1、PAGE 18 -電生功能水清洗對鮮切蔬菜農藥殘留去除的影響蔬菜富含水溶性維生素、礦物質和膳食纖維等微量營養素，是保障人體健康需求的重要來源1-2。鮮切蔬菜因其新鮮、方便、安全和100%可食用等特點，在發達國家，尤其是西歐、美國和日本，對增加蔬菜消費起著至關重要的作用3-5。相對而言，在欠發達國家和大多數發展中國家，鮮切蔬菜市場仍處于新興階段6。在我國，由于相關政策措施的實施，如各地蔬菜配送中心的建立等，鮮切蔬菜產業發展迅速，越來越受到消費者的青睞。據全國蔬菜產業發展規劃(20222022年)要求，2022年我國采后蔬菜商品化處理率將提高到60%。我國農產品質量安全例行監測數據表明，導致我國蔬

2、菜不合格的主要原因為農藥殘留超標。據文獻數據分析7，我國蔬菜農藥殘留超標率由2022年的6.70%下降到了2022年的2.31%，但限用農藥仍有超標，超標種類多，地域分布廣，且禁用高毒農藥也有檢出，其中超標頻次前6位的分別為毒死蜱、氧化樂果、甲胺磷、克百威、甲拌磷和氯氰菊酯。因此，蔬菜鮮切加工中除機械損傷、生理性衰老、營養物質損失和微生物污染等可導致產品質量下降外，農藥殘留依然是影響其衛生安全的首要化學危害因子。目前，去除蔬菜中農藥殘留的方法主要有浸泡、去皮、漂燙、超聲波等物理方法以及含氯清洗劑、臭氧等化學方法8-9，但由于效率、成本以及引入二次污染等問題，限制了其在蔬菜農藥殘留降解中的應用范

3、圍。近年來，電生功能水(electrolyzedfunctionalwater，EFW)用于去除蔬菜中農藥殘留的相關研究報道逐年增多。EFW是電解質溶液經電場處理，使其pH、氧化還原電位(oxidation-reductionpotential，ORP)和有效氯含量(availablechlorinecontent，ACC)等發生改變而產生的具有特殊功能的酸性電生功能水(acidicelectrolyzedwater，AcEW)和堿性電生功能水(alkalineelectrolyzedwater，AlEW)的總稱10-11。中外學者12-13已證實了EFW的毒理學安全性，而且日本和我國相繼于2

4、022年和2022年將其引入到食品殺菌和消毒工藝中14-15。目前認為，AcEW的強酸性及高ORP和高ACC帶來的強氧化性，及AlEW的表面活性作用是EFW起到降解農藥殘留作用的主要原因16。EFW與超聲波和等離子體等清洗方法相比，生成裝置成本低且操作簡便；與去皮和燙漂等傳統方法相比，降解農藥殘留效率高，且同時具有抑制酶促褐變和微生物生長等其他作用17-20。EFW作為新興的農藥殘留降解技術，國內相關研究報道較少，且多只針對單一果蔬的有機磷農藥降解研究，缺乏針對不同種類蔬菜及農藥的系統、全面的農藥去除效果研究，極大限制了其在蔬菜采后清洗工藝中的推廣應用。本研究以冀西北壩上甘藍、西蘭花和彩椒為研

5、究對象，分別代表葉類、花類和果類蔬菜，探究EFW處理對上述3種鮮切蔬菜中有機磷(甲拌磷、毒死蜱)、擬除蟲菊酯類(高效氯氟氰菊酯、氟氯氰菊酯)和殺菌劑(腐霉利、百菌清)三類農藥的去除規律，以期為建立科學有效的針對各類鮮切蔬菜的EFW清洗加工工藝，提升鮮切蔬菜產品安全品質提供理論依據與技術支撐。1材料與方法1.1材料與試劑甲拌磷、毒死蜱、高效氯氟氰菊酯、氟氯氰菊酯、腐霉利、百菌清農藥標準品(標準值100g/mL，擴展不確定度0.13g/mL，純度95%)，農業部環境保護科研監測所；甲拌磷(3%顆粒劑)，安徽華微農化股份有限公司；毒死蜱(45%乳油)，濟南綠霸農藥有限公司；高效氯氟氰菊酯(2.5%微

