為什么電解次氯酸水可以降解有機磷類農(nóng)殘？

自2008年以來，食品安全一直是公眾揮之不去的議題之一。食品的污染、造假、添加劑等問題更是不斷挑戰(zhàn)公眾的神經(jīng)，各種「農(nóng)藥殘留」事件頻頻見諸報端。

自上世紀九十年代至今，我國農(nóng)藥使用量不斷上升，1996年農(nóng)藥使用量114.08萬噸，到了2014年已將近200萬噸，「幾乎翻了一倍」，相比中國農(nóng)藥使用量的持續(xù)增長，其他國家的農(nóng)藥使用量基本都是在逐年下降。

2016年，綠色和平組織對中國八座城市6家超市的精裝蔬菜和普通蔬菜進行抽樣檢測，包括3家外資/合資連鎖超市：沃爾瑪、家樂福、華潤萬家，3家內(nèi)資連鎖超市：永輝超市、聯(lián)華超市（世紀聯(lián)華）、物美超市。

在119個樣品里面，12個樣品上的農(nóng)殘留超過國標（MRL），在其中檢測出阿維菌素0.203mg/kg，「超出國家標準3.06倍」。

目前，有機磷農(nóng)藥的使用量占全部農(nóng)藥用量的60%-70%。同時據(jù)資料顯示，每年在農(nóng)牧業(yè)等方面使用的農(nóng)藥僅有 30%產(chǎn)生了相應作用，70%并無作用于目標物, 殘留的有機磷農(nóng)藥不僅對環(huán)境產(chǎn)生危害，同時也對食品安全產(chǎn)生了消極影響。

有機磷農(nóng)藥中高毒農(nóng)藥比重過大，即使在較低濃度下也可通過抑制乙酰膽堿酯酶活性和修飾膽堿能信號傳導來損害人體健康。盡管許多高毒農(nóng)藥被禁用，但接觸有機磷農(nóng)藥混合物依然具有致突變性、致癌性、致畸性、細胞毒性、遺傳毒性和免疫毒性等危害 。

自2014年云南農(nóng)業(yè)大學的和勁松教授等研究了微酸性電解水對蔬菜農(nóng)藥殘留的去除效果以來，微酸性電解次氯酸水對農(nóng)藥殘留的去除研究不斷增多。但是，之前的研究并未對其去除機理做出明確的解釋。

2021年3月，河北科技大學的李慧穎等在食品安全質(zhì)量檢測學報上發(fā)表了《微酸性電解水對溶液體系中有機磷農(nóng)藥的降解機制及途徑分析研究》的文章，闡明了微酸性電解水對有機磷農(nóng)藥的降解機理。

微酸性電解次氯酸水降解有機磷農(nóng)藥的過程與光催化降解農(nóng)藥的過程相似, 光催化降解有機磷農(nóng)藥過程中?OH 攻擊有機磷農(nóng)藥的 P=S鍵而把原來的 P=S鍵轉(zhuǎn)換成P=O鍵, 這是光催化降解有機磷農(nóng)藥的一個反應特性。

通過分析有機磷農(nóng)藥的降解過程, 認為對硫磷、甲基對硫磷和樂果在微酸性電解次氯酸水中的降解途徑是 HOCl 和?OH 共同作用的結(jié)果。有機磷農(nóng)藥的P=S鍵受到HOCl和?OH攻擊, 形成含有O-P-S環(huán)的中間產(chǎn)物。中間產(chǎn)物進一步被分解失去 S 得到含有P=O 化合物, 而含 S 化合物被 HOCl 氧化形成 SO₄^2- 。含有P=O 化合物進一步被?OH 作用, 最終被降解為 PO₄^3- 、CO₂ 、NO₃^2- 、SO₄^2- 等物質(zhì)。由于降解過程產(chǎn)生的含 P=O 化合物具有強電負性, 因此比對硫磷等有機磷農(nóng)藥具有更高毒性，但含 P=O 化合物會被微酸性電解水進一步分解，其毒性遠小于原有有機磷農(nóng)藥。從總體來看, 對硫磷、甲基對硫磷和樂果這 3 種有機磷農(nóng)藥被微酸性電解水降解后, 毒性會大大降低。

Fig1 樂果農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)式

Fig2 對硫磷農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)式

Fig3 甲基對硫磷分子結(jié)構(gòu)式

近年來，凈菜加工已被認為是今后蔬菜業(yè)發(fā)展的重要方向之一。凈菜必須滿足“八無八有”的原則，八無是指農(nóng)藥殘留超標、無重金屬殘留超標、無亞硝酸鹽殘留超標、無其他污染、無青幫老葉、無泥沙、無雜物、莖葉類菜無根須，八有則是指有生產(chǎn)標準、有產(chǎn)銷記錄、有質(zhì)量檢測、有產(chǎn)品包裝、有采收和保質(zhì)日期、有注冊商標、有食用說明、有冷鏈儲運。

針對凈菜加工中農(nóng)藥殘留去除及蔬菜殺菌、保鮮等問題，我們開發(fā)了基于微酸性電解次氯酸水技術(shù)的凈菜品質(zhì)提升方案，具體如下：

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文 | 浙江大學 葉章穎教授 《電解水技術(shù)頻道》裴洛偉

編輯 | 《電解水技術(shù)頻道》裴洛偉