2023年12月25日发(作者：邛高远)
第４１卷第５期 东北农业大学学报 ４１（５）：１３１－１３４ ２０１０年５月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ａ ｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｍ．ｄｖ ２０１０ 基于ＸＰＳ的苹果表皮残留农药界面层的氩刻分析 张欣艳，赵达，王乐新，王 畅 （黑龙江八一农垦大学文理学院，黑龙江大庆 １６３３１９） 摘要：针对果皮表面残留农药进行微观深度探测及分析。结果表明，苹果表皮氧乐果及敌敌畏随施药浓度 及施药时间的残留沿纵向深度变化呈现非线性规律性，主要残留部位为果实表皮的角质层区距表面８ Ｉｘｍ，氧乐 果残留分布的规律性强于敌敌畏。 关键词：苹果表皮；ＸＰＳ；残留农药；深度分析 中图分类号：０４—３３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５—９３６９（２０１Ｏ）０５—０１３１—０４ Ａｒ ｉｏｎ ｂｅａｍ ｅｔｃｈｉｎｇ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ｒｅｓｉｄｕｅ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ ｆｏｒ ａｐｐｌｅ ｃｕｔｉｃｌｅ ｂａｓｉｎｇ ｏｎ ＸＰＳ／ＺＨＡＮＧ Ｘｉｎｙａｎ，ＺＨＡＯ Ｄａ，ＷＡＮＧ Ｌｅｘｉｎ，ＷＡＮＧ Ｃｈａｎｇ（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｒｔ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｂａｙｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｑｉｎｇ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ １ ６３３１ ９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｏｆ ａｐｐｌｅ ｃｕｔｉｃｌｅ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｉｃｒｏ－ｄｅｐｔｈ ｐｒｏｂｅ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｍｅｔｈｏａｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｃｈｌｏｒｖｏｓ ｏｎ ａｐｐｌｅ ｃｕｔｉｃｌｅ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ ａｌｏｎｇ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｅｐｔｈ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｗｅｒｅ ｓｔｒａｔｕｍ ｃｏｒｎｅｕｍ ａｎｄ ｔｈｅｙ ｗｅｒｅ ８ ｕｍ ｉｎｓｉｄｅ ｆｒ０ｍ ｔｈｅ ａｐｐｌｅ ｓｕｒｆａｃｅ．Ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｍｅｔｈｏａｔｅ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｒｅｇｕｌａｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｃｈｌｏｒｖｏｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｐｐｌｅ ｃｕｔｉｃｌｅ；ＸＰＳ；ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ｒｅｓｉｄｕｅ；ｉｎ—ｄｅｐｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ 苹果表皮含有丰富的有机酸、纤维素、维生 药的具体位置不甚清晰。如若能够对农药残留部位 素、抗氧化成分及生物活性物质等，尤其黄酮类物 进行具体分析，继而选择更具有针对性、有效和节 质是一种高效抗氧化剂，它可以对抗自由基，保护 能的方式去除残留农药，使得营养丰富的果皮可放 细胞膜，是癌症的克星【ｌｊ。但由于苹果果实中残留 心地食用，无疑意义重大。 农药主要分布于表皮，导致多数人对苹果采取削皮 本文运用ｘ射线光电子能谱（ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌ— 食用的方法。