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農藥殘留加工因子及其在膳食暴露評估中的應用

文檔作者：李安, 潘立剛*, 王紀華, 王冬, 王北洪, 付海龍, 靳欣欣文檔來源：北京農業(yè)質量標準與檢測技術研究中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年06月30日
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上一篇：農藥殘留危害探析

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第5 卷 第2 期 食品安全質量檢測學報 Vol. 5 No. 2
2014 年2 月 Journal of Food Safety and Quality Feb. , 2014
基金項目: 國家高技術研究發(fā)展計劃項目(863 計劃)(2013AA102302)
Fund: Supported by the National High Technology Research and Development Program of China (863 Program)(2013AA102302)
*通訊作者: 潘立剛, 研究員, 主要研究方向為農藥學。E-mail: panlg@nercita.org.cn
*Corresponding author: PAN Li-Gang, Researcher, Beijing Research Center for Agricultural Standards and Testing, No.9, Shuguanghuayuan
middle Road, Haidian District, Beijing 100097, China. E-mail: panlg@nercita.org.cn
農藥殘留加工因子及其在膳食暴露評估中的應用
李 安, 潘立剛*, 王紀華, 王 冬, 王北洪, 付海龍, 靳欣欣
(北京農業(yè)質量標準與檢測技術研究中心, 北京 100097)
摘要: 從初級農產品到入口的食品通常需要各種加工處理, 而加工過程會影響食品中的農藥殘留水平, 從而影
響來源于初級農產品檢測數(shù)據(jù)的風險評估結果的準確性, 因此在風險評估模型中納入農藥殘留加工因子有助于
真實反映農藥殘留膳食暴露風險。本文以常用的食品加工技術如清洗、去皮、烹調、榨汁、殺菌及其他相關技術
為出發(fā)點, 綜述了典型的加工方式對食品中農藥殘留的影響以及目前相應的加工因子在農藥殘留暴露評估中的
應用情況, 為掌握食品中農藥在加工過程中的殘留動態(tài)、改進食品加工技術提供參考, 也為農藥殘留膳食暴露評
估提供依據(jù), 進而真實反映人群中農藥殘留的暴露風險。
關鍵詞: 食品加工; 農藥殘留; 加工因子; 暴露評估
Processing factors of pesticide residues and their application in
dietary exposure assessment
LI An, PAN Li-Gang*, WANG Ji-Hua, WANG Dong, WANG Bei-Hong, FU Hai-Long, JIN Xin-Xin
(Beijing Research Center for Agricultural Standards and Testing, Beijing 100097, China)
ABSTRACT: There are all kinds of processing technologies to make primary agro-prodcuts become eaten
food. The level of pesticide residues in food would be affected during food processing, thus the risk assessment
results based on the testing data of the primary agro-products would be evaluated inaccurately. Therefore,
processing factor in the risk assessment model helps to reflect the real level of the dietary exposure risk of pesticide
residues. This paper was based on commonly used food processing technology such as washing, peeling,
cooking, juice, cooking, sterilization and other processing technologies. The effects of these processing methods
on pesticide residues in food and the corresponding processing factors in the application of exposure assessment
were reviewed in this paper, in order to provide reference for the better understanding of the dynamic
pesticide residues in food processing and the improvement of food processing technology, and reflect the dietary
exposure assessment in our daily life.
