响了草莓的产量及品质[2]。化学防治仍然是草莓病害防控的重要手段。

而粉唑醇作为三唑类杀菌剂之一,具有广谱的杀菌活性和较强的内吸性,在植物体内可由根部向顶部传导,是防治草莓白粉病的特效药剂之一,也是目前用于草莓病害防治销量最高的农药之一[3]。然而,有研究表明粉唑醇对小鼠具有致畸性,对兔子的发育也具有阻碍性导致骨化延迟[4]。而目前对于粉唑醇在草莓上的残留研究多集中在分析方法的开发上,如气相色谱法[5]。然而在农产品质量安全风险评价中,人们往往关注初级农产品中农药残留所带来的安全风险,而忽视加工后农产品中农药残留的安全风险,导致膳食暴露风险评估不准确,因此,系统的研究农产品加工和储存过程中农药残留动态变化对于加工后农产品农药残留安全风险评价具有重要的意义。本研究从不同贮藏条件、不同保鲜剂保鲜后贮藏以及加工过程中探讨对草莓及其加工产品中粉唑醇残留的影响,为建立有效的技术手段去除食品中的农药残留提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

外消旋体粉唑醇 纯度98.2%,上海市农药研究所有限公司;12.5%粉唑醇悬浮剂 兴农爱育美，兴农药业中国有限公司;色谱纯甲醇、乙腈、乙醇、异丙醇、正丁醇 Thermo Fisher International公司;分析纯乙腈、氯化钠、无水硫酸镁 北京试剂公司;超纯水 Milli-Q纯水器进行纯化;分散净化剂包括N-丙基乙二胺(primary secondary amine,PSA,40 μm),石墨化炭黑(graphitized carbon black,GCB) 天津博纳艾杰尔科技有限公司;Filter Unit滤膜(0.22 μm) MILLEX-GV;医用无菌注射器 上海治宇医疗器械有限公司;食品级山梨酸钾、脱氢乙酸钠、柠檬酸钠 南通奥凯生物技术开发有限公司;水溶性壳聚糖 河南通宇食品添加剂有限公司。

Aglient 1290-6460液相色谱串联三重四级杆质谱仪和MassHunter工作站软件 美国Aglient公司;BSA323S-CW万分之一天平 德国Sartorius公司;G501A型电子天平 江苏常熟衡器厂;TG16-WS型台式高速离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司;XW-80A型漩涡混合器 上海恒勤仪器设备有限公司;RE-2000型旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 草莓上农药残留加工实验 每小区设施药面积30 m2,3次重复,共90 m2。同时设置空白对照,根据《OECD508加工食品中农药残留指南》[6]规定,在草莓距成熟采摘期前3 d开始施药,施药剂量300 mL/亩(最高推荐剂量60 mL/亩的5倍),施药1次,3 d后取样,每个重复小区取1500 g草莓,回实验室立即加工。

1.2.2 草莓贮藏实验 将草莓从田间取回后分别放置在常温22、4、-20 ℃条件下贮藏,每种贮藏处理用100 g草莓,每隔24 h取样。

1.2.3 草莓保鲜实验 将草莓从田间取回后分别用保鲜剂2%柠檬酸钠、2%脱氢乙酸钠、2%山梨酸钾及2%水溶性壳聚糖水溶液浸泡5 min,每种保鲜剂处理用100 g草莓,然后常温下放置在恒温培养箱中无需包装,每隔24 h取样。

1.2.4 草莓加工 草莓酱加工参考已有文献[7]方法。草莓从田间取回后立即加工,一部分未清洗,另一部分清洗。同时去梗、萼片后用清水清洗2～3 min。清洗后的草莓用榨汁机做成草莓汁和草莓浆。将草莓浆放入锅中加热80～90 ℃浓缩,蒸发水分30 min。草莓酱做成后部分用灭菌锅120 ℃灭菌30 min,部分未灭菌做比较。

1.2.5 粉唑醇残留量的测定

1.2.5.1 样品预处理 准确称取10.0 mg(精确到0.1 mg)粉唑醇标准品,用色谱纯乙腈定容至100 mL容量瓶中,配制成100 μg/mL的标准溶液,在逐级稀释至0.01、0.05、0.1、0.5、1.0和5.0 mg/L的标准工作液,4 ℃冰箱冷藏保存待用,有效期为6个月。

