拟除虫菊酯在培养料和白灵菇中的消解动态

宋洋，谢春花，王敏思，柳双，张志军，周永斌

（1.天津师范大学生命科学学院天津市动植物抗性重点实验室，天津300387；2.国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津），天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室，天津300384；3.天津市林业果树研究所，天津300384）

当今社会，食品安全是人们普遍关注的主要问题之一。食用菌生产过程中主要的污染物大多来自于菌料，而菌料出自农作物下脚料。菌料中的农药主要从土壤、大气、水源中获得。虽然拟除虫菊酯杀虫剂属于中等毒性，但是不规范的喷施使用仍然会造成污染，甚至影响人体健康[1]。

拟除虫菊酯是一类使用较为广泛的中低等毒性杀虫剂，其工业化产品有50多种。其中，在目前国内已登记的食用菌中，可使用的拟除虫菊酯杀虫剂有十多种[2-5]。拟除虫菊酯农药在空气中长期暴露会干扰人体内分泌，最终导致发育毒性[6-7]、神经毒性[8]、免疫毒性[9]。长期接触低浓度的拟除虫菊酯还会引起慢性疾病，严重者甚至会引起癌变、畸形、基因突变[10]。

表1是拟除虫菊酯在农产品中的检出情况。

表1 各地区农产品中拟除虫菊酯检出情况Table 1 Detection of pyrethroids in agricultural products in various regions

2012年～2013年，郑文龙等[11]对天津市16个区县的超市、农贸市场和固定摊位进行了抽样检测，559例样品中，超标率为0.18%；2014年镇江市夏季蔬菜监测分析结果表明，含有拟除虫菊酯类农药残留的样品有7份，总检出率高达29.2%，其中三氟氯氰菊酯、甲氰菊酯、联苯菊酯的检出率均为8.3%，氯氰菊酯的检出率为 4.2%[12]；2014 年～2016 年，杨惠等[13]对贵州省市售蔬菜进行了抽样调查，结果显示拟除虫菊酯类农药的检出量是蔬菜中所有农药检测结果中最大的，检出率高达20.37%，并且调查中检测的7种拟除虫菊酯农药均有检出，说明该类农药在贵州省地区使用较为广泛，其中氯氰菊酯的检出率和超标率均最高。从抽样调查的结果发现，拟除虫菊酯的污染问题存在逐年上升的趋势。

针对食用菌中农药残留污染现状，本试验以白灵菇为研究对象，研究了甲氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯和高效氯氰菊酯4种拟除虫菊酯在白灵菇拌料、灭菌、接种培养、出菇管理过程的消解动态及转移规律，计算拟除虫菊酯在白灵菇生长过程中的半衰期，该研究成果可为菌菇生产中的拟除虫菊酯的规范化使用提供一定的理论基础和数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

琼脂、葡萄糖、氯化钠（分析纯）、无水硫酸钠（分析纯）、冰醋酸（99%）、醋酸钠（99%）、甲醇（色谱级）、乙腈（色谱级）：天津市化学试剂供销公司；XBridge C18柱（4.60×150.00 mm，5.00 μm）：美国 Waters公司；N-丙基乙二胺（PSA）吸附剂：美国Sepax Technologies公司；200 g/kg甲氰菊酯乳油（纯度99.0%）、200 g/kg氰戊菊酯乳油（纯度99.0%）、25 g/kg溴氰菊酯乳油（纯度98.4%）、20 g/kg高效氯氰菊酯乳油（纯度99.2%）：天津瑞博星生物科技有限公司。

1.2 仪器

GC-2010气相色谱仪：日本岛津公司；DB-5毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 m）：美国RESTEK公司；XH-C涡旋混合器：江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；高速冷冻离心机：美国eppendorf公司。

1.3 栽培条件

在白灵菇生产基地开展试验，试验时间2016年4月到2017年4月。

栽培料干料为97%棉籽壳+1.5%熟石灰+1.5%过磷酸钙（质量比），在培养料中加入适量水，使其湿料中水含量在65%左右。在0.10 kPa～0.15 kPa，121℃～126℃高温灭菌180 min，菌丝体培养阶段前期温度在25℃左右，后期温度在10℃左右，黑暗条件下生长，生长期为80 d～90 d；产菇期培养料水分在85%～90%之间，温度在15℃左右，光照为散射光，开始出菇后大约5 d～15 d子实体成熟。