KEY WORDS: food processing; pesticide residue; processing factor; exposure assessment
1 引 言
農藥作為重要的農業(yè)生產資料, 在減少農作物
病、蟲、草害方面發(fā)揮了巨大的作用。然而農藥的大
量使用也給生態(tài)環(huán)境、動植物以及人類健康造成了不
可忽視的威脅。農藥管理法規(guī)定申請農藥登記時必須
310 食品安全質量檢測學報 第5 卷
提供最大殘留限量、安全間隔期和在作物上的最終殘
留量等信息, 但違規(guī)使用禁限用農藥[1]、或以數(shù)倍于
推薦施藥量對作物進行噴施[2]、或沒有達到安全采
收期就進行采收等現(xiàn)象仍然存在, 因而導致農藥中
毒事件頻頻發(fā)生, 如2010 年爆發(fā)的海南省“毒豇豆”
事件[3]不僅造成了惡劣的社會影響, 而且部分含劇
毒農藥的蔬菜已流入市場, 嚴重威脅著消費者的生
命健康。
隨著農藥殘留超標現(xiàn)象日益嚴重, 開展農產品
中農藥殘留風險評估成為當前關注的熱點問題。農藥
殘留風險評估是指通過測定農藥的生物效應、毒理
學、污染水平和膳食暴露量等數(shù)據(jù), 定性或定量描述
農藥殘留對健康或生態(tài)的風險[4]。風險評估包含危害
識別、危害特征、暴露評估和風險描述4 個環(huán)節(jié), 其
中暴露評估是風險評估中的關鍵環(huán)節(jié), 由于各個國
家或地區(qū)的農產品生產消費習慣和農藥殘留污染水
平不同, 建立適合本國或地區(qū)的暴露評估方法十分
必要。農藥殘留暴露評估的殘留水平數(shù)據(jù)主要來源于
初級農產品的監(jiān)測結果, 而事實上從初級農產品到
入口的食品通常會經過加工處理(如清洗、去皮、烹
調和干燥等), 這些加工方式會在不同程度上影響食
品中的農藥殘留, 若不考慮加工因素對農藥殘留的
影響而直接進行膳食暴露評估, 則會高估或低估農
藥殘留的暴露風險。加工處理對農藥殘留的影響程度
通常采用加工因子(processing factors, PF)來描述, 將
加工因子納入暴露評估模型中, 是國際上優(yōu)化評估
方法、提高評估結果準確性的通行做法[5-7]。本文對
農藥殘留加工因子的概念及類型, 以及加工因子在
暴露評估模型中的應用現(xiàn)狀進行了綜述。
2 農藥殘留加工因子概念
膳食暴露來源的食品主要包括兩大類, 一類是
直接食用或經簡單初加工(如清洗、鮮切)的農產品,
如生鮮水果和某些蔬菜如西紅柿、黃瓜等。另一類是
加工食品, 如果汁、罐頭、菜肴、酒等。與初加工農
產品相比, 加工食品中的農藥殘留量可能會增加或
降低, 通常采用加工因子對農藥殘留量的濃縮或稀
釋程度進行定量描述。美國環(huán)境保護局
(Environmental Protection Agency, EPA)于1996 年對
加工因子進行了明確定義, 即加工后農產品中的農
藥殘留量與初級農產品或原材料中農藥殘留量的比
值 [8]。若加工因子小于1, 則說明加工過程農藥殘留
水平降低, 反之則表示殘留水平升高。在實驗室條件
下研究加工因子時, 應盡可能使實驗室模擬的加工
過程接近商業(yè)化加工過程, 從而得到更具有實際應
用價值的結果。加工因子的計算式如下:
PF = 農藥殘
級農產農藥殘
加工食品中留量
初品或原材料中留量
3 典型加工因子
3.1 清洗因子
清洗是食品加工鏈的最初環(huán)節(jié), 清洗對食品表
