電解水技術(shù)去除農(nóng)殘真的靠譜嗎?
”民以食為天,食以安為先”,食品安全與民眾的身體健康息息相關(guān),也直接或間接影響到經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)穩(wěn)定。
食品安全問題
目前我國(guó)面臨的食品安全問題主要有以下類型:
一、生物性污染,生物性污染導(dǎo)致的疾病包括微生物引起的食源性疾病及其代謝毒素對(duì)健康的潛在威脅。食源性疾病是當(dāng)前影響中國(guó)食品安全、危害公眾健康的最主要因素。
二、化肥農(nóng)藥的殘留,過量施用氮肥使大量的硝酸鹽積蓄在作物體內(nèi),對(duì)作物本身無害,但對(duì)人畜有害。農(nóng)藥的過量和超范圍使用,使食品中農(nóng)藥殘留量增大,危害更嚴(yán)重。
三、環(huán)境對(duì)農(nóng)副產(chǎn)品的污染,化工廠排放的化學(xué)物質(zhì)、煤煙粉塵、酸雨中的化學(xué)物質(zhì)等以及水體污染也會(huì)使?jié)O業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品的安全性受到威脅。
四、抗生素與合成激素的濫用,動(dòng)物性食物中的化學(xué)物質(zhì)主要來自飼料添加劑??股厥切笄蒺B(yǎng)殖中常用的飼料添加劑, 應(yīng)用量過大或使用不當(dāng), 都可通過食用肉、蛋、奶途徑將抗生素轉(zhuǎn)移到人類身上。
五、食品加工環(huán)節(jié),違規(guī)使用添加劑,食品中含有有毒、有害物質(zhì) ,在生產(chǎn)制作、加工處理的環(huán)節(jié)中違規(guī)地使用防腐劑、色素、添加劑等,為食品的安全性埋下隱患。
近年來在食品工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中電解水技術(shù)的應(yīng)用主要集中在:果蔬消毒和鮮切產(chǎn)品貯藏、水產(chǎn)肉蛋的殺菌、農(nóng)藥殘留和污染物降解以及芽苗菜促生長(zhǎng)等。
之前,關(guān)于電解水在食品微生物殺滅和保鮮中的應(yīng)用我們已經(jīng)介紹過很多,今天我們就來介紹一下電解水技術(shù)在農(nóng)藥殘留去除中的應(yīng)用。
同時(shí),網(wǎng)絡(luò)上對(duì)電解水技術(shù)去除農(nóng)藥殘留也存在著許多質(zhì)疑,通過本文也希望大家可以認(rèn)識(shí)到電解水技術(shù)對(duì)農(nóng)殘去除的作用和可行性。
農(nóng)藥殘留的類型
隨著農(nóng)藥工業(yè)的發(fā)展, 殺蟲劑種類不斷增加,生產(chǎn)上應(yīng)用的主要品種為有機(jī)磷、氨基甲酸酯、擬除蟲菊醋類殺蟲劑。
有機(jī)磷殺蟲劑是一類含磷的有機(jī)合成殺蟲劑,1936年前后發(fā)現(xiàn)了它的生物活性, 第二次世界大戰(zhàn)后迅速發(fā)展, 受到各國(guó)的廣泛重視。
在我國(guó)常用的300多種農(nóng)藥中,殺蟲劑占60%(發(fā)達(dá)國(guó)家為30%)。在殺蟲劑中, 有機(jī)磷農(nóng)藥占70%。有機(jī)磷類農(nóng)藥微溶于水,遇堿破壞。其常見類型有有對(duì)硫磷、內(nèi)吸磷、馬拉硫磷、樂果、敵百蟲、毒死蜱及敵敵畏等。
氨基甲酸酯類農(nóng)藥,是在有機(jī)磷酸酯之后發(fā)展起來的合成農(nóng)藥,其在水中溶解度較高,氨基甲酸酯類農(nóng)藥一般無特殊氣味,在酸性環(huán)境下穩(wěn)定,遇堿分解。常見的氨基甲酸酯類農(nóng)藥有西維因、涕滅威、呋喃丹、異索威等。
而擬除蟲聚酯類農(nóng)藥中包含溴氰菊酯、氯氰菊酯、高效氯氰菊酯、氟氰菊酯、氯氟氰菊酯等。此類農(nóng)藥的水溶性一般較差,且酯類在堿性條件下容易產(chǎn)生水解反應(yīng)。
電解水去農(nóng)殘技術(shù)研究
近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者在電解水技術(shù)用于果蔬農(nóng)藥殘留上進(jìn)行了大量的研究,證明了電解水技術(shù)對(duì)農(nóng)殘去除的可行性。