目前，苹果农药残留研究的样品主要 ｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＰＳ）ｔ２－４］，配合离子刻蚀系统沿 来源于苹果果实中某一部位的综合处理，对残留农 表皮纵向进行微观深度分析，表征苹果表皮残留氧 收稿日期：２００９—１１－０２ 基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目（１ １５３１２６０） 作者简介：张欣艳（１９７７～），女，讲师，硕士研究生，研究方向为生物物理实验技术与方法。 任建辉．南瓜果肉中果胶的提取及纯化研究［Ｄ】．哈尔滨：东北 王燕，车振明，万国福．南瓜果胶脱色工艺的研究［Ｊ１．食品工业 农业大学，２００７． 科技，２００５，２６（６）：６１—６３． 谢音，屈小英．食品分析［Ｍ】．北京：科学文献出版社，２００６：７８— 徐金瑞，刘兴华，柳艳霞．苹果渣提取果胶脱色新工艺的研究 ８１． 【ＪＪ．中国食品学报，２００４，２（４）：６６—６９． 张雪丹．苹果果胶制备工艺及研究进展【Ｊ】．落叶果树，２００９（２）： 魏海香，木泰华，孙艳丽，等．果胶制备的研究进展［Ｊ］．食品研究 ２２－２５． 与开发，２００６，２７（４）：１５７—１５９． 金山，王娜，孔保华，等．山楂果胶脱色工艺的研究［Ｊ】．食品研究 田辉，马力．果胶制备方法的研究进展［Ｊ】．中国调味品，２００６（３）： 与开发，２００８，２９（３）：１０５—１０７． １６－２０． 马惠玲，岳田利，张存莉，等．由苹果渣制备ＬＭ果胶、膳食纤 戴玉锦，张筱娟，王凤仙．果胶提取中沉淀方法及条件的研究 维的工艺研究ＩＪ１＿食品与发酵工业，２００３（８）：９５—９７． ［Ｊ１．安徽农业科学，２００７，３５（９）：２７３２—２７３４．
‘１３２・ 东北农业大学学报 第４１卷 乐果及敌敌畏的具体部位，以期能够为苹果表皮农 药浸入、转化及探索无损祛除农药残留的物理方法 提供基础数据。 素相对含量并对峰位归属进行分析。 １．２．２界面层氧（Ｏ）、碳（Ｃ）比随浓度的纵向分析 分别勾兑浓度依次为２％、４％、６％、８％和 １０％氧乐果农药和敌敌畏农药，阴干后取样置于载 １ 材料与方法 １．１材料及仪器 玻片间放入．匣温箱３５℃烘干，形成平整待测样品， 表皮取样，制成厚度０．５ ｍｍ、直径＞６ ｍｍ切片，置 １．１．１材料 于载玻片间，放于恒温箱３５℃烘干，导电胶粘于 红富士苹果采自山东栖霞（生长中未施任何农 样品托架上，电子中和枪消除表面荷电效应。分时 药）；氧乐果２ｏ％－￣Ｌ油（产自河北方舟农业科技有 段进行氩离子刻蚀，ＸＰＳ扫谱分析Ｏ／Ｃ比值，绘制 限公司）；敌敌畏８ｏ％￣Ｌ油（产自河南东方人农化 曲线反映农药随浓度不同而呈现的渗入规律。 有限公司）；农药（均购自黑龙江省农科院）。 １．２．３界面层氧（Ｏ）、碳（Ｃ）比随施药时间的纵向 １．１．２仪器及测试条件 分析 ＸＰＳ型号：ＥＳＣＡ７５０（日本岛津），激发源为 分别勾兑浓度为８％的氧乐果农药和敌敌畏农 ＭｇＫｃ￣（能量ｈｙ＝ｌ ２５３．６ ｅＶ），测试电压１０ ｋＶ， 药，依次经３、５、７ ｄ取样，置于载玻片间放入恒 电流３０ ｍＡ，样品室真空度优于５．３ｘ１０ Ｐａ，Ａｒ 温箱３５℃烘干，导电胶粘于样品托架上，电子中 离子管电流１６ ｍＡ，出射束流２．５ ＩｘＡ，Ｃｌｓ谱图采 和枪消除表面荷电效应。分时段进行氩离子刻蚀， 用ＸＰＳＰＥＡＫ４１专用软件（选４０％Ｇｕｓｓｉａｎ—Ｌｏｒｅｎｔ— ＸＰＳ扫谱分析Ｏ／Ｃ比值，绘制曲线反映农药随施药 ｚｉａｎ）进行分峰拟合。采用氩离子刻蚀去除表面污 时间呈现的渗入规律。 染。以ｃ１Ｓ（２８５．０ ｅＶ）为定标标准进行结合能校 正。 ２结果与分析 １．２方法 ２．１苹果表皮Ｃｌｓ的纵向氩刻分析 １．２．１未施药苹果表皮Ｃｌｓ的氩刻分析 苹果表皮主要元素相对含量及比值如表１，未 苹果清洗干净，表皮取样，制成厚度０．５ １ＴＩ！ｌｌ、 刻蚀时Ｏ／Ｃ比值相对稍高，可能是样品经表面处 直径＞６ ｍｍ切片，置于载玻片问，放于恒温箱 理后仍就不可避免地附着了少量的Ｏ，但与前三次 ３５℃烘干，导电胶粘于样品托架上，电子中和枪 氩刻相比，变化不大，在接下来的氩刻中，Ｏ元素 消除表面荷电效应。氩离子刻蚀表面，每次氩刻时 的含量明显增多，Ｏ／Ｃ比值加大，元素组成显示由 间为９０ ｓ，ＸＰＳ扫描图谱，峰位拟合，计算主要元 表皮层向内果皮成分过度。 表１苹果表皮刻蚀各元素相对含量及比值 Ｔａｂｌｅ １ Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ａｒ ｉｏｎ ｂｅａｍ ｅｔｃｈｉｎｇ ａｐｐｌｅ ｃｕｔｉｃｌｅ （％） 氩刻第２次、氩刻第４次的Ｃｌｓ峰的ＸＰＳ分 皮层过渡的区域。成分中的角质、蜡被等脂类物质 峰拟合图谱见图１。根据加拿大的Ｄｏｒｒｉｓ和Ｇｒａｙ 相对含量减少，果胶、纤维素及半纤维素为主的糖 对木材碳原子划分分峰拟合Ｃｌｓ各峰［５－７／，Ｃ元素四 类物质增多。表皮物质由角质逐渐向胞间质果胶、 种结构形式的相对含量见表２。Ｃ 含量随着氩刻的 纤维素等糖类过渡，其中羧酸根主要由单宁和有机 继续深入明显降低，而ｃ 、ｃ，、Ｃ 含量有所升高， 酸提供。 说明Ｃ一０、Ｃ＝Ｏ、０一Ｃ＝Ｏ‘含量增加，即厚度约为 ２．２两种农药的界面探测 １８ ｍ处就已经进入表皮层。表皮层是角质层向果 苹果表皮中物质与残留农药相互渗透，形成一
