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微生物降解宁夏枸杞中农药残留技术的研究与应用

2021-02-04 22:08:40枸杞专业文献112人已围观

简介 摘 要:枸杞是宁夏的支柱产业,更是宁夏食品药品监督管理局近年来的重点监管任务。目前各地枸杞存在的质量安全问题大致相同,主要体现在农药残留,SO2残留、卫生指标这三个方面

 摘   要:枸杞是宁夏的支柱产业,更是宁夏食品药品监督管理局近年来的重点监管任务。目前各地枸杞存在的质量安全问题大致相同,主要体现在农药残留,SO2残留、卫生指标这三个方面,其中农药残留超标最为严重,因此找寻一种合适的降解枸杞中农药残留的方法尤为重要,利用微生物菌种来降解农药残留为目前最合理的方法。
  关键词:枸杞  农药残留  微生物降解
  中图分类号:S48                                     文献标识码:A                       文章编号:1674-098X(2019)06(b)-0079-02
  枸杞具有食药两用性,因其多方面的养生作用且获取较为方便,深受消费者的喜爱。虽我国很多地区均有枸杞种植,但宁夏枸杞的种植量和产量仍然占据全国枸杞产量的第一位。枸杞在宁夏人工种植的历史已超过600年,其不仅是宁夏的支柱产业,更是宁夏食品药品监督管理局近年来的重点监管对象。
  目前各地枸杞存在的质量安全问题大致相同,主要体现在农药残留,SO2残留、卫生指标不合格这3个方面。我区虽设有地方标准DBS64/001-2017,其中规定了枸杞的安全标准,但这仅起到了监管和辅助作用,并不能从根本上保障枸杞及其制品的安全性。
  调查显示,随着农田生态系统的变化,宁夏栽培枸杞的主要病虫害也在不断演变,化学防治所用农药和使用方法也随之不断更新,据不完全统计,枸杞在种植环节,有机磷、菊酯类等农药的使用已然成为主流,难以在短期之内扭转。大量的农药使用使得其残留量不断增高,这将威胁大众的健康。
  科研表明农药施于大田后,可通过多種途径迁移转化,如挥发、扩散、淋溶、吸附、水解、光解、生物降解、化学氧化等。其中,前四种方式不改变农药的化学结构,只是简单地将农药由施药田扩散至表层土壤、地下水、河流、湖泊、大气等;而其他几种转化过程虽伴随着农药分子结构的改变,在这其中,农药可通过降解作用转变成无毒物质,但也可通过化学结构的改变转变成毒性更高的物质[1]。日常我们所期盼的农药降解,是指所施加的农药在环境或是外加条件的作用下,结构发生变化,逐步转变为对环境无害的小分子。
  目前,农药降解的途径主要有3种:(1)水解:这是农药分子与水分子之间发生相互作用的过程。早在1933年人们就已认识到动力学性质不同的两种亲核取代反应,一种是单分子亲核取代反应(SN1),另一种是双分子亲核取代反应(SN2)。对于大多数反应而言,很少有纯SN1或SN2反应,常常是两种反应同时存在。农药在水环境中的降解是多种降解过程综合作用的结果,但这些农药一旦进入略酸性、水温较低的无光照射的黑暗地下水后,水解作用均比地表水低得多。此法降解农药不仅需要耗费大量的水,造成水资源的浪费,更会对地下水造成不可逆转的污染。
  (2)光解:农药在接受光辐射后,会导致分子键断裂,从而呈现农药分子分解的过程。光解是枸杞种植过程中农药在环境中降解的重要途径之一,影响光解因子的因素有光强、光照时间等,农药随着光强度的不同,其降解速率也不同。在实际操作过程中较为困难。
  (3)微生物降解:可分为两大类,一类是微生物直接作用于农药,通过酶促反应降解农药,常说的农药微生物降解多属于此类;一类是通过微生物的活动改变了化学和物理的环境而间接作用于农药。常见的作用方式有矿化作用、共代谢作用、生物浓缩或累积作用和微生物对农药的间接作用。微生物通过酶促反应降解农药的方式主要有氧化、脱氢、还原、水解、合成等几种反应类型. 当微生物农药的降解作用是由其胞内酶引起时,整个降解过程通过3个步骤[2]:先将农药吸附于微生物细胞表面,接着农药穿透细胞膜进入膜内,在微生物浓度一定时,其降解农药残留会受到以下几个方面的影响:①微生物自身的影响;②农药结构的影响;③环境因素的影响。
  研究证明,自然环境中存在的多种微生物在农药降解方面起着重要的作用,科研工作者通过富集培养、分离筛选等技术已发现了许多能够降解农药的微生物。近年来,随着各类农药的兴起,围绕这类农药的降解微生物的筛选与研究工作取得了一定的进展。目前国内对微生物降解农药残留的优势菌株的分离工作已做了很多,但对于枸杞中所使用的某些常用农药的微生物降解能力及具体降解菌株筛选及降解安全性的研究还比较少见[3]。相比较前两种降解方式,微生物的降解更环保、科学、高效、低耗。一旦菌株得以确定,因其成本低廉可以大量使用,在不改变种植户或企业种植模式、方法和增加成本的前提下,仅仅限定使用某种成分的农药,待果实成熟后使用菌株去除或减少农残,最终达到提升枸杞的品质和增强宁夏枸杞品牌竞争力的目的,促进宁夏特色支柱产业做大做强。
  当前,国内外针对特殊微生物功能的研究还不够系统,尤其是在微生物与农残降解之间的关系上,大多处于实验室研究阶段,如:NairAM、Binary等发现了3种能够降解喹硫磷的细菌,其中铜绿色假单胞菌Q10对有机磷农药喹硫磷在菌量一定的条件下其降解率可达94%,且降解最后的产物无毒无害;更有研究表明:在施药145d后,农田中一般农药的降解率为35.0%,但随着时间的推移,在施药292d后降解率会升至50.9%,微生物和自然环境降解农药的过程均是一漫长的过程,虽然随着时间的推移,农药残留的自然降解率会升高,但其效率较低。因此,采用微生物制剂来降解枸杞中的农药残留乃是当务之急。
  目前研究对特殊微生物的生长特性关注较少,对菌株的安全性的评价以及生物制剂的推广研究也相对较少。而相关微生物制剂的安全性的评价和毒理研究也不够完善。这是今后我们需要继续完善和创新的地方。
  参考文献
  [1] LIN K D, YUAN D X, DENG Y Z, et al. Hydrolytic products and kinetics of triazophos in buffered and alkaline solutions with different values of pH [J]. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 2004, 52(17): 5404-5411
  [2] 刘维屏.农药环境化学[M].北京:化学工业出版社,2006.
  [3] 欧晓明.新农药硫肟醚的环境化学行为研究[D].浙江大学,2004.

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