面各種農藥殘留具有不同程度的去除作用, 其去除
效果與農藥的理化性質如辛醇/ 水分配系數(shù)
(n-octanol-water-partitioning coefficient, Kow)、極性、
溶解度和蒸汽壓有關。如除草劑西瑪津的Kow 值明
顯低于敵草隆、特丁津、α-硫丹和β-硫丹等4 種農
藥, 因此其親脂性差而水溶性好, 清洗操作對西瑪津
的去除率高, 清洗因子要低于其他4 種農藥[9]。清洗
加工因子不僅與農藥的種類有關, 還受清洗溶液的
成分影響[10]。次氯酸鈉溶液、洗滌劑和自來水都是
常用的果蔬洗液, 研究[11]表明3 種洗液對甘藍中毒
死蜱的去除率從高到低依次為56.6%、23.0%和
0.23%。農藥的清洗因子還受其內吸性影響, 內吸性
農藥容易深入組織內部, 通過清洗難以去除, 如比
分諾、四溴菊酯和噠螨靈等3 種內吸性較強的農藥
在番茄清洗時難以去除, 其加工因子分別為1.1、0.9
和1.2[12]。
3.2 去皮因子
去皮操作是某些蔬菜、鮮食水果、果脯、罐頭等
食品的前處理加工方式。由于大部分農藥滲透作用有
限, 且通常果蔬的表皮對異物入侵具有排斥作用, 因
此農藥噴施后主要附著于食品的表面, 如作物的外
殼、蔬菜的外層葉片和水果的果皮, 去殼削皮操作容
易降低食品中的農藥殘留。研究[13-16]表明, 馬鈴薯、
黃瓜和柿子等食品經去皮后, 大部分有機磷和有機
氯農藥的殘留量顯著降低, 加工因子均小于1。然而
去皮操作對內吸性農藥的降低效果不明顯, Cengiz 等
[17]研究發(fā)現(xiàn), 去皮能除去番茄中93%的克菌丹殘留,
但對內吸性農藥腐霉利的去除率僅為77%。
3.3 榨汁因子
果蔬榨汁是常見的加工方式, 由于工業(yè)榨汁系
第2 期 李 安, 等: 農藥殘留加工因子及其在膳食暴露評估中的應用 311
統(tǒng)大多采用整果壓榨, 果蔬表皮的殘留農藥容易進
入果汁中, 因此總農藥殘留降低可能性較小, 且農藥
在果汁中的殘留水平受其溶解度和Kow 值影響。
Rasmussen 等[18]通過對毒死蜱等農藥在蘋果汁生產
中的殘留動態(tài)研究發(fā)現(xiàn), 在榨汁過程中毒死蜱等13
種農藥的殘留水平下降了93%~98%, 而硫丹和對甲
抑菌靈的降低水平較低, 分別為77%和87%。相反,
由于榨汁時去除了大量殘渣, 食品質量減小, 農藥的
殘留水平可能升高, 如毛雪飛等[19]研究橙汁壓榨過
程中百菌清、三氯殺螨醇和腐霉利等16 種農藥的殘
留變化發(fā)現(xiàn), 初榨果汁中有11 種農藥殘留水平較原
料果升高1.2~3.4 倍。
3.4 烹飪因子
許多農產品在膳食前會進行烹飪處理, 烹飪時
間、烹飪溫度、食品含水量以及食品的組織形態(tài)都會
影響農藥殘留水平, 如葉菜類與莖菜類農藥在烹飪
過程的去除效果差異明顯。Ling 等[11]研究發(fā)現(xiàn)甘藍
油炸后毒死蜱的去除率達93.3%, 而在大蒜和黃瓜中
的去除率分別僅為5.13%和7.54%。烹飪方法對農藥
的去除率還受農藥的蒸汽壓、熱穩(wěn)定性、水解率和水
溶性影響。Zhang 等[20]研究表明, 炒制能夠清除甘藍
中86.6%的毒死蜱、67.5%的pp-DDT、84.7%的氯氰
菊酯和84.8%的百菌清, 可見炒制對有機磷和擬除蟲
菊酯類農藥的去除效果優(yōu)于有機氯類農藥, 原因是
有機氯農藥對熱相對穩(wěn)定。
3.5 殺菌因子
殺菌方式可分為熱殺菌和非熱殺菌兩大類, 不
同的殺菌方式去除農藥的機理及效果不同。巴氏殺