第５期 张欣艳等：基于ＸＰＳ的苹果表皮残留农药界面层的氩刻分析 ・１３３ 个具有微观厚度的界面层。分别勾兑浓度为１０％ 霞苹果表皮形貌的分析结果推算ｆ８］，苹果与农药形 的氧乐果和１０％的敌敌畏涂抹于苹果样品，阴干 成的界面层大约在１Ｏ ｍ内。 后取样置于载玻片间放人恒温箱３５℃烘干，形成 ２．２．１界面层中氧（Ｏ）、碳（Ｃ）比随浓度的纵向分 平整待测样品，对比施药前后氩刻结果，农药渗入 析 深度为氩刻第２次的深度内，根据魏钦平对山东栖 结果见图２。 警ｌ 越 骥 莨 莨 在Ⅱ 靶 电子结合能（ｅＶ） 电子结合能（ｅＶ） Ｂｉｎｄｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ Ｂｉｎｄｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ａ ｂ 图１果皮氩刻第２次、第４次Ｃｌｓ的ＸＰＳ拟合图谱 Ｆｉｇ．１ ＸＰＳ ｆｉｔｔｉｎｇ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ａｎｄ ｆｏｕｒｔｈ Ｃｌｓ ｏｆ ｔｈｅ Ａｒ ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｃｕｔｉｃｌｅ １ ◆Ｏ ◆Ｏ ｛ ２％ １１－２％ ——● ４％ Ｉ． ４％ 丑．呈 薰主 ＊６％ 薹耋靛｛ ６％ 苄８％ —＇卜８％ ● １０％ ●卜１０％ 氩刻时间（ｍｉｎ） 氩刻时间（ｍｉｎ） Ｔｉｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｂ 图２界面层中Ｏ／Ｃ随浓度及氩刻时间变化 Ｆｉｇ．２ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｘｙｇｅｎ／ｃａｒｂｏｎ Ｏｉｌ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 表２两次氩刻后Ｃ元素四种结构峰位及相对含量 Ｔａｂｌｅ ２ Ｆｏｕｒ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｔｒｕｎｃｔｕｒｅ ｐｅａｋ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ａｒｅｔｃｈｉｎｇ 未施药样品与施用不同浓度氧乐果农药后的样 药时的状态所需的氩刻时间分别为１、１．５、２、２．５ 品中Ｏ／Ｃ比值随氩刻时间的变化曲线如图２ａ。曲线 和３ ｍｉｎ，亦即在施药３ ｄ的时间内，在分别施用 具有相似的规律性，随氩刻时间亦即随深 ２％、４％、６％、８％和１０％氧乐果农药的样品中， 度的增加，氧乐果在苹果果皮中的残留呈现非线性 农药渗入的深度分别约为３、６、９、１２和１５ ｍ， 递减的趋势，在各浓度情况下，Ｏ／Ｃ比值达到未施 具有明显的规律性。随浓度的增加，表皮中农药的
・１３４・ 东北农业大学学报 第４１卷 残留量已具有明显的增加趋势，未施药样品中未氩 势；随施药时间的增加，苹果表皮未刻蚀部分的氧乐 刻Ｏ／Ｃ比值比氩刻后的Ｏ／Ｃ比值稍高，主要原因 果农药的残留量降低，在３～７ ｄ内，最表层的农药残 应为未刻蚀前表皮中附着了少量的Ｏ所致。 留下降不是非常明显，而在苹果表皮下约为２－８ Ｉｘｍ 图２ｂ为施用不同浓度敌敌畏农药时，界面层 之间，农药残留随施药时间的增加而增加，与最表层 中Ｏ／Ｃ随氩刻时间变化曲线。图中各条曲线与施 的变化截然相反。施用浓度为８％氧乐果农药３ ｄ后， 用氧乐果农药的情况类似。不同之处在于曲线陡度 农药浸入深度约为６ ｍ，施药５ ｄ，农药浸入深度 比施用氧乐果的情况要小，在相同施药时间内，敌 约为８ Ｉｘｍ。图３ｂ中敌敌畏农药随时间的纵向变化曲 敌畏的渗人较快，但残留量相对较小。不同浓 线与图３ａ相似，但曲线的陡度相较于施用氧乐果农 度Ｏ／Ｃ达到未施药状态所需氩刻时间分别为２、２、 药要小。界面层中各条Ｏ／Ｃ曲线陡度随浓度的增加而 ２、３、４ ｍｉｎ，规律性相对较差。 减小；随深度的增加，表皮中农药残留呈现非线性降 ２．２．