CN102986661B

CN102986661B - 一种以壳寡糖为有效成分的农药残留降解剂及其应用

Info

Publication number: CN102986661B
Application number: CN201110390949.3A
Authority: CN
Inventors: 杜昱光; 王文霞; 赵小明; 刘启顺; 尹恒
Original assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Current assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: WO2013079039A1; CN102986661A

Abstract

本发明公开了一种以壳寡糖为有效成分的农药残留降解剂，降解剂中壳寡糖质量浓度为0.05-1g/L，脱乙酰度为50％-100％，平均分子量为500-5000Da，通过使用该降解剂对土壤或处于生长期、采摘后的作物进行喷施、灌溉或浸泡处理，可显著降低土壤和作物中的农药残留(降解率达65％以上)。本发明所述降解剂能降解的农药包括菊酯类、氨基甲酸酯类、有机氯类以及三唑类等，所应用的植物包括粮食作物、经济作物、花卉、蔬菜和果物等。本发明降解剂中有效成分壳寡糖属于天然产物，对于处理后的土壤和作物无环境污染，对人体无健康危害，对环境友好，同时具有成本低廉、施用量小等优点，而且施用方法简单、易于推广应用。

Description

一种以壳寡糖为有效成分的农药残留降解剂及其应用

技术领域

本发明涉及到一种农药残留降解剂，具体地说是一种以壳寡糖为有效成分的农药残留降解剂及其应用。

背景技术

农药的广泛使用，在防治农业害虫、挽回经济损失的同时，也不可避免地对环境、土壤、水体和农产品造成了不同程度的污染。特别是不合理、不科学、不规范的使用，导致土壤中大量农药的残留，蔬菜中农药残留量超标。近年来，我国食品安全领域事故频发，很大一部分就源于化学农药的滥用而导致的农药残留。此外由于我国农药用量大大超过世界平均水平，几十年来我国出口农产品也一直因农残超标而处于被动和受挫的局面。

目前农残降解的化学方法主要是利用臭氧、双氧水、次氯酸盐等强氧化剂或自由基的强氧化作用将农药分子结构破坏。但是这种方式的处理可能会导致二次污染。而采用生物方法进行农药残留降解目前大多还停留在实验室阶段，实现的成本较高。因此亟需研究开发新型绿色的农残降解剂。

壳寡糖由壳聚糖降解得到，壳聚糖属于天然产物，是氨基葡萄糖通过β-1，4-糖苷键连接而成的，是自然界唯一的碱性寡糖。自上世纪70年代以来，壳寡糖就被应用于植物保护领域，并显示出非常好的生物活性。壳寡糖具有诱导植物抗性、促进植物生长等功能。在农业生产中的应用显示壳寡糖对人体无健康危害，对环境友好。同时还具有成本低廉、施用量小等优点，具有广阔的应用前景。目前以壳寡糖为有效成分的农药残留降解剂还未见报道。

发明内容

本发明目的是提供一种以壳寡糖为有效成分的农药残留降解剂及其应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

本发明所述的农药残留降解剂是0.05-1g/L(0.005％-0.1％)的壳寡糖水溶液，壳寡糖脱乙酰度为50％-100％，平均分子量为500-5000Da。

本发明所述的农药残留降解剂适用于降解土壤和作物中的农药残留。

本发明所述的农药残留降解剂可以降解的农药种类包括菊酯类农药残留，如甲氰菊酯、三氟氯氰菊酯、联苯菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯等；氨基甲酸酯类农药残留，如多菌灵、丁硫克百威、克百威、代森锌、呋喃丹等；有机氯类农药残留，如硫丹、三氯杀螨醇等；三唑类农药残留，如三唑酮、丙环唑等；其它农药类残留，如哒螨灵；但该农药残留降解剂可以降解的农药残留种类不限于此。