1.4 消解动态试验

在培养料灭菌前，将供试的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匀，使其有效成分为25 g/kg。混合液通过稀释分别以0.05、0.50、1.00 g/kg 3个浓度喷施于培养料中，并做空白对照。每个喷施浓度的处理组重复3次，每个组10袋料（每袋料约1.0 kg）。分别在灭菌前 2 h、灭菌后 2 h、5、10、15、20、30、40、50、60、80、100 d采集培养料样品，供残留分析。

采用一次施药，多次采样的方法，分析拟除虫菊酯杀虫剂在白灵菇子实体上的残留消解规律。在子实体长至2 cm左右时，将供试的4种拟除虫菊酯分别用水稀释500、1 000倍，并均匀喷洒于菇体，至子实体表面有不成串的水珠滴下为宜。每个处理组重复3次，每组10袋料（每袋料约1.0 kg）。另设空白对照。对喷施农药 2 h、1、3、5、7、10、14 d 的白灵菇样品进行采集，供残留分析。

1.5 转移试验

结合1.4消解动态试验，在白灵菇收获时同步采集白灵菇子实体及培养料样品，供残留分析，研究拟除虫菊酯由菌料向子实体中的转移规律。

1.6 样品的采集、制备

采集的方法选择多点随机取样法。每次每个重复采集的培养料和白灵菇样品分别为1.0 kg，采集后立即进行混匀缩分、打碎处理，采集样品200 g，-20℃保存，备用。

1.7 样品测定

白灵菇粉碎处理，准确称取10.0 g，置于50 mL离心管中，在样品管中加入乙腈10 mL，涡旋2 min，加入氯化钠 3.00 g，静置。混合液涡旋2 min，6 000 r/min、4℃离心3 min，取上清液，加入无水硫酸钠0.30 g和N-丙基乙二胺（N-Propylethylenediamine，PSA）30.00mg，再次涡旋搅拌2 min，离心处理。将上清液通过0.22 μm滤膜，待测。

气相色谱检测条件：参照GB 23200.85-2016《食品安全国家标准乳及乳制品中多种拟除虫菊酯农药残留量的测定》中拟除虫菊酯标准检测条件。

1.8 最终残留试验

在白灵菇子实体长至12 cm左右时，采集样品1.0 kg，混匀打碎处理后，进行样品处理，供残留分析。

1.9 半衰期计算

式中：C0为零时刻供试农药的残留浓度，μg/g；Ct为t时刻供试农药的残留浓度，μg/g；K为降解解速率常数；

2 结果与讨论

2.1 灭菌对拟除虫菊酯杀虫剂在培养料中降解的影响

灭菌对培养料中4种拟除虫菊酯杀虫剂残留量的影响见表2。灭菌过程对培养料中4种拟除虫菊酯杀虫剂残留影响十分明显，降解率达到31.77%～42.89%，其中高效氯氰菊酯降解率最高，达到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别为39.71%和39.99%。

除溴氰菊酯熔点较高以外，甲氰菊酯、高效氯氰菊酯和氰戊菊酯的熔点在45℃～66℃之间，而高温灭菌的温度是100℃，并且实际生产中灭菌时间长达为14 h～16 h。从试验结果发现，熔点高低并不是影响菊酯降解的主要因素，更可能与基质菌料的结合能力、初始沉积量和稳定性等因素相关，造成降解率的差异。

表2 灭菌对培养料中4种拟除虫菊酯杀虫剂残留量影响Table 2 Effect of sterilization on residues of four pyrethroid insecticides in culture

2.2 拟除虫菊酯在培养料中消解动态研究

表3为拟除虫菊酯杀虫剂在培养料中的半衰期测定结果。对结果进行整理、分析，表明4种拟除虫菊酯杀虫剂在培养料中的消解动态均符合一级动力学方程：氰戊菊酯的R2为0.891 5～0.905 6，半衰期为20.45 d～24.17 d；甲氰菊酯的R2为 0.901 2～0.967 1，半衰期为15.23 d～23.10 d；高效氯氰菊酯的R2为0.910 1～0.945 9，半衰期为 20.13 d～24.71d；溴氰菊酯的R2为 0.876 9～0.912 5，半衰期为 14.26 d～20.02 d。4 种拟除虫菊酯农药在培养料中的消解速率缓慢，半衰期为14.26 d～24.71 d，其中半衰期最长和最短分别是氰戊菊酯和溴氰菊酯。