菌、超高溫瞬時殺菌(ultra high temperature treated,
UHT)、蒸汽殺菌以及微波殺菌等熱殺菌技術, 由于
溫度的升高容易使熱敏性農藥發(fā)生水解或散失, 但
對于熱穩(wěn)定性好的農藥如氯氰菊酯、三唑磷、酰菌胺、
苯醚甲環(huán)唑以及戊唑醇的去除效果不明顯[21]。非熱
殺菌主要是利用射線、壓力以及氧化作用等對微生物
產生影響來達到殺菌效果。這類殺菌方式對農藥的化
學結構有很大的影響, 如輻照會使包括農藥在內的
有機化合物化學鍵斷裂而導致其分解[22]。Basfar 等[23]
等研究發(fā)現(xiàn), 土豆經1 kGy 伽馬射線輻照后, 蟲螨磷
的濃度由0.5 μg/mL 降低至最大殘留限量(maximum
residue limits, MRLs)以下的0.05 μg/mL。臭氧殺菌處
理能夠促進農藥的水解作用, 從而提高農藥的去除
率。Kusvuran 等[24]研究了臭氧殺菌對水果中農藥殘
留的影響, 對臭氧濃度和殺菌時間等條件進行優(yōu)化
后, 三氯殺螨砜和毒死蜱的去除率分別達98.6%和
94.2%。
3.6 其他加工因子
粉碎、腌制、干燥、發(fā)酵和油脂精煉等加工方式
都會對食品中的農藥殘留造成不同程度的影響。對于
殘留在谷物表皮的農藥, 通過粉碎或碾磨處理可去
除部分農藥。粉碎過程不僅會使表皮的農藥因為表皮
剝離而去除, 而且由于撞擊和摩擦作用導致溫度升
高, 也會促進某些熱敏性農藥的揮發(fā)或降解。
Balinova 等[25]研究發(fā)現(xiàn), 對甲基毒死蜱和甲基嘧啶
磷在面粉制備過程中的去除率均達98%, 且精加工
程度越高, 這兩種農藥的殘留水平就越低。腌制食品
是我國的傳統(tǒng)加工食品, 其特有的風味深受我國消
費者的喜愛。腌制對食品中農藥殘留也有重要影響。
武曉光等[26]發(fā)現(xiàn)辣椒腌制過程中7 種有機磷農藥均
發(fā)生了不同程度的消減, 其消減程度與食鹽濃度有
關, 且農藥在辣椒和鹵水中的分配比也受到食鹽濃
度的影響。干燥方式對農藥殘留的影響是多重的, 一
方面因為干燥過程造成水分蒸發(fā)和樣品質量減小,
因此農藥殘留濃度可能會增加。另一方面某些農藥在
干燥過程會加速揮發(fā)而被去除。家庭常用的干燥方法
是直接風干, 而食品工業(yè)中常見的干燥方法包括熱
風干燥、微波干燥、紅外線干燥和冷凍干燥等。袁玉
偉等[27]研究發(fā)現(xiàn), 熱烘干能去除甘藍中57%的氯氰
菊酯和48%的氰戊菊酯, 且能去除菠菜中61.2%的毒
死蜱殘留量。有學者研究了[28]葡萄酒釀造過程中嘧
菌環(huán)胺和咯菌腈的殘留動態(tài), 結果表明發(fā)酵過程兩
種殺菌劑的濃度隨著發(fā)酵時間的延長而呈降低趨勢。
植物種子含有的農藥殘留在油脂生產的各個階段會
發(fā)生不同程度的降解, Miyahara 等[29]研究了堿法提
煉、脫色、脫臭等油脂加工工藝對大豆中敵敵畏、馬
拉硫磷、毒死蜱和克菌丹的影響, 發(fā)現(xiàn)4 種農藥在油
脂加工過程均有不同程度的去除, 特別是在高溫脫
臭過程去除效果最明顯。
4 加工因子在膳食暴露評估中的應用
4.1 暴露評估模型
農藥殘留膳食暴露評估通常是指對農產品或食
品來源的農藥殘留可能攝入量的定量評價, 即根據(jù)
312 食品安全質量檢測學報 第5 卷
農藥殘留水平和人群膳食特點估計某農藥的膳食暴
露值[30]。膳食暴露評估是膳食安全性的重要評價指
標, 并為后續(xù)的風險分析提供大量信息和決策依據(jù),