本发明所指的作物包括粮食作物、经济作物、花卉、蔬菜和水果。

利用该农药残留降解剂进行降解农药残留的方法如下：

(1)土壤处理：翻耕前，用该农药残留降解剂，均匀喷洒地面，然后开垄翻地。

(2)作物处理：用该农药残留降解剂，在作物的生长期对作物的地上部分进行喷施处理、对于地下作物可在生长期进行灌根处理，或在作物采摘后对作物或作物果实进行喷施或浸泡处理。所述作物或作物果实为水果或蔬菜时，对水果或蔬菜在食用前可进行浸泡处理。

本发明具有的优点和有益效果：

(1)本发明提供的壳寡糖农药残留降解剂可显著降低土壤和作物中的农药残留，在已进行的实施例中农药残留降解率可达65％以上。

(2)本发明提供的壳寡糖农药残留降解剂属于天然产物，用于降解农残后对环境无污染，对人体无健康危害。因此该降解剂是一种新型的、绿色的农药残留降解剂。

(3)本发明所提供的农药残留降解剂施用方法简单、成本低、易于推广应用。

(4)本发明所提供的农药残留降解剂因具有促进植物生长、增强植物抗性的功能，在其用于降解农药残留的过程中可对作物起到多重的积极作用。

具体实施方式

下面结合实施实例对本发明作进一步说明：

实施例1：壳寡糖直接降解农药残留试验

将壳寡糖配制成质量浓度为0.1％、0.01％、0.005％的水溶液。

质量浓度20％甲氰菊酯乳油用水稀释成标签所称使用体积浓度1∶200。取各浓度壳寡糖溶液0.1mL，分别加入具塞塑料离心管，然后加入1.0mL甲氰菊酯稀释液，对照取0.1mL水加入1.0mL甲氰菊酯稀释液，充分混匀后反应过夜。

于每个离心管中分别取0.5ml反应液加入5.0mL丙酮摇匀，以2500r/min离心30min，用滴管吸出上清液，加3.0mL二氯甲烷，10mL硫酸钠溶液(5g/L)，振荡1min，静置分层后，将二氯甲烷提取液移至蒸发皿中，丙酮水溶液再用1mL二氯甲烷提取一次，分层后合并二氯甲烷提取液至蒸发皿中。自然挥发后，用二氯甲烷少量多次研洗蒸发皿中残液，移入具塞量筒中并定容至5.0mL。过滤后滤液直接进样。

用气相色谱条件检测甲氰菊酯含量。

色谱柱：玻璃柱，内径3mm，长2m。内装涂以2.5％SE-30和3％QF-1混合固定液的60-80目chromosorb W AW DMCS。气流速度：氮气80mL/min，空气50mL/min，氢气180mL/min。温度：进样220℃，检测器240℃，柱温180℃。

通过色谱峰面积分析得出结果：壳寡糖浓度为0.1％对甲氰菊酯的降解率为67.7、0.01％对甲氰菊酯降解率为80.6％；浓度为0.005％对甲氰菊酯降解率为82.8％。

实施例2：壳寡糖降解烟草中农药残留试验

供试作物：盆栽烟草。

施药处理：实验设计5个小组，每组20株烟草。20％甲氰菊酯乳油用水稀释成标签所称使用体积浓度1∶200，对烟草叶面进行喷雾处理，每组用药量200mL，处理3天后，随机选取3组进行壳寡糖喷雾处理，壳寡糖的质量浓度依次为0.1％、0.05％、0.01％，以只施药和施药后水处理分别作为两组对照，壳寡糖和清水处理量同样为每组200mL。

样品处理：壳寡糖处理3天后，收集各处理组的烟草叶片，每个处理组取250克样品，充分粉碎后，用1.6L丙酮提取2次(0.8L/次)，过滤除去沉淀，合并提取液定容到2L，取5.0ml提取液加3.0mL二氯甲烷、10mL硫酸钠溶液(5g/L)，振荡1min，静置分层后，将二氯甲烷提取液移至蒸发皿中，丙酮水溶液再用1mL二氯甲烷提取一次，分层后合并二氯甲烷提取液至蒸发皿中。自然挥发后，用二氯甲烷少量多次研洗蒸发皿中残液，移入具塞量筒中并定容至5.0mL。过滤后滤液直接进样。