２界面层中氧（Ｏ）、碳（Ｃ）比随施药时间的纵 低的趋势；随施药时间的增加，苹果表皮未刻蚀部分 向分析 的敌敌畏农药的残留量降低，并且与图３ａ相比，这 施用浓度均为８％的氧乐果和敌敌畏的苹果样品 种降低表现得稍微明显一些。而在苹果表皮下约为 界面层中Ｏ／Ｃ随施药时问的变化曲线如图３。从图３ａ ２－８ ｍ之间，农药残留随施药时间的增加而增加， 中可明显看出，施用氧乐果的苹果表皮界面层中各条 与图３ａ情况相比，差别稍小。施用浓度为８％敌敌畏 ＯＫ曲线都较为平滑，陡度随浓度的增加而减小；随 农药３ ｄ后，农药浸入深度约为６ ｐｕｍ，施药５至７ 着深度的增加，表皮中农药残留呈现非线性降低的趋 ｄ，农药浸入深度约为８ ｔｘｍ。 至景 ： ３ ｄ ＿－Ｉ ５ ｄ 羞．兰 誊孳◆３ ｄ ．Ｉ－５ ｄ ★７ ｄ 蔓蚕 士７ ｄ 丑呈 萎莲 氩刻时间（ｒａｉｎ） 氩刻时间（ｍｉｎ） Ｔｉｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 图３施用浓度均为８％的农药界面层中Ｏ／Ｃ随施药时间及氩刻时间变化 Ｆ ．３ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｘｙｇｅｎ／ｃａｒｂｏｎ ｏｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｉｌ￣ｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄ ｐａｐｅｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ［Ｊ］．Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，２００４，１ １（２）：２０９． ３ 结 论 【３］林冠发，郑茂盛，白真权，等．Ｐ１１Ｏ钢ｃＯ 腐蚀产物膜的ＸＰＳ分 研究结果表明，苹果表皮Ｃ元素以四种状态存 析Ⅲ．光谱学与光谱分析，２００５，２５（１ １）：１ ８７５． 在。残留农药主要存在于苹果表皮角质层区，距表皮 ［４］Ｋａｎｇａｓ Ｈ，Ｋｌｅｅｎ Ｍ．Ｓｕｒｆａｃｅ ｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒ— 大约８ ｍ以内。因此，苹果表皮残留农药的去除重 ｔｉｅｓｏ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｕｌｐ ｆｉｎｅｓ ｆＪ］．Ｎｏｒｄｉｃ Ｐｕｌｐ ａｎｄ Ｐａｐｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ 点针对于表皮下８ ＮＬｍ以内处理即可。另外，两种残 Ｊｏｕｒｎａｌ，２００４，１９（２）：１９１． 留农药随深度及时间的变化规律相似，均呈现出非 【５］Ｊａｉｃ Ｍ，Ｚｉｖａｎｏｖｉｃ Ｒ，Ｓｔｅｖａｎｏｖｉｃ Ｊ Ｔ，ｅｔ ａ１．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ 线性递减的趋势；同等施药浓度和施药时间的条 ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｂｅｅｃｈ ａｎｄ ｏａｋｗｏｏｄ ａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ＥＳＣＡ ｍｅｔｈｏｄ 件下，氧乐果的浸入深度及残留量都要高于敌敌畏。 『Ｊ１．Ｈｏｌｚ Ｒｏｈ Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆ，１９９６，５４（１）：３７—４１． ［６】杜官本．表面光电子能谱（ｘＰｓ）及其在木材科学与技术领域的 ［参考文献］ 应用ＩＪｌ＿木材工业，１９９９，１３（３）：１７． ［７］杨喜昆，杜官本，钱天才，等．木材表面改性的ＸＰＳ分析跚．分 ［１］珏珏．苹果可抗七种疾病【ＪＪ．内蒙古林业，２００８（１ １）：４０． 析测试学报，２００３，２２（４）：６． ［２】Ｋｏｌｊｏｎｅｎ Ｋ，Ｏｓｔｅｒｂｅｒｇ Ｍ，Ｋｌｅｅｎ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆ ｌｉｇｎｉｎａｎ ［８］魏钦平，叶宝兴，张继祥，等．不同生态区富士苹果果皮解剖结 ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｓｏｎ Ｋｒ ｐ“ｆｐ Ｌ：Ｅｆｆｅｃｔ ＯＮ ｓｔｕ￣ａｃｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｓｕｒｆａｃｅ 构的特征与差异【Ｊ】．果树学报，２００１，１８０）：２４３—２４５．
