柑橘中腈吡螨酯残留的超声波清洗去除效果研究

◎ 韩 科，尹会平，周胡怿，焦必宁

（西南大学中国农业科学院柑桔研究所，重庆 400712）

腈吡螨酯是日本日产化学工业株式会社研发的新型吡唑类杀螨剂，具有低毒、低用量、杀螨谱广等特点，目前已在我国苹果产业中登记，用于防治苹果红蜘蛛和二斑叶螨，但尚未在柑橘产业中登记[1]。日本和韩国规定柑橘中腈吡螨酯的最大残留限量（Maximum Residue Limit，MRL）分别为2 mg·kg-1和0.05 mg·kg-1，中国、欧盟、国际食品法典委员会等尚未建立食品中腈吡螨酯的MRL[2]。

摄入腈吡螨酯可能会造成肾脏褐色素沉积、视网膜萎缩等不良影响，因此腈吡螨酯在柑橘中存在一定的残留风险[2]。在果蔬采后加工过程中，超声波清洗可以有效去除果蔬中的农药残留，且超声波清洗条件不同，对果蔬中农药残留的去除效果也不同[3-5]。目前，许多学者已证明柑橘中的农药残留可通过溶液浸泡或流水冲洗等方法去除[6-7]，但尚未见学者研究超声波清洗对柑橘中农药残留的去除效果。

为此，本研究使用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）定量分析柑橘中的腈吡螨酯残留，探究不同超声波条件对柑橘中腈吡螨酯残留的影响，确定超声波清洗去除柑橘中腈吡螨酯残留的最佳条件，为去除柑橘中农药残留的方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

腈吡螨酯标准品：纯度97.39%，金谛泽浩科技（北京）有限公司；30%腈吡螨酯悬浮剂：日产化学制品（上海）有限公司；甲酸、乙醇、醋酸：分析纯，成都市科龙化工试验场；无水硫酸镁、氯化钠、碳酸氢钠：分析纯，江苏强盛化工有限公司；Agilent 1290-6495液相色谱串联质谱仪：美国Agilent公司；KQ-5200DE、KQ-700GVDV型数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司。

1.2 试验方法

供试品种为喷药采摘的北碚447锦橙，在柑橘成熟前以最高推荐剂量的5倍（750 mg a.i./kg）均匀喷施30%腈吡螨酯悬浮剂1次，推荐安全间隔期后（15 d）采收大小一致、完好无损的果实进行超声波清洗试验。清洗前用清水洗净仪器，注入清洗溶液至刻度线70%，对果实进行超声清洗。清洗后取出果实用流水冲洗30 s并滴干水分立即制样待测。每个处理重复3次，每次处理果实3 kg，结果取均值。腈吡螨酯的检测方法参考LI等的方法，去除率按公式（1）计算：

式中：x为腈吡螨酯的去除率；A为清洗后的残留量，B为清洗前的残留量。

2 结果与分析

2.1 超声波清洗条件对柑橘中腈吡螨酯残留去除率的影响

2.1.1 超声波功率对腈吡螨酯残留去除率的影响

分别设置P为0 W、200 W、420 W、560 W和700 W，T为25 ℃，t为10 min，获得超声波功率与柑橘中腈吡螨酯残留去除率的关系，见图1。当P＜420 W时，3种基质中腈吡螨酯残留的去除率随超声波功率的增大而逐渐增加；当P＞420 W时，果皮和果肉中腈吡螨酯残留的去除率有降低趋势；当P＞560 W时，全果中腈吡螨酯残留的去除率有降低趋势。当P=560 W时，超声波清洗对果皮中腈吡螨酯残留的去除率可达47.4%。超声波清洗对果肉中腈吡螨酯残留的去除率较低。综上，在后续正交试验中，P设置在420～560 W。

图1 不同超声波功率对柑橘中腈吡螨酯残留去除率的影响图

有研究表明，超声波清洗去除果蔬中的农药残留是基于声化学理论和超声波空化理论[8]，根据声化学理论：超声波在介质中传播时会引起媒质质点振动，增强分子间的碰撞作用，从而可能导致农药分子链断裂，继而引发一系列力学、物理学、生物学等效应，使果蔬中的农药残留减少[8]；而超声波空化理论认为超声波会使溶质分子分散并对水产生负压形成微气泡，微气泡在超声波作用下不断膨大并最终爆裂产生巨大的冲击波，使得气泡界面的温度短时间达到727～1 227 ℃，该温度可使水产生·OH等自由基，农药分子可能在高温下降解或与活跃的自由基反应。此外，超声波功率越强，空化微气泡裂解产生的冲击波和力学振动越强[8]，因此超声波功率会影响柑橘中农药残留的去除效果。本研究发现，柑橘中的腈吡螨酯残留去除率并未随超声波功率的增大而一直增大。其原因可能是由于大功率的超声波产生的空化作用破坏了柑橘细胞结构，使农药分子迁移进入细胞内部结构，不能溶解在清洗溶剂中[4]；另外，大功率的超声波可能在声源处形成声屏障，使远离声源的声波强度减弱，从而去除率降低[8]。该结果与程璨[3]、孙花[4]、何天宇[9]等人的研究结果一致。