用气相色谱条件检测甲氰菊酯含量。

通过色谱峰面积分析得出结果：壳寡糖浓度为0.1％对甲氰菊酯的降解率为72.3％、0.05％对甲氰菊酯降解率为83.2％；浓度为0.005％对甲氰菊酯降解率为87.0％。

实施例3：壳寡糖降解土壤农药残留实验

选取温室的试验地进行实验，药剂为呋喃丹杀虫剂(质量浓度3％颗粒剂)，属于氨基甲酸酯类农药。实验设计5个处理组，每个处理面积为2m²，每组用药10g，均匀洒在试验地表面，翻地。处理组分别在施用农药3天后进行壳寡糖处理，处理质量浓度依次为0.005％、0.01％、0.05％和0.1％，以清水处理为对照组，均匀喷洒地面，每平方米用量1L，隔天翻地。壳寡糖处理3天后，取样进行检测。

土壤除去石头等大块物，过40目筛，充分混匀。称取20克样品，加丙酮溶液100毫升，浸泡过夜，振荡提取1小时，上清液转入分液漏斗，残渣用50毫升丙酮再提取一次，合并滤液，氮吹浓缩，高效液相色谱检测分析。色谱条件为：色谱柱ODS C18；流动相为甲醇/水＝60/40，等度洗脱，流速0.6ml/min，检测波长280nm。通过色谱峰面积分析得出结果：壳寡糖浓度为0.005％、0.01％、0.05％和0.1％对呋喃丹的降解率依次为72.1％、76.2％、80.5％和85.3％。

实施例4：壳寡糖降解花卉农药残留实验

供试作物：盆栽马蹄莲。

施药处理：实验设计4个小组，每组5盆。药剂为20％乳油的三氯杀螨醇(有机氯农药)1000倍稀释。对马蹄莲整株进行喷雾处理，每组用药量50mL，处理3天后，随机选取2组进行壳寡糖喷雾处理，壳寡糖的浓度为0.1％和0.005％。以只施药和施药后水处理分别作为两组对照，壳寡糖和清水处理量同样为每组50mL。

样品处理：壳寡糖处理3天后，分别收集各处理组花和叶子，每组准确称取花和叶子各10g，充分研碎，加入20mL体积分数10％丙酮水溶液，摇匀，振荡提取1小时，浸泡过夜，再用20mL体积分数10％丙酮水溶液对残渣进行2次振荡提取1小时，浸泡过夜，滤液合并，旋转蒸发浓缩，定容，待检测。

检测方法：气相色谱检测，采用HP6890气相色谱仪，检测器：电子捕获器(ECD)；色谱柱：DB-5MS 30m×0.25mm×0.25μm；载气：氮气；柱流量：1.0mL/min；尾吹：60mL/min；进样口温度：220℃；检测器温度320℃；色谱柱程序升温：起始80℃保持1min，之后以20℃/min升至280℃，保持11min。通过色谱峰面积分析得出结果：壳寡糖浓度为0.1％和0.005％对三氯杀螨虫的降解率为80.3％和76.2％。

实施例5：壳寡糖对樱桃的农药残留降解实验

实验设计：实验地点为大连市旅顺某樱桃园，药剂为4.5％氯氰菊酯1500倍稀释，对2棵处于采摘期的樱桃树进行喷雾处理，每棵树用药量为3升，于喷药后7天采样，随机摘取处理组樱桃250个，分为五组，分别为不进行任何处理的阳性对照组；清水处理组；壳寡糖3个浓度(0.1％、0.01％和0.005％)的处理组。处理方式为浸泡10min。

样品提取检测方法：樱桃去核后，准确称取25.0g，加入100mL正己烷/丙酮＝97.5/2.5(V/V)的提取液，置于45度水浴摇床中振荡提取60min。样品经氟罗里硅土/活性炭混合柱纯化，洗脱液N₂气吹干，重新溶解于正己烷中检测分析。