2023年12月25日发(作者：邛高远)
第４１卷第５期 东北农业大学学报 ４１（５）：１３１－１３４ ２０１０年５月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ａ ｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｍ．ｄｖ ２０１０ 基于ＸＰＳ的苹果表皮残留农药界面层的氩刻分析 张欣艳，赵达，王乐新，王 畅 （黑龙江八一农垦大学文理学院，黑龙江大庆 １６３３１９） 摘要：针对果皮表面残留农药进行微观深度探测及分析。结果表明，苹果表皮氧乐果及敌敌畏随施药浓度 及施药时间的残留沿纵向深度变化呈现非线性规律性，主要残留部位为果实表皮的角质层区距表面８ Ｉｘｍ，氧乐 果残留分布的规律性强于敌敌畏。 关键词：苹果表皮；ＸＰＳ；残留农药；深度分析 中图分类号：０４—３３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５—９３６９（２０１Ｏ）０５—０１３１—０４ Ａｒ ｉｏｎ ｂｅａｍ ｅｔｃｈｉｎｇ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ｒｅｓｉｄｕｅ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ ｆｏｒ ａｐｐｌｅ ｃｕｔｉｃｌｅ ｂａｓｉｎｇ ｏｎ ＸＰＳ／ＺＨＡＮＧ Ｘｉｎｙａｎ，ＺＨＡＯ Ｄａ，ＷＡＮＧ Ｌｅｘｉｎ，ＷＡＮＧ Ｃｈａｎｇ（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｒｔ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｂａｙｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｑｉｎｇ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ １ ６３３１ ９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｏｆ ａｐｐｌｅ ｃｕｔｉｃｌｅ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｉｃｒｏ－ｄｅｐｔｈ ｐｒｏｂｅ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｍｅｔｈｏａｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｃｈｌｏｒｖｏｓ ｏｎ ａｐｐｌｅ ｃｕｔｉｃｌｅ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ ａｌｏｎｇ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｅｐｔｈ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｗｅｒｅ ｓｔｒａｔｕｍ ｃｏｒｎｅｕｍ ａｎｄ ｔｈｅｙ ｗｅｒｅ ８ ｕｍ ｉｎｓｉｄｅ ｆｒ０ｍ ｔｈｅ ａｐｐｌｅ ｓｕｒｆａｃｅ．Ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｍｅｔｈｏａｔｅ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｒｅｇｕｌａｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｃｈｌｏｒｖｏｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｐｐｌｅ ｃｕｔｉｃｌｅ；ＸＰＳ；ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ ｒｅｓｉｄｕｅ；ｉｎ—ｄｅｐｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ 苹果表皮含有丰富的有机酸、纤维素、维生 药的具体位置不甚清晰。如若能够对农药残留部位 素、抗氧化成分及生物活性物质等，尤其黄酮类物 进行具体分析，继而选择更具有针对性、有效和节 质是一种高效抗氧化剂，它可以对抗自由基，保护 能的方式去除残留农药，使得营养丰富的果皮可放 细胞膜，是癌症的克星【ｌｊ。但由于苹果果实中残留 心地食用，无疑意义重大。 农药主要分布于表皮，导致多数人对苹果采取削皮 本文运用ｘ射线光电子能谱（ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌ— 食用的方法。