不同的菌菇因其本身胞外酶种类及活性差别、栽培方式、菌丝的吸收及代谢能力等不同，会导致同一种农药在不同菌菇中的代谢过程不同。樊中臣等[14]研究的联苯菊酯等5种拟除虫菊酯杀虫剂在平菇培养料中的半衰期，结果分别为54.59、21.07、36.10、25.48、39.38 d。吴延灿[15]等研究的联苯菊酯等6种拟除虫菊酯杀虫剂在木耳培养料中半衰期分别为40.06、24.57、25.57、22.57、25.20、17.46 d。研究培养料中拟除虫菊酯杀虫剂的残留消解动态，对保障子实体营养安全及菌糠的再利用具有一定指导意义。

表3 4种拟除虫菊酯杀虫剂在培养料中的半衰期Table 3 Half-life of four pyrethroid insecticides in culture

2.3 拟除虫菊酯杀虫剂从培养料中向子实体中转移规律研究

培养料中拟除虫菊酯杀虫剂向白灵菇子实体中的转移结果见表4。由表4可以看出，白灵菇在添加3个浓度梯度拟除虫菊酯杀虫剂的培养料中栽培，采摘时三组中的子实体均未检测到拟除虫菊酯杀虫剂的残留。在培养料中均检出了4种拟除虫菊酯，残留量分别为0.05～0.12 、0.02 ～0.09、0.01～0.02 mg/kg。由此可见，在白灵菇子实体生长期间，培养料中拟除虫菊酯杀虫剂并不容易向白灵菇子实体中发生转移。

2.4 拟除虫菊酯在子实体中消解动态试验

研究喷施不同浓度的拟除虫菊酯杀虫剂对白灵菇质量的影响以及4种拟除虫菊酯杀虫剂在白灵菇子实体中的消解动态。拟除虫菊酯在子实体中消解动态结果见表5。拟除虫菊酯杀虫剂在白灵菇中的消解动态符合一级动力学方程。甲氰菊酯的R2为0.954 3～0.967 1，半衰期为 3.03 d～3.10 d；高效氯氰菊酯的R2为0.912 5～0.945 9，半衰期为 3.71 d～3.82 d；氰戊菊酯的R2为 0.891 5～0.905 6，半衰期为 4.17 d～4.22 d；溴氰菊酯的R2为 0.876 9～0.893 2，半衰期为 3.94 d～4.02 d。结果表明，甲氰菊酯等4种拟除虫菊酯杀虫剂在白灵菇子实体上的消解速率相对较快，半衰期为均在3.03 d～4.22 d。并且在施药后，白灵菇子实体中拟除虫菊酯杀虫剂的量会随着时间的增长而逐渐减少。

表4 培养料中拟除虫菊酯杀虫剂向白灵菇子实体中的转移Table 4 Transfer of pyrethroid insecticides to the fruiting bodies of pleurotus ostreatus in culture materials

表5 拟除虫菊酯在子实体中消解动态Table 5 Digestion dynamics of pyrethroids in fruiting bodies

3 结论

食物是人类赖以生存的物质基础。食品安全更是一项民心工程，研究农药在食用菌中消解动态规律对食用菌安全保障具有十分重要的意义。

本试验针对食用菌生产中常见的拟除虫菊酯污染问题，研究了拟除虫菊酯在白灵菇各生产时期的消解及转移规律，分析农药在培养料中、灭菌前后、发菌菌料、出菇子实体4个关键控制点的残留变化规律，计算其在培养料和子实体消解半衰期，明确拟除虫菊酯对白灵菇的影响。

研究了常压高温灭菌对甲氰菊酯等4种拟除虫菊酯杀虫剂的在培养料中降解影响，结果表明溴氰菊酯和高效氯氰菊酯的降解率较高，平均降解率为39.99%和39.71%，甲氰菊酯和氰戊菊酯较低，平均降解率为33.72%和35.44%。在菌料的喷施处理后，4种拟除虫菊酯农药在培养料中的消解速率缓慢，半衰期为14.26d～24.71 d，其中半衰期最长和最短分别是氰戊菊酯和溴氰菊酯；在子实体喷施处理后，4种拟除虫菊酯在白灵菇中的半衰期分别 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种拟除虫菊酯类农药在白灵菇中降解速率均较快。在添加3个浓度梯度的实验组中，采摘后菌料残留浓度分别为0.05～0.12、0.02～0.09、0.01～0.02 mg/kg(药后 110 d)，在子实体中均未检出。研究拟除虫菊酯杀虫剂在培养料和子实体中消解动态，掌握其转移和消解规律，为白灵菇子实体的安全生产和菌糠的再次利用提供一定的理论支持。