以下所述電解水技術(shù)主要包括三類:堿性電解水技術(shù)、酸性電解水技術(shù)、電解羥基發(fā)生技術(shù)。堿性電解水是指在電解生成酸性氧化電位水的同時(shí),從電解槽內(nèi)陰極一側(cè)生成的負(fù)氧化還原電位的堿性水溶液。酸性電解水是指在有隔膜或無隔膜電解槽中,電解氯化鈉和(或)鹽酸水溶液,生成的以次氯酸為主要?dú)⒕煞值乃嵝运芤海╬H<7)。其中,酸性氧化電位水(強(qiáng)酸性電解水)pH為2.0~3.0,微酸性電解水pH為5.0~6.5。
電解羥基發(fā)生技術(shù)是指在一定的電解條件下,在水中產(chǎn)生羥基自由基(·OH)的技術(shù),該技術(shù)在水處理中也被成為氧化技術(shù)。氧化技術(shù)以產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基(·OH)為特點(diǎn),在高溫高壓、電、聲、光輻照、催化劑等反應(yīng)條件下,使大分子難降解有機(jī)物氧化成低毒或無毒的小分子物質(zhì)。
中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的劉海杰等研究了堿性電解水對(duì)果蔬中的氯氟氰菊酯農(nóng)藥殘留的去除效果。結(jié)果表明,堿性電解水對(duì)于氯氟氰菊酯農(nóng)藥有較好的去除效果,理想條件是pH11.0的堿性電解水,在20℃靜置處理蘋果1.5h,降解率可以達(dá)到75%以上。
邯鄲市疾病預(yù)防控制中心的胡朝暉等研究了有效氯濃度為79.66ppm、pH值為6.0的微酸性電解水對(duì)韭菜中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的去除效果。結(jié)果表明,在15min的處理時(shí)間內(nèi)微酸性電解水對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的消除效果優(yōu)于同一有效氯濃度的NaClO溶液。
Fig2 不同水溶液處理對(duì)樂果和毒死蜱的消除效果比較
云南農(nóng)業(yè)大學(xué)的羅琴等研究了微酸性電解水對(duì)蔬菜農(nóng)藥殘留的去除效果。 研究表明,與普通自來水浸泡處理效果比較, 微酸性電解水浸泡的去除效果有顯著提高(P<0.05), 處理 30 min 后, 農(nóng)藥去除率高達(dá) 92%。
總后勤部軍需裝備研究所的繩以健等研究了臭氧在光催化作用下產(chǎn)生的羥基自由基(·OH) 對(duì)氯氰菊酯( 4.5%) 、吡蟲啉和樂果三種農(nóng)藥殘留的去除效果。結(jié)果表明,在20min的處理時(shí)間內(nèi)采用果蔬清洗機(jī)對(duì)黃瓜進(jìn)行清洗,氯氰菊酯農(nóng)殘去除率為87.6%;樂果農(nóng)殘的去除率為90.3%; 吡蟲啉農(nóng)殘的去除率為91.8%。
Fig4 羥基自由基對(duì)黃瓜表面的農(nóng)殘降解率
堿性電解水降解農(nóng)殘的機(jī)理
堿性電解水主要對(duì)氨基甲酸酯類和擬除蟲聚酯類農(nóng)藥具有較好的降解效果。酸性條件下酯的水解不完全,堿性條件下酯的水解趨于完全,這是因?yàn)閴A性條件下,OH-直接對(duì)酯進(jìn)行加成,之后按照加成消除反應(yīng)得到羧酸鹽與醇,這個(gè)反應(yīng)中,是OH-直接參與反應(yīng)。
羥基自由基是一種強(qiáng)氧化劑,其氧化電位為 +2.80V, 僅次于氟而居第二位。羥基(·OH )不僅能夠打破甲基對(duì)硫磷、馬拉硫磷、 樂果、敵敵畏等有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)中的烯炔、炔烴等碳鏈, 而且 對(duì)其“二氯乙烯基”、“硝基”、“甲氧基 ”、“氨基”等基團(tuán)有著強(qiáng)烈的氧化作用。這種打斷連接鍵和基團(tuán)氧化的雙重作用使得上述物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生徹底改變, 改變了農(nóng)藥的性質(zhì), 從而起到解毒、降低農(nóng)藥殘留的作用。以下以敵敵畏和樂果為例介紹羥基自由基對(duì)農(nóng)殘的降解機(jī)理:
經(jīng)羥基自由基氧化后,二氯乙烯基與磷酸基之間的“O-C”鏈被打斷,兩個(gè)甲基與磷酸基之間的鍵也被打斷,其結(jié)構(gòu)改變,毒性消除。
而酸性電解水的主要成分為次氯酸,次氯酸也是一種氧化性較強(qiáng)的物質(zhì),其標(biāo)準(zhǔn)氧化電位為1.36V,其對(duì)農(nóng)藥的降解機(jī)理與羥基自由基相似。
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