6、乳劑)，青島瀚生生物科技股份有限公司；氟氯氰菊酯(5.7%水乳劑)，江西巴菲特化工有限公司；腐霉利(43%懸浮劑)，中農立華(天津)農用化學品有限公司；百菌清(75%可濕性粉劑)，青島奧迪斯生物科技有限公司；乙腈、乙酸乙酯(色譜純)，美國Fisher公司；N-丙基乙二胺(primarysecondaryamine，PSA)，AgelaTechnologies公司；無水硫酸鎂(分析純)，天津百倫斯生物技術有限公司；次氯酸鈉(分析純)，天津市博華通化工產品銷售中心；Liby立白新金桔洗潔精，天津立白日化有限公司；有機蔬菜甘藍、西蘭花、彩椒，超市；試驗用水，如未特殊說明，均為超純水。1.2儀器與設備

7、GCMS-TQ8050三重四極桿型氣相色譜質譜聯用儀，日本島津公司；XYS-C-12電生功能滅菌水生成器，寶雞新宇光機電有限責任公司；舜科2000潛水泵，廣州世承五金機電有限公司；LE225D精密電子天平，德國Sartorius公司；SHH.W21.600智能恒溫水箱，北京市長風儀器儀表公司；HeraeusMultifugeX1R高速冷凍離心機，美國ThermoFisherScientific公司；THZ-C-1全溫振蕩器，蘇州市培英實驗設備有限公司；KD200氮吹儀，杭州奧盛儀器有限公司；SK-1旋渦混合器，上海耀壯檢測儀器設備有限公司；SX721pH/ORP計，上海三信儀表廠。1.3實驗方

8、法1.3.1電生功能水及其他清洗液的制備調整電生功能滅菌水生成器電壓為10.0V，控制電解時間為10min，電流變化范圍為2.84.3A，電解5g/L的NaCl溶液，制得AcEWpH(2.900.1)，ORP(116010)mV，ACC(10010)mg/L和AlEWpH(11.400.1)，ORP(-89010)mV。低溫避光保存，現制現用。用超純水將NaClO溶液稀釋1000倍，稀釋后其ACC為(1005)mg/L。用超純水將洗潔精稀釋成為2g/L的溶液(稀釋后pH為8.5，簡稱洗潔精溶液)。pH和ORP用pH/ORP計測定，ACC采用碘量法測定。1.3.2樣品制備及模擬污染以新鮮有機蔬菜

9、甘藍、西蘭花和彩椒分別作為葉類、花類和果類的代表蔬菜進行試驗(經檢測不含甲拌磷、毒死蜱、高效氯氟氰菊酯、氟氯氰菊酯、腐霉利和百菌清，檢測方法同1.3.4)。將3種蔬菜去掉非可食性部分，洗凈，自然晾干，甘藍取同層次或相鄰層次完整葉片并切成6cm6cm的正方形，西蘭花取完整且中等大小的花朵，彩椒去頭去底并切成4cm4cm的小塊，室溫下在稀釋后的甲拌磷、毒死蜱、高效氯氟氰菊酯、氟氯氰菊酯、腐霉利和百菌清6種農藥混合液中浸泡20min，取出置于通風櫥中避光自然風干待用。每種農藥的濃度均根據其田間實際使用濃度確定，相關物理化學性質見表1。1.3.3不同清洗處理對蔬菜中農藥殘留去除規律研究1.3.3.1清