将草莓样品打碎,称取10.0 g(草莓汁取10 mL,草莓酱取10 g)置于50 mL离心管中,加入10.0 mL乙腈,涡旋3 min,加入1 g NaCl,4 g无水MgSO4,再涡旋1 min,然后离心5 min,取上清液1.5 mL加入到2.5 mL离心管中(内含40 mg PSA+10 mg GCB+150 mg无水硫酸镁),再涡旋1 min,然后离心5 min,上清液过0.22 μm有机系滤膜至进样小瓶待测。

1.2.5.2 仪器条件 液相色谱条件:色谱柱为Aglient Eclipse Plus C18色谱柱(2.1 mm×50 mm,1.8 μm),柱温40 ℃,进样体积1 μL;流动相A为乙腈,流动相B为水;流速0.4 mL/min,梯度洗脱程序为:0 min,10% A;1 min,25% A;2.5～4.0 min,90% A;4.5～5.0 min,10% A。

质谱条件:粉唑醇的检测由三重四级杆质谱检测器来完成,配有电喷雾离子源(AJS ESI),干燥气纯度:99.95%氮气,碰撞气纯度:99.999%氮气;正离子多反应监测模式(multiple reaction monitoring,MRM);干燥气流速:10.0 L/min;干燥气温度:325 ℃;鞘气流速:12.0 L/min;鞘气温度:350 ℃;毛细管电压:4000 V;喷嘴电压:500 V。粉唑醇的锥孔电压为70 V,母离子为m/z 302.1,定量离子为m/z 70.1,定性离子为m/z 122.9,碰撞电压分别均为30 V。

1.2.6 测定方法 粉唑醇在草莓上的降解率(%)=(不同时间中样品的残留量-初始残留量)/初始残留量。

1.3 数据处理

所有实验均至少设置3个重复。数据用SPSS 20.0软件进行方差分析比较。残留量用平均数±标准偏差表示。不同储藏方式实验中初始残留量为0 d时粉唑醇在草莓中的残留量,不同保鲜剂实验中初始残留量为24 h时粉唑醇在草莓中的残留量。

2 结果与分析

2.1 检测方法的建立

粉唑醇外消旋标准溶液浓度为0.01、0.05、0.1、0.5、1.0和 5.0 mg/L。由于基质效应现象在化学分析中很常见。基质效应具有高变异性,很难被完全消除或者预测[8-9]。因此本实验中用外标法基质标曲线来校准定量样品的浓度更为准确。粉唑醇在草莓中的基质标曲线为Y=74278X+5361.6,相关系数R2=0.9992。其中Y为化合物的峰面积,X为标准溶液浓度。

粉唑醇在未施药的空白草莓上的添加回收水平为0.01、0.1和1 mg/kg。每个水平5次重复,连续3 d做重复实验。粉唑醇在草莓中的平均回收率为87.51%～98.35%,变异系数为1.7%～3.1%(表1)。

表1 粉唑醇在草莓上的添加回收率Table 1 The mean recoveries of flutriafol in strawberry

2.2 粉唑醇在储藏中残留变化

将草莓放置到4 ℃冰箱、-20 ℃冰箱和室温22 ℃下储藏4 d后的农药残留降解量见表2。结果表明同一时间点-20 ℃冷藏条件下,粉唑醇的残留量最高。三种温度下储藏,常温下降解速率最快,而-20 ℃冷藏下降解率最慢,降解率在5%以内。农药在常温下降解速率快的研究结果与Liang的结果相似,Liang等[10]研究发现25 ℃下黄瓜储藏48 h,有机磷农药降解71.6%～90.2%。同时,从表2中可看出,农药会随着温度的增高和时间的增长而降解率增加。4 d 时的降解率为同温度下最高。

表2 储藏方式对草莓中粉唑醇残留的影响(n=3)Table 2 Effect of storage on flutriafol residues in strawberry(n=3)