目前，苹果农药残留研究的样品主要 ｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＰＳ）ｔ２－４］，配合离子刻蚀系统沿 来源于苹果果实中某一部位的综合处理，对残留农 表皮纵向进行微观深度分析，表征苹果表皮残留氧 收稿日期：２００９—１１－０２ 基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目（１ １５３１２６０） 作者简介：张欣艳（１９７７～），女，讲师，硕士研究生，研究方向为生物物理实验技术与方法。 任建辉．南瓜果肉中果胶的提取及纯化研究［Ｄ】．哈尔滨：东北 王燕，车振明，万国福．南瓜果胶脱色工艺的研究［Ｊ１．食品工业 农业大学，２００７． 科技，２００５，２６（６）：６１—６３． 谢音，屈小英．食品分析［Ｍ】．北京：科学文献出版社，２００６：７８— 徐金瑞，刘兴华，柳艳霞．苹果渣提取果胶脱色新工艺的研究 ８１． 【ＪＪ．中国食品学报，２００４，２（４）：６６—６９． 张雪丹．苹果果胶制备工艺及研究进展【Ｊ】．落叶果树，２００９（２）： 魏海香，木泰华，孙艳丽，等．果胶制备的研究进展［Ｊ］．食品研究 ２２－２５． 与开发，２００６，２７（４）：１５７—１５９． 金山，王娜，孔保华，等．山楂果胶脱色工艺的研究［Ｊ】．食品研究 田辉，马力．果胶制备方法的研究进展［Ｊ】．中国调味品，２００６（３）： 与开发，２００８，２９（３）：１０５—１０７． １６－２０． 马惠玲，岳田利，张存莉，等．由苹果渣制备ＬＭ果胶、膳食纤 戴玉锦，张筱娟，王凤仙．果胶提取中沉淀方法及条件的研究 维的工艺研究ＩＪ１＿食品与发酵工业，２００３（８）：９５—９７． ［Ｊ１．安徽农业科学，２００７，３５（９）：２７３２—２７３４．
‘１３２・ 东北农业大学学报 第４１卷 乐果及敌敌畏的具体部位，以期能够为苹果表皮农 药浸入、转化及探索无损祛除农药残留的物理方法 提供基础数据。 素相对含量并对峰位归属进行分析。 １．２．２界面层氧（Ｏ）、碳（Ｃ）比随浓度的纵向分析 分别勾兑浓度依次为２％、４％、６％、８％和 １０％氧乐果农药和敌敌畏农药，阴干后取样置于载 １ 材料与方法 １．１材料及仪器 玻片间放入．匣温箱３５℃烘干，形成平整待测样品， 表皮取样，制成厚度０．５ ｍｍ、直径＞６ ｍｍ切片，置 １．１．１材料 于载玻片间，放于恒温箱３５℃烘干，导电胶粘于 红富士苹果采自山东栖霞（生长中未施任何农 样品托架上，电子中和枪消除表面荷电效应。分时 药）；氧乐果２ｏ％－￣Ｌ油（产自河北方舟农业科技有 段进行氩离子刻蚀，ＸＰＳ扫谱分析Ｏ／Ｃ比值，绘制 限公司）；敌敌畏８ｏ％￣Ｌ油（产自河南东方人农化 曲线反映农药随浓度不同而呈现的渗入规律。 有限公司）；农药（均购自黑龙江省农科院）。 １．２．３界面层氧（Ｏ）、碳（Ｃ）比随施药时间的纵向 １．１．２仪器及测试条件 分析 ＸＰＳ型号：ＥＳＣＡ７５０（日本岛津），激发源为 分别勾兑浓度为８％的氧乐果农药和敌敌畏农 ＭｇＫｃ￣（能量ｈｙ＝ｌ ２５３．６ ｅＶ），测试电压１０ ｋＶ， 药，依次经３、５、７ ｄ取样，置于载玻片间放入恒 电流３０ ｍＡ，样品室真空度优于５．３ｘ１０ Ｐａ，Ａｒ 温箱３５℃烘干，导电胶粘于样品托架上，电子中 离子管电流１６ ｍＡ，出射束流２．５ ＩｘＡ，Ｃｌｓ谱图采 和枪消除表面荷电效应。分时段进行氩离子刻蚀， 用ＸＰＳＰＥＡＫ４１专用软件（选４０％Ｇｕｓｓｉａｎ—Ｌｏｒｅｎｔ— ＸＰＳ扫谱分析Ｏ／Ｃ比值，绘制曲线反映农药随施药 ｚｉａｎ）进行分峰拟合。采用氩离子刻蚀去除表面污 时间呈现的渗入规律。 染。以ｃ１Ｓ（２８５．０ ｅＶ）为定标标准进行结合能校 正。 ２结果与分析 １．２方法 ２．１苹果表皮Ｃｌｓ的纵向氩刻分析 １．２．１未施药苹果表皮Ｃｌｓ的氩刻分析 苹果表皮主要元素相对含量及比值如表１，未 苹果清洗干净，表皮取样，制成厚度０．５ １ＴＩ！ｌｌ、 刻蚀时Ｏ／Ｃ比值相对稍高，可能是样品经表面处 直径＞６ ｍｍ切片，置于载玻片问，放于恒温箱 理后仍就不可避免地附着了少量的Ｏ，但与前三次 ３５℃烘干，导电胶粘于样品托架上，电子中和枪 氩刻相比，变化不大，在接下来的氩刻中，Ｏ元素 消除表面荷电效应。氩离子刻蚀表面，每次氩刻时 的含量明显增多，Ｏ／Ｃ比值加大，元素组成显示由 间为９０ ｓ，ＸＰＳ扫描图谱，峰位拟合，计算主要元 表皮层向内果皮成分过度。 表１苹果表皮刻蚀各元素相对含量及比值 Ｔａｂｌｅ １ Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ａｒ ｉｏｎ ｂｅａｍ ｅｔｃｈｉｎｇ ａｐｐｌｅ ｃｕｔｉｃｌｅ （％） 氩刻第２次、氩刻第４次的Ｃｌｓ峰的ＸＰＳ分 皮层过渡的区域。成分中的角质、蜡被等脂类物质 峰拟合图谱见图１。根据加拿大的Ｄｏｒｒｉｓ和Ｇｒａｙ 相对含量减少，果胶、纤维素及半纤维素为主的糖 对木材碳原子划分分峰拟合Ｃｌｓ各峰［５－７／，Ｃ元素四 类物质增多。表皮物质由角质逐渐向胞间质果胶、 种结构形式的相对含量见表２。Ｃ 含量随着氩刻的 纤维素等糖类过渡，其中羧酸根主要由单宁和有机 继续深入明显降低，而ｃ 、ｃ，、Ｃ 含量有所升高， 酸提供。 说明Ｃ一０、Ｃ＝Ｏ、０一Ｃ＝Ｏ‘含量增加，即厚度约为 ２．２两种农药的界面探测 １８ ｍ处就已经进入表皮层。表皮层是角质层向果 苹果表皮中物质与残留农药相互渗透，形成一