10、洗液對農藥殘留去除效果的影響取模擬污染處理的蔬菜樣品各10g，室溫下分別浸泡于400mL的AcEW、AlEW、自來水、洗潔精溶液和NaClO溶液中，20min后取出，避光條件下自然陰干，前處理后檢測農藥殘留量。表1六種農藥相關物理化學性質Table1Relatedphysicochemicalpropertiesofsixpesticides注：“*”表示20下該農藥水溶性，未標識表示25下水溶性1.3.3.2樣液比對農藥殘留去除效果的影響分別取模擬污染處理的蔬菜樣品各10g，室溫下浸泡于200、400、800、1600和3200mL篩選出的清洗液中，20min后取出避光條件下自然陰干，前處理

11、后檢測農藥殘留量。1.3.3.3清洗溫度對農藥殘留去除效果的影響分別取模擬污染處理的蔬菜樣品各10g，在4、25和45下將甘藍和西蘭花分別浸泡于400mL和1600mL的AcEW中，同時將彩椒浸泡在800mL的AlEW中，20min后取出，避光條件下自然陰干，前處理后檢測農藥殘留量。1.3.3.4清洗方式對農藥殘留去除效果的影響取模擬污染處理的蔬菜樣品各10g，25下分別作浸泡(20min)、連續振蕩(200r/min，20min)和間歇振蕩(200r/min振蕩30s，靜置30s，循環20min)方式清洗，樣品取出后避光條件下自然陰干，前處理后檢測農藥殘留量。1.3.3.5清洗時間對農藥殘留

12、去除效果的影響取模擬污染處理的蔬菜樣品各10g，采用篩選出的清洗條件，分別進行5、10、15、20和25min清洗處理，取出后避光條件下自然陰干，前處理后檢測農藥殘留量。1.3.4農藥殘留檢測1.3.4.1樣品前處理取切碎均勻樣品5g于15mL離心管中，加1gNaCl，7mL乙腈，渦旋混勻后振蕩20min，加2gMgSO4，混勻后5000r/min離心5min，上清液取出于另一15mL離心管，再加1.5gMgSO4和0.5gPSA，混勻后5000r/min離心3min，取上清液室溫下氮氣吹干，然后加2mL乙酸乙酯，混勻后過0.22m有機濾膜，待GC-MS分析測定。1.3.4.2標準溶液配制準確

13、量取甲拌磷、毒死蜱、高效氯氟氰菊酯、氟氯氰菊酯、腐霉利和百菌清6種農藥標準品各1mL，分別使用乙酸乙酯溶解，混勻并定容為100mL標準貯備液，質量濃度均為1g/mL，置于-20冰箱中保存待用。1.3.4.3儀器檢測條件色譜條件：Rtx-5SilMS毛細色譜柱(30m0.25mm，0.25m)；柱溫升溫程序60，2min，以25/min上升至150，以2/min上升至260(15min)；進樣口溫度：250；柱箱溫度：50；載氣：高純氦氣；進樣量：1L；流速：1mL/min；進樣模式：不分流進樣。質譜條件：離子源：EI源；掃描方式：多反應監測方式；離子源溫度：220；傳輸線溫度：250；相對調諧

14、電壓：0.5；電子轟擊能量：70eV。6種農藥質譜分析參數見表2。表2農藥的質譜分析參數Table2Massspectrometricparametersforpesticides1.3.4.4農藥殘留去除率的計算農藥殘留去除率的計算如公式(1)所示：農藥殘留去除率/%(1)1.4數據處理每個試驗平行重復5次，去除偏差較大的數據后取用3次結果進行分析，結果均以平均值表示。采用島津GCSolution軟件采集GC-MS檢測數據；SPSS22.0軟件對數據進行方差分析(ANOVA)和鄧肯(DunCan)多重比較；使用Origin9.0軟件繪圖。2結果與分析2.1GC-MS檢測方法的建立2.1.1線

