[发明专利]一种液相环境下酶促降解残留农药的方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及到生物化工技术领域，具体为一种液相环境下酶促降解残留农 药的方法及其设备。

背景技术

农药残留问题是国际和国内食品安全面临的大问题，是制约我国蔬菜、水 果、水制品、茶叶、中药等产品出口的重大瓶颈问题，是生物、化学、农业 等专家研究的重要技术方向。

降解农药残留的方法主要有化学降解、光降解和微生物降解。常用的化学 降解法有氧化法、碱水解法和酸水解法。化学法虽然能有效降解农药，但仅 适用于农药厂生产废水的处理，且酸、碱容易腐蚀管道，成本高，具有一定 危险性。光降解是利用日光降解植物表面、土壤表面和空气中的农药。不同 的化合物在光照下稳定性不同，光照强度、土壤类型也会影响降解效果，因 而光降解的作用较为有限。环境中的微生物能降解和转化农药。事实上，农 药在环境中的降解和转化主要由微生物引起。微生物对农药的代谢多通过一 系列酶促反应完成，包括水解作用。

不过，上述方法无一适合蔬菜、瓜果和茶叶上残留农药的清除，特别是工 业化处理。化学法所需的酸、碱及氧化条件已足以破坏蔬菜瓜果的营养成分； 光降解法需要很长时间；微生物处理降解农药，对蔬菜瓜果也有损害。即使 没有影响，这样处理的蔬菜瓜果估计很难被人们所接受。

生物化学酶促的污染物降解反应具有专一性高和效率高的特点，对目标污 染物的降解效果确切，降解机理明确，降解产物无毒性残留。同时，生物酶 本身为蛋白质，无毒、稳定、使用量极低，为微克级/立升，所以不会导致继 发性污染，是解决农药残留问题的主要技术发展方向。

目前，常用的农药为有机磷类农药、氨基甲酸酯类农药和拟除虫菊酯类农 药，针对上述农药的生物水解酶如有机磷水解酶、氨基甲酸酯水解酶和拟除 虫菊酯水解酶已有报道，这些酶的最佳酶活性pH范围为7-9；而蔬菜瓜果、 茶叶、中药等液态产品的pH常呈酸性，因此，采用生物水解酶降解直接加 入上述液态产品中，降解残留农药的效果常常不佳，同时外源生物水解酶的 加入也不利于保证产品质量，带来不必要的安全风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为采用生物水解酶有效地降解蔬菜瓜果、茶 叶、中药等液态产品中残留的农药，并避免外源生物水解酶的掺入。

膜分离技术是一项新兴分离技术，膜分离过程是基于物理筛分原理，即膜 允许比其分子量小的组分透过，而截留比其孔径大或者相近的组分。本发明 将酶液循环灌注在具有一定分子量截留的膜分离柱中，酶蛋白分子较大，驻 留在膜分离柱中。处理的样品溶液循环灌注在管柱内，样品中的小分子物质 包括农药残留由于分子量较小，可渗透到膜分离柱中。在膜层交换的界面上 可迅速被柱内的酶蛋白所降解，从而达到农药降解的目的。

为此，本发明提供了一种液相环境下酶促降解残留农药的方法，包括下列 步骤：

具有残留农药的液态产品和酶溶液分别通过不同管道流向膜分离系统交 换界面的两面，所述膜分离系统的孔径截留分子量与残留农药分子量比大于 20倍，所述残留农药通过所述膜分离系统的孔进入酶溶液而被降解。

在一些实施方式中，所述的膜分离系统由一支持层及一膜层组成，其中， 膜层在膜分离系统的内侧，支持层在膜分离系统的外侧。

在一些实施方式中，所述膜分离系统的膜层结构可为平板膜、卷式膜、管 式膜或中空纤维膜。

在一些实施方式中，所述膜分离系统包含超滤膜、纳滤膜中的一种或多种。 超滤膜的孔径为0.01至1微米，孔隙率60％至90％；纳滤膜的孔径为0.1至 1纳米，孔隙率80％至90％。

在一些实施方式中，所述残留农药包括但不限于，有机磷类农药、氨基甲 酸酯类农药和拟除虫菊酯类农药。

在一些实施方式中，所述液态产品包括但不限于，蔬菜瓜果、茶叶、中药 等的液态产品。所述液态产品的pH范围为pH2-6，优选pH3.5-5.5。