检测方法：液相色谱检测，色谱柱：Hypersil ODS柱(250×4mm；5μm)；流动相：乙腈/水＝74/26；流速1.2ml/min；柱温：室温；进样量：20μL；检测波长：198nm。通过色谱峰面积分析得出结果：壳寡糖浓度为0.1％、0.01％和0.005％对氯氰菊酯的降解率为83.1％、78.3％、和71.7％。

实施例6：壳寡糖对茶叶农药残留降解的田间试验

在福建茶叶种植基地，设计两个实验组，每组面积为一亩，处理组在茶叶的幼苗期、生长期、成熟期和采摘期喷施质量浓度0.005％壳寡糖各一次，每次每亩地用量100kg，对照组不施用壳寡糖，其它管理对照组和处理组都保持一致，在幼苗期和生长期为防治黑刺粉虱和假眼小绿叶蝉，对照组和处理组都施用了10％联苯菊酯农药各两次，4000倍稀释，每次每亩地用量100kg。茶叶采摘后，对茶叶中联苯菊酯农药残留进行检测，检测方法依据标准NY5244-2004，对照组联苯菊酯残留量为0.025mg/kg。壳寡糖处理组未检出联苯菊酯，因为所用检测方法对联苯菊酯的检测下限为0.005mg/kg，所以壳寡糖对联苯菊酯的降解率大于80％。壳寡糖处理组的茶叶符合国家无公害食品茶叶的安全要求。

实施例7：壳寡糖对苦瓜农药残留降解的田间试验

在海南苦瓜种植基地，设计两个实验组，每组面积为一亩，处理组在苦瓜的苗期、抽蔓期、花期和采摘期喷施质量浓度0.01％壳寡糖各一次，每次每亩地用量为60kg；对照组不施用壳寡糖，其它管理对照组和处理组都保持一致，为了确认壳寡糖对不同种类农药残留的降解作用，对照组和处理组都先后施用了几种苦瓜上的常用农药，防治枯萎病的25％多菌灵(N-(2-苯并咪唑基)氨基甲酸酯)可湿性粉剂2次，250倍稀释，每次每亩地用量50kg。防治白粉病的20％的三唑酮可湿性粉剂2次，2000倍稀释液，每次每亩地用量50kg。防治病毒病的20％的丁硫克百威乳油2次，2000倍稀释，每次每亩地用量50kg。防治虫螨的35％硫丹，2000倍稀释，每次每亩地用量50kg。对采摘后苦瓜中多菌灵、三唑酮、丁硫克百威和硫丹残留进行检测，检测方法依据GB2763-2005，其中正常管理组检测到多菌灵0.2mg/kg，三唑酮0.3mg/kg，丁硫克百威0.18mg/kg；硫丹0.034mg/kg。壳寡糖处理组的苦瓜中上述4种农药残留均未检出，根据GB2763-2005的检测方法，四种农药的检测下限依次为：多菌灵0.01mg/kg，三唑酮0.001mg/kg，丁硫克百威0.005mg/kg，硫丹0.0003mg/kg，因此壳寡糖对苦瓜上述四种农药的残留降解率大于95％，壳寡糖处理的苦瓜达到绿色蔬菜的标准。

实施例8：壳寡糖对枸杞农药残留降解的田间试验

在宁夏枸杞种植基地，设计两个实验组，每组面积为一亩，处理组在枸杞的新梢生长期、花期、幼果期和成熟期各施用质量浓度0.005％壳寡糖一次，每次每亩地用量为100kg。对照组不施用壳寡糖，其它管理对照组和处理组都保持一致，在花期和幼果期为防治虫螨，喷施20％氰戊菊酯乳油2次，3000倍稀释，每次每亩地用量100kg。20％哒螨灵可湿性粉剂2次，3000倍稀释，每次每亩地用量100kg。对成熟枸杞中氰戊菊酯和哒螨灵2种农药残留进行检测，检测方法依据标准为GB/T 19648-2006，正常管理组中氰戊菊酯残留量0.0036mg/kg，哒螨灵残留量0.16mg/kg；壳寡糖处理组中氰戊菊酯未检出，哒螨灵残留量0.007mg/kg。降解率分别为100％和95.6％，壳寡糖处理的枸杞符合国家绿色食品安全的标准。