15、性范圍、線性方程、相關系數、檢出限和定量限將各農藥標準物質儲備液配制成1、2、10、50、100、200、500g/L系列的標準工作液，在1.3.4.3的儀器檢測條件下進行測定，經選擇離子定量掃描，以目標組分的峰面積(Y)為縱坐標、質量濃度(X)為橫坐標繪制標準曲線。結果表明,6種農藥質量濃度在一定范圍內與響應值呈線性關系，相關系數(r)均大于0.998。以信噪比(S/N)為3確定檢出限(limitsofdetection,LOD)，S/N為10確定定量限(limitsofquantitative,LOQ)，方法LOD和LOQ分別在13和310g/L。線性范圍、線性方程、相關系數、檢出限和定量

16、限見表3。表3六種農藥的線性范圍、線性方程、相關系數、檢出限和定量限Table3Linearranges,linearequations,correlationcoefficients,detectionlimitsandquantitativelimitsof6pesticides2.1.2添加回收率與相對標準偏差結果在空白甘藍、西蘭花和彩椒樣品中添加10、20、50g/kg這3個水平6種農藥的混合標準溶液進行回收率試驗。每個質量濃度重復測定3次，計算添加回收率及測定結果的相對標準偏差(relativestandarddeviation，RSD)，具體結果見表4。甘藍、西蘭花和彩椒樣品中各農

17、藥添加回收率為92.14%99.56%，3次測定結果的RSD為4.1%8.7%，方法的準確性和精密性均符合分析要求。表4六種農藥的添加回收率和相對標準偏差(n=3)單位：%Table4RecoveriesandRSDsofsixpesticides(n=3)2.2清洗液對農藥殘留去除效果的影響由圖1可知，不同清洗液對不同蔬菜中的不同農藥的去除效果差異明顯。AcEW處理對甘藍中6種農藥殘留的去除率最高，其次為NaClO溶液和其他清洗液；與NaClO溶液和其他清洗液相比，AcEW對西蘭花中的甲拌磷、毒死蜱、高效氯氟氰菊酯和氟氯氰菊酯的去除效果較優，而AlEW處理對腐霉利和百菌清的去除效果更好；Al

18、EW處理對彩椒中6種農藥殘留的去除效果明顯優于洗潔精溶液和其他清洗液(P0.05)。因此，為保證較好的農藥殘留去除效果，在后續試驗中選取AcEW處理甘藍和西蘭花，選取AlEW處理彩椒。圖2分別比較了AcEW和AlEW處理對6種農藥殘留去除率的影響，綜合分析其在3種鮮切蔬菜中的農藥殘留去除表現可知，AcEW對擬除蟲菊酯和有機磷農藥的去除效果優于殺菌劑，而AlEW的農藥殘留去除效果由高到低依次為殺菌劑、擬除蟲菊酯和有機磷。a-甘藍;b-西蘭花；c-彩椒圖1清洗液對甘藍、西蘭花和彩椒中農藥殘留去除率的影響Fig.1Effectsofwashingsolutionsonpesticideremoval

19、ratesincabbage,broccoliandcolorpepper注：不同字母表示顯著差異(P0.05)(下同)a-甘藍;b-西蘭花；c-彩椒圖2AcEW和AlEW對甘藍、西蘭花和彩椒中農藥殘留去除率的影響Fig.2EffectsofAcEWandAlEWonpesticideremovalratesincabbage,broccoliandcolorpepper蔬菜表面農藥殘留的去除受多種因素影響，主要歸納為以下3個方面：(1)農藥的理化性質，如正辛醇/水分配系數(lgKow)、作用方式和水溶性等；(2)清洗液的理化性質，如pH、氧化性和極性等；(3)蔬菜的表面結構，如表面的光滑程度

20、和是否覆有蠟質層等。本研究揭示，蔬菜的表面結構以及蔬菜與農藥分子的相互作用對農藥的吸附與解離影響最為顯著，這與ZHOU等21的觀點一致。果類蔬菜彩椒表面覆蓋著由脂類組成的蠟質層，本研究所用的6種高lgKow的疏水性農藥易于滲透該蠟質層中，因此AcEW很難實現其對農藥分子的強氧化作用。而6種農藥在堿性介質中均不穩定，易被堿水解(表1)，因此AlEW處理對彩椒中6種農藥殘留的去除效果最佳，此外堿性的洗潔精溶液(pH8.5)農藥殘留去除率緊居其后也驗證了這一推測。葉類蔬菜甘藍的表面為多孔的細胞結構，最外層的植物細胞壁由富含羥基的纖維素和木質素構成，易與農藥分子形成氫鍵21，因此農藥殘留從甘藍表皮被洗