因此是風險評估環(huán)節(jié)的關鍵步驟。目前常用的膳食暴
露評估模型主要分為兩大類, 即確定性評估模型
(deterministic model) 和概率評估模型(probabilistic
model)。無論是確定性評估還是概率評估, 加工因子
都是模型中的重要因子。
4.1.1 確定性評估模型
確定性評估也稱為點評估(point estimate), 是以
點值的形式對人群的暴露參數(shù)作出的簡單描述。確定
性評估是將人群的食物消費量設為固定值, 乘以固
定的污染物濃度以及加工因子, 并將所有食物來源
的污染物暴露量進行累加后處除以人群的平均體重
即為某污染物的人群膳食暴露量。FAO/WHO 建議采
用高端消費量如食物消費量分布的97.5%分位數(shù)和
污染物的高端暴露值即食物中該污染物的最大殘留
量進行暴露評估[31]。確定性評估方法忽略個體體重
差異及個體消費量的不同, 也不能體現(xiàn)消費食物中
化學物濃度水平的差異, 結果相對保守, 尤其是當食
物種類較多時, 累加后的高估計值遠遠高于實際暴
露量。確定性評估模型如下:
,97.5 ,max
1
p
k k k
k
x c PF
EXP
= w
× ×
= Σ
式中EXP 代表某種化學物的人群暴露量; xk,97.5 代表
第k 類食物消費量分布的97.5%分位數(shù); ck,max 代表第
k 類食物中某一化學物的最大殘留量; p 是第j 天中消
費食物種類數(shù)目; PFk 代表第k 類食物的加工因子;
w 代表人群的平均體重。
4.1.2 概率評估模型
概率評估模型最初應用于環(huán)境污染物危害暴露
評估, 目前已廣泛應用到農產品食品中包括農藥殘
留在內的化學污染物暴露評估。概率評估對所評價化
學物在食品中存在概率與污染水平及相關水平的消
費量進行模擬, 因此需要足夠的食品中化學物和食
物消費量數(shù)據(jù)才具有實際意義。在實際應用中, 食物
消費量一般來源于膳食調查的24 h 膳食回顧, 而化
學物濃度則一般來源于對市場上各類食品的常規(guī)監(jiān)
測, 即以食物消費量和化學物濃度作為兩個獨立分布
的總體, 在獲得兩總體特定的分布特征和參數(shù)后, 利
用計算機模擬在兩總體中進行隨機抽樣并配對相乘,
從而獲得暴露值的概率分布, 并計算一系列統(tǒng)計量作
為目標人群的暴露估計值[32]。概率評估模型如下:
1
p
k ijk i jk k
i
x c PF
EXP
w
= × ×
= Σ
式中EXP則為第i 個個體在第j 天中某種化學暴露量;
xijk 是第i 個個體在第j 天攝入第k 種食物的量; cijk 為
第i 個個體在第j 天攝入第k 種食物中的化學物殘留
濃度; wi是觀察個體i 的體重; p 是消費食物種類數(shù)目;
PFk 代表第k 類食物的加工因子。
4.2 加工因子在暴露評估中的應用現(xiàn)狀
目前歐美等國對加工因子的研究及其應用涉及
廣泛, EPA 于1996 年發(fā)布的《關于加工食品或飼料中
化學殘留物測試》[8]指導性文件中, 詳細闡述了食品
經不同加工處理的理論加工系數(shù)計算方法, 并已將
加工因子應用于膳食暴露評估。德國聯(lián)邦風險評估研
究所(Federa Institute for Risk Assessment, BfR)在
2009 年發(fā)布的《農藥殘留加工因子匯編手冊》[33]中,
包含了關于FAO/WHO 農藥殘留專家聯(lián)席會議(Joint