第５期 张欣艳等：基于ＸＰＳ的苹果表皮残留农药界面层的氩刻分析 ・１３３ 个具有微观厚度的界面层。分别勾兑浓度为１０％ 霞苹果表皮形貌的分析结果推算ｆ８］，苹果与农药形 的氧乐果和１０％的敌敌畏涂抹于苹果样品，阴干 成的界面层大约在１Ｏ ｍ内。 后取样置于载玻片间放人恒温箱３５℃烘干，形成 ２．２．１界面层中氧（Ｏ）、碳（Ｃ）比随浓度的纵向分 平整待测样品，对比施药前后氩刻结果，农药渗入 析 深度为氩刻第２次的深度内，根据魏钦平对山东栖 结果见图２。 警ｌ 越 骥 莨 莨 在Ⅱ 靶 电子结合能（ｅＶ） 电子结合能（ｅＶ） Ｂｉｎｄｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ Ｂｉｎｄｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ａ ｂ 图１果皮氩刻第２次、第４次Ｃｌｓ的ＸＰＳ拟合图谱 Ｆｉｇ．１ ＸＰＳ ｆｉｔｔｉｎｇ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ａｎｄ ｆｏｕｒｔｈ Ｃｌｓ ｏｆ ｔｈｅ Ａｒ ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｃｕｔｉｃｌｅ １ ◆Ｏ ◆Ｏ ｛ ２％ １１－２％ ——● ４％ Ｉ． ４％ 丑．呈 薰主 ＊６％ 薹耋靛｛ ６％ 苄８％ —＇卜８％ ● １０％ ●卜１０％ 氩刻时间（ｍｉｎ） 氩刻时间（ｍｉｎ） Ｔｉｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｂ 图２界面层中Ｏ／Ｃ随浓度及氩刻时间变化 Ｆｉｇ．２ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｘｙｇｅｎ／ｃａｒｂｏｎ Ｏｉｌ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 表２两次氩刻后Ｃ元素四种结构峰位及相对含量 Ｔａｂｌｅ ２ Ｆｏｕｒ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｔｒｕｎｃｔｕｒｅ ｐｅａｋ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ａｒｅｔｃｈｉｎｇ 未施药样品与施用不同浓度氧乐果农药后的样 药时的状态所需的氩刻时间分别为１、１．５、２、２．５ 品中Ｏ／Ｃ比值随氩刻时间的变化曲线如图２ａ。曲线 和３ ｍｉｎ，亦即在施药３ ｄ的时间内，在分别施用 具有相似的规律性，随氩刻时间亦即随深 ２％、４％、６％、８％和１０％氧乐果农药的样品中， 度的增加，氧乐果在苹果果皮中的残留呈现非线性 农药渗入的深度分别约为３、６、９、１２和１５ ｍ， 递减的趋势，在各浓度情况下，Ｏ／Ｃ比值达到未施 具有明显的规律性。随浓度的增加，表皮中农药的
・１３４・ 东北农业大学学报 第４１卷 残留量已具有明显的增加趋势，未施药样品中未氩 势；随施药时间的增加，苹果表皮未刻蚀部分的氧乐 刻Ｏ／Ｃ比值比氩刻后的Ｏ／Ｃ比值稍高，主要原因 果农药的残留量降低，在３～７ ｄ内，最表层的农药残 应为未刻蚀前表皮中附着了少量的Ｏ所致。 留下降不是非常明显，而在苹果表皮下约为２－８ Ｉｘｍ 图２ｂ为施用不同浓度敌敌畏农药时，界面层 之间，农药残留随施药时间的增加而增加，与最表层 中Ｏ／Ｃ随氩刻时间变化曲线。图中各条曲线与施 的变化截然相反。施用浓度为８％氧乐果农药３ ｄ后， 用氧乐果农药的情况类似。不同之处在于曲线陡度 农药浸入深度约为６ ｍ，施药５ ｄ，农药浸入深度 比施用氧乐果的情况要小，在相同施药时间内，敌 约为８ Ｉｘｍ。图３ｂ中敌敌畏农药随时间的纵向变化曲 敌畏的渗人较快，但残留量相对较小。不同浓 线与图３ａ相似，但曲线的陡度相较于施用氧乐果农 度Ｏ／Ｃ达到未施药状态所需氩刻时间分别为２、２、 药要小。界面层中各条Ｏ／Ｃ曲线陡度随浓度的增加而 ２、３、４ ｍｉｎ，规律性相对较差。 减小；随深度的增加，表皮中农药残留呈现非线性降 ２．２．