21、脫需要外力破壞氫鍵對其的束縛。有研究表明，AcEW在低pH(3.0)和高ORP(1000mV)的有效氯存在下具有強氧化作用22-23，高ACC和長時間的EFW處理具有較好的農藥去除效果24。因此，AcEW的強氧化性應該為去除甘藍中農藥殘留的決定性因素。西蘭花表面凹凸不平，更為粗糙，AlEW的增溶作用和表面活性效應在此條件下更易顯現，因此AlEW對三類農藥殘留的去除率較甘藍均有明顯增加，而AcEW對西蘭花和甘藍中6種農藥的去除效果大致相同，且均優于對彩椒(圖2)。至于AlEW對殺菌劑的去除效果優于AcEW，可能與該類農藥的物理化學性質有關。首先，腐霉利和百菌清缺少氫鍵受體，且分子質量較低，導致與

22、蔬菜表面的黏附力較差，因此更容易被清洗去除。此外，與另外其他4種農藥相比，它們具有較低的lgKow(3.1和2.94)，多位學者25-29已證明，隨著lgKow的降低，農藥的去除率也隨之增加，本研究結果與該觀點一致。2.3樣液比對農藥殘留去除效果的影響由圖3可知，甘藍在AcEW中6種農藥殘留去除率隨著樣液比的增加，呈現先升高后降低再升高的趨勢，當樣液比為10400時，第1次達到峰值，此時甲拌磷、毒死蜱、高效氯氟氰菊酯、氟氯氰菊酯、腐霉利、百菌清農藥去除率分別為72.28%、77.23%、75.25%、84.16%、67.33%、58.42%；樣液比為103200時農藥殘留去除率比10400時有

23、所提高，但考慮節省成本，盡可能減少清洗液用量等因素，處理甘藍的最佳樣液比確定為10400。西蘭花在AcEW中農藥殘留的去除率隨樣液比增大呈先升高后降低趨勢，最大去除率出現在101600，去除率分別為70.30%、80.20%、68.32%、83.17%、67.33%、63.37%。彩椒在AlEW中農藥殘留的去除率與甘藍變化趨勢類似，處理彩椒的最佳樣液比為10800，去除率分別為68.32%、65.35%、73.27%、73.28%、76.24%、81.19%。a-甘藍;b-西蘭花；c-彩椒圖3樣液比對甘藍、西蘭花和彩椒中農藥殘留去除率的影響Fig.3Effectsoftheratioofsam

24、pletowashingsolutiononpesticideremovalratesincabbagebroccoliandcolorpepper盡管目前已有研究農藥降解率與農藥初始附著量關系的文獻30-31，但樣液比對農藥殘留去除的影響還鮮有報道。本研究表明，隨樣液比的增加，3種鮮切蔬菜中6種農藥殘留的去除率在最大值和變化趨勢上存在較大差異，但各類農藥在每種蔬菜上的變化趨勢基本是一致的，再次證明了蔬菜表面結構比農藥和清洗液的理化性質對農藥去除效果的影響更大。2.4清洗溫度對農藥殘留去除效果的影響如圖4-b和圖4-c所示，對鮮切西蘭花和彩椒而言，45與25相比對農藥殘留去除率的影響不顯著(P