FAO/WHO Meeting on Pesticide Residues, JMPR)和
EU 研究的糧食、蔬菜和水果3 大類56 種食品中148
種農藥的1448 個加工因子, 以及飼料中115 種農藥
的538 個加工因子, 該手冊已經在農產品中農藥殘
留膳食暴露評估中得到了廣泛的應用?，F(xiàn)已開發(fā)的許
多風險評估軟件包含各類加工因子, 如清洗、去皮、
烘烤、水煮、榨油和釀酒等。Caldas 等[34]利用歐盟開
發(fā)的“隨機化模擬危險性評價”軟件評估了二硫代氨
基甲酸鹽在大米等11 種加工農產品的膳食暴露風
險, 納入加工因子后人群的二硫代氨基甲酸鹽平均
攝入量要降低4 倍多。而葡萄生產葡萄干的干燥和
濃縮過程, 由于水分含量和葡萄質量降低而導致農
藥殘留水平升高, 因此, 有學者[35]研究證實納入干
燥因子和濃縮因子葡萄干中的嘧菌酯殘留量要比鮮
葡萄中要高, 風險指數(shù)增加。近年來, 有學者[36-38]研
究了蔬菜、水果和谷物等食品中的農藥殘留加工因子,
并結合膳食調查數(shù)據(jù)和污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了農藥
殘留膳食暴露評估。袁玉偉等[39]利用點估計模型對
我國居民對菠菜中毒死蜱的膳食暴露量研究表明,
采用推薦劑量噴藥7 d 后, 鮮食菠菜中毒死蜱攝入量
為每日允許攝入量的(acceptable daily intake, ADI)的
14.1%, 而引入脫水菠菜的加工因子后, 毒死蜱攝入
第2 期 李 安, 等: 農藥殘留加工因子及其在膳食暴露評估中的應用 313
量僅為ADI 值的3.45%, 風險指數(shù)明顯降低。
5 結 語
食品從農田到餐桌的生產鏈會經過初加工或深
加工等各個環(huán)節(jié), 而加工處理可能會增加或去除食
品中殘留的農藥, 因此納入加工因子來校正入口食
品中的農藥殘留值, 有利于更為準確地評估農藥膳
食暴露量, 進而以此為依據(jù)制定合理的農藥殘留限
量標準。盡管有關農藥殘留加工因子的研究及其在膳
食暴露評估中的應用已廣泛開展, 但在今后的研究
中還需重點解決以下幾方面問題: ① 加工因子的研
究不應只局限于一些簡單的單元操作工序上, 如單
一的清洗、燙漂和烹飪等, 而應根據(jù)食品的商業(yè)化加
工過程系統(tǒng)研究農藥殘留的加工因子; ②我國的食品
加工行業(yè)具有多元化的特點, 與其他國家存在明顯
差異, 因此應當研究各類加工方法包括傳統(tǒng)食品加
工以及精細加工等過程農藥殘留的變化; ③某些加工
過程如高溫烹飪、水煮及輻照等可能會導致農藥發(fā)生
代謝或降解而轉化成其他產物, 因此應重點關注這
些加工過程農藥轉化產物的種類及其毒性; ④ 應根
據(jù)我國居民的飲食消費習慣建立完善的加工因子數(shù)
據(jù)庫, 以便于科學準確地評估我國居民膳食中農藥
殘留的暴露風險。
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(責任編輯: 趙靜)
作者簡介
李安, 博士, 助理研究員, 主要研究
方向為農產品質量與安全。
E-mail: lionlian@126.com
潘立剛, 博士, 研究員, 主要研究方
向為農藥學。
E-mail: panlg@nercita.org.cn

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