２界面层中氧（Ｏ）、碳（Ｃ）比随施药时间的纵 低的趋势；随施药时间的增加，苹果表皮未刻蚀部分 向分析 的敌敌畏农药的残留量降低，并且与图３ａ相比，这 施用浓度均为８％的氧乐果和敌敌畏的苹果样品 种降低表现得稍微明显一些。而在苹果表皮下约为 界面层中Ｏ／Ｃ随施药时问的变化曲线如图３。从图３ａ ２－８ ｍ之间，农药残留随施药时间的增加而增加， 中可明显看出，施用氧乐果的苹果表皮界面层中各条 与图３ａ情况相比，差别稍小。施用浓度为８％敌敌畏 ＯＫ曲线都较为平滑，陡度随浓度的增加而减小；随 农药３ ｄ后，农药浸入深度约为６ ｐｕｍ，施药５至７ 着深度的增加，表皮中农药残留呈现非线性降低的趋 ｄ，农药浸入深度约为８ ｔｘｍ。 至景 ： ３ ｄ ＿－Ｉ ５ ｄ 羞．兰 誊孳◆３ ｄ ．Ｉ－５ ｄ ★７ ｄ 蔓蚕 士７ ｄ 丑呈 萎莲 氩刻时间（ｒａｉｎ） 氩刻时间（ｍｉｎ） Ｔｉｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 图３施用浓度均为８％的农药界面层中Ｏ／Ｃ随施药时间及氩刻时间变化 Ｆ ．３ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｘｙｇｅｎ／ｃａｒｂｏｎ ｏｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｉｌ￣ｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄ ｐａｐｅｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ［Ｊ］．Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，２００４，１ １（２）：２０９． ３ 结 论 【３］林冠发，郑茂盛，白真权，等．Ｐ１１Ｏ钢ｃＯ 腐蚀产物膜的ＸＰＳ分 研究结果表明，苹果表皮Ｃ元素以四种状态存 析Ⅲ．光谱学与光谱分析，２００５，２５（１ １）：１ ８７５． 在。残留农药主要存在于苹果表皮角质层区，距表皮 ［４］Ｋａｎｇａｓ Ｈ，Ｋｌｅｅｎ Ｍ．Ｓｕｒｆａｃｅ ｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒ— 大约８ ｍ以内。因此，苹果表皮残留农药的去除重 ｔｉｅｓｏ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｕｌｐ ｆｉｎｅｓ ｆＪ］．Ｎｏｒｄｉｃ Ｐｕｌｐ ａｎｄ Ｐａｐｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ 点针对于表皮下８ ＮＬｍ以内处理即可。另外，两种残 Ｊｏｕｒｎａｌ，２００４，１９（２）：１９１． 留农药随深度及时间的变化规律相似，均呈现出非 【５］Ｊａｉｃ Ｍ，Ｚｉｖａｎｏｖｉｃ Ｒ，Ｓｔｅｖａｎｏｖｉｃ Ｊ Ｔ，ｅｔ ａ１．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ 线性递减的趋势；同等施药浓度和施药时间的条 ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｂｅｅｃｈ ａｎｄ ｏａｋｗｏｏｄ ａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ＥＳＣＡ ｍｅｔｈｏｄ 件下，氧乐果的浸入深度及残留量都要高于敌敌畏。 『Ｊ１．Ｈｏｌｚ Ｒｏｈ Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆ，１９９６，５４（１）：３７—４１． ［６】杜官本．表面光电子能谱（ｘＰｓ）及其在木材科学与技术领域的 ［参考文献］ 应用ＩＪｌ＿木材工业，１９９９，１３（３）：１７． ［７］杨喜昆，杜官本，钱天才，等．木材表面改性的ＸＰＳ分析跚．分 ［１］珏珏．苹果可抗七种疾病【ＪＪ．内蒙古林业，２００８（１ １）：４０． 析测试学报，２００３，２２（４）：６． ［２】Ｋｏｌｊｏｎｅｎ Ｋ，Ｏｓｔｅｒｂｅｒｇ Ｍ，Ｋｌｅｅｎ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆ ｌｉｇｎｉｎａｎ ［８］魏钦平，叶宝兴，张继祥，等．不同生态区富士苹果果皮解剖结 ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｓｏｎ Ｋｒ ｐ“ｆｐ Ｌ：Ｅｆｆｅｃｔ ＯＮ ｓｔｕ￣ａｃｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｓｕｒｆａｃｅ 构的特征与差异【Ｊ】．果树学报，２００１，１８０）：２４３—２４５．