2.3 保鲜剂对草莓中粉唑醇残留的影响

草莓由于果皮极薄、果肉柔软,在物流过程中极易受到机械损伤和微生物的侵染而腐烂变质[11]。因此,在草莓采摘后用保鲜剂进行保鲜可以延长草莓的品质。而使用市面上常用的四种保鲜剂后,对粉唑醇在草莓中的残留影响(表3)进行比较,研究结果表明,保鲜剂柠檬酸钠和山梨酸钾处理后常温72 h粉唑醇的降解率分别为36.62%和16.48%,相比未用保鲜剂处理常温72 h降解42.86%要小。发现保鲜剂除了能使草莓保鲜外,延缓了粉唑醇在草莓上的降解,降解速率要比不喷保鲜剂的草莓在常温下慢。这可能因为农药降解主要是草莓中酶的代谢起作用,而保鲜剂能够减缓草莓中酶的代谢水平,所以农药降解变慢了。而保鲜剂水溶性壳聚糖和脱氢乙酸钠处理后常温72 h粉唑醇的降解率分别为在43.62%和56.98%,相比未用保鲜剂处理时降解率要高。这可能因为水溶性壳聚糖有抑菌作用,主要通过抑制病原菌的繁殖起到保鲜作用,脱氢乙酸钠作用机理是有效渗透到细胞体内,抑制微生物的呼吸作用,从而达到防腐防霉保鲜保湿等作用,而草莓内农药的代谢主要与草莓的代谢水平有关[12-13],所以水溶性壳聚糖和脱氢乙酸钠对粉唑醇的降解影响不大。

表3 保鲜剂对草莓中粉唑醇残留的影响(n=3)Table 3 Effect of preservative on flutriafol residues in strawberry(n=3)

2.4 粉唑醇在草莓酱加工过程中残留变化

将草莓做清洗和不清洗对比,结果发现清洗能去除草莓上35%的粉唑醇残留(表4)。清洗作为家庭处理草莓的第一步至关重要。Chai等[14]研究表明清洗可以减少黄瓜和草莓中有机磷和有机氯的农药残留量,而乙酸溶液是最有效的去除方法,可以降解44%～70%农药残留量。第二步将草莓进行榨汁处理,取草莓清汁进行检测,残留量为0.72 mg/kg。榨汁是家庭制作新鲜果汁和商业生产果汁中的基本加工程序,榨汁对果汁中的农药残留的去除主要依赖于农药在果皮、果肉和果渣中的分布情况,一般榨汁后的果渣中含有相对较高的农药残留量。第三步将草莓打碎成浆后进行高温熬煮。结果发现草莓酱中的残留量(0.78 mg/kg)高于草莓汁(0.72 mg/kg)中的残留量。这可能因为在熬煮过程中由于水分容易蒸发,因此可能导致农药残留的增加。Liu等[15]研究也发现甲基硫菌灵在番茄酱加工过程中,番茄酱中残留量高于番茄汁和番茄籽中残留量。为了使加工过程更接近商业化的加工过程,故增加了第四步灭菌操作。灭菌后的草莓酱中农药残留量(0.61 mg/kg)低于灭菌前草莓酱(0.78 mg/kg)。灭菌能去除草莓酱中的残留量。Balinova等[16]研究表明灭菌过程对农药的去除率主要与灭菌时间的长短、灭菌温度的高低及灭菌系统的开放与否有一定的关系。通常,灭菌的时间越长,灭菌温度越高对农药的去除效果越明显。Kong等[17]研究也发现灭菌后番茄酱中的苯醚甲环唑残留量低于灭菌前。在草莓酱整个加工过程中,粉唑醇在草莓副产品(草莓汁、草莓酱)中的残留量均符合我国对粉唑醇的最大残留限量要求(MRL为1 mg/kg)。因此,人们可以放心食用草莓的副产品,食用鲜食草莓时要注意清洗。

表4 草莓酱加工过程中粉唑醇残留的影响(n=3)Table 4 Effect of strawberry jam on flutriafol residues(n=3)

3 结论

本实验研究了草莓在不同贮藏、保鲜条件及草莓酱加工过程中粉唑醇的残留变化,发现粉唑醇在常温下贮藏降解快,保鲜剂并不影响粉唑醇的降解,柠檬酸钠和山梨酸钾处理后同比常温下未处理草莓粉唑醇的降解减慢。清洗、榨汁和灭菌过程均能去除粉唑醇在草莓中的残留。本研究系统地考察了粉唑醇从田间到餐桌环节农药残留的变化规律,为建立有效的技术手段去除食品中的农药残留提供理论基础。