臭氧在分解联苯菊酯（bifenthrin）方面的效果及其对普通豆类（Phaseolus vulgaris L.）品质的影响

《Food Control》：Efficacy of ozone in bifenthrin degradation and its impact on the quality of common beans ( Phaseolus vulgaris L.)

　　臭氧处理对大豆多菌灵残留降解及副产物影响研究。采用低温分配萃取结合气相色谱-质谱联用技术，发现降解效率与时间和臭氧浓度正相关，8小时处理下降解率达82.18%。一阶动力学模型最佳拟合降解过程，副产物BP-alcohol（m/z 165-198）为主要降解产物，且未显著影响大豆理化品质。

　　本研究聚焦于臭氧处理在去除豆类作物中双甲脒残留方面的有效性，并探讨了臭氧处理过程中可能产生的降解产物及其对豆类品质的影响。双甲脒是一种常用的杀虫剂，属于拟除虫菊酯类，因其对储存害虫的高效控制以及良好的化学稳定性而被广泛应用于农产品的后期处理。然而，由于其在食品表面的持久性，双甲脒残留可能会对食品的安全性和市场价值构成威胁。特别是在巴西，双甲脒在豆类中的最大残留限量（MRL）为0.5 mg/kg，且需遵守30天的预收获间隔期（PHI）。尽管如此，由于农药的过量使用、PHI不合规、害虫抗药性发展以及非目标生物（包括人类）的残留生物累积，双甲脒在农产品中的残留问题仍然存在。

随着消费者对食品安全和健康饮食的关注不断上升，市场对无农药残留食品的需求也在增长。为此，各国纷纷出台相关法规，以确保食品中农药残留的水平符合安全标准。在这一背景下，寻找有效的农药残留去除技术成为研究的重点。臭氧作为一种具有高氧化还原电位（2.07 mV）的强氧化剂，因其在食品中的无残留特性而受到关注。臭氧不仅能高效分解农药分子，还能在处理后迅速分解为氧气，不会留下有害物质。此外，臭氧的使用被认为是一种环保且可持续的方法，因为它不会产生持久的化学污染物，同时对环境的负担也相对较小。

然而，臭氧在食品中的应用并非没有挑战。臭氧与食品中其他化学成分的反应可能会生成降解产物，这些产物的毒性和健康风险可能与原始农药不同。因此，在评估臭氧处理技术时，不仅需要关注其去除农药的效果，还必须对其可能产生的代谢产物进行详细分析，以确保食品的安全性。目前，关于臭氧处理在豆类等粮食作物中去除双甲脒残留的研究仍较为有限，这为本研究提供了探索的空间。

本研究采用了流体系统中臭氧处理的方法，以模拟实际工业应用环境。通过这一方法，研究人员能够更精确地控制臭氧浓度和处理时间，从而优化去除效果。研究结果表明，在8小时的处理时间下，臭氧处理能够有效去除双甲脒残留，其去除率随着臭氧浓度的增加而提高。在2.5 mg/L的臭氧浓度下，去除率达到71.28%；而在5 mg/L的浓度下，去除率进一步提升至82.18%。这一结果表明，臭氧处理在去除双甲脒残留方面具有显著效果，且其效果与处理时间和臭氧浓度呈正相关。

除了评估去除效率，研究还关注了臭氧处理过程中可能产生的降解产物。通过气相色谱-质谱联用技术（GC-MS），研究人员在处理后的豆类样品中检测到了一种名为BP-醇（2-甲基-3-联苯基甲醇）的化合物，其质荷比（m/z）为165、179、180和198。这一化合物被认为是双甲脒在臭氧处理过程中的潜在降解产物。尽管BP-醇的毒性和健康风险尚未完全明确，但其分子量较低，可能在某些情况下具有不同的生物活性。因此，研究对BP-醇的检测和分析是确保臭氧处理技术安全性的关键步骤。

值得注意的是，臭氧处理并未对豆类的理化性质造成显著影响。实验结果显示，经过臭氧处理的豆类在水分含量、颜色、气味、质地等方面与未处理样品无明显差异。这一发现表明，臭氧处理不仅能够有效去除农药残留，还能够在不损害豆类基本品质的前提下进行。这使得臭氧处理成为一种有潜力的、可持续的后期管理技术，适用于豆类等粮食作物的储存和运输过程。

在农业实践中，臭氧处理的实施需要考虑多种因素，包括臭氧的浓度、处理时间以及豆类的物理特性。例如，豆类的表面积、形状和表面化学性质可能会影响臭氧与残留农药之间的反应速率。因此，在实际应用中，需要根据豆类的具体特性调整臭氧处理的参数，以确保处理效果的均匀性和最大化。此外，臭氧处理设备的设计和操作流程也必须符合工业标准，以提高处理效率并降低能耗。

本研究的创新之处在于其对豆类这一食品基质的系统分析，以及在动态流系统中进行的降解动力学建模。以往的研究多集中在水果和蔬菜等高水分含量的食品上，而豆类由于其干燥的特性，可能对臭氧处理的反应机制产生不同的影响。通过在动态条件下进行实验，研究人员能够更准确地模拟实际工业环境，从而为大规模应用臭氧处理技术提供科学依据。同时，动力学模型的建立有助于预测不同臭氧浓度和处理时间下的残留去除效果，为优化处理方案提供理论支持。

除了技术层面的探索，本研究还强调了科学研究在食品安全生产中的重要性。随着全球对食品安全和可持续发展的关注日益增加，传统的农药使用方式正面临越来越多的挑战。臭氧处理作为一种替代技术，不仅可以减少农药残留，还能降低对环境的负面影响。因此，推动臭氧处理技术在农业领域的应用，对于提高食品安全水平和减少环境污染具有重要意义。

在研究过程中，团队还得到了相关科研机构和资助组织的支持。例如，研究资金来自巴西国家科技发展委员会（CNPq），项目编号为309843/2020-0、405894/2021-0和406719/2023-3。此外，研究还得到了巴西高等教育人员培养协调委员会（CAPES）的支持，资助代码为001。这些支持为研究的顺利进行提供了必要的资源和条件。

总体而言，本研究为臭氧处理技术在豆类食品中的应用提供了重要的科学依据。通过系统的实验设计和数据分析，研究人员验证了臭氧处理在去除双甲脒残留方面的有效性，并对其可能产生的降解产物进行了评估。研究结果不仅有助于优化后期处理技术，也为食品安全监管提供了新的视角。未来的研究可以进一步探索臭氧处理在不同食品基质中的适用性，并评估其长期使用的环境和健康影响。