2.1.2 清洗时间对腈吡螨酯残留去除率的影响

分别设置t为5 min、15 min、25 min和35 min，P为560 W，T为25 ℃，获得清洗时间与柑橘中腈吡螨酯残留去除率的关系，试验结果如图2所示。t为5～25 min时，全果中腈吡螨酯残留的去除率增加，但增加量较少；当t＞25 min时，全果和果皮中腈吡螨酯残留的去除率均有下降趋势，果肉中腈吡螨酯残留的去除率随t变化不明显。考虑到清洗效率，在后续正交试验中，设置t值为5～15 min。

图2 清洗时间对柑橘中腈吡螨酯残留去除率的影响图

根据何天宇等[9]的研究，超声波时间越长，清洗溶液和柑橘内部积累的自由基越多，有利于农药分子的降解。但当超声波时间过长，不仅会降低清洗效率，还可能会破坏柑橘内部组织结构，使农药分子向柑橘内部组织渗透从而不易去除[10]。本研究中，柑橘中腈吡螨酯残留的去除率随清洗时间的变化不明显，由此可推断，超声5 min可能已积累了足够的自由基和农药分子反应。

2.1.3 清洗温度对腈吡螨酯残留去除率的影响

分别设置T为15 ℃、25 ℃、35 ℃，P为560 W，t为10 min，获得T与柑橘中腈吡螨酯残留去除率的关系，试验结果如图3所示。

图3 清洗温度对柑橘中腈吡螨酯残留去除率的影响图

当T为15～35 ℃，柑橘果皮和果肉中腈吡螨酯残留的去除率逐渐增大；当T为25 ℃时，果皮中腈吡螨酯残留的去除率最大；当T为35 ℃时，柑橘全果、果肉、果皮中腈吡螨酯残留的去除率分别为39.6%、22.0%、43.6%。因此，后续试验中T范围设置为25～35 ℃。

根据超声空化理论，在一定范围内溶液中的气泡数量随溶液温度的升高而增加，这些气泡不仅可以削弱声强在溶液中的传递，同时随溶液中溶解氧的减少，空化作用产生的热传递能量损失增加，导致空化效应减弱[11]。本研究中，T为15～35 ℃时，水中的气泡数量可能不足以削弱空化效应，反而有利于空化核的形成，或清洗溶液温度升高增加了腈吡螨酯在水中的溶解度和自由基反应速率，因此部分柑橘基质中腈吡螨酯残留的去除率增加。

2.2 柑橘中腈吡螨酯残留的最佳去除条件

根据2.1试验确定的参数范围，分别使用清水、2%NaCl、2% NaHCO3、2% CH3COOH和2% C2H5OH作为清洗溶液，通过正交试验确定柑橘中腈吡螨酯残留的最佳去除条件。试验结果见表1，极差分析结果见表2。留，但全果和果肉中的腈吡螨酯残留去除率较高，这可能是腈吡螨酯主要残留在果皮的缘故[2]。LI等[7]研究发现，柑橘中农药残留的清洗效果还与农药的性质有关，正辛醇/水分配系数（Kow）较大、水溶性差的农药不易通过清洗去除。腈吡螨酯（Kow=5.6）水溶性较差[1]，在残留过程中容易迁移进果皮蜡质层或果肉中[12]，因此超声波清洗对柑橘中腈吡螨酯残留的去除率较小。

表1 柑橘中腈吡螨酯残留的超声波清洗去除正交试验结果表

表2 正交试验直观分析结果表

（续表1）

结果发现，柑橘全果、果肉和果皮中腈吡螨酯残留的最佳去除条件分别为P=560 W，t=5 min，T=30 ℃，清洗溶剂为2% C2H5OH；P=420 W，t=15 min，T=35 ℃，清洗溶剂为2% NaHCO3；P=420 W，t=15 min，T=35 ℃，清洗溶剂为2% NaHCO3。此条件下可分别去除柑橘全果、果肉、果皮中43.7%、21.6%、51.6%的腈吡螨酯残留。使用极差分析发现，影响柑橘全果、果肉和果皮中腈吡螨酯残留去除效果的因素由大到小分别为：清洗溶液＞P＞t＞T；t＞清洗溶液＞P＞T；清洗溶液＞t＞P＞T。3种柑橘基质中，超声波清洗对柑橘果肉中的腈吡螨酯残留去除效果较差（T=427.1）。

超声波清洗对柑橘果肉中的农药残留影响有限，最佳条件下仅能去除柑橘果肉中约20%的腈吡螨酯残

3 结论

本文利用超声波清洗有效去除了柑橘中的腈吡螨酯残留，降低了残留风险。以本研究结果为参考，在日常生活中使用食盐水、小苏打溶液等替代自来水清洗果蔬，可进一步降低果蔬中的农药残留。利用超声波清洗去除果蔬中的农药残留是一个复杂的物理化学变化过程，为提高清洗效率且符合生产实践的需要，应充分考虑超声波功率、清洗时间、清洗溶液温度、清洗溶液类型以及农药的性质等因素对清洗效率的影响。在柑橘加工业中，柑橘皮精油、果渣、浓缩汁等重要柑橘加工产品会使部分脂溶性农药发生富集[6,7,13]，增加农药残留风险，因此，在加工前可耦合超声波清洗处理柑橘鲜果，通过优化清洗条件降低初级农产品中的农药残留，以提高柑橘加工产品的安全性。