实施例9：壳寡糖对酥梨农药残留降解的田间试验

在陕西省浦城县梨基地，设计两个实验组，每组面积为一亩，处理组在酥梨的花期、幼果期、套袋期和成熟期各施用0.005％壳寡糖一次，每亩地每次用量为100kg。对照组不施用壳寡糖，其它管理对照组和处理组都保持一致，在花期、果期和成熟期为防治梨锈病、黑心病和食心虫喷施65％代森锌可湿性粉剂2次，500倍稀释，每次用量100kg，喷施25％丙环唑乳油5000倍稀释，每次用量100kg，喷施2.5％三氟氯氰菊酯乳油2次，2500倍稀释，每次用量100kg。对采摘后酥梨中代森锌、丙环唑及三氟氯氰菊酯3种农药残留进行检测，检测方法依据标准SN/T 1541-2005和NY/T 761-2004，正常管理组代森锌含量1.5mg/kg、丙环唑含量0.06mg/kg、三氟氯氰菊酯含量0.12mg/kg，壳寡糖喷施处理的梨中未检出代森锌、丙环唑及三氟氯氰菊酯，检测方法中对三种农药的检测下限依次为代森锌0.1mg/kg，丙环唑0.001mg/kg，三氟氯氰菊酯0.0005mg/kg，壳寡糖对酥梨中上述3种农药的降解率大于93％，壳寡糖处理的酥梨农残达到了出口标准。

Claims

1.一种以壳寡糖为有效成分的农药残留降解剂的应用，其特征在于：所述的农药残留降解剂是壳寡糖质量浓度为0.05-1g/L的壳寡糖水溶液，其中，壳寡糖脱乙酰度为50％-100％，平均分子量为500-5000Da，所述降解剂用于降解土壤或作物中的农药残留；所降解的农药残留包括菊酯类农药中的甲氰菊酯、三氟氯氰菊酯、联苯菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯；氨基甲酸酯类农药中的多菌灵、丁硫克百威、克百威、代森锌、呋喃丹；有机氯类农药中的硫丹、三氯杀螨醇；三唑类农药中的三唑酮、丙环唑；其它农药类残留中的哒螨灵。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述作物包括粮食作物中的小麦、水稻、玉米或高粱；经济作物中的烟草、油茶、油菜、甜菜、甘蔗、大豆、茶树、橡胶、花生或椰子；花卉中的兰花、牡丹、芍药、郁金香、百合、玫瑰或水仙；蔬菜中的白菜、苦瓜、丝瓜、芹菜、茄子、西红柿、冬瓜、菠菜、大蒜、葱、辣椒、黄瓜、菠菜、大头菜、马铃薯、番薯、萝卜、胡萝卜、豌豆、菜豆、四季豆或毛豆；水果中的芒果、西瓜、苹果、梨、香蕉、木瓜、柑橘、橙子、葡萄、樱桃、荔枝、桃、李、杏、草莓、菠萝、蓝莓、猕猴桃、枣、柿子或哈密瓜。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：

所述农药残留降解剂降解农药残留的方法为：

土壤处理：翻耕前，用所述的农药残留降解剂，均匀喷洒于地面上，然后开垄翻地；

作物处理：用所述的农药残留降解剂，在作物的生长期对作物的地上部分进行喷施处理、对于地下作物可在生长期进行灌根处理，或在作物采摘后对作物或作物果实进行喷施或浸泡处理。

4.根据权利要求3所述的应用：所述作物或作物果实为水果或蔬菜时，对水果或蔬菜在食用前进行浸泡处理。