25、0.05)，但兩者均顯著高于4下多數農藥殘留的去除率(P0.05)。甲拌磷、毒死蜱和氟氯氰菊酯3種農藥殘留在鮮切甘藍中的去除率隨溫度變化也呈現出類似的規律(圖4-a)，而其他3種農藥殘留的去除率在45下顯著高于25和4下的結果(P0.05)。由上述分析可知，25和45對EFW去除農藥殘留的影響普遍較小，而低溫(4)可顯著降低EFW對農藥殘留的去除作用。綜合考慮清洗工藝的操作難度及可能對蔬菜品質造成的影響等因素，選取25為最佳處理溫度，此時3種鮮切蔬菜的農藥殘留去除率分別為66.34%83.16%，61.39%84.16%和65.35%82.18%。a-甘藍;b-西蘭花；c-彩椒圖4清洗溫度對甘

26、藍、西蘭花和彩椒中農藥去除率的影響Fig.4Effectsofwashingtemperatureonpesticideremovalratesincabbage,broccoliandcolorpepper有關清洗溫度對蔬菜中農藥殘留去除效果影響的研究極少，其中多為煮沸工藝的相關報道32，其作用機理可能與高溫加速了農藥殘留的分解及在水中的溶解有關。LIN等33證明了天然清洗劑的最佳清洗溫度為室溫(25)，而鹽水和蒸餾水則需更高溫度才能達到較好的清洗效果。胡朝暉等34研究了清洗溫度對AcEW去除韭菜中樂果和毒死蜱2種有機磷農藥的影響，認為2050對AcEW去除蔬菜中有機磷農藥無顯著影響，本研究

27、結果與其觀點基本一致，并得出了清洗溫度對不同種類蔬菜和農藥殘留去除率的影響規律。2.5清洗方式對農藥殘留去除效果的影響如圖5所示，浸泡、連續振蕩和間歇振蕩3種清洗方式下農藥殘留去除效果差異顯著(P0.05)。鮮切甘藍的最佳清洗方式為AcEW間歇振蕩，鮮切西蘭花和彩椒的最佳清洗方式分別為AcEW連續振蕩和AlEW連續振蕩，此時3種鮮切蔬菜的農藥殘留去除率分別為73.27%90.09%、75.25%90.10%和74.26%88.12%，且3種鮮切蔬菜的質構特性未受到顯著影響，營養成分損失較少。a-甘藍;b-西蘭花；c-彩椒圖5清洗方式對甘藍、西蘭花和彩椒中農藥去除率的影響Fig.5Effects

28、ofwashingmethodonpesticideremovalratesincabbage,broccoliandcolorpepper對3種鮮切蔬菜而言，連續振蕩去除農藥殘留效果均優于浸泡處理，這說明EFW與振蕩等物理處理相結合有助于提高農藥殘留去除效果，這與前人的研究結果一致。如LIN等22證明EFW振蕩清洗對蔬菜中甲胺磷和樂果有顯著的去除效果(P0.05)。SUNG等35研究發現AcEW浸泡10min后進行機械噴淋清洗可有效去除柑桔中的農藥殘留。連續振蕩優于浸泡處理的農藥殘留去除效果可能是由于振蕩強化了EFW對果蔬表面農藥的沖刷作用，以及有利于化學反應的擴散，從而使EFW可充分與農藥

29、分子接觸并使其與蔬菜分離；而間歇振蕩處理對3種蔬菜中農藥殘留的去除效果差異較大，這可能與蔬菜表面的光滑程度及微觀結構有關，確切機理需進一步深入研究。2.6清洗時間對農藥去除效果的影響由圖6可知，隨清洗時間的延長，鮮切甘藍、西蘭花和彩椒中6種農藥殘留的去除率呈現出一致的變化趨勢，即初期(515min)呈幾乎直線快速增長，隨后(1520min)緩慢上升并趨于平緩(2025min)。由此可推斷，AcEW和AlEW對農藥殘留的去除均為先急劇上升后逐漸平穩的變化過程。考慮到長時間清洗可能會引起蔬菜品質下降、營養物質流失及耗時耗能等因素，因此選取20min作為理想的清洗時間。在此條件下，鮮切甘藍、西蘭花和彩